毕业论文：普通车床的数控化改造 ㊣ 精品文档 值得下载

统的软件部分该车床控制系统采用系统。

其功能主要有读取零件的加工代码，编辑和编译代码，仿真加工包括加工前仿真和与加工同步仿真，回参考点，手工对刀，加工中断，超程软限位等功能。

它可处理进给速度，主轴速度及转速方向，刀具信息，功能等多种加工信息。

加工过程中，软件界面的状态栏还可以显示出刀具当前的坐标，加工状态，加工时间等信息。

改造后机床的特点具有与原机床致的刚度与强度具有与原机床致的加工范围。

纵向进给直线度与原机床样，其运动精度则有数控系统和纵向电机滚珠丝杠的精度保证。

横向进给的直线度和运动精度全部有改造部分的制造和装配精度保证。

可充分利用机床床身部分的已加工表面作为改造部分的定位和测量基准。

改造后的机床外型将类似于国产经济型数控车床，整体较美观大方。

机床的电气改造数控系统的选择数控系统的选择机床数控系统系统是数控机床的控制核心，随着机床数控技术的不断发展与进步，提高了数控机床的整体性能，尤其是它的加工精度和生产效率提高得更为显著，现在，数控机床已在机械工业生产中得到广泛应用。

目前市场上流行的数控系统，如西门子等都配置有车床数控系统，能够胜任车削加工的大部分工作，并具有价格低廉可靠性强功能强大等特点。

在对多家数控系统进行比较后，我们选择了型数控系统。

数控机床应能长期连续加工，其数控系统必须能够长期无故降连续运行。

为保证机床长期可靠地运行，数控系统必须有抵抗恶劣环境的高可靠运行特性。

常年的工作考脸证明系统是最可靠的数控系统之，它能在般车间环境下运行。

其工作场地的室温为，相对湿度短时可达，抗震为，电网电压波动为，经对使用中系统的实际统计，系统的故障率为，比较好地满足了我国市场的要求。

硬件结构的选择主板主在该板上。

主用于系统主控，原来用，从年起改用。

此外，显示的控制也在该板上。

存储器板该板上有系统的控制软件共片。

系统可控制车床。

不同类型的机床控制软件不同伺服控制软件片的芯片片，用于存储机床的强电控制逻辑程序④芯片，用于寄存的中间运算数据，根据需安装，用于存储系统和机床参数零件加工程序，根据用户要求配置，最大可为字节。

与电池相连，关机时保存信息。

板该板是单元与机床强电柜的接口，接收或输出直流信号，由实施输入输出控制，点数可根据机床的复杂程度选择，标准配置为个输入点，个输出点。

进给伺服控制板系统全部用数字式交流伺服控制。

其控制板装在单元内，插在主板上，即单元与进给伺服为体化设计。

伺服板上有个，用于伺服的数字控制。

每个控制个轴，块板可控制个轴。

该板接受主分配的伺服控制指令，输出个相位各差的脉宽调制信号每轴，加于各轴的伺服驱动的功率放大器上。

系统为轴最大配里控制，轴联动，只用块伺服板。

电源主要有直流电，用于各板的供电。

直流电，用于单元内各继电器控制。

除上述这些板外，还有图形控制板板远程缓冲器板，这些板用户可根据自身要求选订。

显示系统的显示器点阵，用单色液晶显示器，标准为，也可配彩色显示器。

系统有图形显示功能对编制的加工程序进行加工前的图形模拟，模拟刀尖的轨迹或加工件的三维实体形状在加工过程中显示刀尖的轨迹，使操作员能够监视切削过程。

图形可局部放大，以便观察细部。

显示图形必须用图形控制板，该板为专用微机，用。

进给伺服驱动系统进给轴的驱动使用交流同步电动机，目前为系列。

根据其负载特性和快速性分为标准型高加速特性经济型和低惯量型。

最大力矩为。

配型配置型。

加速特性好，从至最高转速的启动过程为，故用于高速加工。

电机轴上装有脉冲编码器，每转发出个脉冲经电路倍频，用做位置反馈和速度反馈。

这种位置反馈，是间接测量工作台的直线位移，所以称为半闭环伺服系统。

但是，只要设定相应的参数系统可以使用直线光栅尺，使系统接成全闭环。

除此之外，还可接成双位置反馈，即同时具有上述个闭环。

这样，既可以提高系统的稳定性，还可以提高系统的快逮性和加工精度。

进给伺服单元的控制用前述的轴控制板，该板输出控制指令信号到功率放大器。

功率放大器为模块化结构，分为整流模块和逆变模块，使用元件。

是专用位置控制大规模集成电路芯片。

床的直线进给运动，则要求在整个变速系统可以同时控制个主轴电动机，可以是个数字式控制的电机，也可以个为数字式，另个为模拟式控制电机。

模拟控制指令是的直流电压。

该系统的主轴电机为异步电机，目前为系列。

有以下品种标准型，恒功率调速范围恒功率宽调速范围型经济型与主轴直连型。

主轴电机的最大功率为，最高转速可达，用数字式矢量控制。

主轴驱动有速度控制和位置控制种工作方式，普通加工为速度控制。

主轴电机轴上装有圆型的磁性传感器，用做速度反馈。

位置控制用于主轴同步主轴定向刚性攻丝轴轮廓控制。

因此需要控制主轴的转角或转位，轮廓控制时要与其它轴插补。

此时需在机床的主轴上装位置编码器，位置编码器有光电式和磁性传感器。

普通为每转发出个脉冲，高精度的发出个脉冲转。

主轴控制用单独的控制，处理器为。

从单元输出的控制指令用条光缆送到主轴的控制单元，数据为串行传送，因此可靠性比较高。

传动方式的选择丝杠传动直接关系到传动链精度。

丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。

般情况滑动丝杠应不低于级，螺母间隙过大则更换螺母。

采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

因此，滑动丝杠常用在加工精度要求不是很高的普通车床中。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在以上精度高，寿命长启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。

因此可满足较高精度零件加工要求。

在数控化改造的车床中，应把原来的滑动丝杠换为滚珠丝杠，以降低摩擦力，提高加工精度。

滚珠丝杠的支承方式数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。

螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。

通常都适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚度。

为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。

国内目前主要采用两种组合方式。

种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用，其结构虽简单，但轴向刚度不足。

另种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用，其轴向刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的结构尺寸。

在设计中，采用推力轴承和向心轴承组合使用。

电机与丝杠的联接在满足机床要求的前提下，为减少中间环节带来的传动误差，我们多将电机与丝杠副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。

般对于小型车床如型，由于空间尺寸有限，特别是轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动对于大型车床如，由于丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的问题，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的问题，往往电机都要通过几级减速来传动。

无论是采用齿轮还是同步带论来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。

齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法偏心轴调整法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。

由步进电机到丝杠传动过程的工作原理如下步进电机发生个脉冲转过角度为如果通过联轴器则为丝杠转过横托板脉冲当量即丝杠转过角，拖板移动，所以该丝杠螺距为，则所选择的滚珠丝杆为型，其螺距为由此可见，由步进电机到丝杠传动不能同步，必须通过对齿轮传动，使两者都转角致，其传动比为步进电机转过，则通过对齿轮传动使丝杠转过，拖板前进，因而这对齿轮是降速运动。

选择选择级传动。

由于电动机为连续工作方式，负载平稳，且经常启动制动和正反转，因此因优先采用鼠笼式异步电动机。

滚动导轨直线滚动导轨副的结构和特点滚动导轨作为滚动摩擦副的类，具有以下特点摩擦因数小，运动灵活动静摩擦因数基本相同，因而起动阻力小，而不易产生爬行可以预紧，刚度高④寿命长精度高润滑方便，可以采用脂润滑，次填装，长期使用由专业厂生产，可以外购选用。

因此滚动导轨副被广泛应用于精密机床数控机床测量机和测量仪器上。

滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷的能力较差，且滚动导轨副对灰尘屑末等较敏感，应有良好的防护罩。

滚动导轨有多种形式，目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨，这种导轨的外形和结构直线滚动导轨主要由导轨体滑块滚柱或滚珠保持器端盖等组成。

当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。

为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。

最近新出现的种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无须再配润滑装置。

导轨的材料对导轨材料的主要要求是耐磨性好工艺性好成本低。

常用的导轨材料有铸铁钢有色金属和塑料，其中以铸铁应用最为普遍。

为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承导轨应尽量采用不同的材料。

如果选用相同的材料，也定要采取不同的热处理方式以使其具有不同的硬度。

材料以铸铁为例，铸铁是种成本低，良好减震性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。

导轨常用的铸铁材料有灰铸铁孕育铸铁和耐磨铸铁等。

灰铸铁常用的牌号是。

在较好的润滑与防护条件下，具有定的耐磨性。

适用于不经常工作且对精度保持性要求不高的导轨。

孕育铸铁常用的牌号是。

耐磨性高于灰铸铁，但较脆硬，不易刮研，且成本较高。

常用于较精密的机床导轨。

耐磨铸铁中应用较多的是高磷铸铁磷铜钛铸铁及钒钛铸铁。

与孕育铸铁相比，其耐磨性提高倍，但成本较高，常用于精密机床导轨。

通过对材料的类比，由于我设计的是经济型仪表车床，考虑经济性等原因，选用灰铸铁作为导轨材料。

导轨的热处理为了提高铸铁导轨的硬度，以增强抗硬粒磨损的能力和防止撕裂，铸铁导轨经常采用高频淬火中频淬火机电皆出自冷淬火等表面淬火方法。

高频淬火是借助的高频电流对导轨面加热，淬火温度般为，淬火深度可达倍，硬度达，可使普通铸铁耐磨性提高倍左右。

中频淬火可采用左右的中频电流进行，淬火温度般为左右，淬硬层可达，表面硬度可达。

高频及中频淬火的优点是淬火质量稳定，生产效率高，缺点是淬火后必须进行磨削加工。

电接触自冷淬火表面硬度可达，淬硬深度可达。

这种淬火方法具有设备简单操作方便成本低淬火变形小等优点，但由于淬硬深度较浅等原因，对导轨耐磨性提高幅度不大，目前主要用于维修。

综上所述，本次设计的导轨采用灰铸铁作为材料的滑动导轨，并通过高频淬火作为热处理，以提高导轨的硬度和耐磨性。

结束语综上所述，从经济性方面考虑改造台旧的车床要比新买台节省很多费用，但也不是所有车床都适合数控化改造，在改造之前我们应该做个经济性的评估，如果改造所需费用高于新购买台，那么我么则无需花大量时间精力去改造，可以直接从厂家购买，这样会更加省事。

当然有些情况则是改造要有优势，比如厂家有若干台旧的车床，而又需数控车床，这种情况下，厂家就可以考虑下是否改造成数控车床。

总之，普通车床数控化改造有很多