统新标准研究不够。三对我国数控技术和产业化发展的战略思考.战略考虑我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新轮国际产业结构调整中，我国制造业将进步“空芯”。我们以资源环境市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。.发展策略从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机如量大面广的数控车床铣床高速高精高性能数控机床典型数字化机械重点行业关键设备等带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件数字化伺服系统与电机高速电主轴系统和新型装备的附件等的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。在高精尖装备研发方面，要强调产学研以及最终用户的紧密结合，以“做得出用得上卖得掉”为目标，以解决国家之急需。在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。四设备数控化改造的现状目前，关于设备改造方面的报道比较多，其方法多种多样，具体表现在.根据用户的需求可以选择不同的数控系统。.根据要求可以进行经济性数控化改造，也可以进行智能化数控设备改造。不管哪种形式的数控改造，最基本的思路是要满足用户的基本使用需求。但目前对车床的数控化改造，主要是经济性数控化改造。在改造过程中，主要沿用系统供应商提供的外部接线要求进行控制电路设计，没有对系统进行深入的分析研究，不能结合实际应用解决当前同类设备存在的问题，比如现在的设备普遍采用正逻辑控制，当限位保护电路，如发生电路开路或接触不良时，不会立即报警，容易造成事故。针对目前同类数控设备使用中存在的问题，经过仔细的研究和分析系统特性，在改造设备时所有限位保护电路均采用负逻辑，如发生电路开路或接触不良时会立即报警，防止意外事故发生设定了特殊的限位控制装置，使刀架在特定的位置不能换刀，保证了生产安全。这技术已经申请了国家发明专利。另外，我们知道车床加工的主要任务是承担轴类套类盘类等零件的加工。成本质量生产率和产量交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到定闭值的大批量的规模生产才能取得上述个方面的统。但在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为中心，企业为主导的卖方市场已转向以市场需求为中心,用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产品经济寿命大大缩短，这首先将形成以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境其次，衡量企业竞争力的首位因素也由成本转为交货期。为此，发展柔性结构体系的数控制造装备及制造系统是实现在快速多变的市场环境中对用户驱动的市场需求作出灵活快速响应的关键。所谓制造装备及制造系统的柔性化是指当产品的品种的需求发生变化时，它们仍能在满足经济性的前提下，实现及时转换生产的适应能力。同时，持续地提高经济加工精度也是适应市场竞争的另个主要目标。因而作为评定数控机床及系统效能的基本指标也将由传统的工作精度和切削能力改为用高效柔性和高精化的程度来衡量。高效柔性化和高精化分别反映了制造业在竞争激烈的市场环境下的两个最主要的要求，即产品生产变换的灵捷性和产品质量的持续提高。如何达到上述要求，进步提高其生产的柔性化，达到操作的简便易行，在改造过程中利用成组技术，来把单件多品种生产转变成变品种的批量生产，设计共用化的程序存入系统，减少编程的麻烦，提高了加工效率。这创新思路是目前市场上没有的，该技术己申请专利。同时采用无级变速方式，使其转速提高到，实现了高速化。五本文的选题及主要研究内容对已报废的两台普通废旧车床进行数控化改造。通过改造，其目的就是要创新些技术，以便进行推广。课题组接到任务后，认真仔细的研究改造方案，分析现在经济型数控车床容易出现安全性故障的原因，经过反复的论证，在设计过程中，所有限位保护电路均采用负逻辑，如发生电路开路或接触不良时会立即报警，防止意外事故发生设定了特殊的限位控制装置，使刀架在特定的位置不能换刀，保证了生产安全。合理的设计控制系统，利用原机床的电机作为主电机，节约了购买电机的费用。要求改进后的设备能提高精度达到数控行业标准，同时满足操作方便，对使用人员要求不高的要求。.主要研究内容.车床数控化改造总体机械部件设计。.主要部件的设计和选用。.创新设计数控机床限位保护装置。使设备发生电路开路或接触不良时，应立即报警，防止意外事故发生，提高设备使用的安全性。.设计双限位保护开关，使刀架在特定的位置不能换刀。.满足设备的各项性能指标。.对完成改造后的机床进行安装调试，使其达到用户使用要求。二西门子数控系统介绍西门子数控系统的基本功能德国西门子公司生产的数控系统是种专门针对中国市场开发的经济型机床数控系统。它采用位的微处理器集成，分离式小尺寸操作面板液晶显示器和机床控制面板。可以控制个步进电机驱动的进给轴和个主轴。数控系统的基本功能如下.线性插补轴最多轴开环。.个变频器驱动的主轴，具有主轴编码器反馈接口。.模块具有个输入点和个输出点，经扩展可以达到个输入点和个输出点。.支持中英文转换。.螺距补偿和间隙补偿。.具有故障报警信息显示和诊断数据显示。.支持车削循环和铣削循环。.刀具补偿功能。.螺旋插补功能。.用户程序存储器可以扩展两个电子手轮。.通过特定的参数设置可以获得示教功能。二系统配置方案研究.西门子数控系统配置数控系统配置和连接图如图所示。图数控系统配置和连接.系统配置方案研究根据用户使用要求，经过严格的分析计算，确定系统配置如下.按照用户的要求，选用系统，含显示和操作面板。.根据轴的进给功率要求，通过计算，选择.的步进电机。.轴和轴驱动器，选用型驱动器。.主轴变频器采用变频器。.主轴编码器采用线变频器。.采用的系统电源隔离变压器。.系统电源采用.电源。.主电机仍采用原来旧机床的电机。.选用电动刀架。具体情况如表所示。表系统配置序名称型号数备注含显示操作面板步进电机.轴步进电机.轴驱动器驱动器变频器主轴编码器线系统电源隔离变压器系统电源.要求无关机荡机主轴电机油泵电机电动刀架三控制电路设计电路设计.主轴电路数控车床主轴采用变频器驱动三相交流异步电机实现主轴无级调速，去除机床原有的主轴变速箱，可以获得更好的操作性能和切削性能。.变频器采用德国公司的通用变频器，型号为，功率.。.数控系统的主轴速度模拟量控制电压数控系统的主轴速度模拟量控制电压为。其中为主轴正转速度控制执行指令，为主轴反转速度控制执行指令。而变频器的速度控制电压为，其正反转由变频器的端口输入的状态控制。如果直接把数控系统的速度控制模拟电压输出端直接与变频器连接，将导致变频器不能识别反转控制电压而不能实现反转。电路,用于控制变频器的正反转，用于对速度控制电压的极性进行转换，保证变频器的速度控制电压在反转时也为。.变频器故障报警输出变频器的故障报警输出作为系统的报警输入，如果主轴出现过流短路过热等故障时均可及时停止系统的运行，并发出报警信号。二轴限位和参考点返回电路.轴的限位输入端设置为负逻辑经过分析现有数控机床的限位控制电路的缺陷，研制出种新的限位控制方式，即负逻辑控制。其基本思路是使用限位行程开关的常闭触点，当限位开关没有压下时点与接通，当限位开关被压下点与断开，机床限位。这种接法消除因线路开路而产生限位失灵现象，提高了限位电路的可靠性。限位输入端采用负逻辑需对系统的相关参数进行修改。采用负逻辑输入的方法，这样有利于提高数控机床的可靠性和安全性。如果机床的电路采用传统的继电器接触器等元件实现逻辑功能则不宜采用负逻辑，因为他会导致部分继电器接触器处于始终通电状态。这会造成损耗大元件升温寿命缩短等问题，并且元件间机械接触，还会因为震动等因素造成误动作。现代数控系统其控制逻辑由逻辑电子线路实现，不会出现以上问题。本次数控改造使用的数控系统为西门子数控系统，实现负逻辑输入要软件硬件两方面配合才能实现。硬件连接数控机床中的输入点有以下两种连接方法，其中图所示的连接方法是正逻辑输入，其原理是当机床运动超程时压下行程开关,闭合内的光电藕合器件得电，认为该点的逻辑值为“，信号有效，执行相关操作。这种方法的缺点在于当从端子到输入点之间的线路接触不良或开路则会造成无效即使被压下闭合，而导致机床出现重大事故。图负逻辑输入图正逻辑输入图所示的是负逻辑输入的连接方法，信号输入使用行程开关的常闭触点在正常情况下是闭合的，该输入点的逻辑值为“，当被压下断开时输入点逻辑值为“。这时要求通过数控系统的参数设置或修改程序把该点逻辑值设定为无效状态，而逻辑值设定为有效状态。如果从端子到的输入点之间的线路出现开路或接触不良时，该点被认为有效，机床会立即报警，必须在电路连接良好的情况下机床才能正常运行。这种方法排除了因限位电路开路而造成故障的可能性，机床的安全性得到提高。软件设置负逻辑需要把逻辑改为无效状态而逻辑为有效状态，其方法有两种第，在编程时通过程序实现。第二，通过设定机床参数实现。在两种方法中，要求数控系统具有可以对其输入输出端口的逻辑有效状态进行修改的功能。西门子的数控系统具有此功能。本次改造对限位等影响机床安全的输入点采用负逻辑就是采用的第种方法。采用负逻辑存在的问题及对对策数控机床的输入点采用负逻辑输入的方法使输入电路中的光电祸合器的发光二极管长期处于通电状态。但是由于该发光二极管的工作电流很小只有几毫安，输入电路只消耗几十毫瓦，因此系统的功耗的增加对功率几千瓦的机床来说可以忽略不计，同时发光二极管是冷光源，也不会导致系统发热。光电藕合器的工作寿命大于万小时，以每台机床每天连续工作小时计，可以保证机床正常工作多年，对机床的寿命也不会造成影响。.参考点返回采用双开关方式用行程开关做参考点返回减速开关，用接近开关作为参考点检测开关。在各轴返回参考点时，先高速运动到参考点返回减速开关，将其压下后反向慢速逼近参考点，到参考点检测开关后完成参考点返回。由于这种方法使各轴在达到参考点前速度较低可通过参数设定改变，所以精度较高并且可以消除丝杠的反向间隙。.电动刀架控制电路电动刀架的刀位检测霍尔元件为输出电路为集电极开路输出方式，不能与数控系统直接相连，需要在各刀位检测电路输出端添加集电极上拉电阻。如图所示。图刀架电路.驱动器与步进电机的连接线路驱动器与步进电机的连接如图所示，连接电缆采用数控系统配置的专用动力电缆。图驱动器与步进电机的连接图为保证步进电机的相序准确，必须按照系统说明书的要求连接，否则步进电机不能正常运转。驱动器所使用的交流电源由交流电驱动变压器压降压产生，为克服步进电机起动时大电流的冲击，驱动变压器必须有足够的功率余量，实际

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（图纸） CAD-C6160横向装配图.dwg

（图纸） CAD-C6160纵向装配图.dwg

（图纸） CAD-套筒.dwg

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