淺析普通車(chē)床的數(shù)控化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題 目：淺析普通車(chē)床的數(shù)控化 </p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在普通機(jī)床數(shù)控化改造中的選擇。機(jī)械部分的改造。系統(tǒng)的組成。機(jī)床數(shù)控改造的意義、優(yōu)缺點(diǎn)以及發(fā)展前景。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞：普通機(jī)床；數(shù)控化；數(shù)控機(jī)床；伺服

2、系統(tǒng)；數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　論文類(lèi)型：【基礎(chǔ)研究】 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　On the basis of the condition of the equipment in small enterprises or middle enterprises, in the process

3、 of restructuring the general machine tool into NC, the problems that how to select the NC system, servo system and how to restructure the structures of the machine tool and so on are introduced.</p><p>　　KE

4、Y WORDS: General tools; NC; NC machine tool; servo system; NC system</p><p>　　Dissertation Type: Basic Research</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p>　　第1章 機(jī)床數(shù)控化改造的分類(lèi)1</p>

5、<p>　　第2章 控制原理2</p><p>　　2.1伺服系統(tǒng)的選擇22.2數(shù)控系統(tǒng)的選擇3</p><p>　　第3章 機(jī)床機(jī)械部件的改造4</p><p>　　3.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造43.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造43.3刀架的改造6</p><p>　　第4章 系統(tǒng)的組成9</p>

6、<p>　　4.1接口硬件介紹及其設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.2　系統(tǒng)的軟件部分11</p><p>　　第5章 機(jī)床數(shù)控化改造的聯(lián)調(diào)13</p><p>　　5.1空運(yùn)轉(zhuǎn)前的檢查13</p><p>　　5.2各種動(dòng)作試驗(yàn)13</p><p>　　5.3功能試驗(yàn)14</p>

7、<p>　　5.4空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)14</p><p><b>　　5.5試切15</b></p><p>　　第6章 數(shù)控系統(tǒng)的選擇16</p><p>　　6.1步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)16</p><p>　　6.2異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)16</p><

8、;p>　　6.3交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)16</p><p>　　第7章 改造的技術(shù)準(zhǔn)備17</p><p>　　7.1改造前的技術(shù)準(zhǔn)備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功17</p><p>　　7.2改造的實(shí)施18</p><p>　　7.3驗(yàn)收及后期工作18</p><

9、p>　　第8章 機(jī)床數(shù)控改造的意義及發(fā)展史20</p><p>　　8.1機(jī)床數(shù)控改造的意義20</p><p>　　8.2數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)20</p><p>　　8.3數(shù)控未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)21</p><p>　　8.4應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)21</p><p>　　8.5機(jī)床數(shù)控化改造的必要性

10、22</p><p>　　8.6宏觀看改造的必要性22</p><p>　　第9章 機(jī)床與生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控化改造的市場(chǎng)及優(yōu)缺點(diǎn)24</p><p>　　9.1機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)24</p><p>　　9.2進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)控化改造市場(chǎng)24</p><p>　　9.3數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺24</p&

11、gt;<p>　　第10章 參考文獻(xiàn)28</p><p>　　近年來(lái)，隨著各行業(yè)對(duì)機(jī)加工產(chǎn)品要求的不斷提高和數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床以其精度高、效率高和勞動(dòng)強(qiáng)度低等諸多普通機(jī)床無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)今制造業(yè)的主流加工設(shè)備。目前，一個(gè)企業(yè)設(shè)備數(shù)控化程度的高低已經(jīng)直接影響到了它的生存。那些擁有大量普通機(jī)床的工廠，正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。這些廠家效益不好的主要原因，一方面是大量普通機(jī)床閑置造成浪費(fèi)，另

12、一方面是沒(méi)有足夠的資金購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控設(shè)備。而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能；另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開(kāi)環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01至0.022mm，已能滿(mǎn)足C620車(chē)床改造后加工零件的精度要求。因此，投入較少的資金，把原有機(jī)床進(jìn)行升級(jí)改造，使之變成

13、數(shù)控機(jī)床，就成了解決這一問(wèn)題的最好辦法。現(xiàn)在，機(jī)床的改造，特別是把普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，已經(jīng)成為了我國(guó)廣大企業(yè)設(shè)備投資的重要組成部分?，F(xiàn)將機(jī)床改造中要考慮的主要問(wèn)題介紹如下：</p><p>　　數(shù)控車(chē)床行業(yè)中,目前國(guó)內(nèi)使用的大都是以步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成的經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)大多采用單片機(jī)作為控制核心,以開(kāi)環(huán)方式工作,功能少而且故障率較高。在如今車(chē)床的改造過(guò)程中,我們應(yīng)用的SKY普及型車(chē)床系統(tǒng)

14、,以其獨(dú)特的雙位置閉環(huán)控制方式,全面兼容的標(biāo)準(zhǔn)高速64位PC控制核心,方便的自動(dòng)對(duì)刀功能,強(qiáng)大的CAD/CAM/CNC一體化功能,發(fā)揮出國(guó)外系統(tǒng)所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì),給用戶(hù)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　第1章、機(jī)床數(shù)控化改造的分類(lèi)</p><p>　　機(jī)床的數(shù)控化改造可以分為以下幾種： </p><p>　　*其一是恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)

15、； </p><p>　　*其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床； </p><p>　　*其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重；</p><p>　　*其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提

16、高水平和檔次的更新改造。 </p><p><b>　　第2章、控制原理</b></p><p>　　常規(guī)閉環(huán)車(chē)床位置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),是在速度環(huán)基礎(chǔ)上加位置外環(huán)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。由于這類(lèi)系統(tǒng)難以克服非線(xiàn)性因素的影響,常因自持振蕩而無(wú)法工作。為了克服系統(tǒng)這種缺陷,以轉(zhuǎn)角—線(xiàn)位移雙閉環(huán)位置控制方式,使數(shù)控技術(shù)達(dá)到一個(gè)嶄新的的層次。由其構(gòu)成的位置控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1所示。&

17、lt;/p><p>　　該系統(tǒng)由內(nèi)外雙位置環(huán)組成。其內(nèi)環(huán)為轉(zhuǎn)角位置環(huán),檢測(cè)元件為裝于電機(jī)軸上的光電碼盤(pán),驅(qū)動(dòng)裝置為交流伺服系統(tǒng),由此構(gòu)成一輸入為θi、輸出為θo的隨動(dòng)系統(tǒng)。外部位置環(huán)采用光柵、感應(yīng)同步器等線(xiàn)位移檢測(cè)元件直接獲取機(jī)床工作臺(tái)位移信息,并以?xún)?nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)角隨動(dòng)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng),并且引入Gc(S)組成的前饋通道,構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng),大大提高了其跟隨性能。因?yàn)楣ぷ髋_(tái)的精度由線(xiàn)位移檢測(cè)元件決定,所以在理論上

18、消除了機(jī)床間隙對(duì)精度的影響。</p><p>　　2.1 伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)與刀具、主軸間的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)。它的性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能。例如，數(shù)控機(jī)床的最高移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)均取決于伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。伺服系統(tǒng)按控制方式分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類(lèi)。在普通機(jī)床的數(shù)控

19、化改造中，一般選用價(jià)格較低的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的執(zhí)行元件——伺服電機(jī)，通常采用步進(jìn)電機(jī)或永磁式交流伺服電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)是采用脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制的，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動(dòng)變?yōu)榱?，易于控制，價(jià)格最低。其選擇的關(guān)鍵是對(duì)參數(shù)進(jìn)行確定。確定參數(shù)的具體方法是：先計(jì)算電機(jī)的步距角，其次確定其步距精度，然后再對(duì)它的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇，最后選定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。永磁式交流伺服電機(jī)常用于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，它容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，效率高，但啟動(dòng)特性欠

20、佳。其選擇方法是：先確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，其次選擇其負(fù)載慣量，然后再確定它的額定轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行電機(jī)預(yù)選，最后通過(guò)進(jìn)一步的速度、加減速轉(zhuǎn)矩及連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩的驗(yàn)算確定預(yù)選電機(jī)是否符合要求。根據(jù)車(chē)床傳動(dòng)部分的</p><p>　　2.2數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中樞，是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型較多，選擇時(shí)要保證能購(gòu)得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。首先，要考慮被改造機(jī)

21、床的功能要求。根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能要與準(zhǔn)備改造的機(jī)床所能達(dá)到的功能相匹配。既要避免因偏面追求數(shù)控系統(tǒng)的高性能指標(biāo)，而選擇了功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于改造機(jī)床功能的系統(tǒng)，造成功能過(guò)剩、資金浪費(fèi)，且在一定程度上還可能潛伏下由于數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加而帶來(lái)故障率升高的隱患。又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿(mǎn)足機(jī)床全部功能要求，不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用，使機(jī)床的優(yōu)良性能發(fā)揮不出來(lái)。其次，要考慮數(shù)控系統(tǒng)的

22、制造廠商。老牌著名跨國(guó)公司主要有德國(guó)的西門(mén)子、日本的發(fā)那科和三菱、法國(guó)的NVM等，國(guó)內(nèi)公司主要有中華數(shù)控、中國(guó)珠峰、北京航天等。目前，進(jìn)口系統(tǒng)的性能尚優(yōu)于國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)，但價(jià)格也較高，因此適用于大型高精度機(jī)床。國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡(jiǎn)單，性能較穩(wěn)定，價(jià)格便宜，對(duì)一般車(chē)床、銑床已能可靠使用，且近幾年國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)也有長(zhǎng)足進(jìn)步，與世界先進(jìn)技術(shù)的差距越來(lái)越小。如中華數(shù)控公司，就憑借已</p><p>　　要考慮數(shù)控系統(tǒng)與其它配件的匹配。如

23、果數(shù)控系統(tǒng)、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的品種、牌號(hào)太雜，在連接各部件時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)輸入與輸出信號(hào)的不匹配及在傳送中信號(hào)產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。因此，選擇時(shí)要優(yōu)先考慮能提供進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)的廠家的數(shù)控系統(tǒng)。另外，在資金允許的條件下，盡量向著名廠家型號(hào)系列靠攏。一般著名廠商此類(lèi)系統(tǒng)零件篩選更嚴(yán)格，制造工藝更規(guī)范可靠，性能穩(wěn)定，能更好地預(yù)防電器元件的故障或提前失效引起的設(shè)備故障，也有利于維修。</p><p>　　第3章、 機(jī)床機(jī)

24、械部件的改造 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分在剛度、精度、速度、摩擦磨損等方面較普通機(jī)床有更高的要求。因此，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了機(jī)床數(shù)控改造的目的。而是應(yīng)該從機(jī)床自身的價(jià)值考慮，分析改造要達(dá)到的目標(biāo)和所需投入。從該機(jī)床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來(lái)分析改造價(jià)值。對(duì)被改造機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀作全面分析。其中包括機(jī)床原來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合改造要求，部件結(jié)構(gòu)是否仍然完好，各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及

25、導(dǎo)軌副的形式等是否適用，各項(xiàng)精度是否滿(mǎn)足要求，機(jī)床在加工中是否存在故障和歷史上有無(wú)出現(xiàn)過(guò)重大故障。從該機(jī)床的投入產(chǎn)出率估算，確定最終改造方案。3.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，一般應(yīng)盡量保留原主軸箱齒輪變速換檔機(jī)構(gòu)，只把主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)由原來(lái)的機(jī)械控制改變?yōu)橛蓴?shù)控系統(tǒng)控制。當(dāng)然，如果為了擴(kuò)大變速范圍，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的自動(dòng)變速，也可以將原來(lái)的單速電機(jī)更換為多速電機(jī)，這樣可以使機(jī)床性能更好。但多速電機(jī)的功率是隨轉(zhuǎn)

26、速的變化而變化的，所以電機(jī)功率要大，且還要增加一套電機(jī)變速系統(tǒng)，改裝比較麻煩。對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行簡(jiǎn)易數(shù)控改造</p><p>　　滾珠絲杠副根據(jù)其滾珠的回轉(zhuǎn)方式可以分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)形式又可以分為雙螺母和單螺母。在進(jìn)行改造時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況和結(jié)構(gòu)形式來(lái)定，由于外循環(huán)式絲杠副螺母回珠器在螺母外邊，所以很容易損壞而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，而內(nèi)循環(huán)式的回珠器在螺母副內(nèi)部，不存在卡死和脫落現(xiàn)象。由于雙螺母不僅裝配、預(yù)

27、緊調(diào)整等比單螺母方便，而且其傳動(dòng)剛性比單螺母也好，所以只要結(jié)構(gòu)和機(jī)床空間滿(mǎn)足要求，在普通機(jī)床數(shù)控化改造中多選內(nèi)循環(huán)式雙螺母結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　改造時(shí)各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原T型絲杠直徑相近，對(duì)有特殊要求的機(jī)床還應(yīng)根據(jù)桿系的穩(wěn)定性計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速，最終確定滾珠絲杠的直徑。絲杠導(dǎo)程在滿(mǎn)足機(jī)床改造后性能的前提下越小，對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)精度越有利。機(jī)床的傳動(dòng)精度在保證機(jī)床剛性的情況下，與絲杠副本身的精度和軸承布置

28、形式有很大的關(guān)系，一般在普通機(jī)床改造中絲杠副選P4級(jí)即可滿(mǎn)足要求，特殊精密機(jī)床選P3級(jí)甚至更高。絲杠副軸承常見(jiàn)的布置形式根據(jù)不同的需要可以分為以下幾種，如圖1。</p><p>　　圖1 絲杠副軸承的布置形式</p><p>　　(1).圖1－a中為一端固定，一端懸空的布置方式。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲杠，如數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)中。 &l

29、t;/p><p>　　(2).圖1－b中為一端固定，一端支承的布置方式。這種安裝方式多在絲杠較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合，在受力較大時(shí)還得增加角接觸球軸承得數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承。 </p><p>　　(3).圖1－c和1－d中為兩端固定的布置方式。這種布置方式絲杠副得支承剛性最好，通過(guò)軸承的預(yù)緊力預(yù)拉伸絲杠，以減少絲杠熱變形的影響。這種方式多用在絲杠長(zhǎng)度不大得情況，

30、但設(shè)計(jì)時(shí)要注意提高平面球軸承的承載能力、支承剛度以及絲杠裝配時(shí)的預(yù)拉伸量，否則會(huì)影響軸承壽命，同時(shí)也會(huì)因?yàn)轭A(yù)加負(fù)載得不易控制而增加電機(jī)的附加扭矩。b拖板。拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象。不論是點(diǎn)位控制、直線(xiàn)控制，還是輪廓控制，被加工零件的最終坐標(biāo)精度都將受到拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。除拖板及相配件精度要高外，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)到絲杠間的傳動(dòng)齒輪也要采用間隙消除結(jié)構(gòu)。以滿(mǎn)足傳動(dòng)精度和靈敏度的要求。常用的消隙方法有剛度調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩

31、種。剛性調(diào)整法傳動(dòng)剛度較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整起來(lái)很費(fèi)時(shí)；柔性調(diào)整法，一般用彈簧彈力自動(dòng)消除齒側(cè)間隙，傳動(dòng)剛度較低，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。改造中，可根據(jù)機(jī)床加工目標(biāo)選用。具體選用可參考有關(guān)資料。c機(jī)床導(dǎo)軌。為了使改造后的機(jī)床有較高的開(kāi)動(dòng)率和精度保持性，應(yīng)充分考慮機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)普通機(jī)床床身等大件多采用普通鑄鐵，其摩擦系數(shù)較大。改造中，在對(duì)達(dá)不到預(yù)定要求的原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修磨、刮研</p><p>　　3

32、.3刀架的改造 刀架是否需要進(jìn)行改造，要根據(jù)改造后機(jī)床主要加工對(duì)象來(lái)確定。若采用一把刀即可完成本機(jī)床上的加工，就沒(méi)有必要對(duì)刀架進(jìn)行改造。若需采用多把刀，如普通車(chē)床改裝后需要三、四把刀才能完成全部車(chē)工工序，就必須對(duì)刀架部件進(jìn)行改造。即拆掉原手動(dòng)刀架，裝上電氣或液壓驅(qū)動(dòng)，由數(shù)控裝置控制的自動(dòng)刀架。機(jī)床的數(shù)控化改造要考慮的因素很多。除了上面提到的主要內(nèi)容外，由于機(jī)床控制方式的改變，還要對(duì)其進(jìn)行電氣部分的重新設(shè)計(jì)，機(jī)械部分的大修和專(zhuān)項(xiàng)

33、修理，解決調(diào)試、安裝等多方面存在的問(wèn)題。總之，在改造過(guò)程中，一定要全面綜合地考慮問(wèn)題。只有這樣才能改造出性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)床。</p><p>　　快速自動(dòng)對(duì)刀部分　配上附件對(duì)刀器，實(shí)現(xiàn)了有人工參與的快速自動(dòng)對(duì)刀。其工作原理圖4可簡(jiǎn)要說(shuō)明。對(duì)刀模塊上有兩個(gè)對(duì)刀面A、B，其位置關(guān)系已知。在系統(tǒng)控制下，刀具刀尖分別觸及對(duì)刀面A、B的瞬間，采樣X(jué)、Z坐標(biāo)值，即可求得刀尖坐標(biāo)。即確定了該刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。若刀具刀

34、尖為圓弧形，刀尖觸及A、B面時(shí)，采樣到的X、Z坐標(biāo)值為圓弧與對(duì)刀面接觸點(diǎn)的相關(guān)坐標(biāo)。此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù)刀尖半徑與對(duì)刀面的幾何關(guān)系，通過(guò)計(jì)算求解出刀尖圓心坐標(biāo)，以此確定刀具位置。利用快速對(duì)刀功能，對(duì)一把刀只需1min左右。且對(duì)刀精度高，大大減少了加工的輔助時(shí)間，有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率與車(chē)削加工質(zhì)量.</p><p>　　如圖1-1所示為CA6140型普通車(chē)床數(shù)控化改造例，它采用了一種比較簡(jiǎn)單但是較為典型的改裝方案，改造

35、后的車(chē)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)A和B驅(qū)動(dòng)，它們分別安裝在床頭箱內(nèi)(或床身尾部)和拖板后方，通過(guò)減速齒輪和縱橫向絲杠帶動(dòng)車(chē)床的縱橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(插圖1-1) 為使改造后的車(chē)床能充分發(fā)揮數(shù)控車(chē)床的效能，縱橫向絲杠螺母副一般需要調(diào)換成滾珠絲杠螺母副。當(dāng)利用原絲杠螺母副時(shí)，為了減少改造工作量，縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速箱一般裝在床身尾部，這時(shí)連接車(chē)床原傳動(dòng)系統(tǒng)(主軸系統(tǒng))和縱向絲杠傳動(dòng)的離合器尚未拆除，工作時(shí)應(yīng)使處于脫開(kāi)位置。同理，脫落蝸桿等原橫向自動(dòng)進(jìn)給機(jī)

36、構(gòu)若未拆除，工作時(shí)也應(yīng)使其處于空檔(空擋)位置。改造后的進(jìn)給脈沖當(dāng)量的量值靠步進(jìn)電機(jī)步距角、減速齒輪比、絲杠導(dǎo)程三者協(xié)調(diào)確定。三者之間換算關(guān)系可以以下式表示： (θ/360)×（ac/bd)×T=δ 式中θ——步進(jìn)電機(jī)步聚角(度)； T——所驅(qū)動(dòng)絲杠導(dǎo)程(mm); a,b,c,d——齒輪齒數(shù)，當(dāng)單級(jí)減數(shù)時(shí)，令c、d等于1； δ——脈沖當(dāng)量值(mm)。 步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)根據(jù)阻力矩及切屑用量的大小和機(jī)床型號(hào)來(lái)選擇，普通車(chē)床

37、(如C6140、C620等)的數(shù)控改造中</p><p><b>　　第4章、系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　該系統(tǒng)是由PC機(jī)和自行開(kāi)發(fā)的數(shù)控控制板兩級(jí)控制組成，其組成如圖l所示。主要功能部件有：</p><p>　　4.1接口硬件介紹及其設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）PC機(jī)?？蛇x用市面上任何一種機(jī)型，也可利用

38、閑置低檔配置的機(jī)型。在PC平臺(tái)上可以開(kāi)發(fā)出具有良好開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)，從而增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的整體效果。</p><p>　?。?）數(shù)控控制板。考慮到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的特點(diǎn)，數(shù)控板沒(méi)有采用常見(jiàn)的ISA總線(xiàn)插卡，而是結(jié)合本課題的具體情自行開(kāi)發(fā)一塊以8031單片機(jī)為核心的數(shù)控控制板。它主要成實(shí)EI性任務(wù)，如機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)、緊急情況處理、細(xì)插補(bǔ)運(yùn)算、脈沖分配等。PC機(jī)利用標(biāo)準(zhǔn)并行打印口與8031進(jìn)行通信，將預(yù)處理后的數(shù)控加工信息

39、通過(guò)數(shù)控控制板完成對(duì)機(jī)床的控這種結(jié)構(gòu)省去了打開(kāi)機(jī)箱的麻煩，方便安裝和維護(hù)。為提靠性和處理速度，采用硬件環(huán)形分配器產(chǎn)生脈沖控機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。為增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，輸入輸出信號(hào)要經(jīng)電隔離。</p><p>　　（3）機(jī)床本體。為滿(mǎn)足數(shù)控加工的要求，對(duì)原機(jī)床機(jī)械的改造主要有：①進(jìn)給系統(tǒng)。拆除原機(jī)床進(jìn)給箱、溜板箱內(nèi)的零部件及光杠、滑動(dòng)絲杠、掛輪?？v、橫向以步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，經(jīng)一級(jí)齒輪減速后由滾珠絲杠傳動(dòng)。原橫向手動(dòng)機(jī)構(gòu)仍

40、保留，以方便機(jī)床的手動(dòng)調(diào)整。②主變速系統(tǒng)。保持原機(jī)床的主舳手動(dòng)變速，數(shù)控系統(tǒng)僅控制主軸電機(jī)的起、停和正、反轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)螺紋加工功能，往機(jī)床主軸末端安裝脈沖發(fā)生器作為主軸位信號(hào)的反鎖元件。③刀架部分，原機(jī)床手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架保留不變。</p><p>　?。?）驅(qū)動(dòng)電路。采用離低壓驅(qū)動(dòng)方式，自行設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板。2、主軸部分的改造 </p><p>　　車(chē)床主軸帶動(dòng)工件以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)是車(chē)削加工

41、中的主運(yùn)動(dòng)，消耗機(jī)床大部分動(dòng)力。普通車(chē)床由主電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)，經(jīng)主軸變速箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸箱經(jīng)手動(dòng)或自動(dòng)變速獲得（9～24）級(jí)轉(zhuǎn)速，通過(guò)電磁或液壓離合器操縱主軸的變速和正反轉(zhuǎn)；而數(shù)控車(chē)床主軸箱由電主軸或傳統(tǒng)機(jī)械主軸單元加變頻電機(jī)和變頻器組成。普通車(chē)床在數(shù)控化改造時(shí)大部分情況下保留原主軸箱，不做改動(dòng)或少做改動(dòng)。如需改動(dòng)則要注意以下幾點(diǎn)： </p><p>　　如原主軸含液壓操縱主軸的變速、正反轉(zhuǎn)和潤(rùn)滑功能，則需對(duì)

42、其增裝單獨(dú)普通電機(jī)加以驅(qū)動(dòng)，避免液壓系統(tǒng)受到主電機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變換而失靈。 如不需要原有機(jī)械變速換擋時(shí)，則需將主軸箱內(nèi)齒輪組固定在一恒定的速度鏈上，摩擦片也應(yīng)焊死以免因?yàn)檎`操作出現(xiàn)事故。 機(jī)床能否進(jìn)行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一重要部分，傳統(tǒng)車(chē)床加工螺紋時(shí)往往是通過(guò)掛輪組來(lái)完成，加工不同的螺紋則需不同的掛輪組，操作起來(lái)十分麻煩。改造時(shí)如圖2，我們通常在主軸末端或掛輪架處增裝一光電編碼器，其轉(zhuǎn)速與主軸轉(zhuǎn)速一致，主軸轉(zhuǎn)一周，光電碼盤(pán)轉(zhuǎn)

43、一轉(zhuǎn)，通過(guò)反饋給系統(tǒng)控制進(jìn)給軸與主軸的同步性，從而加工出理想螺距的螺紋。根據(jù)其編碼方式的不同，光電碼盤(pán)可分為增量式光電碼盤(pán)和絕對(duì)式光電碼盤(pán)，目前國(guó)內(nèi)常用的為增量式光電碼盤(pán)。根據(jù)光電碼盤(pán)上刻線(xiàn)條數(shù)可分為1024線(xiàn)、2048線(xiàn)等，我們常用的為1024線(xiàn)即可滿(mǎn)足要求。</p><p>　　圖2 主軸編碼器安裝圖</p><p>　　PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)并行打印口是一個(gè)具有25個(gè)引腳，3個(gè)端址的控制接口。

44、本系統(tǒng)只需把PC機(jī)插補(bǔ)后的數(shù)據(jù)快速的下傳，而上傳的只是機(jī)床的少量狀態(tài)信息，機(jī)床的動(dòng)作主要由8031來(lái)控制完成。這種情況很適合打印機(jī)接口的通信特點(diǎn)。利用打印機(jī)接口在和數(shù)控控制板之間通信，不需增加額外硬件，只要把并行打的3個(gè)端口根據(jù)數(shù)控加工的需要重新定義即可利用，尤其適于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。數(shù)控控制板的有關(guān)組成電路如圖2所示。</p><p>　　4.2　系統(tǒng)的軟件部分</p><p>　　本數(shù)控

45、系統(tǒng)的軟件部分采用VC6.0編寫(xiě)，三維圖形實(shí)現(xiàn)。由于軟件在PC平開(kāi)發(fā)，因此適應(yīng)能力強(qiáng)，界面通俗易懂，三維圖形真實(shí)感強(qiáng)，系開(kāi)放性能好，為以后的升級(jí)維護(hù)和功能的擴(kuò)充修改提供了條件。</p><p>　　用戶(hù)在數(shù)控加工時(shí)，先要生成后綴為.cnc的零件加工程此程序可由/CAM軟件自動(dòng)編程，也可在本系統(tǒng)的程序輯窗口手工編寫(xiě)。然后，由數(shù)控系統(tǒng)軟件對(duì)加工程序進(jìn)行檢查、編譯、粗插補(bǔ)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則給出詳細(xì)的錯(cuò)誤信息，便于用戶(hù)修

46、改。編譯通過(guò)后，生成可執(zhí)行文件，利用加工預(yù)覽可以在加工前對(duì)加工過(guò)程仿真。在確認(rèn)刀具軌跡符合要求況下，選擇操作面板上的“自動(dòng)”檔，并按動(dòng)“開(kāi)始”按鈕，PC機(jī)則將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)打印接口送給8032，8031按升降速度硬件環(huán)分，發(fā)送脈沖給步進(jìn)電機(jī)使機(jī)床動(dòng)作，完成數(shù)工。限位、急停信號(hào)送入8031的外中斷引腳，發(fā)生緊急情況時(shí)，8031響應(yīng)中斷，停止發(fā)送脈沖，機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)向PC機(jī)發(fā)故障信號(hào)，使PC機(jī)停止向8031傳送數(shù)據(jù)，并在屏幕上顯示相的

47、報(bào)警信息，用戶(hù)可根據(jù)報(bào)警信息的提示及時(shí)排除故障。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，PC機(jī)和8031單片機(jī)之間快速可靠的數(shù)送是保證數(shù)控系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵，也是一個(gè)難點(diǎn)。潤(rùn)滑部分的改造 </p><p>　　老式傳統(tǒng)車(chē)床除主軸箱外，導(dǎo)軌、絲杠副、光桿等多用油槍定期注油潤(rùn)滑和油脂潤(rùn)滑，這對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌、絲杠副等的精度保持很不利，在同等驅(qū)動(dòng)下機(jī)床運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、靈活性也差一些。</p>

48、<p><b>　　圖3 機(jī)床的潤(rùn)滑</b></p><p>　　在對(duì)這些機(jī)床改造時(shí)一般都要對(duì)其潤(rùn)滑部分進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，，采用稀油集中定量、定時(shí)供油潤(rùn)滑的方式，可分為手控潤(rùn)滑和編程自動(dòng)潤(rùn)化兩種，在機(jī)床導(dǎo)軌、絲杠副布置好油路后可根據(jù)需要任選一種。 </p><p>　　絲杠支承軸承一般采用油脂潤(rùn)滑，如特殊需要和供油充分的條件下也可采用稀油潤(rùn)滑。 </p&

49、gt;<p>　　第5章、機(jī)床數(shù)控化改造的聯(lián)調(diào)</p><p>　　機(jī)床安裝、系統(tǒng)各參數(shù)按要求設(shè)置完成之后，在機(jī)電聯(lián)調(diào)時(shí)還需完成各種動(dòng)作試驗(yàn)、功能試驗(yàn)、空運(yùn)轉(zhuǎn)、負(fù)荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)床數(shù)控化改造后是否滿(mǎn)足要求。 </p><p>　　5.1空運(yùn)轉(zhuǎn)前的檢查 </p><p>　?。?）通電前機(jī)床外觀檢查（檢查機(jī)床各部位的裝配質(zhì)量，使他們能在通電后正常工作）。重

50、要固定結(jié)合面應(yīng)緊密貼合，用0.03塞尺檢查時(shí)應(yīng)該插不進(jìn)，滑動(dòng)導(dǎo)軌面的端部用0.03塞尺檢查深度小于20mm。重要固定結(jié)合面為床頭箱與床身的結(jié)合面，轉(zhuǎn)塔刀架底座與滑板的結(jié)合面，尾座體與尾座底板的結(jié)合面，床身與床身（拼結(jié)床身）的結(jié)合面，鑲鋼導(dǎo)軌與基礎(chǔ)件的結(jié)合面等。 </p><p>　?。?）仔細(xì)檢查各個(gè)箱體及各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件是否按要求加油，箱體中的油平面不得低于油標(biāo)線(xiàn)以下。冷卻箱中是否有足夠的冷卻液，液壓站、自動(dòng)間歇潤(rùn)

51、滑裝置的油是否到油位指示器規(guī)定的油位，電器控制箱中的各開(kāi)關(guān)及元器件是否正常，各插裝集成電路板是否到位，通電啟動(dòng)集中潤(rùn)滑裝置使各潤(rùn)滑部位及潤(rùn)滑油路充滿(mǎn)潤(rùn)滑油。 </p><p>　　5.2各種動(dòng)作試驗(yàn) </p><p>　　（1）手動(dòng)操作試驗(yàn) </p><p>　　如車(chē)床依靠手動(dòng)使刀架沿X、Z正負(fù)方向運(yùn)動(dòng)和單向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主要是試驗(yàn)手動(dòng)操作的準(zhǔn)確性，此功能多在加工對(duì)刀時(shí)

52、要用。 </p><p><b>　　（2）點(diǎn)動(dòng)試驗(yàn) </b></p><p>　　在點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)下使刀架先慢后快運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行倍率變換。 </p><p>　?。?）主軸變檔試驗(yàn) </p><p>　　主軸變擋試驗(yàn)可按說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的變檔指令進(jìn)行。 </p><p><b>　?。?）超程試驗(yàn)

53、 </b></p><p>　　各軸做正負(fù)兩個(gè)方向的超程試驗(yàn)。機(jī)床超程保護(hù)有兩種，一是軟件存儲(chǔ)極限保護(hù)，另一種硬件保護(hù)。超程狀態(tài)表現(xiàn)為控制機(jī)報(bào)警和屏幕上有顯示，另外液壓站電源切斷。如果超程保護(hù)不起作用，將造成機(jī)械部件損壞。 </p><p><b>　　5.3功能試驗(yàn) </b></p><p><b>　?。?）功能試驗(yàn)

54、</b></p><p>　　用按鍵、開(kāi)關(guān)、人工操縱對(duì)機(jī)床進(jìn)行功能試驗(yàn)。試驗(yàn)其動(dòng)作的靈活性、平穩(wěn)性以及功能的可靠性。 </p><p>　?。?）任選一種主軸轉(zhuǎn)速做主軸啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止（包括制動(dòng)）的連續(xù)試驗(yàn)，連續(xù)操作不少于七次。 </p><p>　?。?）主軸高、中、低轉(zhuǎn)速變換試驗(yàn)。轉(zhuǎn)速的指令值與顯示值允差為±5%。 </p>

55、;<p>　?。?）任選一種進(jìn)給量，將啟動(dòng)、進(jìn)給和停止動(dòng)作連續(xù)操作，在X、Z軸的全部行程上，連續(xù)做工作進(jìn)給和快速進(jìn)給試驗(yàn)。快速行程應(yīng)大于1/2全行程，正反方向連續(xù)操作不少于七次。 </p><p>　?。?）在X、Z軸的全行程上，做低、中、高進(jìn)給量變換試驗(yàn)。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)塔刀架進(jìn)行正反方向轉(zhuǎn)位和各種轉(zhuǎn)位夾緊試驗(yàn)。 </p><p>　

56、?。?）液壓、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)做密封、潤(rùn)滑、冷卻性能試驗(yàn)，做到不滲漏。 </p><p>　　（8）卡盤(pán)做夾緊、松開(kāi)、靈活性及可靠性試驗(yàn)。 </p><p>　?。?）主軸做正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止及變換主軸轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。 </p><p>　?。?0）進(jìn)給機(jī)構(gòu)做低、中、高進(jìn)給量及快速進(jìn)給的變換試驗(yàn)。 </p><p>　?。?1）用數(shù)字控制指令進(jìn)行機(jī)床的

57、功能試驗(yàn)，試驗(yàn)動(dòng)作的靈活性和功能的可靠性。 </p><p>　?。?2）試驗(yàn)進(jìn)給坐標(biāo)超程、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入、位置顯示、回基準(zhǔn)點(diǎn)，程序序號(hào)顯示和檢索、程序暫停、程序刪除、直線(xiàn)插補(bǔ)、直線(xiàn)切削循環(huán)、錐度切削循環(huán)、螺紋切削循環(huán)、圓弧切削循環(huán)、刀具位置補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償、間隙補(bǔ)償?shù)裙δ艿目煽啃?、?dòng)作靈活性等。 </p><p><b>　　5.4空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) </b></p>

58、;<p>　　5.4.1主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) </p><p>　　在不切削狀態(tài)下，試驗(yàn)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的溫度變化和空載功率。機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械由低、中、高三檔轉(zhuǎn)速，有級(jí)變速為全部轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于2分鐘，在最高轉(zhuǎn)速段不得少于1小時(shí)，使主軸軸承達(dá)到穩(wěn)定溫度。檢查主軸軸承的溫度不超過(guò)70℃。 </p><p>　　5.4.2連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) </p><p>　　用

59、數(shù)控程序指令全部功能做（不切削）連續(xù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)試驗(yàn)。其運(yùn)動(dòng)時(shí)間不大于15分鐘。每個(gè)循環(huán)終了停車(chē)，并模擬松卡工作，停車(chē)不超過(guò)一分鐘，根據(jù)客戶(hù)不同的要求連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)48h～72h。 </p><p><b>　　5.5試切 </b></p><p>　　在機(jī)床各項(xiàng)幾何精度和運(yùn)動(dòng)精度滿(mǎn)足要求后，應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和自定標(biāo)準(zhǔn)加工工件，以檢測(cè)機(jī)床數(shù)控化改造后的加工性能。有的除了要進(jìn)行必要

60、的精加工外，還要進(jìn)行一定的負(fù)荷試驗(yàn)，以檢查其精度的穩(wěn)定性。 </p><p>　　在上述各項(xiàng)試驗(yàn)滿(mǎn)足要求后，機(jī)床數(shù)控化改造后的聯(lián)調(diào)工作也就完成了</p><p>　　第6章、數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類(lèi)型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。</p><p>　　6.1步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)</p>&l

61、t;p>　　該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的

62、位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。</p><p>　　6.2異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于

63、零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)。用這種系統(tǒng)可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采。</p><p>　　6.3交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)

64、環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題。</p><p>　　當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國(guó)外著名公司的如德國(guó)SIEMENS公司、日本FANUC公司；國(guó)內(nèi)公司如中國(guó)珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心。</p>

65、;<p>　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶(hù)的要求。</p><p>　　第7章、改造的技術(shù)準(zhǔn)備</p><p>　　7.1改造前的技術(shù)準(zhǔn)備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。</p><p><b>　　技術(shù)準(zhǔn)備包括：</b></p><p><

66、b>　　1.機(jī)械部分準(zhǔn)備</b></p><p>　　為配合電氣改造而需進(jìn)行的機(jī)械大修改造的測(cè)量、計(jì)算、設(shè)計(jì)、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。同時(shí)對(duì)停機(jī)后需拆、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個(gè)改造工作銜接得當(dāng)。</p><p>　　2.新系統(tǒng)電氣資料消化</p><p>　　新系統(tǒng)有許多新功能、新要求、新技術(shù)，因此改造前應(yīng)熟悉技術(shù)資

67、料，包括系統(tǒng)原理說(shuō)明、線(xiàn)路圖、PLC梯形圖及文本、安裝調(diào)試說(shuō)明、使用手冊(cè)、編程手冊(cè)等。要有充裕的時(shí)間來(lái)對(duì)上述資料進(jìn)行翻譯(進(jìn)口系統(tǒng))、消化、整理、核對(duì)，做到思路清晰，層次分明。</p><p>　　3.新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)每臺(tái)設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計(jì)接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配置、互聯(lián)部分接點(diǎn)、參數(shù)測(cè)量點(diǎn)、維修位置等，要求

68、操作與維修方便、合理，線(xiàn)路走向通順、中小連接點(diǎn)少，強(qiáng)弱電干擾最小，備有適當(dāng)裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時(shí)需自行制作轉(zhuǎn)換接口。</p><p>　　4.操作、編程人員的技術(shù)培訓(xùn)</p><p>　　機(jī)床電氣系統(tǒng)改造后，必然對(duì)操作、編程人員帶來(lái)新的要求。因此提前對(duì)操作人員和編程人員進(jìn)行新系統(tǒng)知識(shí)培訓(xùn)十分重要，否則將影響改造后的

69、機(jī)床迅速投入生產(chǎn)。培訓(xùn)內(nèi)容一般應(yīng)包括新的操作面板配置、功能、指示含義；新系統(tǒng)的功能范圍、使用方法及與舊系統(tǒng)的差別；維護(hù)保養(yǎng)要求；編程標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化編程等等。重點(diǎn)是弄懂、弄通操作說(shuō)明書(shū)和編程說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　5.調(diào)試步驟與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的確定</p><p>　　新的電氣系統(tǒng)改造完以后，怎樣進(jìn)行調(diào)試以及確定合理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是技術(shù)準(zhǔn)備工作的重要一環(huán)。調(diào)試工作涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、傳

70、感等，因此必須由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行，其它人員配合。調(diào)試步驟可從簡(jiǎn)到繁，從小到大，從外到里進(jìn)行，也可先局部后全局，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進(jìn)行。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)新系統(tǒng)的考核，制定時(shí)必須實(shí)事求是，過(guò)高或過(guò)低的標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)對(duì)改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。標(biāo)準(zhǔn)一旦確定下來(lái)，不能輕易修改，因?yàn)樗鼱可娴秸麄€(gè)改造工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　7.2改造的實(shí)施</b></p><p>　　準(zhǔn)備工

71、作就緒后，即可進(jìn)入改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時(shí)間順序分為：</p><p>　　1.原機(jī)床的全面保養(yǎng)</p><p>　　機(jī)床經(jīng)長(zhǎng)期使用后，會(huì)不同程度地在機(jī)械、液壓、潤(rùn)滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對(duì)機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測(cè)量，記錄在案。這樣既可對(duì)改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時(shí)作對(duì)比分析用。</p><p>　　2

72、.保留的電氣部分最佳化調(diào)整</p><p>　　若對(duì)電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對(duì)保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強(qiáng)電部分的零件更換，電機(jī)的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風(fēng)冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動(dòng)裝置的最佳化調(diào)整，老化電線(xiàn)電纜的更新，連接件的緊固等等。只有對(duì)保留的電氣部分做好過(guò)細(xì)的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機(jī)床有較低的故障率。</p><p><b>　　3.原系統(tǒng)

73、拆除</b></p><p>　　原系統(tǒng)的拆除必須對(duì)照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過(guò)拆(局部改造情況下)。在拆的過(guò)程中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門(mén)別類(lèi)，妥善保管，以備萬(wàn)一改造不成功或局部失敗時(shí)恢復(fù)使用。還有一定使用價(jià)值的，可作其他機(jī)床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。</p><p>　　4.合理安排新系統(tǒng)位置

74、及布線(xiàn)</p><p>　　根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙，合理進(jìn)行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線(xiàn)路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。連線(xiàn)工作必須分工明確，有人復(fù)查檢驗(yàn)，以確保連線(xiàn)工藝規(guī)范、線(xiàn)徑合適、正確無(wú)誤、可靠美觀。</p><p><b>　　5.調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦

75、冷靜，隨時(shí)記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)必須清理干凈，無(wú)多余物品；各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置；能空載試驗(yàn)的，先空載后加載；能模擬試驗(yàn)的，先模擬后實(shí)動(dòng)；能手動(dòng)的，先手動(dòng)后自動(dòng)。</p><p>　　7.3驗(yàn)收及后期工作</p><p>　　驗(yàn)收工作應(yīng)聘請(qǐng)有關(guān)的人員共同參加，并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。改造的后期工作也很重要，它有

76、利于項(xiàng)目技術(shù)水平的提高和使設(shè)備盡早投產(chǎn)。驗(yàn)收及后期工作包括：</p><p>　　1.機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收</p><p>　　經(jīng)過(guò)機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。</p><p>　　2.電氣控制功能和控制精度驗(yàn)收</p><p>　　電氣控制的各項(xiàng)功能必須達(dá)到動(dòng)作正常，靈敏可靠。控制精度應(yīng)用

77、系統(tǒng)本身的功能(如步進(jìn)尺寸等)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具(如激光干涉儀、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等)對(duì)照檢查，達(dá)到精度范圍之內(nèi)。同時(shí)還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功能和精度作出對(duì)比，獲得量化的指標(biāo)差。</p><p><b>　　3.試件切削驗(yàn)收</b></p><p>　　可以參照國(guó)內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn)，在有資格的操作工、編程人員配合下進(jìn)行試切削。試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度、切削力、噪聲、運(yùn)動(dòng)軌

78、跡、關(guān)聯(lián)動(dòng)作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。</p><p>　　4.圖紙、資料驗(yàn)收 </p><p>　　機(jī)床改造完后，應(yīng)及時(shí)將圖紙(包括原理圖、配置圖、接線(xiàn)圖、梯形圖等)、資料(包括各類(lèi)說(shuō)明書(shū))、改造檔案(包括改造前、后的各種記錄)匯總、整理、移交入檔。保持資料的完整、有效、連續(xù)，這對(duì)該設(shè)備的今后穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的。</p><p><b>　　

79、5.總結(jié)、提高</b></p><p>　　每次改造結(jié)束后應(yīng)及時(shí)總結(jié)，既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，也有利于整個(gè)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　第8章、機(jī)床數(shù)控改造的意義及發(fā)展史</p><p>　　8.1機(jī)床數(shù)控改造的意義 1節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新

80、機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買(mǎi)新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。</p><p>　　2性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。 </p><p>　　3提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且

81、可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。</p><p>　　8.2數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)</p><p>　　1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類(lèi)創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類(lèi)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類(lèi)進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的

82、變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。</p><p>　　1.數(shù)控(NC)階段(1952～1970年)</p><p>　　早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺(tái)機(jī)床專(zhuān)用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱(chēng)為硬件連接數(shù)控(HARD-WIREDNC)，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控(NC)。

83、隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。</p><p>　　2.計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(1970年～現(xiàn)在)</p><p>　　到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的"通用&q

84、uot;兩個(gè)字省略了)。到1971年，美國(guó)INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件--運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱(chēng)之為微處理器(MICROPROCESSOR)，又可稱(chēng)為中央處理單元(簡(jiǎn)稱(chēng)CPU)。到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕(故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱(chēng)之為群控)，不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理

85、器速度和功能雖還不夠高，但可以通過(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控。到了1990年，PC機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱(chēng)微機(jī))的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿(mǎn)足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。</p><p>　　總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代--小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC(國(guó)

86、外稱(chēng)為PC-BASED)。</p><p>　　還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(即CNC)了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱(chēng)數(shù)控(NC)。所以我們?nèi)粘Ｖv的"數(shù)控"，實(shí)質(zhì)上已是指"計(jì)算機(jī)數(shù)控"了。</p><p>　　8.3數(shù)控未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)</p><p>　　1.繼續(xù)向開(kāi)放式、基于PC的第六代方向發(fā)展</p>&l

87、t;p>　　基于PC所具有的開(kāi)放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。</p><p>　　2.向高速化和高精度化發(fā)展</p><p>　　這是適應(yīng)機(jī)床向高

88、速和高精度方向發(fā)展的需要。</p><p>　　3.向智能化方向發(fā)展</p><p>　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。</p><p>　　8.4應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過(guò)程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。</p>

89、<p>　　1.引入專(zhuān)家系統(tǒng)指導(dǎo)加工</p><p>　　將熟練工人和專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)。</p><p>　　2.引入故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)</p><p>　　3.智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>　　可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

90、獲得最佳的運(yùn)行。</p><p>　　8.5機(jī)床數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　1.微觀看改造的必要性</p><p>　　從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。</p><p>　　a.可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線(xiàn)、曲面等復(fù)雜的零件。</p><

91、p>　　由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線(xiàn)或曲面。</p><p>　　b.可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另

92、一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動(dòng)化"。</p><p>　　c.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。</p><p>　　d.可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。</p><p>　　e.擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)

93、長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。</p><p>　　f.由以上五條派生的好處。：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。</p><p>　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)

94、信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。</p><p>　　8.6宏觀看改造的必要性</p><p>　　從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬

95、制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱(chēng)之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就

96、從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　第9章 機(jī)床與生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控化改造的市場(chǎng)及優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　9.1機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)</p><p>　　我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6

97、%。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)更屈指可數(shù)(美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60%以上)?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)

98、展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。</p><p>　　9.2進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)控化改造市場(chǎng)</p><p>　　我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，很多企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1979～1988年10年間，全國(guó)引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng)，大約165.8億美元。</p><p>　　這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作

99、用。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線(xiàn)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線(xiàn)從國(guó)外引進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時(shí)只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線(xiàn)，忽視軟件、工藝、管理等，造成項(xiàng)目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品銷(xiāo)路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母?、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已

100、引進(jìn)較長(zhǎng)時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒(méi)有創(chuàng)造財(cái)富，反而消耗著財(cái)富。這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線(xiàn)是個(gè)包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，就可以最小的投資盤(pán)活最大的存量資產(chǎn)，爭(zhēng)取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場(chǎng)。</p><p>　　9.3數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺</p><p>　　1.國(guó)外改造業(yè)的興起&l

101、t;/p><p>　　在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床再生(Remanufacturing)業(yè)

102、。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。</p><p>　　2.數(shù)控化改造的優(yōu)缺</p><p

103、>　　a.減少投資額、交貨期短</p><p>　　同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60%～80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤(pán)自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過(guò)于費(fèi)工、費(fèi)錢(qián)，往往改造成本提高2～3倍，與購(gòu)置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50%左右。</p><p>　　b.機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，

104、結(jié)構(gòu)受限</p><p>　　所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。</p><p>　　c.熟悉了解設(shè)備、便于操作維修</p><p>　　購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿(mǎn)足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力

105、；另外，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見(jiàn)效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　d.可充分利用現(xiàn)有的條件</p><p>　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。</p><p>　　e.可以采用最新的控制技術(shù)</p><p>　　可根據(jù)技術(shù)革新

106、的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。</p><p><b>　　3結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)改造后的車(chē)床,如云南機(jī)床廠的C6140車(chē)床、泰興機(jī)床廠的C6150車(chē)床等,能發(fā)揮出普及型數(shù)控車(chē)床的全部功能,精度高、可靠性好、操作容易。該機(jī)床再配合系統(tǒng)強(qiáng)大的CAD/CAM/CNC三位一體的軟件編程功能

107、,使其能加工多種精度要求高、形狀復(fù)雜的工件,從而給用戶(hù)創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　改造前的普通車(chē)床：</b></p><p><b>　　改造后的數(shù)控車(chē)床：</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&

108、lt;/b></p><p>　　[1]李鐵堯.金屬切削機(jī)床[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.[2]羅永順.普通機(jī)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問(wèn)題的研究[J].機(jī)床與液壓，2005，（6）：193-195.[3]吳孜越.C620普通車(chē)床的數(shù)控化改造[J].機(jī)床與液壓，2005，（8）：211-213.[4]孟俊煥.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造的優(yōu)化方案研究[J].機(jī)床與液壓，2005，（7）：200-201.