計算機數控機床改造應用研究

郭茂濱

摘 要：在當前階段，單位提升自身的自動化水平的一個關鍵方法就是把常見的機床進行積極的革新，使之成為數控體系。文章重點的分析了該項革新活動相關的內容。

關鍵詞：計算機；機床；數控化；改造；方案

1 簡介數控機床

具體的講，它是說把加工工作中的多項活動和程序，包括刀具以及部件間的各項位移數據都通過數字的形式體現出來，通過控制介質（如穿孔紙帶或磁帶、磁盤等）將數字信息送入專用的或通用的計算機，電腦負責分析信息內容，進而管控設備的伺服體系等，確保設備能夠制造出所需的零件。

2 如何進行改造活動

2.1 認真的開展可行性測評工作

2.1.1 評價它的價值。比如具體的加工處，它的關鍵機電零件有如下的一些：①系統及操作子系統；②伺服系統包括電動機；③機床電氣；④機械本體床身、立柱、導軌和絲杠等；⑤刀庫機械手系統；⑥自動工作臺交換系統等。所有的分支體系結合其具體的狀態(tài)，都能夠進行合理的價值測評。

2.1.2 對于革新中可以實現的意義展開測評，也就是說有何種形式的精準性以及使用特征等。

2.1.3 對費用進行預估，也就是花費的費用的測評?；ㄙM的費用的多少和設置改造意義有著非常緊密的關聯。使用的費用大體上有如下的一些組成部分。①數控系統及相關伺服系統；②電氣和備用件的替代；③機械零件精準性的維護；④機床輔助系統如液壓系統、冷卻系統等維修保養(yǎng)；⑤設備外在形象的處理。⑥革新后的調測；⑦革新活動要使用的技術勞務資金。如果受到改造資金影響的話，能夠更改其意義，減少規(guī)定以此來降低花費的資金。

2.1.4 認真地評價方案內容的風險性。在設置方案的時候，要想對裝置開展全方位的分析是無法實現的，所以，在后續(xù)的建設的時候還是會遇到許多的不利現象。所以，應該認真的開展風險測評活動，而且要制定有序的方法。常見的措施是在項目資金中，設置不可預見費用。

2.1.5 開展性價比的測評活動。要想確保其費用合理，就要認真的進行性價比的測評活動。一般是對市面上的功效大致相同的設備來對比。

2.2 認真的選取體系

體系作為設備的關鍵要素，在選取的時候，應該對它的性能以及花費的資金和維護活動等開展全方位的測評。它有三類形式：步進電機拖動的開環(huán)系統；異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數控系統；交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數控系統。其中步進電機拖動的開環(huán)系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(zhí)行部件。它的精確性通常是取決于步進電機的角位移準確度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距準確度，因此相對來講，其并不是非常的精準。不過體系的構造比較的單一，比較安穩(wěn)，而且花費的資金也不多，能夠進行有序的改裝。

2.3 合理的選擇伺服體系

該體系是設備的關鍵構成要素，不僅僅是信息輸送的關鍵步驟，同時還對能量的體現起到很關鍵的意義。其性能取決于體系的性能。比如，設備最佳的位移速率等等的關進要素都是由伺服體系的發(fā)展方向來明確的。結合其控制樣式來分析的話，它通常由三種模式，開環(huán)控制系統、半閉環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統三類。如果是一般的設備的話，通常是選取費用不高的體系，也就是第一種。

2.4 設備零件的革新

任何全新的數控設備，開展設計的時候，要確保其動態(tài)剛性合理，而且還應該確保傳動沒有空隙，方便進行維護。在革新的時候，最好是朝著這個方向發(fā)展，而且要做好如下的一些事項。

2.4.1 導軌副。針對此類設備來講，它不僅僅要有一般的設備的導向性以及技術，還應該在耐磨性等方面合理，而且要降低由于摩擦而導致的不利現象。

2.4.2 齒輪副。普通的設備齒輪關鍵是聚集于主軸箱和變速箱中。要想確保傳動的精確性合乎規(guī)定，它用到的齒輪的精確性就要高于一般的設備。

2.4.3 滑動絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動直接關系到傳動鏈準確度。它的選取關鍵在于零件的精準性等要素。

2.4.4 聯軸器。要想提升體系反向中的間隙問題，就要確保所用的聯軸器多數采用無鍵連接。

2.4.5 回轉刀架。一般改裝的車床多數采用四工位自動回轉刀架。

2.4.6 安全防護。任何革新活動都應該將安全作為必須要考慮的事項。在革新活動進行的時候，要結合具體狀態(tài)來研究應對方法，千萬不能忽略。

3 簡述數控體系的研發(fā)措施

3.1 以單片機為前提的體系

基于單片機的經濟型數控系統一般采用步進電機作為驅動元件，步進電機采用脈沖方式工作，基本原理是：系統中的鍵盤用于向計算機輸入和編輯零件加工程序；采用數碼管顯示加工數據及機床狀態(tài)等信息；存儲器用來存放監(jiān)控程序、鍵盤掃描程序、顯示驅動程序及用戶控制代碼程序等；功率放大器用來對計算機送來的脈沖進行功率放大，以驅動步進電機帶動負載運行。應該開展的活動內容有如下的一些：

3.1.1 硬件系統的結構設計。一般采用51系統單片機作為主控制器，以它為前提進行器件擴展。

3.1.2 軟件設計。包括：監(jiān)控與操作軟件，用來實現人機對話、系統監(jiān)控、指揮整個系統軟件協調工作等，包括系統的初始化、命令處理循環(huán)、零件加工程序的編輯修改等；步進電機控制軟件，包括：通電狀態(tài)代碼和電動機正、反轉的實現；步進電機轉速的控制。

3.2 以ARM和運動控制器為前提的體系

3.2.1 系統硬件結構。系統硬件采用主從式雙CPU結構模式。主CPU為ARM處理器，用于鍵盤、顯示，網絡通訊等管理工作，而從CPU即為運動控制芯片，專門負責運動控制的處理工作。ARM處理器通過總線操作，把命令寫入運動控制芯片，使運動控制芯片來完成運動控制。

3.2.2 關于操作體系以及編程用語。要想合理的發(fā)揮出硬件內容，而且還保證它的實時特點，就要使用了μC/OS多任務實時操作系統。使用到μC/OS操作系統，經由其來開展多項內容的管控活動。程序的編程語言為C語言以及ARM匯編語言。

3.3 以PC機為前提的體系

最近一段時間中，這種體系已經被大量的應用到活動中。采用工業(yè)PC機在WIN-DOWS操作系統下通用的數控系統，早就變成了行業(yè)發(fā)展的關鍵方向?；诠I(yè)PC機的數控系統采用的是標準的PC硬件和操作系統，所以方便開展模塊化的分析。當今的全新的體系發(fā)展方向就是開放式的數控體系。

4 結束語

通過上文的敘述，我們得知，要想開展好數控化革新工作，就要將關鍵放到電氣以及控制體系的革新方向上，對于機械區(qū)域，只需要對那些容易影響到精準性的零件進行處理就可以了。此舉能夠降低革新所需的時間，減少費用，而且方便對體系升級。由于社會高度前進，工藝不斷發(fā)展，該項工藝的發(fā)展，必然會帶動改性革新工藝朝著更加健康合理的層次進步。

參考文獻

[1]趙中敏.機床數控化改造的研究[J].煤礦機電，2005.

[2]楊有君.數控技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]富大偉，劉瑞素.數控系統[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[4]劉麗云，王元娥.普通機床數控化改造中要考慮的主要問題[J].裝備制造技術，2007.