计算机数控机床改造应用研究

郭茂滨

摘 要：在当前阶段，单位提升自身的自动化水平的一个关键方法就是把常见的机床进行积极的革新，使之成为数控体系。文章重点的分析了该项革新活动相关的内容。

关键词：计算机；机床；数控化；改造；方案

1 简介数控机床

具体的讲，它是说把加工工作中的多项活动和程序，包括刀具以及部件间的各项位移数据都通过数字的形式体现出来，通过控制介质（如穿孔纸带或磁带、磁盘等）将数字信息送入专用的或通用的计算机，电脑负责分析信息内容，进而管控设备的伺服体系等，确保设备能够制造出所需的零件。

2 如何进行改造活动

2.1 认真的开展可行性测评工作

2.1.1 评价它的价值。比如具体的加工处，它的关键机电零件有如下的一些：①系统及操作子系统；②伺服系统包括电动机；③机床电气；④机械本体床身、立柱、导轨和丝杠等；⑤刀库机械手系统；⑥自动工作台交换系统等。所有的分支体系结合其具体的状态，都能够进行合理的价值测评。

2.1.2 对于革新中可以实现的意义展开测评，也就是说有何种形式的精准性以及使用特征等。

2.1.3 对费用进行预估，也就是花费的费用的测评。花费的费用的多少和设置改造意义有着非常紧密的关联。使用的费用大体上有如下的一些组成部分。①数控系统及相关伺服系统；②电气和备用件的替代；③机械零件精准性的维护；④机床辅助系统如液压系统、冷却系统等维修保养；⑤设备外在形象的处理。⑥革新后的调测；⑦革新活动要使用的技术劳务资金。如果受到改造资金影响的话，能够更改其意义，减少规定以此来降低花费的资金。

2.1.4 认真地评价方案内容的风险性。在设置方案的时候，要想对装置开展全方位的分析是无法实现的，所以，在后续的建设的时候还是会遇到许多的不利现象。所以，应该认真的开展风险测评活动，而且要制定有序的方法。常见的措施是在项目资金中，设置不可预见费用。

2.1.5 开展性价比的测评活动。要想确保其费用合理，就要认真的进行性价比的测评活动。一般是对市面上的功效大致相同的设备来对比。

2.2 认真的选取体系

体系作为设备的关键要素，在选取的时候，应该对它的性能以及花费的资金和维护活动等开展全方位的测评。它有三类形式：步进电机拖动的开环系统；异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统；交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。其中步进电机拖动的开环系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。它的精确性通常是取决于步进电机的角位移准确度，齿轮丝杠等传动元件的节距准确度，因此相对来讲，其并不是非常的精准。不过体系的构造比较的单一，比较安稳，而且花费的资金也不多，能够进行有序的改装。

2.3 合理的选择伺服体系

该体系是设备的关键构成要素，不仅仅是信息输送的关键步骤，同时还对能量的体现起到很关键的意义。其性能取决于体系的性能。比如，设备最佳的位移速率等等的关进要素都是由伺服体系的发展方向来明确的。结合其控制样式来分析的话，它通常由三种模式，开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。如果是一般的设备的话，通常是选取费用不高的体系，也就是第一种。

2.4 设备零件的革新

任何全新的数控设备，开展设计的时候，要确保其动态刚性合理，而且还应该确保传动没有空隙，方便进行维护。在革新的时候，最好是朝着这个方向发展，而且要做好如下的一些事项。

2.4.1 导轨副。针对此类设备来讲，它不仅仅要有一般的设备的导向性以及技术，还应该在耐磨性等方面合理，而且要降低由于摩擦而导致的不利现象。

2.4.2 齿轮副。普通的设备齿轮关键是聚集于主轴箱和变速箱中。要想确保传动的精确性合乎规定，它用到的齿轮的精确性就要高于一般的设备。

2.4.3 滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链准确度。它的选取关键在于零件的精准性等要素。

2.4.4 联轴器。要想提升体系反向中的间隙问题，就要确保所用的联轴器多数采用无键连接。

2.4.5 回转刀架。一般改装的车床多数采用四工位自动回转刀架。

2.4.6 安全防护。任何革新活动都应该将安全作为必须要考虑的事项。在革新活动进行的时候，要结合具体状态来研究应对方法，千万不能忽略。

3 简述数控体系的研发措施

3.1 以单片机为前提的体系

基于单片机的经济型数控系统一般采用步进电机作为驱动元件，步进电机采用脉冲方式工作，基本原理是：系统中的键盘用于向计算机输入和编辑零件加工程序；采用数码管显示加工数据及机床状态等信息；存储器用来存放监控程序、键盘扫描程序、显示驱动程序及用户控制代码程序等；功率放大器用来对计算机送来的脉冲进行功率放大，以驱动步进电机带动负载运行。应该开展的活动内容有如下的一些：

3.1.1 硬件系统的结构设计。一般采用51系统单片机作为主控制器，以它为前提进行器件扩展。

3.1.2 软件设计。包括：监控与操作软件，用来实现人机对话、系统监控、指挥整个系统软件协调工作等，包括系统的初始化、命令处理循环、零件加工程序的编辑修改等；步进电机控制软件，包括：通电状态代码和电动机正、反转的实现；步进电机转速的控制。

3.2 以ARM和运动控制器为前提的体系

3.2.1 系统硬件结构。系统硬件采用主从式双CPU结构模式。主CPU为ARM处理器，用于键盘、显示，网络通讯等管理工作，而从CPU即为运动控制芯片，专门负责运动控制的处理工作。ARM处理器通过总线操作，把命令写入运动控制芯片，使运动控制芯片来完成运动控制。

3.2.2 关于操作体系以及编程用语。要想合理的发挥出硬件内容，而且还保证它的实时特点，就要使用了μC/OS多任务实时操作系统。使用到μC/OS操作系统，经由其来开展多项内容的管控活动。程序的编程语言为C语言以及ARM汇编语言。

3.3 以PC机为前提的体系

最近一段时间中，这种体系已经被大量的应用到活动中。采用工业PC机在WIN-DOWS操作系统下通用的数控系统，早就变成了行业发展的关键方向。基于工业PC机的数控系统采用的是标准的PC硬件和操作系统，所以方便开展模块化的分析。当今的全新的体系发展方向就是开放式的数控体系。

4 结束语

通过上文的叙述，我们得知，要想开展好数控化革新工作，就要将关键放到电气以及控制体系的革新方向上，对于机械区域，只需要对那些容易影响到精准性的零件进行处理就可以了。此举能够降低革新所需的时间，减少费用，而且方便对体系升级。由于社会高度前进，工艺不断发展，该项工艺的发展，必然会带动改性革新工艺朝着更加健康合理的层次进步。

参考文献

[1]赵中敏.机床数控化改造的研究[J].煤矿机电，2005.

[2]杨有君.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3]富大伟，刘瑞素.数控系统[M].北京：化学工业出版社，2005.

[4]刘丽云，王元娥.普通机床数控化改造中要考虑的主要问题[J].装备制造技术，2007.