舊機床數控改造分析論文

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一、改造原理及改造方案

1.改造原理

目前，數控系統種類繁多，按數控系統的性能價格比分為：經濟型數控系統、標準型數控系統、全功能型數控系統和特殊型數控系統四大類產品。

經濟型數控系統也稱簡易數控系統（simplenumericalcontrolsystem）。其特點是價格便宜、精度適中、功能簡化、針對性強，比較適用于老設備技朮改造和產品更新。

標準型數控系統的特點是功能較全，價格適中，適用于中檔的數控機床，應用較廣。

多功能型數控系統的特點是功能齊全，價格較貴。適用于加工復雜零件的大中型機床以及FMS、CIMS中使用的數控機床。

特殊型數控系統適用于各類特種加工機床，如：電加工機床，超精加工機床等。

依據經濟實用原則。對中小型車床的改造廣泛采用步進電機驅動的開環控制系統。用經濟型數控系統改造后車床的控制原理如圖1所示。改造后的車床可以自動車削圓柱面、圓錐面、端面、球面、螺紋等。

2.改造方案

結合生產實際，依據工藝要求和被改造車床的完好程度，可采用不同的改造方案。

對實際役齡較短，零部件完好，精度尚未降低，導軌刮花可見或實際役齡較長經修復后達到精度要求的機床可作如下改造。

安裝脈沖編碼器將主軸的轉速與進給量聯系起來。將原機床的刀架拆除換成電動刀架實現自動換刀。將原機床的掛輪系統、進給箱、溜板箱、絲杠、光杠拆除，換成由步進電機、齒輪減速裝置和滾珠絲杠組成的進給傳動系統。縱向步進電機及齒輪減速裝置安裝在拆除進給箱處的床身上。滾珠絲杠支座可安裝在原絲杠的安裝基面上，螺母支座安裝在縱向拖板上。縱向進給傳動示意圖如圖2所示。橫向步進電機及齒輪減速裝置安裝在縱向溜板上橫向絲杠尾端處。滾珠絲杠安裝在原絲杠位置，并對原絲杠支承部位、螺母座部位以及原空間尺寸進行加工。注意橫向滑板與齒輪減速裝置是否碰撞，若碰應采取措施。橫向進給傳動示意圖如圖3所示。

二、經濟型數控系統的選擇

目前，國內生產的經濟型數控系統有多種類型。經濟型數控系統主要包括數控裝置、坐標軸驅動(或伺服)系統、主軸驅動系統、刀架及輔助功能的強電控制與驅動系統、接口等。

經濟型數控裝置有步進電機驅動的開環數控裝置、直流電機驅動的半閉環數控裝置和點位式經濟型數控裝置三種。對于數控車床改造一般選用步電機驅動開環數控裝置。選擇時主要考慮以下性能：CPU類型、用戶容量、控制軸或聯動軸數、設定單位、插補類型、編程尺寸及編程標準，G、M、S、T、F功能、刀具補償功能、間隙補償功能及循環功能、顯示方式及顯示信息的形式、絕對編程、增量編程、程序輸入方式以及報警、診斷等。根據需要選擇相應的性能。

步進電機驅動單元的性能參數主要有：步進電機性能參數及安裝尺寸，控制箱與電機的接線型式等。系統的快速進給速度、空載起動頻率，靜態轉矩，系統升頻降頻時間，起動矩頻特性、起動慣頻特性、運行矩頻特性。

驅動電路的型式主要有：高低壓驅動電路、斬波驅動電路、調頻調壓驅動電路、細分驅動電路、電流檢測型功率放大電路等。不同的電路型式、其工作性能不同，根據加工需要合理選擇。

刀架控制與驅動系統主要考慮刀架型式（如四位或八位電動刀架，或轉塔六位刀架等），定位精度及重復定位精度，換刀時間、刀具選擇時刀架的轉向、夾緊力，刀桿尺寸及裝夾刀具結構型式等性能參數。

強電接口及弱電接口、主要根據工作需要選擇。如工件自動夾緊，加工螺紋時，選擇強電接口；主軸的脈沖編碼器與數控裝置的接線，程序輸入接口等選擇弱電接口。

國內生產的經濟型數控系統的類型主要有：BCK2─001，BKC2─005，GWK─1A／Ⅱ/Ⅲ,JWK─20T，BKC2─8A，GSK─928，2385─1T等系列產品。廣泛應用在數控改裝及老產品車床改型中。在選擇時，除性能參數外，還要考慮其外型，安裝形式等因素。結合設計計算選擇合適的經濟型數控系統。

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[7]張建民，唐水源，馮淑華.機電一體化系統設計.高等教育出版社，2001.

【摘要】在短時期內大量地更新現有設備，無論從資金還是國內機床制造廠的生產能力都很難做到。對舊機床進行數控化改造投資少、見效快，是機械制造廠挖潛技改的一條成功之路。

【關鍵詞】舊機床數控改造方案選擇