中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01課件

1、中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01第第6章章 普通機床的數(shù)控化改造普通機床的數(shù)控化改造本章概述本章概述 本章將對普通機床數(shù)控化改造的方法和方案選擇作一般性的本章將對普通機床數(shù)控化改造的方法和方案選擇作一般性的介紹介紹;簡單介紹典型開環(huán)伺服進給系統(tǒng)的設計計算及機械結構簡單介紹典型開環(huán)伺服進給系統(tǒng)的設計計算及機械結構特點特點;以臥式車床數(shù)控化改造為例，詳細分析設計步驟、改造以臥式車床數(shù)控化改造為例，詳細分析設計步驟、改造方法方法;介紹數(shù)顯技術在機械設備改造中的應用。介紹數(shù)顯技術在機械設備改造中的應用。教學目標教學目標1.1.知道數(shù)控化改造的優(yōu)越性，掌握數(shù)控化改造的主要

2、內容，知道數(shù)控化改造的優(yōu)越性，掌握數(shù)控化改造的主要內容，理解用微機技術改造普通機床理解用微機技術改造普通機床2.2.知道普通機床數(shù)控化改造的過程。知道普通機床數(shù)控化改造的過程。3.3.了解直線感應器、光柵尺和磁尺在機械設備改造中的應用。了解直線感應器、光柵尺和磁尺在機械設備改造中的應用。下一頁中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01第第6章章 普通機床的數(shù)控化改造普通機床的數(shù)控化改造6.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法6.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例6.3 數(shù)顯技術在機械設備改造中的應用數(shù)顯技術在機械設備改造中的應用中職數(shù)控機床及應用

3、（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法數(shù)控機床在現(xiàn)代機械加工中起著舉足輕重的作用，機床數(shù)控數(shù)控機床在現(xiàn)代機械加工中起著舉足輕重的作用，機床數(shù)控化率已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。提高機床數(shù)化率已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。提高機床數(shù)控化率有兩個途徑控化率有兩個途徑: :一是購買新的數(shù)控機床，即更新設備一是購買新的數(shù)控機床，即更新設備; ;二二是改造舊機床，配置數(shù)控系統(tǒng)，把舊機床改造成數(shù)控機床。是改造舊機床，配置數(shù)控系統(tǒng)，把舊機床改造成數(shù)控機床。所謂機床的數(shù)控化改造是指應用現(xiàn)代的數(shù)控成熟技術和經(jīng)驗，所謂機床的數(shù)控化改造是

4、指應用現(xiàn)代的數(shù)控成熟技術和經(jīng)驗，以適應生產(chǎn)的具體要求為目的，改變現(xiàn)有機床的結構，給舊以適應生產(chǎn)的具體要求為目的，改變現(xiàn)有機床的結構，給舊機床換上新部件、新裝置和新附件，提高現(xiàn)有機床的技術性機床換上新部件、新裝置和新附件，提高現(xiàn)有機床的技術性指標，使之全部或局部達到新數(shù)控機床的水平。指標，使之全部或局部達到新數(shù)控機床的水平。返回下一頁中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法6.1.16.1.1機床數(shù)控化改造的一般步驟機床數(shù)控化改造的一般步驟1.1.明確微機改造的任務和目標明確微機改造的任務和目標在確定機床微機改造的總體

5、方案時，首先要提出明確的技術在確定機床微機改造的總體方案時，首先要提出明確的技術經(jīng)濟指標。例如，有的是為了解決難加工的曲線曲面，有的經(jīng)濟指標。例如，有的是為了解決難加工的曲線曲面，有的是為了提高勞動生產(chǎn)率，有的是為了提高零件加工的一致性是為了提高勞動生產(chǎn)率，有的是為了提高零件加工的一致性等，一般都應有明確的工藝目的，由此確定改造的對象和技等，一般都應有明確的工藝目的，由此確定改造的對象和技術要求，將具體的技術參數(shù)用文件形式固定下來，編寫出設術要求，將具體的技術參數(shù)用文件形式固定下來，編寫出設計任務書，作為設計的原始依據(jù)。計任務書，作為設計的原始依據(jù)。上一頁返回下一頁中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉

6、杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法2.2.總體方案設計總體方案設計總體方案設計的內容包括總體方案設計的內容包括: :系統(tǒng)運動方式的確定，伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)運動方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機構的結構及傳動方式的確定，計算機系統(tǒng)的選選擇，執(zhí)行機構的結構及傳動方式的確定，計算機系統(tǒng)的選擇等內容。應根據(jù)設計任務和要求進行調研，查閱技術資料，擇等內容。應根據(jù)設計任務和要求進行調研，查閱技術資料，提出系統(tǒng)的總體方案，并對方案進行分析比較和論證，最后提出系統(tǒng)的總體方案，并對方案進行分析比較和論證，最后確定總體方案。確定方案時，應仔細地考慮機床與控制部分

7、確定總體方案。確定方案時，應仔細地考慮機床與控制部分相互間的各種要求，做出合理的設計，不僅要考慮各種高效相互間的各種要求，做出合理的設計，不僅要考慮各種高效能、自動化要求，也要考慮被改造機床的具體條件，使技術能、自動化要求，也要考慮被改造機床的具體條件，使技術的先進性與經(jīng)濟的合理性較好地統(tǒng)一起來。的先進性與經(jīng)濟的合理性較好地統(tǒng)一起來。下一頁上一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法3.3.設計計算及結構改裝設計計算及結構改裝根據(jù)改造后機床的加工工藝范圍，初步選定切削用量，刀具根據(jù)改造后機床的加工工藝范圍，初步

8、選定切削用量，刀具運動路線等，計算切削力及切削功率，從而計算出進給系統(tǒng)運動路線等，計算切削力及切削功率，從而計算出進給系統(tǒng)需要的功率和力矩等，以選擇數(shù)控系統(tǒng)及馭動元件。大多數(shù)需要的功率和力矩等，以選擇數(shù)控系統(tǒng)及馭動元件。大多數(shù)的微機數(shù)控裝置配用步進電機，也有一些性能要求較高的系的微機數(shù)控裝置配用步進電機，也有一些性能要求較高的系統(tǒng)采用直流伺服電機。機床的工作臺統(tǒng)采用直流伺服電機。機床的工作臺( (或刀架或刀架) )及其傳動機構及其傳動機構是機床改造的重點，改造的好壞直接影響到伺服系統(tǒng)的品質，是機床改造的重點，改造的好壞直接影響到伺服系統(tǒng)的品質，可以說機床的微機改造是從機械部分改造的整體方案人手

9、的，可以說機床的微機改造是從機械部分改造的整體方案人手的，設計時可借鑒數(shù)控機床的結構特點及設計要求。隨著數(shù)控機設計時可借鑒數(shù)控機床的結構特點及設計要求。隨著數(shù)控機床的發(fā)展，許多數(shù)控機床的零配件也已經(jīng)開始成批生產(chǎn)，形床的發(fā)展，許多數(shù)控機床的零配件也已經(jīng)開始成批生產(chǎn)，形成專門的配套供應，如滾珠絲杠螺母副、車床的自動換刀刀成專門的配套供應，如滾珠絲杠螺母副、車床的自動換刀刀架等目前都有現(xiàn)成產(chǎn)品供應，這給機床改造工作帶來很大方架等目前都有現(xiàn)成產(chǎn)品供應，這給機床改造工作帶來很大方便。便。為防止出錯，機械、液壓氣動回路、軟件、接口電路和強電為防止出錯，機械、液壓氣動回路、軟件、接口電路和強電邏輯回路需交叉

10、設計，還應充分注意信號檢測元件的安裝、邏輯回路需交叉設計，還應充分注意信號檢測元件的安裝、連接設計。連接設計。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法4.4.制造、安裝、調試制造、安裝、調試制造、安裝、調試是改造的關鍵之一。一般應預先將數(shù)控系制造、安裝、調試是改造的關鍵之一。一般應預先將數(shù)控系統(tǒng)、接口電路等脫機運行，機械及液壓氣動裝置也應單獨運統(tǒng)、接口電路等脫機運行，機械及液壓氣動裝置也應單獨運行，在確定無誤后，才能聯(lián)機調試。調試時應遵循先手動、行，在確定無誤后，才能聯(lián)機調試。調試時應遵循先手動、后

11、自動，先空運行、后試切的原則。后自動，先空運行、后試切的原則。調試合格后，要按設計要求進行負荷切削試驗和各項精度指調試合格后，要按設計要求進行負荷切削試驗和各項精度指標的考核，直至加工出合格的產(chǎn)品為止，然后交車間使用，標的考核，直至加工出合格的產(chǎn)品為止，然后交車間使用，并協(xié)助培訓操作和維修人員。設備投產(chǎn)后要及時總結，在可并協(xié)助培訓操作和維修人員。設備投產(chǎn)后要及時總結，在可能的條件下，采用更新的技術，進一步完善原設計。能的條件下，采用更新的技術，進一步完善原設計。上一頁下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法

12、機床數(shù)控化改造的優(yōu)越性機床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 采用國內外先進工藝、先進技術對舊機床進行改造有以下優(yōu)采用國內外先進工藝、先進技術對舊機床進行改造有以下優(yōu)點點: :(1)(1)機床改造針對性強，容易適宜生產(chǎn)的要求。因為機床的改機床改造針對性強，容易適宜生產(chǎn)的要求。因為機床的改造方案是根據(jù)原機床中存在的問題提出的，需要改哪些地方，造方案是根據(jù)原機床中存在的問題提出的，需要改哪些地方，改到什么程度都有的放矢，能與生產(chǎn)緊密結合，可以直接將改到什么程度都有的放矢，能與生產(chǎn)緊密結合，可以直接將科學技術轉化為生產(chǎn)力，使企業(yè)有積極性。科學技術轉化為生產(chǎn)力，使企業(yè)有積極性。(2)(2)機床改造可以充分利用原機床的

13、絕大部分，大大節(jié)約原材機床改造可以充分利用原機床的絕大部分，大大節(jié)約原材料和資金，同時見效快，改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。因料和資金，同時見效快，改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。因為舊機床數(shù)控化改造大部分床身、立柱等主要基礎件和許多為舊機床數(shù)控化改造大部分床身、立柱等主要基礎件和許多傳動部分不須更換，與新機床制造相比只需其傳動部分不須更換，與新機床制造相比只需其1/151/15一一1/101/10的的時間，工期大大縮短，從而節(jié)約了成本，解決了生產(chǎn)急需。時間，工期大大縮短，從而節(jié)約了成本，解決了生產(chǎn)急需。下一頁上一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)

14、控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法(3)(3)改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，機床應用范圍得到擴大，適改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，機床應用范圍得到擴大，適應多品種、小批量的零件生產(chǎn)。這是因為機床的大型結構件應多品種、小批量的零件生產(chǎn)。這是因為機床的大型結構件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久則時效越充分，精度一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久則時效越充分，精度比新鑄件更加穩(wěn)定。改造不需要改變支撐類大型構件，只需比新鑄件更加穩(wěn)定。改造不需要改變支撐類大型構件，只需修復或更換若干中小型部件就可獲得與新機床類似效果。改修復或更換若干中小型部件就可獲得與新機床類似效果。改造后的機床功能有較好的提高。除了保

15、留原有功能外，還可造后的機床功能有較好的提高。除了保留原有功能外，還可以滿足各種復雜型面類零件加工，極大地擴大了機床的應用以滿足各種復雜型面類零件加工，極大地擴大了機床的應用范圍。范圍。(4)(4)經(jīng)過數(shù)控化改造，可以有效提高工件加工精度和生產(chǎn)效率。經(jīng)過數(shù)控化改造，可以有效提高工件加工精度和生產(chǎn)效率。因為改造時可根據(jù)生產(chǎn)技術的發(fā)展要求，及時提高生產(chǎn)設備因為改造時可根據(jù)生產(chǎn)技術的發(fā)展要求，及時提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次。如某單位的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次。如某單位3.4m3.4m的立式車床改造后，加工球體軸承座零件，其的立式車床改造后，加工球體軸承座零件，其2

16、m2m直徑偏差僅直徑偏差僅為為0.035 mm ,0.035 mm ,滿足了設計要求，并且機床改造后的工作效率滿足了設計要求，并且機床改造后的工作效率提高了提高了5-65-6倍。倍。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法(5)(5)可以充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有技術力量的作用，調動技術人員的可以充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有技術力量的作用，調動技術人員的積極性積極性; ;同時降低對工人技術水平的要求。同時降低對工人技術水平的要求。(6)(6)通過數(shù)控化改造，可以掌握設備的構造和性能，為企業(yè)培通過數(shù)控化改造，可以掌握設備的

17、構造和性能，為企業(yè)培養(yǎng)了數(shù)控技術人才。在改造期間，通過拆解舊機床，裝配新養(yǎng)了數(shù)控技術人才。在改造期間，通過拆解舊機床，裝配新部件等改造過程，間接培養(yǎng)了數(shù)控人才，對機床的特性有了部件等改造過程，間接培養(yǎng)了數(shù)控人才，對機床的特性有了較詳細的了解，在操作使用和維護方面培訓時間短、見效快。較詳細的了解，在操作使用和維護方面培訓時間短、見效快。6.1.2 6.1.2 用微機技術改造普通機床的方案用微機技術改造普通機床的方案1.1.用微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的工作原理用微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的工作原理采用微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的裝置，主要由單片機采用微機技術實現(xiàn)機床簡易數(shù)控的裝置，主要由單片機( (或

18、單或單板機板機) )、控制程序、零件加工程序、馬伙動電源裝置、收發(fā)信、控制程序、零件加工程序、馬伙動電源裝置、收發(fā)信板、步進電機等部分組成。在板、步進電機等部分組成。在圖圖6-16-1中表示了經(jīng)濟型數(shù)控車床中表示了經(jīng)濟型數(shù)控車床的系統(tǒng)裝置樞圖。的系統(tǒng)裝置樞圖。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6-1經(jīng)濟型數(shù)控車床的系統(tǒng)裝置框經(jīng)濟型數(shù)控車床的系統(tǒng)裝置框圖圖返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法在所示的系統(tǒng)裝置中，微控制器在控制程序的控制下，可以在所示的系統(tǒng)裝置中

19、，微控制器在控制程序的控制下，可以使數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能使數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能; ;具具有進給速度控制和快速回零的功能有進給速度控制和快速回零的功能; ;具有刀具補償和反向間隙具有刀具補償和反向間隙補償?shù)墓δ芤约捌渌喾N功能。當零件加工程序給出具體的補償?shù)墓δ芤约捌渌喾N功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度以后，控制程序就會通過微位移尺寸、位移方向和進給速度以后，控制程序就會通過微控制器按照所輸人的零件加工程序發(fā)出一系列的脈沖信號，控制器按照所輸人的零件加工程序發(fā)出一系列的脈沖信號，經(jīng)隔離放大以后，分別馭動經(jīng)隔離放大

20、以后，分別馭動Z Z向和向和X X向步進電機，使刀架按照向步進電機，使刀架按照要求的方向、速度、位移量實現(xiàn)縱向和橫向運動，從而構成要求的方向、速度、位移量實現(xiàn)縱向和橫向運動，從而構成了一個經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。了一個經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。2.2.普通機床數(shù)控化改造方案的確定原則普通機床數(shù)控化改造方案的確定原則為了提高機床微機改造的效益，在確定總體方案時需注意下為了提高機床微機改造的效益，在確定總體方案時需注意下列問題列問題: :上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法改造后的數(shù)控機床通常適用于加工具有一

21、定批量的相類似零改造后的數(shù)控機床通常適用于加工具有一定批量的相類似零件，使其既有專用機床的特性，又有一定的柔性。因此不要件，使其既有專用機床的特性，又有一定的柔性。因此不要勉強地要求其具備多種功能，否則花費大量的投資，而出現(xiàn)勉強地要求其具備多種功能，否則花費大量的投資，而出現(xiàn)某些功能名義上能實現(xiàn)而實際上不能實現(xiàn)的效果。某些功能名義上能實現(xiàn)而實際上不能實現(xiàn)的效果。根據(jù)運動的控制情況選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)。點位控制系統(tǒng)適根據(jù)運動的控制情況選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)。點位控制系統(tǒng)適用于鉆床、橙床和沖床的改造。直線控制系統(tǒng)適用于直線進用于鉆床、橙床和沖床的改造。直線控制系統(tǒng)適用于直線進給運動的車床、銑床、磨床的改

22、造。輪廊控制系統(tǒng)適用于曲給運動的車床、銑床、磨床的改造。輪廊控制系統(tǒng)適用于曲線進給運動的車床、銑床、磨床等機床的改造。線進給運動的車床、銑床、磨床等機床的改造。另外，數(shù)控裝置按照驅動系統(tǒng)的控制原理又可分為開環(huán)控制、另外，數(shù)控裝置按照驅動系統(tǒng)的控制原理又可分為開環(huán)控制、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制三種形式。在開環(huán)控制中，不設位置半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制三種形式。在開環(huán)控制中，不設位置檢測反饋裝置，機床的加工精度直接由步進電機的運動精度檢測反饋裝置，機床的加工精度直接由步進電機的運動精度和機床傳動機構的精度來保證。由于開環(huán)系統(tǒng)結構簡單，可和機床傳動機構的精度來保證。由于開環(huán)系統(tǒng)結構簡單，可靠性高，成本較低，在

23、工作性能良好的情況下，加工誤差可靠性高，成本較低，在工作性能良好的情況下，加工誤差可控制在控制在0.02 mm0.02 mm以內，精度能滿足普通機床的需要，因而在機以內，精度能滿足普通機床的需要，因而在機床改造中，對驅動系統(tǒng)大都選擇為開環(huán)控制。床改造中，對驅動系統(tǒng)大都選擇為開環(huán)控制。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法機床改造范圍的大小，應根據(jù)機床自身精度及性能來決定裝機床改造范圍的大小，應根據(jù)機床自身精度及性能來決定裝機床的技術狀態(tài)，對于舊機床可結合機床大、中修理進行，機床的技術狀態(tài)，對于舊機

24、床可結合機床大、中修理進行，時間、時間、 機床改造前必須檢查被改這樣可減少生產(chǎn)上的停機機床改造前必須檢查被改這樣可減少生產(chǎn)上的停機在充分了解機床原結構、性能的基礎上，考慮改裝的可能性在充分了解機床原結構、性能的基礎上，考慮改裝的可能性及方便性，盡量保留原有結構，以降低改造的工作量和費用。及方便性，盡量保留原有結構，以降低改造的工作量和費用。在設計中盡量采用已經(jīng)商品化的標準部件和外購元件在設計中盡量采用已經(jīng)商品化的標準部件和外購元件數(shù)控化改造總體方案制定舉例數(shù)控化改造總體方案制定舉例某車間加工某車間加工圖圖6 -26 -2所示的多種齒數(shù)規(guī)格的端面齒離合器，以所示的多種齒數(shù)規(guī)格的端面齒離合器，以前

25、是在臥式銑床上利用分度頭一個齒一個齒地加工，用這種前是在臥式銑床上利用分度頭一個齒一個齒地加工，用這種加工方法，工人操作緊張，勞動強度大，而且一次分度錯誤加工方法，工人操作緊張，勞動強度大，而且一次分度錯誤則整個零件報廢，所以對機床進行數(shù)控化改造，使其能自動則整個零件報廢，所以對機床進行數(shù)控化改造，使其能自動分度銑削。分度銑削。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6-2離合器零件簡圖離合器零件簡圖返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.1普通機床數(shù)控化改造的方法普通機床數(shù)控化改造的方法改造方案如改造方案如圖圖6

26、-36 -3所示。將分度頭安裝在縱向工作臺面上，所示。將分度頭安裝在縱向工作臺面上，分度頭主軸傾斜分度頭主軸傾斜5 5，以加工出傾針的齒底部，在分度頭的手，以加工出傾針的齒底部，在分度頭的手柄軸上加裝一步進電機實現(xiàn)自動分度。另外，將縱向工作臺柄軸上加裝一步進電機實現(xiàn)自動分度。另外，將縱向工作臺手柄拆去，加裝步進電機，使用一個車床兩坐標數(shù)控系統(tǒng)即手柄拆去，加裝步進電機，使用一個車床兩坐標數(shù)控系統(tǒng)即可實現(xiàn)離合器齒的自動加工。工作時按如下工作循環(huán)可實現(xiàn)離合器齒的自動加工。工作時按如下工作循環(huán): :縱向工縱向工作臺快進一工作進給作臺快進一工作進給( (切齒切齒) )一縱向工作臺快退一分度頭分度一縱向工

27、作臺快退一分度頭分度一一直至全部齒加工完畢停機。該方案簡單易行，改造工直至全部齒加工完畢停機。該方案簡單易行，改造工作量不大，經(jīng)實際改造后，機床具有加工同樣結構各種齒數(shù)作量不大，經(jīng)實際改造后，機床具有加工同樣結構各種齒數(shù)離合器的能力，收到了良好的經(jīng)濟效益。離合器的能力，收到了良好的經(jīng)濟效益。上一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6-3銑床的改造方案銑床的改造方案返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例6.2.16.2.1臥式車床的數(shù)控化改造臥式車床的數(shù)控化改造目前我國機床的擁有

28、量超過目前我國機床的擁有量超過了了320320萬臺，其中萬臺，其中40%40%以上是車床，以上是車床，多數(shù)役齡都很長。用價格較低，性能適宜的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，多數(shù)役齡都很長。用價格較低，性能適宜的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，改造精度要求一般的臥式車床容易實現(xiàn)，經(jīng)濟效果也比較明改造精度要求一般的臥式車床容易實現(xiàn)，經(jīng)濟效果也比較明顯，在許多工廠都獲得成功。現(xiàn)以顯，在許多工廠都獲得成功?，F(xiàn)以C C616616型臥式車床數(shù)控化改型臥式車床數(shù)控化改造為例作一介紹。造為例作一介紹。1.1.總體方案設計總體方案設計(1)(1)設計任務利用微機對設計任務利用微機對C C616616型臥式車床的縱、橫向進給系統(tǒng)型臥式車床的縱

29、、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，縱向脈沖當量為進行開環(huán)控制，縱向脈沖當量為0.Olmm/0.Olmm/脈沖，橫向脈沖當量脈沖，橫向脈沖當量為為0.005mm/0.005mm/脈沖，馬伙動元件采用步進電機。改造后的機床脈沖，馬伙動元件采用步進電機。改造后的機床能完成一般車削及加工任意錐面、球面、螺紋等加工工序，能完成一般車削及加工任意錐面、球面、螺紋等加工工序，并能控制主軸開停變速、刀架轉位及一些輔助功能，使加工并能控制主軸開停變速、刀架轉位及一些輔助功能，使加工實現(xiàn)自動化。實現(xiàn)自動化。下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控

30、化改造實例(2)(2)總體方案確定根據(jù)設計任務，系統(tǒng)應采用連續(xù)控制系統(tǒng)。總體方案確定根據(jù)設計任務，系統(tǒng)應采用連續(xù)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/OI/O接口及光電隔離電接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路等組成?？v向、橫向均采用步進路、步進電機功率放大電路等組成。縱向、橫向均采用步進電機一減速齒輪一滾珠絲杠螺母一溜板的傳動方式。刀架更電機一減速齒輪一滾珠絲杠螺母一溜板的傳動方式。刀架更換為四刀位自動回轉刀架。改造后的車床傳動系統(tǒng)如換為四刀位自動回轉刀架。改造后的車床傳動系統(tǒng)如圖圖6-46-4所所示。示。2.2.車床改造的結構特點車床改造的結

31、構特點(1)(1)縱向滾珠絲杠縱向滾珠絲杠必須采用三點支承形式。步進縱向滾珠絲杠縱向滾珠絲杠必須采用三點支承形式。步進電機的布置，可放在絲杠的任一端。由于拆除了進給箱，可電機的布置，可放在絲杠的任一端。由于拆除了進給箱，可在原安裝進給箱處布置步進電機和減速齒輪，也可在滾珠絲在原安裝進給箱處布置步進電機和減速齒輪，也可在滾珠絲杠的左端設計一個專用軸承支承座，而在絲杠托架處布置步杠的左端設計一個專用軸承支承座，而在絲杠托架處布置步進電機和減速箱。機床改造常采用后一種布置方案。車床縱進電機和減速箱。機床改造常采用后一種布置方案。車床縱向傳動結構的布置如向傳動結構的布置如圖圖6-56-5所示。所示。上

32、一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6- 4改造后的車床傳動系統(tǒng)改造后的車床傳動系統(tǒng)返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6-5車床縱向傳動的支承結構車床縱向傳動的支承結構返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例在絲杠的左端設計廠一個專用軸承支承座，采用一個軸套式在絲杠的左端設計廠一個專用軸承支承座，采用一個軸套式滑動軸承作為徑向支承，在滑動軸承的兩側分別布置一對推滑動軸承作為徑向支承，在滑動軸承的兩側分別布置一對推力球軸承，承受兩個方

33、向的軸向力。支承短軸與滾珠絲杠通力球軸承，承受兩個方向的軸向力。支承短軸與滾珠絲杠通過聯(lián)軸套連接起來。滾珠絲杠的右端通過聯(lián)軸套和減速箱的過聯(lián)軸套連接起來。滾珠絲杠的右端通過聯(lián)軸套和減速箱的輸出軸連接，在絲杠托架上布置一個軸套式滑動軸承作為徑輸出軸連接，在絲杠托架上布置一個軸套式滑動軸承作為徑向支承，減速箱固定在絲杠托架上。滾珠絲杠的中間支承為向支承，減速箱固定在絲杠托架上。滾珠絲杠的中間支承為滾珠螺母，其與床鞍直接連接。滾珠螺母，其與床鞍直接連接。(2)(2)橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點支承形式。步進電橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點支承形式。步進電機一般都安裝在床鞍的后部。靠近操作者

34、一端，布置一根支機一般都安裝在床鞍的后部?？拷僮髡咭欢?，布置一根支承短軸，通過一個聯(lián)軸套與滾珠絲杠連接起來。利用車床原承短軸，通過一個聯(lián)軸套與滾珠絲杠連接起來。利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現(xiàn)軸向支承。在遠離適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現(xiàn)軸向支承。在遠離操作者的一端，用一個聯(lián)軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與操作者的一端，用一個聯(lián)軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接起來。滾珠螺母直接固定在中滑板上。車減速箱輸出軸連接起來。滾珠螺母直接固定在中滑板上。車床橫向傳動的

35、支承結構如床橫向傳動的支承結構如圖圖6 6一一6 6所示。所示。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6- 6車床橫向傳動的支承結構車床橫向傳動的支承結構返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例(3)(3)導軌副為減少運動部件移動時的摩擦阻力，尤其是減少靜導軌副為減少運動部件移動時的摩擦阻力，尤其是減少靜摩擦阻力，床鞍和刀架移動部件的導軌可粘貼摩擦系數(shù)低的摩擦阻力，床鞍和刀架移動部件的導軌可粘貼摩擦系數(shù)低的聚四氟乙烯軟帶。聚四氟乙烯軟帶。(4)(4)主軸脈沖發(fā)生器改造后

36、的簡易數(shù)控車床需要自動加工螺紋主軸脈沖發(fā)生器改造后的簡易數(shù)控車床需要自動加工螺紋時，可以在主軸后端同軸安裝或者異軸安裝一個主軸脈沖發(fā)時，可以在主軸后端同軸安裝或者異軸安裝一個主軸脈沖發(fā)生器，作為主軸位置的信號反饋元件，目的是用來檢測主軸生器，作為主軸位置的信號反饋元件，目的是用來檢測主軸轉角的位置，并且將其變化情況輸送給數(shù)控裝置，使其能按轉角的位置，并且將其變化情況輸送給數(shù)控裝置，使其能按照所需加工的螺距進行處理。照所需加工的螺距進行處理。(5)(5)安裝電動卡盤為了提高經(jīng)濟型數(shù)控車床的加工效率，還可安裝電動卡盤為了提高經(jīng)濟型數(shù)控車床的加工效率，還可考慮采用電動三爪自定心卡盤裝置。這種裝置也可

37、與數(shù)控裝考慮采用電動三爪自定心卡盤裝置。這種裝置也可與數(shù)控裝置的收發(fā)信電路相配合，實現(xiàn)自動夾緊、松開，提高加工過置的收發(fā)信電路相配合，實現(xiàn)自動夾緊、松開，提高加工過程的自動化程度。程的自動化程度。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例安裝調整中應注意的問題安裝調整中應注意的問題(1)(1)利用螺母的間隙調整裝置調整絲杠副間隙時，應使調整后利用螺母的間隙調整裝置調整絲杠副間隙時，應使調整后產(chǎn)生的預緊力為絲杠副最大負載的產(chǎn)生的預緊力為絲杠副最大負載的1/31/3為宜。在實際調整中，為宜。在實際調整中，可以

38、把車床處于最大工作負載，使絲杠內部仍不產(chǎn)生間隙，可以把車床處于最大工作負載，使絲杠內部仍不產(chǎn)生間隙，或者間隙量小于或者間隙量小于0. O1 mm0. O1 mm，而且運轉靈活，并以此作為螺母，而且運轉靈活，并以此作為螺母間隙調整裝置預緊量的判斷標準。間隙調整裝置預緊量的判斷標準。(2)(2)傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔應按十字分布方式進傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔應按十字分布方式進行配作。這是因為同一聯(lián)軸套上分布的錐銷孔都由同一方向行配作。這是因為同一聯(lián)軸套上分布的錐銷孔都由同一方向加工時，往往會引起軸心線的直線度誤差增大，從而使安裝加工時，往往會引起軸心線的直線度誤差增大，從而使安裝

39、在傳動絲杠上各零件間的同軸度誤差增大，產(chǎn)生傳動附加載在傳動絲杠上各零件間的同軸度誤差增大，產(chǎn)生傳動附加載荷，影響絲杠副的傳動性能荷，影響絲杠副的傳動性能上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例(3)(3)消除齒輪間隙的方法很多，用調整中心距的方法是最簡便消除齒輪間隙的方法很多，用調整中心距的方法是最簡便的一種。安裝時將大齒輪所在支承架轉動中心與絲杠對中，的一種。安裝時將大齒輪所在支承架轉動中心與絲杠對中，首先固定，然后把電機小齒輪按無間隙嚙合，調整好中心距，首先固定，然后把電機小齒輪按無間隙嚙合，調整好

40、中心距，再固定。再固定。(4)(4)滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復雜，都是滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復雜，都是由專業(yè)工廠按系列化進行生產(chǎn)。因此，在進行設備改造時，由專業(yè)工廠按系列化進行生產(chǎn)。因此，在進行設備改造時，要按廠家生產(chǎn)標準進行選擇。選擇合適以后，再決定被改造要按廠家生產(chǎn)標準進行選擇。選擇合適以后，再決定被改造設備的其他相關部分的結構和尺寸。設備的其他相關部分的結構和尺寸。(5)(5)主軸脈沖發(fā)生器的引出軸與車床主軸按主軸脈沖發(fā)生器的引出軸與車床主軸按1: 11: 1無間隙柔性連無間隙柔性連接傳動，連接后應保證兩者有很好的同步性。安裝中要注意接傳動，連接后應保證

41、兩者有很好的同步性。安裝中要注意主軸脈沖發(fā)生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。使用中車主軸脈沖發(fā)生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。使用中車床主軸轉速不能超過主軸脈沖發(fā)生器的最高許用轉速。床主軸轉速不能超過主軸脈沖發(fā)生器的最高許用轉速。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例6.2.26.2.2銑床的數(shù)控化改造銑床的數(shù)控化改造銑床的應用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。若要銑床的應用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。若要在立式銑床上加工圓弧、凸輪一類平面曲線時，就要借助于在立式銑床上加工圓弧、凸輪一

42、類平面曲線時，就要借助于圓工作臺、分度頭等機床附件，并對機床進行相應調整。加圓工作臺、分度頭等機床附件，并對機床進行相應調整。加工精度較低，機床調整費事。所以對銑床進行數(shù)控化改造的工精度較低，機床調整費事。所以對銑床進行數(shù)控化改造的也較多，改造的目的一方面是提高加工精度，另一方面是利也較多，改造的目的一方面是提高加工精度，另一方面是利用數(shù)控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。用數(shù)控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。銑床的數(shù)控化改造，一般主要解決進給系統(tǒng)的數(shù)控化，主傳銑床的數(shù)控化改造，一般主要解決進給系統(tǒng)的數(shù)控化，主傳動系統(tǒng)保持不變。其改裝的方法和程序與臥式車床基本相同。動系統(tǒng)保持不變。其改裝的方法和

43、程序與臥式車床基本相同。下面只對機械部分的改動說明如下。下面只對機械部分的改動說明如下。1.1.工作臺的進給運動工作臺的進給運動因為改造后的機床主要加工圓弧、凸輪一類平面曲線的輪廓，因為改造后的機床主要加工圓弧、凸輪一類平面曲線的輪廓，所以采用微機數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)三坐標兩軸聯(lián)動控制，工作臺縱所以采用微機數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)三坐標兩軸聯(lián)動控制，工作臺縱向向(X(X軸軸) )、橫向、橫向(Y(Y軸軸) )及垂直方向及垂直方向(Z(Z軸軸) )的運動，的運動，上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機床數(shù)控化改造實例分別由步進電機經(jīng)過一級

44、齒輪減速后，由滾珠絲杠螺母副拖分別由步進電機經(jīng)過一級齒輪減速后，由滾珠絲杠螺母副拖動。動。由于銑削時作用在電機軸上的負載轉矩較大，所以要選擇大由于銑削時作用在電機軸上的負載轉矩較大，所以要選擇大功率的步進電機，而大功率步進電機的馭動較困難。步進電功率的步進電機，而大功率步進電機的馭動較困難。步進電機沒有過載能力，在高速運動時扭矩下降很多，容易丟步。機沒有過載能力，在高速運動時扭矩下降很多，容易丟步。要使改造后的銑床進給伺服性能較好，在改造中也常采用直要使改造后的銑床進給伺服性能較好，在改造中也常采用直流伺服電機馭動。銑床改造方案如流伺服電機馭動。銑床改造方案如圖圖6-76-7所示所示 2.2.

45、結構設計結構設計(1)(1)應盡量消除齒輪副和絲杠副的間隙，齒輪采用雙片薄齒輪應盡量消除齒輪副和絲杠副的間隙，齒輪采用雙片薄齒輪錯齒法消除間隙，除采用間隙消除裝置外，也可以用軟件補錯齒法消除間隙，除采用間隙消除裝置外，也可以用軟件補償進給量的方法償進給量的方法( (即編程序固化在計算機中來補償）消除，以即編程序固化在計算機中來補償）消除，以提高加工工件的精度。提高加工工件的精度。上一頁 下一頁返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造01圖圖6-7銑床改造方案銑床改造方案返回中職數(shù)控機床及應用（主編陳玉杰北理工版）普通機床的數(shù)控化改造016.2普通機床數(shù)控化改造實例普通機

46、床數(shù)控化改造實例(2)(2)若采用直流伺服電機作馭動元件，伺服電機的軸端為光軸，若采用直流伺服電機作馭動元件，伺服電機的軸端為光軸，齒輪與電機軸、電機軸與傳動軸采用錐環(huán)無鍵連接較方便。齒輪與電機軸、電機軸與傳動軸采用錐環(huán)無鍵連接較方便。圖圖6 -86 -8所示為采用無鍵連接消隙聯(lián)軸器的結構。所示為采用無鍵連接消隙聯(lián)軸器的結構。圖中圖中2, 32, 3為錐面相互配合的錐環(huán)，當擰緊螺釘為錐面相互配合的錐環(huán)，當擰緊螺釘6 6經(jīng)壓蓋經(jīng)壓蓋4 4施加施加軸向力時，由于錐環(huán)之間的楔緊作用，內外環(huán)分別產(chǎn)生徑向軸向力時，由于錐環(huán)之間的楔緊作用，內外環(huán)分別產(chǎn)生徑向彈性變形，靠摩擦力使軸與套筒連接在一起，消除廠配合間彈性變形，靠摩擦力使軸與套筒連接在一起，消除廠配合間隙。根