機床數(shù)控化

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機床數(shù)控化范文第1篇

論文摘要：本文首先介紹了機床數(shù)控化改造的必要性，而重點在于介紹如何進行機床數(shù)控化改造，包括數(shù)控系統(tǒng)的選擇、數(shù)控改造中對主要機械部件改裝探討和機床數(shù)控改造主要步驟，并列舉了幾個數(shù)控改造的實例，最后說明了數(shù)控改造中的問題并提出了建議。

1機床進行數(shù)控化改造的必要性

微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且 些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。

由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。

可以實現(xiàn)加工的自動化，而且 柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。

由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn) 時間無 看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。

以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎技術(shù)。

宏觀上看，工業(yè)發(fā)達 家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。

2如何進行機床數(shù)控化改造

2．1 數(shù)控化改造的內(nèi)容。機床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

2．2數(shù)控系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時，應根據(jù)具體情況進行選擇。

步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。

異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標。可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。

交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內(nèi)公司如中國珠峰公司、北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅(qū)動電機的功率和用戶的要求。

3數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討。

一臺新的數(shù)控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。

滑動導軌副。對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。

齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結(jié)構(gòu)上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。

滑動絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。

機床數(shù)控化范文第2篇

關鍵詞：數(shù)控機床 故障 排除

數(shù)控機床是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，涉及范圍比較廣，在故障診斷和維護方面與傳統(tǒng)機床有很大的區(qū)別。因此，學習和掌握數(shù)控機床故障診斷及維護技術(shù)，及時有效的處理數(shù)控機床的各種故障，對企業(yè)的維修人員來說非常重要。

一、數(shù)控機床的使用與維修

1.數(shù)控機床的分類和應用 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)越來越普遍地應用于企業(yè)的加工生產(chǎn)當中。數(shù)控機床的種類很多，但主要按機床的加工方式和加工工藝對其進行分類。現(xiàn)代工廠中主要以金屬切削加工為主，大致可以分為數(shù)控銑床，數(shù)控鏜床，數(shù)控立車，數(shù)控磨床以及加工中心等。

2.數(shù)控機床的維修的特點 數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床的維修不同，它是集數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制器、伺服系統(tǒng)加精密機械等多項高新技術(shù)融合于一體的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床的維修應遵循以下幾點：首先，要熟悉數(shù)控系統(tǒng)、位置檢測與伺服驅(qū)動和輔助控制的工作原理、特點及常見故障的處理。其次，要懂得充分利用NC、PLC提供的故障信息來查找故障。做到具體問題具體分析，才能確定故障的準確處理。

3.數(shù)控機床故障診斷維修的基本步驟 數(shù)控機床的維修過程主要分為三個階段。首先，到達現(xiàn)場后進行現(xiàn)場的調(diào)查和故障信息的采集。仔細詢問機床操作者故障表面的指示情況以及產(chǎn)生故障的背景情況，對故障現(xiàn)象做出初步的判斷。其次，根據(jù)現(xiàn)場的調(diào)查結(jié)果和故障現(xiàn)象進行具體的維修。從易到難、由外向內(nèi)，逐漸縮小查找范圍，確定故障存在的位置從而采取正確的維修措施。最后，機床的故障排除后及時向操作者交代清楚本次故障的起因以及發(fā)生故障的信息和環(huán)節(jié)，告其今后操作的注意事項，避免今后再次發(fā)生同類故障。同時做好維修記錄，為以后維修做好儲備。

二、數(shù)控系統(tǒng)自診斷技術(shù)及故障排除方法

所謂系統(tǒng)診斷技術(shù)，就是利用數(shù)控裝置中的計算機及相關運行診斷軟件進行各種測試。

1.自診斷技術(shù)

（1）開機自診斷：數(shù)控系統(tǒng)通電后，設備內(nèi)部診斷軟件會自動對系統(tǒng)中各種元件如CPU、RAM及各應用軟件進行逐一檢測并將檢測結(jié)果顯示出來，如檢測發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)會顯示報警信息或發(fā)出報警信號。開機自診斷通常會在開機一分鐘之內(nèi)完成。

有時開機診斷會將故障原因定位到電路板或模塊上，但也經(jīng)常僅將故障原因定位在某一范圍內(nèi)，這時維修人員需查找相關維修手冊根據(jù)提示找到真正故障原因并加以排除。

（2）運行自診斷：運行自診斷也稱在線自診斷，是指數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關信息，這種診斷一般會在系統(tǒng)工作時反復進行。

（3）脫機診斷：當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，首先停機，然后使用隨機的專用診斷紙帶對系統(tǒng)進行脫機診斷。診斷時先要將紙帶上的程序讀入RAM系統(tǒng)中，計算機運行程序進行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數(shù)控系統(tǒng)中應用較多。

2.人工診斷技術(shù)

數(shù)控系統(tǒng)的故障種類很多，而自診斷往往不能對系統(tǒng)的所有部件進行測試，也不能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有:功能程序測試法、參數(shù)檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現(xiàn)簡介如下:

（1）功能程序測試法：這種方法將數(shù)控系統(tǒng)中的G、M、S、T、功能的全部指令編成一個測試程序，穿成紙帶或存儲到軟盤上在進行診斷時運行這個程序，可快速判定哪個功能出現(xiàn)問題，這種方法一般在機床出現(xiàn)隨機性故障時使用，也可用于設備閑置時間較長重新投入使用時測試用。

（2）參數(shù)檢查法：一般系統(tǒng)的參數(shù)是存放在RAM中的，一旦出現(xiàn)干擾或其它原因會造成參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作，這時應根據(jù)故障特征，檢查和核對有關參數(shù)，在排除某些故障時，有時還需對某些參數(shù)進行調(diào)整。

（3）備件置換法：是將系統(tǒng)中型號完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點的部件，從而快速有效地確定故障部位。

（4）直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外后內(nèi)”的原則，利用觀察零部件的工作狀態(tài)、聽聲音、摸發(fā)熱等方法，進行逐個檢查，如利用視覺可觀察內(nèi)部器件或外部連接的形狀上的變化；利用聽覺可查尋器件發(fā)出的異常聲音;利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現(xiàn)象;等等。

（5）原理分析法：當采用其它檢查方法難以奏效時，可以從電路基本原理出發(fā)，一步一步用萬用表、邏輯表、示波器等工具對測點進行檢查對照，最終查明故障原因。

3.高級診斷技術(shù)

（1）自修復診斷：自修復診斷一般是指在系統(tǒng)內(nèi)設置不參與運行的備用模塊。自修復程序在控制系統(tǒng)每次開機運行，當發(fā)現(xiàn)某模塊有問題時，系統(tǒng)會把故障信息顯示在屏幕上，同時自動查尋備用模塊，故障模塊的工作即被備用模塊取代，維修人員可根據(jù)提示更換下一故障模塊。自修復診斷方法需要較多的備用模塊，這會使系統(tǒng)體積增大，價格提高。

（2）診斷指導專家系統(tǒng)：近年來，隨著圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業(yè)機器人等技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)越來越多地被應用到數(shù)控機床上。診斷專家系統(tǒng)以專家知識、經(jīng)驗為基礎，自動模仿專家利用知識解決復雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障做出具有專家級水平的診斷結(jié)論。

機床數(shù)控化范文第3篇

關鍵詞:數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng)；伺服系統(tǒng)

中圖分類號：TG502 文獻標識碼：A 文章編號：

1、引言

隨著時代的發(fā)展，舊數(shù)控機床的老化越來越嚴重，需要改造的設備也越來越多，依靠一些系統(tǒng)制造商或小公司對機床進行改造，不僅費用很貴，而且服務也很差，為此，數(shù)控機床改造也成為我國機械行業(yè)推廣普及的課題。齊齊哈爾第三機床廠為了減小投資，充分利用現(xiàn)有機床設備進行數(shù)控改造這一有效途徑，來滿足產(chǎn)品生產(chǎn)對設備的要求或人才培養(yǎng)的需要。為了適應現(xiàn)代化的教學和生產(chǎn)，對CJK6163機床進行了數(shù)控化改造。

2、機械部分

2、1床身和導軌

導軌的作用是導向與承載。導軌在空載和在切削條件下運動時，都應具有足夠的導向精度。是機床幾何精度的基礎，所以，機床在改造時，為了達到預期的精度要求，往往必須修復導軌精度。充分利用舊床身和導軌，將導軌淬火處理精密磨削至Ra0.8mm，然后貼塑。考慮到加工余量等因素，可采用1.6mm厚度的貼塑規(guī)格。

2.2主軸

主軸是主軸組的重要組成部分。機床工作時，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動，對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，有重要影響。所以，改造時必須修復主軸的精度。CJK6163機床需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙和預緊。調(diào)整后進行溫升實驗，溫升超過規(guī)定值，應減少預緊量。主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標準檢驗棒，檢查主軸錐孔中心線和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。

2.3絲杠

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當代數(shù)控機床進給的主要傳動機構(gòu)，以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應用，成為各類數(shù)控機床的重要配套部件，并己實現(xiàn)了標準化、通用化和商品化。基本上現(xiàn)代的數(shù)控機床都采用了滾珠絲杠，因此在改造時，更換了新的滾珠絲杠。

3、數(shù)控系統(tǒng)

國外的數(shù)控系統(tǒng)硬件為CNC制造商專用，軟件為CNC制造商所獨有，難

于進行二次開發(fā)，存儲設備、接口設備多為專用，甚至一些基本功能如刀具軌跡模擬顯示、絲杠螺距補償也為付費選件，且配件的價格昂貴，維修和培訓費用非常高。

華中I型數(shù)控系統(tǒng)采用通用32位工業(yè)控制機為數(shù)控單元，操作系統(tǒng)與通用PC機相同，PC機上的許多應用軟件如Borland C語言、通訊、編輯軟件亦可在其上使用，PC機的外部設備如硬盤、軟驅(qū)、RS232通訊口、網(wǎng)卡均可直接連接使用。且可靠性好，性能價格比高，采用中文用戶界面，提供完善的在線幫助功能，非常便于用戶操作和學習。與SIEMENS, :FANUC的普及型數(shù)控系統(tǒng)相比，華中I型數(shù)控系統(tǒng)在功能上毫不遜色，在維護和軟件更新方面更為方便。經(jīng)過技術(shù)論證，決定CJK6163機床改造采用華中I型(HNC-18i)數(shù)控系統(tǒng)。CJK6163機床數(shù)控系統(tǒng)設計總體框圖如圖1。

圖1 CJK6163機床數(shù)控系統(tǒng)設計總體框圖

4、伺服系統(tǒng)

CJK6163機床改造在選用伺服系統(tǒng)時，首先要確定是采用直流調(diào)速還是交流調(diào)速系統(tǒng)，其次要保證所選用的驅(qū)動器功率和電動機的功率、速度符合要求。目前，全數(shù)字化的交流伺服調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)成熟、控制性能好、可靠性高。為提高電氣系統(tǒng)的檔次，決定采用華中HSV-18D型數(shù)字式交流伺服驅(qū)動單元和交流伺服電機。伺服電機內(nèi)置的光電編碼器信號送人伺服驅(qū)動單元的碼盤接口，以實現(xiàn)高精度位置伺服控制。其伺服驅(qū)動電路如圖2。

圖2伺服驅(qū)動電路

5、小結(jié)

CJK6163機床經(jīng)過改造后達到了預期的功能和精度。其改造后的整體效果如圖3所示。

圖3 改造后機床整體效果圖

參考文獻

[1] 魏小林,張躍東. 基于華興31DT 的CA6136 數(shù)控化改造[J]. 電氣技術(shù)與自動化,2009(10):158-160.

機床數(shù)控化范文第4篇

關鍵詞: 機床數(shù)控化改造 西門子802D 專業(yè)教學 應用

一、機床數(shù)控化改造的意義

數(shù)控機床改造是提高制造業(yè)技術(shù)水平的重要途徑之一[1],大量的生產(chǎn)實踐證明數(shù)控機床改造具有很強的實用性、經(jīng)濟性和可靠性。在高職院校中有很多舊機床和數(shù)控設備,由于使用時間長,無法滿足技術(shù)的進步和產(chǎn)品革新的要求,購置數(shù)控機床或?qū)εf機床進行數(shù)控化改造是解決這類問題的主要途徑之一。但購買新型數(shù)控機床價格昂貴,閑置通用機床又會造成浪費。對舊機床進行數(shù)控改造,對學生講授數(shù)控技術(shù)改造相關知識,與國家培養(yǎng)高技能型人才的要求相一致,符合工學結(jié)合的培養(yǎng)目標,企業(yè)對機床改造也非常重視,對這類人才需求更是強烈。所以選擇數(shù)控系統(tǒng)對一些利用率低的通用機床進行改造勢在必行。

二、教學中存在的問題

《機床電氣裝調(diào)》是數(shù)控專業(yè)一門理實一體化教學課程[2]。學生通過系統(tǒng)的學習,能夠理解機床控制系統(tǒng)的一般工作過程,熟悉機床控制系統(tǒng)安裝調(diào)試的方法,同時能培養(yǎng)一定的數(shù)控機床電氣維修單項技能。原有的教學設備是用于電氣連接調(diào)試的控制板,實踐教學的安排主要從電氣元件的識別與選用、PLC模塊的接口與連接等方面入手培養(yǎng)學生的實踐能力。教師上課只能在模擬的電氣操作面板上進行演示,不能在真實的機床上進行具體的真實的工作任務,因而學生無法在真實的數(shù)控機床上對電氣控制系統(tǒng)所控制設備的各項功能進行調(diào)試。還有一個更核心的問題就是教學是面對一個班級幾十名的學生,即使學校配備專門用于電氣裝調(diào)的數(shù)控機床實訓設備在教學中也無法保證每個學生在課堂上都得到充分的在真實機床控制板上的動手實踐機會,在真實的數(shù)控機床上進行機床電氣控制系統(tǒng)裝調(diào)訓練。

三、數(shù)控化改造的內(nèi)容

為了解決專業(yè)教學中這一情況,同時有效利用學校已有閑置資源,在進行充分調(diào)研的基礎上對專業(yè)已有設備CA6132車床進行數(shù)控化改造,改造的主導思想是數(shù)控化改造后的機床能在今后的教學中發(fā)揮最大的效果,能夠達到使用一臺數(shù)控機床就可提供一個整班實施本課程的實訓的配套設備與環(huán)境。所以在機床改造時,首先要作全面配套改造的設想,絕不能搞局部改造。要利用現(xiàn)有資源節(jié)約成本,同時要采用針對教學的機床結(jié)構(gòu)設計,電氣元件的安裝,接口信號的端子安排都要求進行最大限度的整合,最大限度地滿足教學和科研的需要。

1.改造方案的確定

在改造方案的綜合設想中,從全面配套考慮提出下列改造內(nèi)容:(1)數(shù)控系統(tǒng)選用西門子802D。(2)機床電氣柜改用PLC控制;SINUMERIK 802D集成了內(nèi)置PLC系統(tǒng),對機床進行邏輯控制。(3)配置機床電氣操作面板。(4)重新對機床電器進行布線。(5)更換刀庫部件,采用LD4B-CK6163型電動刀架。(6)進給伺服系統(tǒng)中用交流伺服電動機,機械連接采用電機與絲杠副通過聯(lián)軸節(jié)帶來傳動。(7)用滾珠絲杠副代替原滑動絲杠副。(8)液壓冷卻系統(tǒng)作相應調(diào)整,去除多余的管路。(9)設計新型防護罩板。

2.數(shù)控系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)的選擇應根據(jù)改造后所要達到的精度、各種性能指標等選用性價比合適、技術(shù)先進的數(shù)控系統(tǒng),當然還要考慮改造好設備在教學中的應用。目前市場上生產(chǎn)研發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的廠家很多,在國外有德國的SIEMENS公司、日本的FANUC公司,在國內(nèi)有華中數(shù)控設備有限公司等。數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能要與準備改造的數(shù)控機床所能達到的功能相匹配,盡量避免系統(tǒng)功能過剩,同時考慮到專業(yè)已有數(shù)控機床的配置缺少SIEMENS數(shù)控系統(tǒng),無法正常進行有關SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的教學,經(jīng)綜合考慮選用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)[2]。

西門子802D數(shù)控系統(tǒng)是西門子公司2000年推出的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng):核心部件PCU將CNC、PLC、人機界面和通訊等功能集成于一體,可以控制四個進給軸和一個模擬或者數(shù)字信號的主軸;模塊化的驅(qū)動裝置SIMODRIVE 611UE[3];可以配置兩個I/O板,與驅(qū)動裝置都通過生產(chǎn)現(xiàn)場總線連接;此外還可通過視窗化的調(diào)試工具軟件便捷地設置驅(qū)動參數(shù),并對驅(qū)動器的控制參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化。在改造過程中,為達到最好的控制效果,進給軸采用了配套的1FK6交流伺服電機,主軸采用普通三相交流異步電機,采用變頻器(MM420)來驅(qū)動主軸電機。802D輸出±10V的模態(tài)信號經(jīng)伺服驅(qū)動器使主軸電機獲得不同轉(zhuǎn)速。

3.電氣控制系統(tǒng)設計改造

原有機床的機械部件和液壓部件長時間使用后仍能保持很高的精度和穩(wěn)定性,但電器元件使用壽命短,長時間使用后經(jīng)常發(fā)生故障。因此需要設計接口轉(zhuǎn)換電路和強電控制電路。電路中的控制變壓器、中間繼電器和交流接觸器等需設計強電控制箱。

(1)電氣控制系統(tǒng)設計的原則

首先機床改造后要滿足整班學生電氣裝調(diào)的要求,其次要根據(jù)機床各項控制目的和要求,制定電氣控制方案。設計方案要求簡單經(jīng)濟,操作容易,使用維修方便,同時要選擇合適的電器元件。

(2)電氣控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容

系統(tǒng)設計內(nèi)容一是選擇控制方式,包括電源、繼電器、主軸單元、輸入/輸出、伺服驅(qū)動電路圖,也包括確定電動機的類型、型號、容量、轉(zhuǎn)速;二是針對教學應用的特點,把教學中需要學生完成的電氣裝調(diào)內(nèi)容單獨列出來,設計電氣原理圖,制作電氣安裝板,各項控制功能通過航空插頭傳輸?shù)礁脑旌玫臄?shù)控機床上來實現(xiàn),電氣調(diào)試到滿足數(shù)控車床的各項控制功能至正常,這樣就可以在真實的數(shù)控機床上檢驗學生電氣裝調(diào)的成果。表一描述了各個插頭的線號和對應的導線連接功能。X1插頭用39號紅色導線和40號黃色導線連接機床工作燈,X2插頭連接機床冷卻泵,X3用插頭連接機床集中部件,X4插頭連接機床刀架部件,X5插頭連接機床PCU與NC信號,X6插頭連接數(shù)控車床X軸與Z軸超程限位,X7插頭對數(shù)控車床驅(qū)動器與變頻器信號進行傳輸。通過這樣信號傳輸就可以把機床的一些電氣控制功能單獨從電路控制中提取出來,單獨制作電氣安裝板,這樣改造好的一臺數(shù)控車床就可以配備多臺電氣控制板,平常可以進行正常的數(shù)控加工任務,在教學中又可以讓學生在控制板上進行電氣裝調(diào)訓練,按完成先后在改造好的CK6132數(shù)控車床上進行機床電氣裝調(diào)訓練。

4.PLC程序設計與調(diào)試

采用SIEMENS 802D系統(tǒng)所使用PLC非常簡單、方便靈活。我們使用S7-200作為編程工具,參照系統(tǒng)自帶的工具盒(Tool box)中配備的“PLC802文件庫”,在應用過程中對其車床的編程實例作一些簡單的修改和擴展就可完成所需要的PLC程序。在子程序中,根據(jù)不同功能分別進行了定義,主要包括PLC-INI(系統(tǒng)初始化)、EMG-STOP(急停處理)、MCP-802D(傳送控制面板I/O狀態(tài)到接口)、AXES-CTL(各坐標軸控制)、LUBRICAT(定時、定量控制)、COOLING(冷卻控制)等。

四、改造后數(shù)控車床CK6132在教學中的應用

針對“教學做一體”教學模式實施中支持環(huán)境與系統(tǒng)薄弱的不足,研制的數(shù)控加工操作與電氣維修培訓一體機解決了機床電氣裝調(diào)實訓設備配套經(jīng)費昂貴的瓶頸問題,僅需投入少量經(jīng)費,就可利用現(xiàn)有舊機床改造獲得可供一個整班實施本課程的實訓的配套設備與環(huán)境。改造后的數(shù)控車床在滿足正常加工工作任務外,還可以進行下列實驗實訓的安排:(1)SINUMERIK 802D數(shù)控車床電氣裝調(diào)基本連接,(2)SINUMERIK 802D系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)設置;(3)SIMODRIVE 611U伺服驅(qū)動配置與優(yōu)化;(4)SINUMERIK 802D數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護;(5)機床故障模擬與診斷等方面的內(nèi)容。

五、結(jié)語

以上是對通用車床結(jié)合教學實際進行數(shù)控化改造的實例,機床的數(shù)控化改造可以提高高職院校中設備的利用率[4],更重要的是在數(shù)控化改造過程中可以根據(jù)教學內(nèi)容安排需要合理進行設備的改造過程,提高教師的現(xiàn)場動手技能,也便于在今后教學活動中進行教學組織,而且機床改造完成后,圖紙(包括原理圖、配置圖、接線圖、梯形圖等)、資料(包括各類說明書)、軟件(調(diào)試軟件、通訊軟件)等資源也是今后教學的寶貴財富,有利于教師充實教學內(nèi)容。

參考文獻:

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[2]李南,張博等.西門子802D數(shù)控系統(tǒng)在DPS1800車床數(shù)控改造中的應用,機床與液壓,2009,(5):181-182.

[3]陳平信.西門子系統(tǒng)與數(shù)控機床改造,中國設備工程,2008,(12):12-16.

機床數(shù)控化范文第5篇

【關鍵詞】機電一體化；數(shù)控機床；應用

機電一體化是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要突破，隨著集成電路的出現(xiàn)，再加上信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得機械技術(shù)和電子技術(shù)實現(xiàn)了有效融合，機電一體化技術(shù)也隨之形成。數(shù)控機床是機電一體化產(chǎn)品的典型代表，在推動制造業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用，而且機電一體化在數(shù)控機床中的應用，在我國現(xiàn)代化建設中具有重要的意義，本文則針對機電一體化在數(shù)控機床中的應用展開討論。

1機械設計技術(shù)的應用

機械技術(shù)是機電一體化的基礎，在機械技術(shù)與電子技術(shù)的融合發(fā)展過程中，機電一體化在實際應用過程中對機械設計提出了更高的要求，例如，要求機械設備的質(zhì)量更輕、機械設備的精度更高，在這樣的要求下，極大的促進了傳統(tǒng)機械技術(shù)的改進。數(shù)控機床指的是用于零件加工的設備，機電一體化在數(shù)控機床的應用，使得數(shù)控機床的功能得到了極大的完善。在實際應用過程中數(shù)控機床的主傳動、各個坐標軸的進給傳動都有單獨的伺服電動機驅(qū)動，而且在計算機系統(tǒng)的作用下，可以實現(xiàn)對坐標軸的有效控制。與傳統(tǒng)的普通機床相比，數(shù)控機床在機床本體部分有了非常大程度的改良，具體表現(xiàn)在五個方面：（1）數(shù)控機床對全封閉或半封閉防護裝置進行了應用添加，在這一防護裝置的作用下，使得切削液不容易輕易飛出，進而極大的降低了意外傷害情況的出現(xiàn)。（2）數(shù)控機床采用了自動排屑裝置，這一裝置主要是利用自身的斜床身結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用，在這一結(jié)構(gòu)的作用下，促使數(shù)控機床在使用過程中可以輕松排屑。（3）與普通機床相比，數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速有了極大的提升，在工件裝夾過程中，有了更多的安全保障。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速，則是因為數(shù)控機床的主軸箱裝設了變頻器。而裝夾安全性的提高則主要依賴于液壓卡盤的作用。（4）可自動換刀數(shù)控機床得到了廣泛的應用，將自動換刀技術(shù)應用于數(shù)控機床中，極大的提高了加工效率，促使數(shù)控機床可以連續(xù)完成多個加工工序，進而極大的提高了數(shù)控機床的工作效率。（5）主、進給傳動實現(xiàn)了分離。與普通的機床相比，數(shù)控機床的主傳動和進給傳動相對獨立，因為在數(shù)控機床中為兩項工序的進行各自配設了獨立的伺服電機，在此基礎上，各電機一方面能夠進行單獨的運作，另一方面也可以進行多軸聯(lián)動，極大的提高了數(shù)控機床的工作效率。而上述功能的實現(xiàn)，都是機電一體化在數(shù)控機床應用的重要體現(xiàn)。

2自動控制技術(shù)的應用

自動控制技術(shù)的應用過程中，可以實現(xiàn)數(shù)控機床的自動運行，具體而言，高精度定位控制技術(shù)以及速度控制技術(shù)在數(shù)控機床中進行了應用，促使數(shù)控機床在運行過程中可以實現(xiàn)自動定位和速度控制，這就意味著相應的人工投入將會減少，極大的提升了總體運行效益。機電一體化在數(shù)控機床的應用過程中，對信息技術(shù)有著很大程度的依賴，在計算機系統(tǒng)的作用下，可以實現(xiàn)應用信息的自動輸入和輸出、識別和儲存等。與普通機床相比，數(shù)控機床的最大特點在于實現(xiàn)了對信息技術(shù)的全面應用，在這一基礎上，使得機床的運行顯得更加智能化，從而極大的提升機床的運行效率。而且信號變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等多項一體化計劃也被應用于數(shù)控機床中，在相應的軟件系統(tǒng)的作用下，促使數(shù)控機床可以對所接收的信息進行高效加工處理，并且利用邏輯電路進行譯碼和運算，然后以脈沖的形式傳出，進而支配數(shù)控機床進行工作。例如，PLC（可控制編程）在機床電氣中則體現(xiàn)了良好的應用效果。具體而言，機床是工業(yè)生產(chǎn)主要的生產(chǎn)設備，PLC在機床自動化控制系統(tǒng)中的應用，將會進一步擴大其在應用市場的空間。在PLC控制技術(shù)的支持下，機床控制系統(tǒng)中的接觸器、繼電器等控制設備可以被替代，而且利用PLC控制技術(shù)對生產(chǎn)工藝作進一步改造之后，可以實現(xiàn)在控制室里隨時掌握每個主體設備的情況變化以及故障預警。高效率的電氣自動化控制系統(tǒng)必然帶來生產(chǎn)的革命。PLC控制技術(shù)在機床上的應用需要做好對生產(chǎn)工業(yè)的精細化改造，而且機床應用的生產(chǎn)環(huán)節(jié)面臨的環(huán)境可能都不一樣，因此開發(fā)一套兼容性更加強的PLC控制系統(tǒng)適應不同需要的生產(chǎn)是非常必要。

3執(zhí)行與驅(qū)動技術(shù)的應用

機電一體化在數(shù)控機床的應用過程中，伺服驅(qū)動技術(shù)的主要作用對象是執(zhí)行原件及其驅(qū)動裝置，在數(shù)控機床中，執(zhí)行原件會和數(shù)控裝置進行連接，通過這種方式，數(shù)控機床運行中所發(fā)出的指令信息可以利用這一連接進行傳送。而且執(zhí)行原件還會利用機械接口和執(zhí)行機構(gòu)進行連接，在這一連接的基礎上可以確保規(guī)定動作的完成。由此可見，伺服驅(qū)動技術(shù)的應用，極大的提升了數(shù)控機床的整體操作水平，這一操作水平的提升主要表現(xiàn)在控制質(zhì)量的提升方面。在數(shù)控機床的運行過程中，伺服系統(tǒng)的主要作用就是進行指令的接收和傳遞，促使機床能夠按照既定的程序完成相應操作，最終根據(jù)相應的要求完成零件的加工處理，而且，伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床中的應用，也極大的提升了數(shù)控機床的穩(wěn)定性和精度。

4總結(jié)

綜上所述，機電一體化在數(shù)控機床中的應用，極大的提升了豐富了數(shù)控機床實際功能，在實際應用過程中，不同的技術(shù)往往表現(xiàn)出不同的應用效果，明顯提升了機床的運行效率。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了能夠充分發(fā)揮數(shù)控機床的作用，則應該進行不斷的技術(shù)改進和完善。

參考文獻

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