普通機床的數控改造初探

摘 要: 數控技術是20世紀后半葉最重要、發展最快的工業技術之一。本文討論了用數控技術改造普通機床的意義和必要性，并以典型車床為例，提出了的整體改造方案，為機床的數控改造提供參考。

關鍵詞: 數控技術 普通機床 數控改造

國民經濟的快速發展，對裝備工業提出了越來越高的要求。裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國名經濟的發展水平和速度。數控技術是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。機床數控技術綜合了微電子與計算機技術，自動測量與控制技術，以及先進的機床制造技術，它已經而且還在繼續改變人們傳統的機械制造技術的概念。我們必須快速提高機床的數控化率，以提高制造能力和水平。

目前我國機床數控化率不到3%。而用普通機床進行加工，普遍存在著各種問題:工人勞動強度大，生產周期長，生產的產品在市場上缺乏競爭力。影響企業的效益、生存和發展，所以必須大力提高機床的數控化率。提高機床數控化率有兩個途徑，一是購買新的數控機床;二是把普通機床改裝成為數控機床，既普通機床的數控化改造。普通機床的數控改造既經濟又快捷，是符合我國國情的提高機床數控化率的一個主要途徑。

1.普通機床數控改造的意義和必要性

1.1提高企業核心競爭力。

數控機床的精度更高，柔性更大，生產效率更高，更好地滿足了市場競爭和工藝發展的需要?？梢哉f，機床數字控制技術的應用是機械制造行業現代化的標志，它在很大程度上決定企業在市場競爭中的成敗。

1.2節省更新設備費用。

目前我國機床數控化率不到3%。數控化改造普通機床的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新機床購置費用的1/3。即使對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。

1.3節省培訓工人費用。

在原有機床基礎上進行改造，和新的數控機床相比較，工人更容易上手。培訓時間短，培訓費用少。

2.普通機床數控改造的內容

機床的數控改造，主要是在原有機床的基礎上進行重新設計，最終使機床具有或部分具有數控加工能力。如提高機床的自動化程度、加工精度和生產效率。下面以用微機數控技術改造普通車床CA6140為例作介紹。

普通車床CA6140是工廠常用的一種普通車床，存在著一些弱點，如剛性不足，抗振性差，熱變形大，滑動面的摩擦阻力大，以及傳動元件之間存在間隙，等等，不具有數控加工能力。

2.1CA6140數控改造方案

2.1.1系統的運動方式與伺服系統的選擇

改造后的經濟型數控車床應具有定位、直線插補、順、逆圓弧插補、暫停、循環加工、公英制螺紋加工等功能，故應該選擇連續控制系統?？紤]到屬于經濟型的數控機床加工精度要求不很高，為了簡化結構、降低成本，所以驅動元件采用步進電機，并采用開環控制系統。

2.1.2數控系統

根據機床要求，采用8位微機。由于MCS-51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾能力強，具有很高的性價比等特點，決定采用MCS-51系列的8031單片機擴展系統。

控制系統由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、環形分配器、步進電機功率放大電路等組成，系統的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現，顯示器采用數碼管顯示加工數據及機床狀態等信息。

2.1.3機械傳動方式

為了機床達到更高的分辨率，采用步進電機經齒輪減速再驅動絲杠，為了保證更高的傳動精度和平穩性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負荷的結構。齒輪傳動也要采用消除齒側間隙的結構。

2.2CA6140數控改造成果

2.2.1用滾珠絲桿螺母副替換普通車床上的絲桿及光桿，提高了機床的加工精度和加工效率。

2.2.2用步進電機作為伺服機構，驅動機械部分工作。

2.2.3用自動換刀刀架實現了自動換刀。

2.2.4采用8031單片機，加上一些外圍擴展芯片控制系統工作。具有一定的數控加工功能。

3.結語

普通機床數控化改造具有重大的現實意義，也是必要的。我國有大量的普通機床，這是問題，同時也是巨大的資源。普通機床數控化改造涉及多個學科領域，是一項非常復雜的系統工程。數控化改造要注意與實際情況相結合，因地制宜，以達到最好的效果。

參考文獻:

[1]梁景凱.機電一體化技術與系統[M].北京:機械工業出版，1999.

[2]王愛玲.現代數控機床結構與設計[M].北京:兵器工業出版社，1999.

[3]朱啟述.數字控制機床[J].華中科技大學出版社，1992.