普通机床的数控改造方法
普通车床数控化改造的主要内容
普通车床数控化改造的主要内容
1.数控系统的安装与调试：将数控系统安装在车床上，并进行相关调试，确保其正常运行。
2. 电机和传动系统的更新：将传统的电机和传动系统替换为具有更高性能的电机和传动系统，以确保数控系统的稳定性和精度。
3. 自动化控制系统的集成：将自动化控制系统集成到数控系统中，以实现对车床的自动化控制和监控。
4. 床身和导轨的改造：对床身和导轨进行优化改造，以提高车床的刚性和稳定性，从而提高加工精度和效率。
5. 刀架和刀具系统的升级：升级刀架和刀具系统，以适应数控系统的要求，提高加工精度和效率。
6. 系统的集成和测试：将各个部分集成起来，并进行测试和调试，以保证整个数控化改造系统的正常运行。
通过上述内容的改造，普通车床能够实现数控化加工，提高加工精度和效率，满足市场对加工品质和效率的要求。
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普通车床的改造方法及设计方案图
个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途用华中Ⅰ数控系统对 C6132 车床进行数控改造 2008-4-21 20:16:00 来源：中国自动化网 网友评论 1 条 点击查看 1 机械部分的改造把 C6132 普通车床改成数控车床的主要改造部位：主电 动机和水泵电动机能分别通过 M03、M04、M05、阴刀、M09 等指 令来进行控制；把原来的手动进给改成微机控制，实现二轴联 动；为实现螺纹车削在主轴后端加一光电编码器。
机械部分的改造，在原机床的基础上，去掉挂轮箱(保留三星齿 轮>、进给箱、溜板箱、刀架部分，保留大拖板、中拖板。
光电编码器的安装利用挂轮箱中的三星齿轮，找到与主1 / 16个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途轴传动比为 1:1 的传动齿轮，采用同心套通过一个固定支架与 光电编码器相联，结构示意图如图 1 所示。
纵、横向丝杠的改造去掉机床的进给传动系统，安装上 滚珠丝杠、减速器接口、步进电动机。
X 轴传动比为 5:3, Z 轴 的传动比为 1:1。
这类小型机床在中间设置一级传动结构的目 的是提高伺服电动机的使用寿命。
对于瞬时性的快速起、停起 到一定的缓冲作用。
改造后机床的传动进给示意图如图 2 所 示。
2 电控部分的改造华中Ⅰ型数控系统开放性好，所以改造非常简单。
具体 方法为全部拆除原车床的电控线路。
对单速电动机，直接从数 控系统的电控柜中出线与主轴电动机的 U2、 V2、W2 和冷却泵 电动机的 U6、V6、W6 连接。
对于双速电动机，除了直接连线以 外还应对电控柜和系统软件中的内置 PLC 系统程序 STEP.DAT 进 行相应的修改。
3 微机系统控制部分的设置对于一般车床的改造只须对以下两部分系统配置进行参 数设置就可以了。
一是轴参数，二是内置 PLC 的编码。
在华中Ⅰ型数控系统软件中输入正确的口令以后就可以 对轴参数进行设置了。
不同的用户在改造车床时步进电动机与 丝杠之间选择的传动比是不同的，同时丝杠的螺距也不同，所 以为了适用不同的传动比，华中Ⅰ型数控系统开发了一个有用 的工具，通过设置一对电子齿轮的比值来对实际的传动比进行 调整。
普通机床数控改造方法与设计
2012年12月（中）工业技术科技创新与应用普通机床数控改造方法与设计探讨韩瑞宝（牡丹江温春药业有限责任公司，黑龙江牡丹江157041）1机床数控改造的必要性根据现在社会的生产，本着节约成本，提高生产效率的原则。
1.1可以节省资金。
普通机床的经过数控改造所需的费用比新机床可节省2/3的费用，特别是大型和特殊设备。
1.2性能比较稳定。
普通机床经过长期使用,精度特别差，经过改造后可以提高稳定性和精度。
1.3可降低工人劳动强度，实现自动化生产，提高生产效率。
把普通机床数控改造后，计算机可以记忆和存储输入的程序，机床可以按顺序自动工作，可以实现自动化加工。
可比传统机床提高效率3～5倍。
对越复杂零件提高效率越多。
且可以节省装料对刀的时间，为企业节约了费用、缩短了生产时间。
2普通车床改数控的方案图1数控系统的框图数控系统说明：2.1控制用的计算机可采用工控的PC机就能满足数控系统的控制要求；2.2三维运动控制采用MTC运动控制卡使用专用高性能高速运动控制芯片，基于PC总线开放式运动控制，提供完美函式库，简便的二次开发，实现圆弧插补和直线控制；2.3光电耦合电路采用的是4N25，起到耦合脉冲信号和隔离控制系统和外部干扰信号的作用，能使数控系统的稳定性得到提高；2.4机床的伺服电机和步进电机及其控制器是由常州宝来电器有限公司是研制开发和生产制造的（86BYG250C-SAFRBC-0302）步进电机和驱动器（SH20806），输入电压是45V。
X轴的脉冲当量是0.0025，Z轴的脉冲当量是0.00125。
完全能够满足达到加工精度要求的0.005mm。
2.5各种行程开关，回零开关都必须安装在原机床上，行程开关能限制丝杠行程，起到硬限位的作用，当车床加工工件超出设定的加工范围时，车床自动停止加工。
其它的要拆掉原来的变速箱，溜板箱，丝杆等，三爪卡盘等，换上气动或液压卡盘。
3主要系统的设计3.1伺服进给系统的设计图2数控机床进给系统伺服数控机床伺服系统的一般结构如图2所示：由于各种数控机床设计的工作任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不相同，但通常可概括为以下几方面：可逆的运转行能；可调速度的范围宽；具有很高的速度和稳定性传动刚度大；运行的速度快并稳定；运转高精度；在较低的速度时转矩大。
普通车床数控化改造
4．螺纹编码器的安装方案
螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或 圆光栅。数控车床加工螺纹时，需 要配置主轴脉冲发生器，作为车床 主轴位置信号的反馈元件，它与车 床主轴同步转动。
1、同轴安装 同轴安装是指将编码器直接安装在主
轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单， 但它堵住了主轴的通孔。 2、异轴安装
异轴安装是指将编码器安装在床头箱
二、总体方案的确定
总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、 进给伺服系统的类型、数控系统的选择，以 及进给传动方式和执行机构的选择等。
（1）普通车床数控化改造后应具有单坐标 定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹 插补的功能。因此，数控系统应设计成连续 控制型。
（2）根据系统的功能要求，需要扩展 程序存储器、数据存储器、键盘与显示 电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串 行接口电路等；还要选择电动机的驱动 电源以及主轴电动机的交流变频器等。 （3）为了达到技术指标中的速度和精 度要求，纵、横向的进给传动应选用摩 擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副； 为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠 丝杠的螺母应有预紧机构等。
（4）拆除四方刀架与上溜板总成，在横溜 板上方安装四工位立式电动刀架。 （5）拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副，将 滑动丝杆靠刻度盘一段锯断保留，拆掉刻度 盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴 承，换上滚珠丝杠副。 （6）将横向进给伺服电机通过法兰座安装 到横溜板后部的纵溜板上，并与滚珠丝杠的 轴头相联。 （7）拆去三杆（丝杆、光杆与操纵杆）， 更换丝杆的右支承。
2．安装电动卡盘
为了提高加工效率，工件的夹紧 与松开采用电动卡盘，选用呼和 浩特机床附件总厂生产的 KD11250型电动三爪自定心卡 盘。卡盘的夹紧与松开由数控系 统发信控制。
CA6140型普通车床数控化改造
CA6140型普通车床数控化改造［摘要］以C6140型普通车床为例，从机械和电气方面详细阐述了数控化改造的方法。
改造后的车床投入使用后运行稳定，加工精度明显提高，取得了极大的经济效益。
［关键词］普通车床；数控化改造；SINUMERIK802S base I ineNumerical Control Transformation of C6140 CommonLatheAbstract ：Takes CA6140 type common lathe as an example ,has explained the NC transformation method from machinery and electric two respects in detail. After transforming, the new lathe runs steadily, the machining accuracy is obviously improved, has made the great technological economic benefits.Key words： common lathe; NC transformation; SINUMERIK802S base line目录引言 (1)第一章概述 (2)第二章总体方案的设计 (4)2.1设计任务 (4)3.2总体方案的论证 (4)4.3总体方案的确定 (4)2.4数控系统的选择 (5)第三章机械部分改造 (6)5.1机械传动方式 (6)3.2数控机床进给伺服系统的设计计算 (6)3.2. 1 选择脉冲当量: (6)3. 2.2算切削力： (6)3. 3滚珠丝杠螺母副的计算和选型横向进给丝杠： (7)3.3.1计算进给牵引力Fm (N) (7)3. 3.2计算最大动负载C： (7)3. 3.3选择滚珠丝杠螺母副： (7)3. 3.4传动效率计算： (7)3. 3. 5刚度验算 (8)3. 3. 6校核93.4齿轮传动比计算： (14)3. 5步进电机的计算和选型： (14)3. 5.1等效转动惯量计算： (14)3. 5.2电机力矩的计算机： (15)3. 5.3步进电机空载启动频率和切削时的工作频率： (17)3.6纵向进给系统 (17)3. 6. 1 设计参数 (18)3. 6.2 齿轮传动比计算 (18)3. 6.3滚珠丝杠的计算及选择 (18)3. 6.4 校核 (20)3.7机械部分改造 (23)4.8主轴脉冲编码器的安装 (25)第四章数控系统选择 (26)4.1西门子数控系统的优点 (26)4.2数控连线图 (27)5.3步进电动机的控制 (27)1.1.1 (3). 1步进电动机的开环控制 (28)1.1.2步进电动机传动控制 (29)1.1.3步进电动机的PLC传动控制 (31)4.4PLC数控系统需解决的问题 (33)4.5PLC输入、输出(I/O)点数确定 (35)4.6驱动程序(梯形图)设计 (35)4.6.2手动程序梯形图设计 (36)4. 7电气部分改造 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。
普通车床的数控化改造方案
普通车床的数控化改造方案摘要：为了提高我国机床的国际竞争力，满足生产和教学需要，将普通车床进行数控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大势所趋，在对普通车床进行改造的同时，设计出便于工人使用的机床附属元件也是很有意义的，所以本次设计改造主要包括对普通车床进行数控化改造、“车、铣、钻复合”车床改造及安全扳手的设计改造。
车床;改造;数控化;多功能性;安全性1.引言我国是世界上机床产量最多的国家，目前机床总量380余万台，但其中数控机床总数只有11.34万台，数控化率不到3%，在国际市场竞争中处于较低水平。
所以，投入较少的资金，将普通车床改造升级为数控车床，可以为企业创造可观的经济效益，可以使学校适应现代化生产和教学的要求，同时也可提高我国机床的数控化率。
并且，在普通车床改造升级为数控车床的基础上，还要更大程度的提高该数控车床的多功能性、安全性、加工精度和生产效率，因此提出了以下改造方案。
2.改造方案2.1数控化改造方案对普通车床进行数控化改造，可以提高加工效率、加工精度和自动化程度，数控改造分为硬件设计和软件设计两个部分。
硬件设计主要包括液压卡盘、液压尾座的总体布局设计，及其主要零件形状、尺寸、材料的设计，在制造前还要对其进行有限元分析^p ，从而优化设计;软件设计主要包括PLC 和CNC系统的设计，包括CNC系统的选择及电气控制线的连接、PLC系统的选择及与CNC机床联接方式的确定，并设计与其配套的附属元件。
2.2“车、铣、钻复合”车床改造方案车铣复合是实现工件完整加工的有效方法，减少了零件在加工中重复拆卸、安装、找正所耗费的时间。
动力刀塔的设计是车铣复合车床的重要部分，它的性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床生产率。
基于以上考虑，将动力刀塔设计如下：动力刀塔由步进电机、伺服电动机、横溜板、燕尾槽动导轨、立柱、动力头、刀具等组成，其中动力头是主要组成部分。
动力头部分可以安装十二把刀具，分别为车刀、铣刀、钻头、螺纹刀等;动力头安装在立柱上，可做旋转运动，方便了更换刀具;立柱可以沿着燕尾槽动导轨上下滑动，同时与主轴的旋转运动相配合，可以实现刀具与工件之间X向、Y向的相对运动。
普通车床数控化改造设计
普通车床数控化改造设计
一、引言
二、设计方案
1.机床结构设计
机床结构设计是普通车床数控化改造的关键环节之一、首先需要对原有车床结构进行分析和评估，确定是否适合改造。
然后根据数控系统的要求进行设计改造，包括添加刀塔、伺服电机、控制系统等。
同时还要考虑加工精度、刚性和工作台移动等因素。
2.操作系统选择
操作系统是数控车床的核心，直接影响数控系统的性能和稳定性。
常见的操作系统有FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等，选择合适的操作系统需要考虑产品性能、技术支持和成本等因素。
3.传感器和执行器选型
传感器和执行器是实现数控车床动作控制的关键元件。
合理选择传感器和执行器可以提高系统的稳定性和精度。
常见的传感器有光栅尺、编码器等，执行器有伺服电机、步进电机等。
三、设备选型
设备选型是普通车床数控化改造的重要环节之一、根据设计方案选择合适的数控系统、传感器和执行器等设备。
1.数控系统选型
数控系统是普通车床数控化的核心设备之一、常见的数控系统有FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等，根据操作系统的选择确定数控系统的型号和配置。
2.传感器和执行器选型
根据设计方案确定合适的传感器和执行器。
传感器需要具有高精度、高稳定性的特点，执行器需要具有高速度、高精度、高扭矩的特点。
五、总结。
浅谈普通机床的数控改造措施
是 闭 环 系 统 对 机 床 的 结 构 及 传 动 链 的 要 求 较 严 格 ， 通 机 床 原 有 的 普
我 国 机 电 制 造 工 业 （ 括 机 械 、 子 、 车 、 工 、 织 、 金 、 结 构 满 足 不 了 ， 以 ， 不 宜 采 用 。 而 在 伺 服 驱 动 电 机 端 部 安 装 有 角 包 电 汽 轻 纺 冶 所 也
５ ０ 、 大 利 １ ． ％ 。我 国 与 发 达 国 家 的 差 距 还 很 大 。１ ９ ．％ 意 ５２ ９ １年 以 来 ， 全 国数 控机 床年 产量 和产 量数 控化 率情 况 如下 表 ：
１ ９ —２ ０１年 数 控 机 床 产 ■ 发 展 趋 势 表 ９１ ０
擎 份 １９ 嘲 ９ １１ １ ９ ’ ．１ ９３Ｉ＇ 螂 １ 嘲 １￣ 嘲 ９ ；Ｉ ｒ ｌ 狮 期 ｌｌ ７ ・
２ ０世 纪 ５ ０年 代 末 至 现 在 已 陆 续 制 造 了 一 批 数 控 设 备 ， 别 是 ７ 一 ０年 代 中 期 ， 陆 续 引 进 了 一 批 外 国 数 控 特 Ｏ ８ 又 设 备 后 ． 控 技 术 便 开 始 在 我 国 得 到 了推 广 和 普 及 。 在 ， 些 设 备 已 有 相 当 一 部 分 机 械 精 度 下 降 ， 气 控 制 数 现 这 电 器件 损 坏 、 化 ． 且 许 多 电 气元 件 由 于 过 时 被 淘 汰 ， 难 买 到 ， 此 使 部 分 机 床 设 备 经 常 处 于 半 停 产 或 全 停 老 而 很 因
煤 炭 、 电 、 船 、 空 、 天 等 制 造 业 ）９ ５ 年 底 共 拥 有 数 控 机 床 位 移 检 测 装 置 的 半 闭 环 系 统 ， 于 结 构 简 单 、 装 方 便 ， 时 兼 顾 了 邮 造 航 航 １９ 南 安 同 ７２万 台 ｆ 中 数 控 金 属 切 削 机 床 ６４ 万 台 ， 控 成 形 机 床 ８ ４ 台１ 开 、 环 系 统 的 优 点 ， 且 系 统 的 定 位 精 度 可 达 ０ Ｏ ｍ ， 于 从 事 其 ． 数 ２５ ， 闭 并 ｌ ｍ 对 仅 占 １９ ９５年 机 床 总 拥 有 量 的 １９ ： 在 发 达 国 家 中 ， 床 数 控 化 率 ．％ 丽 机
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2020年4月22日星期三• Nhomakorabea.1 数控改造的优点与内容
•7.1.1 数控改造的优点 •利用先进工艺、先进技术对旧机床数控改造，优点如下 ： •(1)改造有针对性 机床的改造方案是针对原机床中存 在的问题提出的，需要改哪些地方，改到什么程度，都应 做到与生产紧密结合。但由于受到原来机械结构的限制， 不宜做过大的改动。 •(2)充分利用资源 旧机床数控改造，大部分床身、立 柱等主要基础件和传动部分不需更换，与新机床制造相比 一般可以节省60％～80％的费用。因此周期短，费用低 ，特别适用于大型、专用机床的改造。 •(3)机床性能稳定 改造后的机床性能更加稳定，因为 机床的大型结构件是铸铁，而铸铁件年代越久时效越充分 ，精度比新铸件稳定。机床改造时只需修复或更换若干中 小型部件，就可获得与新机床类似效果。
•(4)提高精度和效率 旧机床改造，可根据生产技术及科技 水平，选择先进的控制系统，从而提高机床的自动化水平 和效率，提高机床质量和档次。 •(5)调动人员积极性 技术人员、操作维修人员非常了解原 机床的特性，所以，数控改造可以充分发挥现有技术力量 ，调动技术人员的积极性与创造性。 •(6)培养锻炼队伍 在机床改造过程中，多方人员共同参与 ，相互学习，通过拆解旧机床，装配新部件，既锻炼了队 伍，又提高了技术水平。
•2.数控机床改造前技术准备 •1)机械部分准备 为配合电气改造而进行的机械设计等 应先期进行，考虑施工工期，对停机后需拆、改、加的部 分做好周密计划，提出明确目标要求，与整个改造工作衔 接得当。 •2)新系统资料消化 新系统有许多新功能和新要求，改 造前应熟悉技术资料，包括系统操作使用手册、编程手册 、安装调试说明、PLC梯形图等。要有充足的时间去消化 、整理、核对，做到思路清晰，层次分明。 •3)新旧系统接口的设计 根据每台设备改造范围不同， 要有针对性进行接口的设计。 •4)人员的技术培训 提前对操作人员和编程人员进行新 系统知识培训，否则将影响改造后机床的迅速投入生产。 培训内容有新系统操作使用方法、新旧系统的差别、维护 保养知识等。重点内容是操作说明书和编程说明书。
7.2 机械系统的改造
•7.2.1 CA6140卧式车床的数控改造
•1.导轨副 •常采用贴塑导轨，即在原来导轨上粘贴聚四氟乙烯导轨 软带，这样机床大部分零部件不需要更换与加工，改装工 作量小、周期短、费用少。 •2.进给传动链 •普通车床的传动链有X、Z两个轴。Z坐标轴为纵向伺服( 步进)电动机→联轴器(减速箱)→纵向滚珠丝杠→大拖板， 使纵向获得不同的位移和速度。X坐标轴为横向伺服(步进 )电动机→减速箱→横向滚珠丝杠→横滑板，使横向获得 不同的移移和速度。
•5)调试步骤与验收标准的确定 调试步骤可从简到繁， 先局部后全局。验收标准是对新系统的考核，制定时必须 实事求是，不能过高也不能过低。 •3.数控机床改造的实施 •1)原机床的全面保养 机床经长期使用后，在机械、液 压、润滑等方面存在某些缺陷，所以首先要进行全面保养 。其次，应对机床精度详细测量，全面记录。 •2)优化调整保留的电气部分 电气系统若作局部改造， 则应对保留电气部分进行保养和优化调整。如元器件更换 ，电动机的保养，变压器的烘干增加绝缘处理，通风冷却 装置的清洗，伺服驱动装置的最佳化调整，电缆线的更新 ，连接件的紧固等。
•7.1.2 数控改造的内容与步骤 •1.普通机床改造主要内容 •1)机床的测绘 •(1)改造前，首先对机床的机械残留价值进行评估，特别 要注意导轨的磨损程度。磨损严重的机床应进行导轨磨削 加工，恢复机床的几何精度。 •(2)机床改造前对机床进行严谨、细致地测绘。测绘中要 忠实于原设计，对原机床的结构、尺寸、润滑等做好详细 记录。 •2)数控系统选型 •(1)应考虑开放性、先进性、可靠性和可维护性。在机床 改造中，数控系统选型，既不同于新机床设计也不同于机 床维修，主要考虑在原机床的机械结构限制下，达到或超 过原机床的功能，所以在选购数控系统时并非越贵越好。
•(2)数控系统控制方式的选择，既要根据产品的加工要求 ，又要考虑数控系统的性价比，合理选择开环、闭环、半 闭环的控制系统。开环控制为步进电动机驱动，成本较低 ，适用于精度要求不高的机床。闭环控制系统精度高，用 在高精度机床上。 •(3)伺服驱动装置与伺服电动机和数控系统相匹配，伺服 电动机的额定转矩对改造影响很大，若选得太小，不能实 现惯量匹配，影响机床性能。若选得太大，造成浪费，增 加改造成本。 •(4)对于外围接口电路，可采取的方案有两种：一种是保 留外围继电器电路，新PLC不参与外围电路控制，只处理 CNC所需的指令信号。此方案设计与调试工作量较小。另 一种是彻底改造，针对继电器逻辑较复杂，故障率较高的 机床，可用新CNC内置的PLC将外围电路全部改造。此方 案简化了硬件电路，提高了可靠性，但设计与调试工作量 较大。
•3)机械部件的设计与改造 •(1)滑动导轨副 机床导轨除具有导向精度外，还要有良 好的耐摩擦、磨损特性，有足够的刚度，以减少导轨变形 对加工精度的影响。此外，还要有合理的防护和润滑。一 般采用贴塑方法对机床导轨进行改造。 •(2)进给滚珠丝杠副改造 在普通车床数控改造时，一般 都是拆除走刀箱及溜板箱，用伺服进给传动链代替。在进 给轴的结构设计中，滚珠丝杠的轴向定位采用预拉伸结构 ，以获得高刚性和高精度。 •(3)主轴箱的改造 普通机床主轴旋转是由三相异步电动 机经变速箱驱动，利用电磁离合器或液压操纵杆，实现主 轴的有级变速和正反转。而数控机床的主轴采用交、直流 调速系统，实现主轴的无级调速。普通机床在数控改造时 ，一般保留原主轴箱，不做改动或少做改动。
•3)原系统拆除 原系统的拆除必须对照原图纸仔细进行， 及时做出标记，防止遗漏或过拆(局部改造情况下)。拆下 的零部件应分类放置，妥善保管，以备万一改造不成功或 局部失败时恢复使用。切忌大手大脚，乱扔乱放。 •4)新系统固定及布线 根据设计图纸，合理进行配置，包 括箱体固定、面板安放、元器件安装等。布线工艺规范、 线径合适、正确无误、美观可靠。 •5)调试 调试必须按事先确定的步骤和要求进行，调试人 员应头脑冷静，随时记录。调试中首先测试安全保护系统 灵敏度，防止人身、设备事故发生。然后按照先空载后加 载、先模拟后实动、先手动后自动的原则调试。