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公務員期刊網 精選范文 數控機床改造范文

數控機床改造精選(九篇)

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數控機床改造

第1篇:數控機床改造范文

關鍵詞:數控機床改造技術;加工效率;安全水平

在我國,應用的數控機床大多是從國外引進的,我國在數控機床自主研發能力方面與國外發達國家之間仍存在一定的差距。引進國外數控機床不僅增加了企業的運營成本,同時也對數控機床的維修工作提出了更高的要求。在這樣的情況下,工作人員要及時排除數控機床故障,提升生產效率,就必須從數控機床的改造工作入手,對其進行優化。本文從數控機床改造的必要性出發,對其改造技術要求進行了論述,現作如下總結。

1改造數控機床的必要性

1.1可有效提升加工效率

對數控機床進行改造主要是通過技術創新與技術改造的方法,在傳統數控機床的基礎上對其進行優化,突出其使用性能。改造數控機床后,由之前的工人一人控制1臺變為一人控制2臺。這有利于提高加工效率,節省人力資源。除此之外,還可以提升加工精度,降低廢品率,對于縮短生產周期、提升企業經濟效益具有重要的促進意義。

1.2可有效提高安全水平

基于當前我國機床數控化程度普遍不高,在安全水平方面也處于相對落后的狀態,機床在未得到及時改造的情況下,極易在使用過程中發生安全事故。而對數控機床進行合理改造后,工作人員可充分遵循人機工程的相關要求,提升機床的自動化、智能化水平,由此提升數控機床的安全水平,大幅降低工作人員在操作時與危險部位接觸的概率,進而降低事故發生率。

1.3可有效提高維修便捷性

如果工作人員對數控機床設備缺乏相應的了解,便難以判斷其實際性能是否符合實際加工要求,維修的工序也因此變得較復雜。通過改造數控機床,工作人員可精確計算機床的實際加工能力,同時,在熟知機床特性的情況下,維修難度也隨之明顯降低,這有助于提升機床的加工效率。通常情況下,對經改造后的機床進行適當調試后,便可實現機床的全負荷運轉。

1.4可有效降低機床成本

部分大型機床的價格相對較高,導致機床的購置成本難以得到有效降低。這一問題可通過對機床進行數控改造進行解決。研究表明,對機床進行數控改造后,所花的費用僅為原機床購置費用的1/3,且可在一定程度上縮短購置時間。除此之外,還可以有效降低機房更新過程中造成的污染排放量和能源消耗量。

2改造數控機床的相關技術要求

對機床進行數控改造的實質就是將普通機床與數控裝置進行連接,使其充分滿足現代化生產需求,從而實現生產效益的最大化。在數控機床改造過程中,除了要確保機床能達到標準的設計要求外,還要盡可能地發揮機床的使用性能。為從根本上提高數控機床的應用效能,筆者特對其改造技術要求作了如下總結。

2.1滑動導軌副

導軌是數控機床的重要組成部分,對機床的整體性能具有重要影響。通常情況下,工作人員在改造數控機床時,要確保其導軌性能與實際改造需求相符,具體要注意以下幾點:

①在導向精度與工藝性方面,應與普通車床的基本要求相符;

②應具備一定的耐摩擦和耐磨損能力,由此盡可能地減少摩擦阻力,減少致死區;

③應具有一定的剛度,以保障導軌的防護性和度以及產品的加工精度。

2.2滑動絲杠與滾珠絲杠

絲杠會對傳動鏈精度產生直接影響,加工件的精度要求與拖動扭矩要求可對其主要指標產生決定性的影響。在加工件要求較低且原絲杠基本未受磨損的情況下,可將滑動絲杠作為首選。通常情況下,滑動絲杠的等級應不小于6級。如果螺母存在間隙過大的現象,就應及時更換。滾珠鋼絲具有傳動效率較高、摩擦損失較小、使用壽命相對較長、傳送精度相對較高的特點,可有效降低電機的啟動力矩,滿足對精度要求較高的零件加工需求。與滾珠絲杠相比,滑動絲杠的價格相對較低,但由于其精度也相對較低,因此,對于具有較高精度要求的零件加工,應將滾珠絲杠作為首選。

2.3齒輪副

機床的變速箱和主軸箱是齒輪的主要集中點,對傳動精度有著至關重要的影響。在改造機床的過程中,為進一步提高傳動精度,工作人員應在普通機床的基礎上進一步提升齒輪精度,由此實現傳動精度的提升。要保障機床的加工精度,就要確保傳動結構無間隙,同時還要根據數控機床的實際要求,對機床的齒輪作出相應改造。

2.4安全防護

要從根本上提升數控機床的改造效果,就要對其安全防護性能進行有效改造。首先,應重視滾珠絲杠副的安全防護工作,采取相應的措施防止硬砂礫、切屑等塵粒進入滾道當中,對元件的精密度產生不良影響;其次,應將整體鐵板防護罩加在縱向絲杠上,由此對其形成防護;最后,應確保大拖板與滑動導軌接觸兩端面的密封性,防止硬質異物進入,對導軌造成損傷。

3結束語

綜上所述,對機床進行數控改造是實現機械機械自動化的必經環節,同時也是實現機床自動化、智能化的有效途徑。在改造數控機床的過程中,工作人員需充分遵循機床運作的客觀規律,并在此基礎上通過創新技術不斷革新、改造機床,由此實現機床應用效率的大幅提升。

參考文獻

[1]韓沖.數控機床電氣改造問題研究[J].科技與企業,2014(08):269.

[2]周霞瑜.數控機床維修改造中需要注意的要點探析[J].科技創新與應用,2014(08):95.

[3]王小軍.論職業院校數控機床升級改造的必要性及改造方法[J].電子制作,2014(24):205.

第2篇:數控機床改造范文

【關鍵詞】數控機床;維修和改造;問題與措施

隨著經濟的發展,數控機床技術發展迅速,在現代企業發展中起著重要作用。數控機床在不斷地改造,所以其應用范圍將逐漸擴大。由于數控機床結構比較復雜,種類繁多,一旦出現故障,則面臨著維修和改造的問題。因此,需要加強對數控機床維修和改造方面的研究。

1.數控機床維修改造中存在的問題

第一,數控機床缺乏安全操作的環境。數控設備缺乏齊全的安全操作功能,具體表現是:對于容易噴出液體或其他物質的數控設備,沒有安裝具有連鎖保護功能的防護門;對于操作人員必須處于安全區才能啟動的設備,沒有安裝雙手控制的預防裝置,或者沒有按照規定的技術標準進行安裝;對于缺相就會燒毀電器的部分,沒有安裝三聯動斷路器。滾珠絲杠副是數控機床中一種重要的精密構建,在數控機床維修改造的過程中,經常沒有針對這一構件制定有效的安全保護措施,導致數控機床在工作過程中,許多粉塵、碎屑、沙粒進入到滾珠絲杠副,從而損壞這一構件。

第二,亂接中線到PE。按照相關技術要求,不能將保護接地線與電器內部的中線連接起來,在機械電柜內部,也不能安裝PE兼用端子。但是在數控機床維修改造過程中,有的工作人員經常將機床中的PE接地端與三相380v中的一相連接起來,形成了AC220V,直接危害著工作人員的人身安全。

第三,非單一電源。根據相關技術標準,應該將電氣設備安裝在單一電源上,但是在實際工作中,為了走線方便,工作人員經常另外引線。在這種情況下,當切斷設備電源開光后,由于沒有及時切斷設備的所有電源,從而對技術人員的人身安全產生了威脅。

第四,電氣設備保護不當。電動機燒毀的主要原因是電動機的熱積累,根據相關技術要求,如果電動機連續工作0.5kw以上,則必須采取熱保護措施。在數控機床設備維修改造過程中,使用了“時間-電流”的保護器件經常與電動機不匹配,當被保護設備燒組的時間常數與保護器件的時間常數的差異較大時,保護作用在大大降低。

第五,數控操作人員規范意識較低。數控操作人員在安裝和使用設備的過程中,規范操作意識較差,沒有按照規定的操作要點進行操作,結果導致數控設備容易出現故障。尤其是對于已經維修改造過的設備,如果操作人員沒有將器件標志粘貼在維修器件上,一旦設備出現問題,則很難確定故障來源,不利于設備的維修和改造。

2.改進數控設備維修改造工作的措施

2.1大型專用數控設備技術要點

對于大型數控設備主軸而言,基本都是采取齒輪變速的轉動方式,這樣能有效地擴大功率變速范圍,即使在低速時也能傳遞較大的轉矩。一般齒輪變速都存在掛檔問題,可以利用電動瞬動解決這一問題,所以在利用大慣量部件進行延時時,可以用時間繼電器進行檢測。同時,掛檔限位開關需要回答計算機是否掛檔成功,掛檔的瞬間點應該向接口輸入口令,在PAL系統中很難順利完成這一操作過程,所以PAL無法有效地處理電動機運動問題。

需要注意的是,應該在數控設備上保留手動掛檔按鈕開關。在進行專有數控機床改造時,可以通過參數宏調用的方式來實現零件加工程序與PLC程序間信息的傳遞。對于大型專用數控機床來說,應該注意夾緊和放松等問題,具體來說,坐標軸運動時應該放松,到達目的地時應該夾緊。同時,應該坐標軸劃分成低夾和高夾兩個程度,這樣能有效地避免坐標軸夾緊時出現抖動情況。

2.2掌控數控機床結構

由于數控機床出現故障,所以需要進行維修和改造,要想有效地解決數控設備改造中的問題,需要從根源上杜絕設備故障的出現。首先,對于制造商而言,應該借鑒和吸收國外先進經驗,不斷完善數控機床生產技術,制造出高性能、高密度的數控設備,掌控數控機床機構,當設備出現故障時,才能及時找出故障源頭,并進行維修和改造。

2.3數控設備導軌

數控設備導軌不僅需要具備普通車床導向的精度與性能,同時還需要具備較高的耐磨性。因此,需要提高數控設備的精度,避免其導軌變形影響加工精度。在操作時,可以使用導軌和防護來提高其加工精度。一般情況下,機床齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中,所以,數控機床的齒輪精度高于普通機床。在改造數控機床結構時,需要充分滿足無間隙轉動的技術要求。

2.4數控機床維修改造的調試和驗收

在數控機床維修的過程中,需要對相關設備進行合理調試,合理驗收維修標準。在調試數控機床的過程中,應該指定專人負責機械、光學、傳感以及液壓等操作進行科學調試,按照從簡到難、從外到里、從小到大的順序進行調試。在制定數控設備維修標準時,應該堅持實事求是的原則,結合數控設備的結構特征開展系統考核。

2.5培養專業數控設備維修改造人員

數控機床是機電一體化高科技產品的典型代表,如果維修改造人員的專業知識較差,則無法快速地找出機床故障,并制定解決措施,那么數控機床改造也就無從談起。因此,對于數控機床行業來說,培養一批專業性強的維修和改造數控設備人才具有非常重要的意義。國家和企業應該建立專門的數控設備維修和改造機構,負責數控設備維修的人員應該具備機電一體化知識,且素質較高。以下人員可以參與到數控機床維修改造培訓:電氣工程師、機修鉗工以及機械工程師。

為了調動數控設備維修改造人員培訓的積極性,企業應該盡量為培訓機構創造有利條件,對于參與培訓的人員,企業需要配置技術手冊、測試儀器以及工具器具,從而提高其維修改造能力。

3.總結

綜上所述,數控機床維修改造中存在許多問題,數控機床缺乏安全操作的環境,亂接中線到PE,非單一電源,電氣設備保護不當,數控操作人員規范意識較低。因此,企業需要制定有效措施進行改善,掌控數控機床結構,進行數控設備導軌和數控機床維修改造的調試、工作驗收,培養專業數控設備維修改造人員。

參考文獻

[1]孟詠梅.數控機床維修改造中的問題與對策研究[J].科技創新與應用,2014,12(3):83-84

第3篇:數控機床改造范文

關鍵詞:煤機企業;數控機床;設備改造

中圖分類號:TM762.2+6 文獻標識碼:A

1 質量產品需要引進高精度設備

1.1 目前煤機企業液壓支架設計制造向著高端技術發展,已經在煤機市場形成了高質量產品的需求

高端液壓支架目前金屬結構件和液壓元件的重要構成是:用100kg級以上高強鋼板進行先進的工藝焊接;重型質量大于35t/架以上,高度6m以上,液壓支架更加安全可靠;液壓支撐元件孔(外)徑400mm以上、液壓控制系統(電液控制閥、本架手動先導控制操縱閥、鄰架多芯管手動先導控制操縱閥),三大主閥(操縱閥、安全閥、單向閥)的流量為500~1000L,液壓支架更加操作靈活、自動化程度高和高產高效。

煤機企業為了保證高質量生產制造出高端液壓支架,必須引進高精度設備。數控機床大幅度提高了切割、焊接、加工的自動化;大幅度節省人力以及減少一定時期的后續設備投資。可逐步實現“工廠自動化”。

煤機企業為了保證高質量生產制造出高端液壓支架中的零部件,根據各種零部件數量特點和實際要求,方便地運用多種數控機床配置,可擴充生產加工通道或組成實際加工時的機群,從而構成加工質量高和性價比好的生產加工系統。

1.2 煤機企業若要在加工現場正確使用數控機床就必須針對在操作、調整、編程的工作方式上進行研究

①由操作者自己進行調整、編程個人所用機床的方式通過較長期的實踐,循序漸進地掌握了本機床的特性,達到能夠加工各種零部件;缺點:在通過較長期的實踐過程中,避免不了低級的“誤操作”,給數控機床自身帶來不必要的“外力撞擊”,給剛開車不久的數控機床使用壽命、加工精度造成極大的傷害。此種由操作者自己進行調整、編程個人所用機床的方式非常不利于數控機床使用壽命、加工精度相對的長久保持。因此此種工作方式弊大于利,應該逐步消除。

②由對單一生產的品種形成了一些經驗、又有一定的文化素質,后經專門短期培訓的少量技術工人進行調整、編程,向車間質檢員交檢“首件”合格后再移交給操作工的方式。此時的機床操作工只可專注單一零部件加工制造了。此種工作方式同樣存在著“有利有弊”。有利為:通過較長期的試用調整、編程的實踐,循序漸進地認真仔細的掌握了機床的特性,達到能夠加工合格的各種零部件,重要的是大大地降低了低級的“誤操作”,減少了數控機床自身帶來不必要的“外力撞擊”的比例。有弊為:即使這些技術工人在通過較長期的試用-使用的實踐過程中,不能具備開發數控機床自身存在的更高一級多種功能的能力。也就是說沒有形成對數控機床自身的合理使用的工作方式。

③由“相對”高學歷、具有高綜合素質和研發能力空間大的專業工程技術人員在電腦編制程序,并通過控制系統指導操作工進行日常的生產制造工作。由少數經驗豐富的高級技師進行對調整機床中專用工具工裝進行輔助配合的方式。這種方式通過極短時期的使用調整、編程實踐,迅速達到加工合格的各種零部件,最重要的是避免了低級的“誤操作”,杜絕了給數控機床自身帶來不必要的“外力撞擊”事例;更重要的是具備隨時存在著開發數控機床更高一級的多種功能的能力。形成了對數控機床自身的合理使用的工作方式。

1.3 煤機企業根據各種零部件的加工工藝要素進行分類分析研究,合理使用數控機床

液壓支架中的各種大小液壓元件、液壓控制閥的閥體和閥芯部零件制造加工工藝的要求較高,在制造生產過程中,集合數控機床加工質量穩定、生產效率持續高效的特點,可按各種加工工藝要素考慮分類合理使用數控機床。

可按形狀、尺寸、批量分類合理使用數控機床分析加工零件的形狀和尺寸;考慮選擇裝卡基準;制定加工工藝,保證加工零件的形狀尺寸符合制造加工信息的要求。可將不同長度、不同直徑、批量較大的零件相對固定在一些數控機床上加工。這樣既減少調整、編程的工作時間,又增加了連續不間斷制造加工的機動時間。

可按加工精度分類合理使用數控機床分析加工零件的加工精度后,可將批量較大零件相對固定在一些配置級別不同的數控機床上加工。這樣既避免了批量出現低于優質品標準的零件,又保證了在加工不同精度等級零件的質量穩定性和持續高效;又增加了連續不間斷制造加工的機動時間。

可按材料特性和熱處理狀態分類合理使用數控機床這樣既避免了的零件質量波動的出現,又能最大限度地延長合理選擇的加工刀具的壽命,從而確保加工零件的質量穩定性。

2生產實際中應對數控機床進行有效管理方面的研究

煤機企業車間里的生產計劃調度進行數控機床的有效管理方法的研究應從過程和順序入手。

2.1 車間生產計劃調度應熟知生產過程與工藝過程

①生產過程它包括原材料的運輸、保存、生產準備工作、毛坯的制造、零件的加工與熱處理、部件和整個產品的裝配、產品各工序的質量檢驗、調試以及包裝等。合理的組織生產過程,不僅要求生產過程的空間組織能滿足平行性、連續性、比例性、適應性、配套性等要求,而且在時間組織亦要盡可能使加工對象在各生產單位、各工序之間的運行緊密銜接,實現“快節拍”的連續生產。

②工藝過程數控機床的生產過程中,有一部分是與原材料轉變為成品直接有關的過程,這部分生產過程是“工藝過程”。在各工序中以執行工藝卡片的形式確定下來的工藝過程是“工藝規程”。各工序是工藝過程的基本單元,也是車間生產組織和實現進度計劃的基本單元。

2.2 車間生產計劃調度應以精通數控機床加工順序為基礎,科學地進行工作安排

①加工階段的劃分零件加工時,往往不是依次加工完各個表面,而是將各個表面的粗、精加工分開進行。

②加工順序的安排數控機床加工某個零件時往往有幾個表面需要加工,這些表面不僅本身有一定的精度要求,而且各表面還有一定的位置要求。為了達到這些精度要求,各表面的加工順序就不能隨意安排,而必須遵循一定的原則,這就是定位基面的選擇和轉換決定著加工順序,以及前道工序為后道工序準備基面的原則。

加工過程前和過程中的熱處理工序的安排,是影響數控機床加工零件的質量和材料使用性能的重要因素。

2.3 車間生產計劃調度應結合加工實際有效管理數控機床

全面綜合比較現場的數控機床優點、特點和弱點,根據當期的生產制造任務進度、加工諸多的零部件,靈活地結合起來按前述的“材料特性和熱處理狀態分類”和“數控機床加工順序”的原則來安排任務,合理使用好數控機床。

在數控機床加工零部件時,還要注意材料的利用率,應在材料的長度和直徑上進行工作研究。

第4篇:數控機床改造范文

工件加工質量。它不僅能夠大大提高數控機床的生產效率,而且也能提高數控機床的加工精度,獲得了明顯的經濟效益。

關鍵詞 840DSL;數控機床;改造

中圖分類號 TG659 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0095-01

1 概述

隨著現代化機械制造業水平的不斷提升,機床數控系統改造化的比率不斷的提高。目前,我國大多數機械制造行業和生產企業中的生產加工裝備中大多數的數控機床,確切的說是半數以上是都是役齡在10年以上的舊數控機床,直接影響企業的生存和持續發展。所以必須大力提高這些數控機床的生產效率和加工精度。采取改造舊數控機床來提高設備的先進性,是其有效的途徑。

對于目前所進行數控機床改造,具有如下特點:一是所需的投資少,而且交貨期較短。同購置新的數控機床相比較,改造的費用明顯較低;二是可根據現有的實際條件,因地制宜合理篩選并改造功能,極大的縮短了改造周期,減小其中的成本;三是對于設備結構性能熟悉了解,便于實際中的操作維修;四是可以及時采用最新的技術、新工藝,提高設備的自動化水平及加工精度。但由于目前的數控機床使用年代較長、機械性能穩定的實際情況,但受數控機床的其他方面限制,不宜進行突破性的改造。

2 西門子840DSL

2.1 簡介

SINUMERIK 840DSL具有模塊化、開放、靈活而又統一的結構,為使用者提供了最佳的可視化界面與操作編程體驗,及最優的網絡集成功能。SINUMERIK 840DSL是一個創新的能適用干所有工藝功能的系統平臺。SINUMERIK 840DSL集成結構緊湊、高功率密度的SINAMICSSL20驅動系統,并結合SIMATIC 57-300 PLC系統,強大而完善的功能使SINUMERIK 840DSL成為中高端數控應用的最佳選擇。

SINUMERIK 840DSL可廣泛適用于車削、鉆削、銑削、磨削、沖壓、激光加工等工藝,能勝任刀具與模具制造、高速切削、木材與玻璃加工、傳送線等應用場合,既適合大批量生產也能滿足單件小批量生產的要求。

2.2 動態性能與加工精度

SINUMERIK 840DSL與SINAMICS 5120驅動系統相結合,基于DSC(動態伺服控制)閉環位置控制技術,并通過使用創新性的直線電機,確保機床獲得更佳的動態性能。而電流自適應控制更確保了伺服電機的最大利用率。系統中的軟件濾波器能有效抑制機床共振,同時調節型電源模塊(ALM)的受控直流鏈路能防止母線電壓波動。

無論是簡單工件,還是復雜工件,使用SINUMERIK 840DSL,都可實現最佳的表面加工質量。憑借西門子卓有口碑的專業經驗和久經實踐驗證的SINUMERIK數控系統,SINUMERIK 840D引是刀具與模具制造的理想解決方案。它的其它技術亮點使其同樣適用于精密加工與高速加工:優化的路徑控制,優秀的同步操作,轉矩脈動小,納米級的實際位置分辨率,幾何誤差的測量和補償,包括旋轉軸,基于“VCS plus”技術的空間定位補償系統。

3 SINUMERIK 840DSL的應用

3.1 某型機床改造

某型磨齒機是1996年從瑞士MIKRON公司進口的大型設備。該機床的原控制系統為法國施耐德NUM755系統,驅動系統采用伺服驅動,具有X,Y,Z,U,V等坐標軸結構,功能強大,結構非常復雜。由于該機床原有的控制系統和驅動系統均已老化,并且沒有足夠的備件進行更換,從未導致維修困難,目前該機床故障頻繁,無法進行正常的生產。因此,必須對該磨齒機的控制系統進行升級改造,使其重新發揮應有的價值。

在電氣系統的升級處理中,應是以盡量保持原配置為原則,改造中保持原機床電氣系統的大部分不變,只將跟控制系統有關的必要部分進行修改設計。如圖1所示為該磨齒機的控制系統硬件結構圖。控制系統采用SI-NUMERIK 840DSL配612D驅動系統,進給驅動采用1FT系列,主軸驅動采用1PH6系列。SINUMERIK840 DSL由數控及驅動單元等組成。在集成系統時,一般將612D驅動和數控單元并排放在一起,并用設備總線互相連接。

圖1 某磨齒機控制系統結構圖

3.2 軸的改造

磨齒機的砂輪修整部分在保留原有的機床控制結構的基礎上,結合加工程序控制修整動作。U軸是砂輪徑向修整軸,V軸是砂輪進行軸向修整的軸,都是由數控系統控制、編碼器作半閉環位置反饋,采用交流伺服電動機驅動。

X軸是砂輪架進給和快速移運動的軸。砂輪架的進給運動在齒輪的加工過程中是指齒輪的徑向運動。對該磨齒機改造后由數控系統進行控制、編碼器作閉環位置確定,采用交流進給伺服電動機驅動。Y軸是沿立柱切向的手動軸。通過改造原機床手動的工作方式,在加工過程中對于每個加工工件,數控系統控制其移動一個固定的位移,以保證砂輪在一批工件加工后砂輪磨損量基本一致,同時也保證齒輪的磨削尺寸滿足工藝要求。同樣是由數控系

統進行控制、采用伺服電動機驅動。Z軸是指工件滑板上下運動的軸。它是影響齒輪旋轉速度的引導軸。改造之后也由數控系統控制,利用1FT6伺服電動機進行驅動。

齒形和齒向的修磨:修整時首先要調整好修整器20°壓力角底座,再進行安裝、調整好成形金剛滾輪的安裝座之后,計算好砂輪修正的進給量,然后通過U和V軸,開始修整砂輪。砂輪修整完成后,需要將標準齒形模板放在在蝸桿砂輪上,通過使用光源進行照射來觀看砂輪齒形的透光情況,確定砂輪的修整達到要求。齒頂的修磨過程包括修正器橫向移動以及V軸往復橫向運動進行的循環修正。

參考文獻

第5篇:數控機床改造范文

關鍵詞:數控機床,單片機數控系統,改裝設計

第一章概述

機床作為機械制造業的重要基礎裝備,它的發展一直引起人們的關注,由于計算機技術的興起,促使機床的控制信息出現了質的突破,導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床-數控機床的誕生和發展。計算機的出現和應用,為人類提供了實現機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發展,數控機床也得到迅速的發展和廣泛的應用,同時使人們對傳統的機床傳動及結構的概念發生了根本的轉變。數控機床以其優異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目,并開創機械產品向機電一體化發展的先河。數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品,它把刀具和工件之間的相對位置,機床電機的啟動和停止,主軸變速,工件松開和夾緊,刀具的選擇,冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制介質上,然后將數字信息送入數控裝置或計算機,經過譯碼,運算,發出各種指令控制機床伺服系統或其它的執行元件,加工出所需的工件。數控機床與普通機床相比,其主要有以下的優點:1.適應性強,適合加工單件或小批量的復雜工件;在數控機床上改變加工工件時,只需重新編制新工件的加工程序,就能實現新工件加工。2.加工精度高;3.生產效率高;4.減輕勞動強度,改善勞動條件;5.良好的經濟效益;6.有利于生產管理的現代化。數控機床已成為我國市場需求的主流產品,需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業化和產品開發上取得了明顯的進步,特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是,國產數控機床與先進國家的同類產品相比,還存在差距,還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國,有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差,性能落后,單臺機床的平均產值只有先進工業國家的1/10左右,差距太大,急待改造。舊機床的數控化改造,顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置,使其具有一定的自動化能力,以實現預定的加工工藝目標。隨著數控機床越來越多的普及應用,數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中,機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、PC技術改造普通機床,并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限,國家大,機床需要量大,因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床,而我國的舊機床很多,用經濟型數控系統改造普通機床,在投資少的情況下,使其既能滿足加工的需要,又能提高機床的自動化程度,比較符合我國的國情。1984年,我國開始生產經濟型數控系統,并用于改造舊機床。到目前為止,已有很多廠家生產經濟型數控系統。可以預料,今后,機床的經濟型數控化改造將迅速發展和普及。所以說,本畢業設計實例具有典型性和實用性。

第二章總體方案的設計

2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。利用微機對縱、橫向進給系統進行開環控制,縱向(Z向)脈沖當量為0.01mm/脈沖,橫向(X向)脈沖當量為0.005mm/脈沖,驅動元件采用步進電機,傳動系統采用滾珠絲杠副,刀架采用自動轉位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經濟型數控改造,在確定總體設計方案時,應考慮在滿足設計要求的前提下,對機床的改動應盡可能少,以降低成本。(1)數控系統運動方式的確定數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統、連續控制系統。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件,所以本微機數控系統采用兩軸聯動連續控制系統。(2)伺服進給系統的改造設計數控機床的伺服進給系統有開環、半閉環和閉環之分。因為開環控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優點。所以,本設計決定采用開環控制系統。(3)數控系統的硬件電路設計任何一個數控系統都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數控系統的基礎,性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。有了硬件,軟件才能有效地運行。在設計的數控裝置中,CPU的選擇是關鍵,選擇CPU應考慮以下要素:1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關;2.可擴展存儲器的容量與數控功能的強弱相關;3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外,還應根據數控系統的應用場合、控制對象以及各種性能、參數要求等,綜合起來考慮以確定CPU。在我國,普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機,主要是因為它們的配套芯片便宜,普及性、通用性強,制造和維修方便,完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機,51系列相對48系列指令更豐富,相對96系列價格更便宜,51系列中,是無ROM的8051,8751是用EPROM代替ROM的8051。目前,工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心,增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統。2.3總體方案的確定經總體設計方案的論證后,確定的CA6140車床經濟型數控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉速部分保留原機床的功能,即手動變速。車床的縱向(Z軸)和橫向(X軸)進給運動采用步進電機驅動。由8031單片機組成微機作為數控裝置的核心,由I/O接口、環形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動,經齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉動,從而實現車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經電機驅動的自動控制的自動轉位刀架。為保持切削螺紋的功能,必須安裝主軸脈沖發生器,為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發生器同步旋轉,發出兩路信號:每轉發出的脈沖個數和一個同步信號,經隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2-1所示:

第三章微機數控系統硬件電路設計

3.1微機數控系統硬件電路總體方案設計本系統選用8031CPU作為數控系統的中央處理機。外接一片2764EPROM,作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址,采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展,分別接鍵盤的輸入、輸出顯示,8255接步進電機的環形分配器,分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外,還要考慮機床與單片機之間的光電隔離,功率放大電路等。其硬件框圖如圖3-1所示:圖3-28031芯片內部結構圖各引腳功能簡要介紹如下:⒈源引腳VSS:電源接地端。VCC:+5V電源端。⒉輸入/輸出(I/O)口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口,每個端口8根I/O線。當系統擴展外部存儲器時,P0口用來輸出低8位并行數據,P2口用來輸出高8位地址,P3口除可作為一個8位準雙向并行口外,還具有第二功能,各引腳第二功能定義如下:P3.0RXD:串行數據輸入端。P3.1TXD:串行數據輸出端P3.2INT0:外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1:外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0:定時器/計數器0外部輸入端P3.5T1:定時器/計數器1外部輸入端P3.6WR:外部數據存儲器寫選通。P3.7RD:外部數據存儲器讀選通。在進行第二功能操作前,對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD:RST為復位信號線輸入引腳,在時鐘電路工作以后,該引腳上出現兩個機器周期以上的高電平,完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式:一種是加電自動復位,另一種為開關復位。ALE/PROG:ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。

VPP:當EA為高電平且PC值小于0FFFH時CPU執行內部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時,CPU僅執行外部程序存儲器中的程序。XTAL1:震蕩器的反相放大器輸入,使用外部震蕩器時必須接地;XTAL2:震蕩器的反相放大器輸出,使用外部震蕩器時,接收震蕩信號;(2)片外三總線結構單片機在實際應用中,常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳,除了電源、復位、時鐘輸入以及用戶I/O口外,其余的引腳都是為了實現系統擴展而設置的,這些引腳構成了三總線形式:⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此,外部存儲器直接尋址范圍為64KB。由P0口經地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址(A7~A0),P2口直接提供高8位地址(A15~A8)。⒉數據總線DB數據總線寬度為8位,由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3-3所示:3.1.28255A可編程并行I/O口擴展芯片8255A可編程并行I/O口擴展芯片可以直接與MCS系列單片機系統總線連接,它具有三個8位的并行I/O口,具有三種工作方式,通過編程能夠方便地采用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與設備之間的信息交換。8255A的結構及引腳功能:1、8255A的結構8255A的內部結構如圖3-4所示。其中包括三個8位并行數據I/O端口,二個工作方式控制電路,一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數據總線緩沖器。各部分功能介紹如下:(1)三個8位并行I/O端口A、B、CA口:具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入鎖存器。可編程為8位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口:具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器,但不能雙向輸入/輸出。C口:具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入緩沖器,C口可分作兩個4位口,用于輸入或輸出,也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態控制信號。(2)工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個端口分成A、B兩組,A組控制A口各位和C口高四位,B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器,用來接收由CPU寫入的控制字,以決定兩組端口的工作方式。也可根據控制字的要求對C口按位清“0”或置“1”。(3)讀/寫控制邏輯電路它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號,控制各個口的工作狀態。(4)數據總線緩沖器它是一個三態雙向緩沖器,用于和系統的數據總線直接相連,以實現CPU和8255A之間信息的傳送。

參考文獻:

[1]王潤孝,秦現生.機床數控原理與系統.西安:西北工業大學出版社,2000

[2]李華,MCS-51單片機實用接口技術.北京:北京航空航天大學出版社,1993

[3]李圣怡等,Windows環境下軟硬件接口設計.長沙:國防科技大學出版社,2001

[4]顧京,數控加工編程及操作.北京:高等教育出版社,2002

第6篇:數控機床改造范文

關鍵詞: 普通機床 數控改造 具體措施 技術及人員要求

進入新世紀以來,中國機床工具市場取得很大的發展,尤其數控設備成果喜人,特別是2008年金融危機以來,中國數控市場不冷反熱,各企業及時調整產品結構,產業升級,新產品新技術層出不窮,中高檔產品已成主流,大多數企業迫切希望更好地掌握國際先進的數控技術用于機床改造。我從事數控技術工作多年,深有感觸,現就著重探討普通機床的數控改造方面的問題。

一、歷史回顧及現狀

改革開發以來,中國大量的機械機床設備需要升級改造,機械加工領域的數控技術需要迫切,上世界80年代至今,德國西門子公司在北京等地建立工廠,著重推廣數控技術。數控機床的再制造開始于20世紀90年代,作為新的經濟增長行業,正處在黃金時代。我國金屬加工業需求層次不同,從國防軍工、精密加工等高端需求到模具制造、汽車零件加工的中高端市場,直至普通軸類零件的中低端需求,都對數控系統的改造提供了廣闊的空間。

二、數控改造的內容

1.普通機床改造成數控機床。數控機床的使用壽命一般是10―12年,而對于已經到期的一些舊機床,尤其是一些進口機床,其機械剛性有可能還好于新機床,所以,再制造的價值非常大。比如使用光柵的數顯鉆床改造成數控鉆床,一般用步進電機;舊的光顯鏜床改造成數控鏜床,一般用半閉環交流伺服系統;普通車床的數控改造,等等。

2.原有的數控機床升級換代。隨著機場的需求功能不斷完善,尤其是車間信息化的發展,數控改造不只是針對單臺機床,而是要提高整體效率。比如我校數控實習車間原有三臺2000年前買的舊版華中數控系統立式銑床,電器系統已經老化無法使用,2010年春學期我們就新購了法拉克0i-C型系統加以全面改造,既鍛煉了老師和學生的實際動手能力,又讓這三臺舊機床煥發了青春,為學校節約了很大的設備投入經費,取得了良好的社會效果。少數情況機床價格較高,機械基礎較好,如大中型數控銑床、臥式加工中心、高精度數控磨床、數控曲軸加工機床、數控凸輪加工機床和刀具磨床等,制造周期長,技術含量高,機床原值高,但苦于數控系統老化,備件支持匱乏,電器維修成本高,或原系統市場已被淘汰,此時應及時進行新數控系統的升級改造,如同時對機械項目進行維修,其價值會更加可觀。

3.在現有的數控系統基礎上開發新的功能。機床保留基座主體,結構有較大的進步或改進,如龍門銑床或龍門刨床,采用直線電機或直線導軌,高速電主軸等新技術,使其成為高速鐵路的導軌磨床;普通液壓靠模凸輪磨床的通過二次結構設計,數控系統升級,采用數控系統高精度輪廓控制,使之變為高速高精度數控凸輪磨床,數控車床通過局部結構變化,安裝上帶動力頭的數控刀架,并通過配置CS軸的分度定位功能,將其改造成數控車削中心;通過結構設計與采用數控系統,將普通的車床再制造成為數控旋壓機,等等。上述內容多體現了如下特點:需要融入結構創新和二次設計,大量采用系統的新的功能新的技術,缺點是技術門檻高,市場應用面窄,社會需求量和供應量不大。

三、數控改造的具體措施

我國中小型城市在上世紀90年代中期逐步開展上述工作,一般機床的改裝非常普遍,這是由我國國情所決定的。改革開發帶來的技術進步,數控機床的高精度、高效益等優點的不斷顯現和人們的新的認識,促使社會積極推進數控化進程,外國西門子、法拉克,國產廣數系統、華中系統等被大量采用,大多屬于普及型或經濟型數控系統。其伺服系統采用步進電機,具體的改造措施一般有如下幾個方面:1.增加或更換滾珠絲杠。原滑臺如采用液壓的則拆除,選用新的滾珠絲杠及相應的機械連接工藝設計。2.增加自動刀庫。現在江蘇昆山產的臺灣盛鈺刀庫應用較廣。3.主軸增加交流變頻器。4.PMC的應用。這種改造已經突破了原來設備的結構限制,在不增加能源和消耗的前提下,節約了成本,為社會作出了貢獻。

數控改造的前提是如何真正實現有意義有價值的系統升級,而不是簡單地修理和更換電路元件,通過改造融入更多的自主知識產權,將新技術用于數控改造,提高原機床的性能和精度,降低能耗。

四、數控改造的技術及人員要求

對企業或用戶來說,他們希望將先進的數控系統成功地應用于終端設備上,使其發揮最大的效能,因此從事數控技術改造的人員來說就必須具備以下要求:1.熟悉機床結構,對機床結構和設備的加工工藝有較深入的了解;2.熟悉機床的生產工藝流程,了解客戶的個性化需求;3.較強的就業和吃苦耐勞的精神;4.有豐富的維修經驗,對機、電、液、工藝等方面有較強的理論與實踐能力,精通數控系統、相關機床參數及PMC程序等。具體操作方面應注意如下幾方面:1.與用戶積極溝通,共同確定項目的解決方案;2.考慮方案成本提高性價比;3.應考慮項目實施的可操作性;4.知識儲備多有經驗能夠掌握有效的資源與信息。例如,西門子數控系統對機床制造廠商和機床在制造人員來說要求是比較高的。從事二次開發的應用人員,除要了解系統之外,更多的是要了解機床,這樣才能提供操作性能良好功能強大的數控機床。目前有些功能不是系統沒有提供,而是機床制造廠或開發人員沒有挖掘出。西門子數控系統是一個大的平臺,其對環境如溫度濕度和抗干擾等方面的要求較高,如果局限原來的走線、安裝不規范,使用者對系統缺乏理解,理論基礎不扎實,就會增加偶發性故障。

系統改造完以后,進行調試和確定合理的驗收標準,也是技術準備工作的重要一環。調試工作涉及機械、液壓、電氣、光學、控制、傳感等,因此必須由項目負責人進行,其他人員配合。調試步驟可從簡到繁、從小到大、從外到里進行,也可先局部后全局、先子系統后整系統進行。驗收標準是對新系統的考核,過高或過低的標準都會對改造工作產生負面影響。標準一旦確定下來,不能隨便修改,因為它牽涉到整個改造工作的各個環節。

五、前景展望

低成本是推動數控改造市場迅速膨脹的關鍵因素,現在不少大企業原先進口的機床已經遠超過了“服役期”,但這些設備價值不菲,單價在幾百萬元甚至上千萬元,而且機械部分還可以使用,因此急需進行改造。只要正確有效地將CNC、伺服系統、機床電氣系統和機械部分集成于一體,就能最終交給用戶一臺經過改造或等于再制造的具有個性特色的專用數控機床,使企業從中獲得更大的經濟效益,使資產獲得有效的增值。因此該行業的前景十分遠大光明。

總之,數控機床改造具有很好的發展前途,但它對數控系統制造商和數控機床改造者均提出較高的要求。我國的機床改造業也從老的行業進入到以數控技術為主的新的行業。機床改造作為新的經濟增長行業,是個“永恒”的課題,必將生機盎然。

參考文獻:

[1]龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例.機械工業出版社,2006.

第7篇:數控機床改造范文

機床作為機械制造業的重要基礎裝備,它的發展一直引起人們的關注,由于計算機技術的興起,促使機床的控制信息出現了質的突破,導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床-數控機床的誕生和發展。計算機的出現和應用,為人類提供了實現機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發展,數控機床也得到迅速的發展和廣泛的應用,同時使人們對傳統的機床傳動及結構的概念發生了根本的轉變。數控機床以其優異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目,并開創機械產品向機電一體化發展的先河。數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品,它把刀具和工件之間的相對位置,機床電機的啟動和停止,主軸變速,工件松開和夾緊,刀具的選擇,冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制介質上,然后將數字信息送入數控裝置或計算機,經過譯碼,運算,發出各種指令控制機床伺服系統或其它的執行元件,加工出所需的工件。數控機床與普通機床相比,其主要有以下的優點:1.適應性強,適合加工單件或小批量的復雜工件;在數控機床上改變加工工件時,只需重新編制新工件的加工程序,就能實現新工件加工。2.加工精度高;3.生產效率高;4.減輕勞動強度,改善勞動條件;5.良好的經濟效益;6.有利于生產管理的現代化。數控機床已成為我國市場需求的主流產品,需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業化和產品開發上取得了明顯的進步,特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是,國產數控機床與先進國家的同類產品相比,還存在差距,還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國,有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差,性能落后,單臺機床的平均產值只有先進工業國家的1/10左右,差距太大,急待改造。舊機床的數控化改造,顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置,使其具有一定的自動化能力,以實現預定的加工工藝目標。隨著數控機床越來越多的普及應用,數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中,機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、PC技術改造普通機床,并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限,國家大,機床需要量大,因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床,而我國的舊機床很多,用經濟型數控系統改造普通機床,在投資少的情況下,使其既能滿足加工的需要,又能提高機床的自動化程度,比較符合我國的國情。1984年,我國開始生產經濟型數控系統,并用于改造舊機床。到目前為止,已有很多廠家生產經濟型數控系統。可以預料,今后,機床的經濟型數控化改造將迅速發展和普及。所以說,本畢業設計實例具有典型性和實用性。

第二章總體方案的設計

2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。利用微機對縱、橫向進給系統進行開環控制,縱向(Z向)脈沖當量為0.01mm/脈沖,橫向(X向)脈沖當量為0.005mm/脈沖,驅動元件采用步進電機,傳動系統采用滾珠絲杠副,刀架采用自動轉位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經濟型數控改造,在確定總體設計方案時,應考慮在滿足設計要求的前提下,對機床的改動應盡可能少,以降低成本。(1)數控系統運動方式的確定數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統、連續控制系統。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件,所以本微機數控系統采用兩軸聯動連續控制系統。(2)伺服進給系統的改造設計數控機床的伺服進給系統有開環、半閉環和閉環之分。因為開環控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優點。所以,本設計決定采用開環控制系統。(3)數控系統的硬件電路設計任何一個數控系統都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數控系統的基礎,性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。有了硬件,軟件才能有效地運行。在設計的數控裝置中,CPU的選擇是關鍵,選擇CPU應考慮以下要素:1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關;2.可擴展存儲器的容量與數控功能的強弱相關;3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外,還應根據數控系統的應用場合、控制對象以及各種性能、參數要求等,綜合起來考慮以確定CPU。在我國,普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機,主要是因為它們的配套芯片便宜,普及性、通用性強,制造和維修方便,完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機,51系列相對48系列指令更豐富,相對96系列價格更便宜,51系列中,是無ROM的8051,8751是用EPROM代替ROM的8051。目前,工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心,增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統。2.3總體方案的確定經總體設計方案的論證后,確定的CA6140車床經濟型數控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉速部分保留原機床的功能,即手動變速。車床的縱向(Z軸)和橫向(X軸)進給運動采用步進電機驅動。由8031單片機組成微機作為數控裝置的核心,由I/O接口、環形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動,經齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉動,從而實現車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經電機驅動的自動控制的自動轉位刀架。為保持切削螺紋的功能,必須安裝主軸脈沖發生器,為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發生器同步旋轉,發出兩路信號:每轉發出的脈沖個數和一個同步信號,經隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2-1所示:

第三章微機數控系統硬件電路設計

3.1微機數控系統硬件電路總體方案設計本系統選用8031CPU作為數控系統的中央處理機。外接一片2764EPROM,作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址,采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展,分別接鍵盤的輸入、輸出顯示,8255接步進電機的環形分配器,分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外,還要考慮機床與單片機之間的光電隔離,功率放大電路等。8031芯片內部結構圖各引腳功能簡要介紹如下:⒈源引腳VSS:電源接地端。VCC:+5V電源端。⒉輸入/輸出(I/O)口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口,每個端口8根I/O線。當系統擴展外部存儲器時,P0口用來輸出低8位并行數據,P2口用來輸出高8位地址,P3口除可作為一個8位準雙向并行口外,還具有第二功能,各引腳第二功能定義如下:P3.0RXD:串行數據輸入端。P3.1TXD:串行數據輸出端P3.2INT0:外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1:外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0:定時器/計數器0外部輸入端P3.5T1:定時器/計數器1外部輸入端P3.6WR:外部數據存儲器寫選通。P3.7RD:外部數據存儲器讀選通。在進行第二功能操作前,對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD:RST為復位信號線輸入引腳,在時鐘電路工作以后,該引腳上出現兩個機器周期以上的高電平,完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式:一種是加電自動復位,另一種為開關復位。ALE/PROG:ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。

VPP:當EA為高電平且PC值小于0FFFH時CPU執行內部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時,CPU僅執行外部程序存儲器中的程序。XTAL1:震蕩器的反相放大器輸入,使用外部震蕩器時必須接地;XTAL2:震蕩器的反相放大器輸出,使用外部震蕩器時,接收震蕩信號;(2)片外三總線結構單片機在實際應用中,常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳,除了電源、復位、時鐘輸入以及用戶I/O口外,其余的引腳都是為了實現系統擴展而設置的,這些引腳構成了三總線形式:⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此,外部存儲器直接尋址范圍為64KB。由P0口經地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址(A7~A0),P2口直接提供高8位地址(A15~A8)。⒉數據總線DB數據總線寬度為8位,由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3-3所示:3.1.28255A可編程并行I/O口擴展芯片8255A可編程并行I/O口擴展芯片可以直接與MCS系列單片機系統總線連接,它具有三個8位的并行I/O口,具有三種工作方式,通過編程能夠方便地采用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與設備之間的信息交換。8255A的結構及引腳功能:1、8255A的結構8255A的內部結構如圖3-4所示。其中包括三個8位并行數據I/O端口,二個工作方式控制電路,一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數據總線緩沖器。各部分功能介紹如下:(1)三個8位并行I/O端口A、B、CA口:具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入鎖存器。可編程為8位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口:具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器,但不能雙向輸入/輸出。C口:具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入緩沖器,C口可分作兩個4位口,用于輸入或輸出,也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態控制信號。(2)工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個端口分成A、B兩組,A組控制A口各位和C口高四位,B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器,用來接收由CPU寫入的控制字,以決定兩組端口的工作方式。也可根據控制字的要求對C口按位清“0”或置“1”。(3)讀/寫控制邏輯電路它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號,控制各個口的工作狀態。(4)數據總線緩沖器它是一個三態雙向緩沖器,用于和系統的數據總線直接相連,以實現CPU和8255A之間信息的傳送。

摘要:針對現有常規CA6140普遍車床的缺點提出數控改裝方案和單片機系統設計,提高加工精度和擴大機床使用范圍,并提高生產率。本論文說明了普通車床的數90控化改造的設計過程,較詳盡地介紹了CA6140機械改造部分的設計及數控系統部分的設計。采用以8031為CPU的控制系統對信號進行處理,由I/O接口輸出步進脈沖,經一級齒輪傳動減速后,帶動滾動絲杠轉動,從而實現縱向、橫向的進給運動。

關鍵詞:數控機床,單片機數控系統,改裝設計

參考文獻:

[1]王潤孝,秦現生.機床數控原理與系統

.西安:西北工業大學出版社,2000

[2]李華,MCS-51單片機實用接口技術

.北京:北京航空航天大學出版社,1993

[3]李圣怡等,Windows環境下軟硬件接口設計

.長沙:國防科技大學出版社,2001

[4]顧京,數控加工編程及操作.北京:高等教育出版社,2002

第8篇:數控機床改造范文

此次改造與研究中,熟悉機床數控化改造的基本過程,并把各個相關學科的知識融會貫通形成一個有機的整體,為以后的改造工作打下了良好的基礎,同時也積累了很多經驗,在今后的工作中不斷學習,不斷實踐。

關鍵詞:傳統機床; 數控; 改造

一、數控機床改造的意義

數控機床在機械加工行業中的應用越來越廣泛。數控機床的發展,一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實用的經濟型數控機床,具有自動加工的基本功能,操作維修方便。經濟型數控系統通常用的是開環步進控制系統,功率步進電機為驅動元件,無檢測反饋機構,系統的定位精度一般可達±0.01mm至0.02mm,已能滿足改造后加工零件的精度要求。

企業要在當前市場需求多變,競爭激烈的環境中生存和發展就需要迅速地更新和開發出新產品,以最低價格、最好的質量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。而普通機床已不適應多品種、小批量生產要求,數控機床綜合了數控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術,最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產周期要求短的零件。當變更加工對象時只需要換零件加工程序,無需對機床作任何調整,因此能很好地滿足產品頻繁變化的加工要求。另外數控機床改造節省資金。 機床的數控改造同購置新機床相比一般可節省60%左右的費用,大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用,并可以利用現有地基。改造后性能穩定可靠。因原機床各基礎件經過長期時效,幾乎不會產生應力變形而影響精度。改造后還能提高生產效率。機床經數控改造后即可實現加工的自動化效率可比傳統機床提高 3至5倍。對復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,不僅節約了費用而且可以縮短生產準備周期。

二、機床數控化改造的必要性

數控技術是先進制造技術的核心技術,它的整體水平標志著一個國家工業現代化的水平和綜合國力的強弱,具有超越其經濟價值的戰略物資地位。目前我國企業機械制造整體水平與發達國家相比還有很大的差距。由于我國企業大部分數控機床和數控系統依賴進口,企業承受不了巨額購置費,且易受國外的控制,另外數控機械設備維修力量薄弱,進口的備件維修成本高,設備完好率低,大部分進口機床數控系統已經崩潰,有的甚至在進口后還沒使用就已因為各方面原因不能使用等等。因此目前我國企業機床數控化比例極低,不到5%,各企業使用的絕大部分為傳統老式機床,很難滿足企業高技術產品的生產需求和生產效率。為節約成本,進一步發揮老式傳統機床的功效和潛在價值,將大批傳統老式機床改造為數控機床是一種必然性和趨勢。

我們的大多數制造行業和企業的生產、加工裝備絕大數是傳統的機床,而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長,從而在國際、國內市場上缺乏競爭力,直接影響一個企業的產品、市場、效益,影響企業的生存和發展。所以必須大力提高機床的數控化率。但廢棄傳統機床大量引進數控機床對企業來說是一筆巨大的負擔,利用現有設備,提升傳統制造業的科技含量,是適合我國國情的一條道路,它不僅完成企業設備的更新換代,而且也有良好的經濟價值。

在美國、日本和德國等發達國家,它們的機床改造作為新的經濟增長行業,生意盎然,正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步,機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業,也從老的行業進入到以數控技術為主的新的行業。在美國、日本、德國,用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場,已形成了機床和生產線數控改造的新的行業。在美國,機床改造業稱為機床再生(Remanufacturing)業。從事再生業的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本,機床改造造業稱為機床改裝(Retrofitting)業。從事改裝業的著名公司有:大畏工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。

三、數控化改造的步驟

1.改造方案的確定

改造的可行性分析通過以后,就可以針對工藝和機床現況確定改造方案,一般包括:

機械修理與電氣改造相結合。確定改造步驟時,應把整個電氣部分改造先分成若干個子系統進行,如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等,待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作,根據使用條件選擇系統。

2.改造的技術準備

改造前的技術準備充分與否,很大程度上決定著改造能否取得成功。技術準備包括:機械部分準備,為配合電氣改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設計、繪圖、零件制作等應先期完成。電氣部分準備,新舊系統接口的轉換設計全局改造的,應設計機電轉換接口、操作面板控制與配置、互聯部分接點等,要求操作與維修方便、合理,線路走向通順、連接點少,強弱電干擾小,備有適當裕量等。局部改造的,還需要考慮新舊系統的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數模轉換等。

3.改造的實施

準備工作就緒后,即可進入改造的實施階段。實施階段內容按時間順序分為:

①原機床的全面保養

②保留的電氣部分最佳化調整

對電氣系統作局部改造,則應對保留電氣部分進行保養和最佳化調整。如強電部分的零件更換,電機的保養,變壓器的烘干絕緣,污染的清潔,通風冷卻裝置的清洗,伺服驅動裝置的最佳化調整,老化電線電纜的更新,連接件的緊固等等。

③原系統拆除

原系統的拆除必須對照原圖紙,仔細進行,及時在圖紙上作出標記,防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會發現一些新系統設計中的欠缺之處,應及時補充與修正。

④合理安排新系統位置及布線

根據新系統設計圖紙,合理進行新系統配置,包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調整元器件位置、密封及必要裝飾等。應確保連線工藝規范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。

⑤調試

調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員隨時記錄,以便發現和解決問題。調試中首先試安全保護系統靈敏度,防止人身、設備事故發生;各運動坐標拖板處于全行程中心位置;能空載試驗的,先空載后加載;能模擬試驗的,先模擬后實動;能手動的,先手動后自動。

4.驗收工作及培訓

驗收工作應聘請有關的人員共同參加,并按已制定的驗收標準進行各部件的驗收。

四、結束語

目前我國企業機床數控化比例極低,各企業使用的絕大部分為傳統老式機床,很難滿足企業高技術產品的生產需求和生產效率。為節約成本,進一步發揮老式傳統機床的功效和潛在價值,將大批傳統老式機床改造為數控機床是一種必然性和趨勢。通過改裝機床或是提高了機床的生產效率和自動化程度、減輕了操作者的勞動強度,或是提高了機床的加工精度和表面質量,或是擴大了機床的加工能力和工藝范圍,均給生產企業帶來了可觀的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 王仁德主編.機械裝配設計基礎.東北大學出版社.1995

[2] 王仁德、趙春雨、張耀滿主編.機床數控技術.沈陽:東北大學出社,2002

[3] 榮西林.電工與電子技術.北京:冶金工業出版社,2001

第9篇:數控機床改造范文

1加工要求和加工難點

1.1加工要求

等速萬向節的星形套形狀各異,其中,直滾道星形套的加工,即需要在局部球體上加工6個對稱、非圓弧截面滾道,因此,無法通過常規的數控磨床加工。

1.2加工難點

具體的加工難點主要體現在以下4方面。1.2.1精度星形套對6個滾道的底徑、分度角的精度要求較高。技術協議規定,底徑深度誤差不可超過0.015mm,分度允差應<30°。為了保證底徑深度的精度,加工時需要利用內齒輪的齒面定心,并采用數控分度臺。

1.2.2效率

在磨削加工前,滾道已經過粗加工,滾道磨削余量在0.5mm左右。技術協議要求單件加工時間<30s,且需要通過多工件同時加工的方式保證效率。

1.2.3通用性

技術協議中要求機床可用于外徑為40~60mm、長度為20~30mm的同類星形套直滾道加工,并能以簡單的方式盲足工件變換的要求。

1.2.4砂輪自動修整和補償

由于滾道為非圓弧截面,因此,需安裝砂輪成型修整器(金剛滾輪),且砂輪磨損后的修整和修整量的自動補償需要通過加工程序實現。

2總體方案

由于星形套的滾道加工工藝要求類似于平面磨床的成型磨削,因此,設備改造時選擇M7120平面磨床作為改造對象,其數控化改造方案如圖2所示。改造內容如下:①為了調整徑向、軸向加工位置和進給速度,原機床磨頭的上、下工作臺在左、右運動時需要以伺服進給的方式代替液壓和手動進給的方式;增加數控分度臺,實現6滾道分度。②需要為機床設計專門的多工件裝夾夾具,并保證夾具具備適應產品規格變化的通用性。③機床對磨頭的要求與平面磨床基本一致,可直接使用原機床的主軸部件;磨頭電機利用變頻調速,可保證切削速度恒定。

3加工動作

工作臺上安裝的頂尖、拉桿、分度臺、金剛滾輪滾道的軸線需調整成同軸。機床在完成工件安裝,且X,Z,C軸回歸參考點后,可通過滾道的自動磨削加工程序完成加工。自動加工程序的基本動作分為以下6步:①啟動砂輪、修整器,X軸快速運動至砂輪修整位置x1;Z軸進給至點z1,砂輪修整成型。②Z軸快進至加工位置z2,X軸快速下降至粗磨位置(留0.1mm左右的加工余量)。③Z軸進給至z3,完成第1滾道的粗磨;C軸分度60°,Z軸以進給速度返回至z2,完成第2滾道的粗磨;C軸再次分度60°,Z軸進給至z3,完成第3滾道的粗磨。如此循環,完成6個滾道的粗磨加工。④X,Z軸依次快速回到0點后,X軸下降到x1-Δx位置(Δx為砂輪修整量);Z軸進給至z1,再次修整砂輪。⑤Z軸快進至加工開始位置z2,X軸快速下降,并重復③中的動作,將6滾道加工至要求的尺寸。⑥重復④和⑤中的動作,再次修整砂輪后,完成6滾道的精磨加工。以上加工程序利用宏程序編制,X,Z軸的各定位點、砂輪修整量Δx均可根據實際情況,通過修改宏程序變量調整。當工件加工余量較大或對光潔度要求較高時,可增加砂輪的修整和磨削加工進給次數,從而保證加工精度。

4夾具設計

夾具設計是該機床數控化改造的重點,需要滿足內徑定心、多工件裝夾和工件快速變換等要求。設計的夾具結構如圖3所示。通過彈性錐套的脹緊可實現內徑定心,其原理與彈性聯軸器的軸連接類似,可通過內錐環的軸向移動使外錐環脹開后夾緊工件。為了保證定心良好,每一件工件需安裝2對錐環,工件夾緊部位可通過隔套調整。此外,所有外錐環需開口,以保證松、夾動作可靠。用來實現工件松、夾動作的液壓油缸直接安裝在數控分度臺上,可隨分度臺一同回轉。油缸的活塞前端安裝有拉桿,彈性錐套、隔套安裝在拉桿上,工件夾緊時活塞帶動拉桿向左移動,由于外錐環和工件的軸向移動會被支座、墊擋住,因此,外錐環將送開被夾緊的工件。為了增加夾具的剛性、保證同軸精度,需要在拉桿尾部安裝頂尖作為輔助支承。當工件規格變化時,可更換拉桿、錐環和隔套。為了保證拉桿安裝的精度,油缸活塞與拉桿間采用內錐孔連接。

5其他改造

5.1主軸

機床的主軸(砂輪旋轉軸)可直接使用原機床的結構和部件。為了保證切削速度恒定,在主電機中增加了變頻器調速功能。

5.2進給

對于機床磨頭的上、下運動軸X,工作臺的左、右運動軸Z,需要以伺服電機驅動滾珠絲杠的進給傳動方式代替原先的手動和液壓進給方式。進給系統采用數控機床的典型結構,由于磨頭的質量較大,改造時需要增設重力平衡裝置。

5.3其他

機床采用成型磨削工藝,且需要砂輪的修整,以保證滾道的形狀。因此,需要安裝金剛滾輪修整器。此外,為了保證滾道加工分度位置正確,安裝工件時需要采用粗定位裝置定位。

6結束語

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