数控机床改造精选(九篇)

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第1篇：数控机床改造范文

关键词：数控机床；改造技术；加工效率；安全水平

在我国，应用的数控机床大多是从国外引进的，我国在数控机床自主研发能力方面与国外发达国家之间仍存在一定的差距。引进国外数控机床不仅增加了企业的运营成本，同时也对数控机床的维修工作提出了更高的要求。在这样的情况下，工作人员要及时排除数控机床故障，提升生产效率，就必须从数控机床的改造工作入手，对其进行优化。本文从数控机床改造的必要性出发，对其改造技术要求进行了论述，现作如下总结。

1改造数控机床的必要性

1.1可有效提升加工效率

对数控机床进行改造主要是通过技术创新与技术改造的方法，在传统数控机床的基础上对其进行优化，突出其使用性能。改造数控机床后，由之前的工人一人控制1台变为一人控制2台。这有利于提高加工效率，节省人力资源。除此之外，还可以提升加工精度，降低废品率，对于缩短生产周期、提升企业经济效益具有重要的促进意义。

1.2可有效提高安全水平

基于当前我国机床数控化程度普遍不高，在安全水平方面也处于相对落后的状态，机床在未得到及时改造的情况下，极易在使用过程中发生安全事故。而对数控机床进行合理改造后，工作人员可充分遵循人机工程的相关要求，提升机床的自动化、智能化水平，由此提升数控机床的安全水平，大幅降低工作人员在操作时与危险部位接触的概率，进而降低事故发生率。

1.3可有效提高维修便捷性

如果工作人员对数控机床设备缺乏相应的了解，便难以判断其实际性能是否符合实际加工要求，维修的工序也因此变得较复杂。通过改造数控机床，工作人员可精确计算机床的实际加工能力，同时，在熟知机床特性的情况下，维修难度也随之明显降低，这有助于提升机床的加工效率。通常情况下，对经改造后的机床进行适当调试后，便可实现机床的全负荷运转。

1.4可有效降低机床成本

部分大型机床的价格相对较高，导致机床的购置成本难以得到有效降低。这一问题可通过对机床进行数控改造进行解决。研究表明，对机床进行数控改造后，所花的费用仅为原机床购置费用的1/3，且可在一定程度上缩短购置时间。除此之外，还可以有效降低机房更新过程中造成的污染排放量和能源消耗量。

2改造数控机床的相关技术要求

对机床进行数控改造的实质就是将普通机床与数控装置进行连接，使其充分满足现代化生产需求，从而实现生产效益的最大化。在数控机床改造过程中，除了要确保机床能达到标准的设计要求外，还要尽可能地发挥机床的使用性能。为从根本上提高数控机床的应用效能，笔者特对其改造技术要求作了如下总结。

2.1滑动导轨副

导轨是数控机床的重要组成部分，对机床的整体性能具有重要影响。通常情况下，工作人员在改造数控机床时，要确保其导轨性能与实际改造需求相符，具体要注意以下几点：

①在导向精度与工艺性方面，应与普通车床的基本要求相符；

②应具备一定的耐摩擦和耐磨损能力，由此尽可能地减少摩擦阻力，减少致死区；

③应具有一定的刚度，以保障导轨的防护性和度以及产品的加工精度。

2.2滑动丝杠与滚珠丝杠

丝杠会对传动链精度产生直接影响，加工件的精度要求与拖动扭矩要求可对其主要指标产生决定性的影响。在加工件要求较低且原丝杠基本未受磨损的情况下，可将滑动丝杠作为首选。通常情况下，滑动丝杠的等级应不小于6级。如果螺母存在间隙过大的现象，就应及时更换。滚珠钢丝具有传动效率较高、摩擦损失较小、使用寿命相对较长、传送精度相对较高的特点，可有效降低电机的启动力矩，满足对精度要求较高的零件加工需求。与滚珠丝杠相比，滑动丝杠的价格相对较低，但由于其精度也相对较低，因此，对于具有较高精度要求的零件加工，应将滚珠丝杠作为首选。

2.3齿轮副

机床的变速箱和主轴箱是齿轮的主要集中点，对传动精度有着至关重要的影响。在改造机床的过程中，为进一步提高传动精度，工作人员应在普通机床的基础上进一步提升齿轮精度，由此实现传动精度的提升。要保障机床的加工精度，就要确保传动结构无间隙，同时还要根据数控机床的实际要求，对机床的齿轮作出相应改造。

2.4安全防护

要从根本上提升数控机床的改造效果，就要对其安全防护性能进行有效改造。首先，应重视滚珠丝杠副的安全防护工作，采取相应的措施防止硬砂砾、切屑等尘粒进入滚道当中，对元件的精密度产生不良影响；其次，应将整体铁板防护罩加在纵向丝杠上，由此对其形成防护；最后，应确保大拖板与滑动导轨接触两端面的密封性，防止硬质异物进入，对导轨造成损伤。

3结束语

综上所述，对机床进行数控改造是实现机械机械自动化的必经环节，同时也是实现机床自动化、智能化的有效途径。在改造数控机床的过程中，工作人员需充分遵循机床运作的客观规律，并在此基础上通过创新技术不断革新、改造机床，由此实现机床应用效率的大幅提升。

参考文献

［1］韩冲.数控机床电气改造问题研究［J］.科技与企业，2014（08）：269.

［2］周霞瑜.数控机床维修改造中需要注意的要点探析［J］.科技创新与应用，2014（08）：95.

［3］王小军.论职业院校数控机床升级改造的必要性及改造方法［J］.电子制作，2014（24）：205.

第2篇：数控机床改造范文

【关键词】数控机床；维修和改造；问题与措施

随着经济的发展，数控机床技术发展迅速，在现代企业发展中起着重要作用。数控机床在不断地改造，所以其应用范围将逐渐扩大。由于数控机床结构比较复杂，种类繁多，一旦出现故障，则面临着维修和改造的问题。因此，需要加强对数控机床维修和改造方面的研究。

1.数控机床维修改造中存在的问题

第一，数控机床缺乏安全操作的环境。数控设备缺乏齐全的安全操作功能，具体表现是：对于容易喷出液体或其他物质的数控设备，没有安装具有连锁保护功能的防护门；对于操作人员必须处于安全区才能启动的设备，没有安装双手控制的预防装置，或者没有按照规定的技术标准进行安装；对于缺相就会烧毁电器的部分，没有安装三联动断路器。滚珠丝杠副是数控机床中一种重要的精密构建，在数控机床维修改造的过程中，经常没有针对这一构件制定有效的安全保护措施，导致数控机床在工作过程中，许多粉尘、碎屑、沙粒进入到滚珠丝杠副，从而损坏这一构件。

第二，乱接中线到PE。按照相关技术要求，不能将保护接地线与电器内部的中线连接起来，在机械电柜内部，也不能安装PE兼用端子。但是在数控机床维修改造过程中，有的工作人员经常将机床中的PE接地端与三相380v中的一相连接起来，形成了AC220V，直接危害着工作人员的人身安全。

第三，非单一电源。根据相关技术标准，应该将电气设备安装在单一电源上，但是在实际工作中，为了走线方便，工作人员经常另外引线。在这种情况下，当切断设备电源开光后，由于没有及时切断设备的所有电源，从而对技术人员的人身安全产生了威胁。

第四，电气设备保护不当。电动机烧毁的主要原因是电动机的热积累，根据相关技术要求，如果电动机连续工作0.5kw以上，则必须采取热保护措施。在数控机床设备维修改造过程中，使用了“时间-电流”的保护器件经常与电动机不匹配，当被保护设备烧组的时间常数与保护器件的时间常数的差异较大时，保护作用在大大降低。

第五，数控操作人员规范意识较低。数控操作人员在安装和使用设备的过程中，规范操作意识较差，没有按照规定的操作要点进行操作，结果导致数控设备容易出现故障。尤其是对于已经维修改造过的设备，如果操作人员没有将器件标志粘贴在维修器件上，一旦设备出现问题，则很难确定故障来源，不利于设备的维修和改造。

2.改进数控设备维修改造工作的措施

2.1大型专用数控设备技术要点

对于大型数控设备主轴而言，基本都是采取齿轮变速的转动方式，这样能有效地扩大功率变速范围，即使在低速时也能传递较大的转矩。一般齿轮变速都存在挂档问题，可以利用电动瞬动解决这一问题，所以在利用大惯量部件进行延时时，可以用时间继电器进行检测。同时，挂档限位开关需要回答计算机是否挂档成功，挂档的瞬间点应该向接口输入口令，在PAL系统中很难顺利完成这一操作过程，所以PAL无法有效地处理电动机运动问题。

需要注意的是，应该在数控设备上保留手动挂档按钮开关。在进行专有数控机床改造时，可以通过参数宏调用的方式来实现零件加工程序与PLC程序间信息的传递。对于大型专用数控机床来说，应该注意夹紧和放松等问题，具体来说，坐标轴运动时应该放松，到达目的地时应该夹紧。同时，应该坐标轴划分成低夹和高夹两个程度，这样能有效地避免坐标轴夹紧时出现抖动情况。

2.2掌控数控机床结构

由于数控机床出现故障，所以需要进行维修和改造，要想有效地解决数控设备改造中的问题，需要从根源上杜绝设备故障的出现。首先，对于制造商而言，应该借鉴和吸收国外先进经验，不断完善数控机床生产技术，制造出高性能、高密度的数控设备，掌控数控机床机构，当设备出现故障时，才能及时找出故障源头，并进行维修和改造。

2.3数控设备导轨

数控设备导轨不仅需要具备普通车床导向的精度与性能，同时还需要具备较高的耐磨性。因此，需要提高数控设备的精度，避免其导轨变形影响加工精度。在操作时，可以使用导轨和防护来提高其加工精度。一般情况下，机床齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中，所以，数控机床的齿轮精度高于普通机床。在改造数控机床结构时，需要充分满足无间隙转动的技术要求。

2.4数控机床维修改造的调试和验收

在数控机床维修的过程中，需要对相关设备进行合理调试，合理验收维修标准。在调试数控机床的过程中，应该指定专人负责机械、光学、传感以及液压等操作进行科学调试，按照从简到难、从外到里、从小到大的顺序进行调试。在制定数控设备维修标准时，应该坚持实事求是的原则，结合数控设备的结构特征开展系统考核。

2.5培养专业数控设备维修改造人员

数控机床是机电一体化高科技产品的典型代表，如果维修改造人员的专业知识较差，则无法快速地找出机床故障，并制定解决措施，那么数控机床改造也就无从谈起。因此，对于数控机床行业来说，培养一批专业性强的维修和改造数控设备人才具有非常重要的意义。国家和企业应该建立专门的数控设备维修和改造机构，负责数控设备维修的人员应该具备机电一体化知识，且素质较高。以下人员可以参与到数控机床维修改造培训：电气工程师、机修钳工以及机械工程师。

为了调动数控设备维修改造人员培训的积极性，企业应该尽量为培训机构创造有利条件，对于参与培训的人员，企业需要配置技术手册、测试仪器以及工具器具，从而提高其维修改造能力。

3.总结

综上所述，数控机床维修改造中存在许多问题，数控机床缺乏安全操作的环境，乱接中线到PE，非单一电源，电气设备保护不当，数控操作人员规范意识较低。因此，企业需要制定有效措施进行改善，掌控数控机床结构，进行数控设备导轨和数控机床维修改造的调试、工作验收，培养专业数控设备维修改造人员。

参考文献

[1]孟咏梅.数控机床维修改造中的问题与对策研究[J].科技创新与应用，2014，12（3）：83-84

第3篇：数控机床改造范文

关键词：煤机企业；数控机床；设备改造

中图分类号：TM762.2+6 文献标识码：A

1 质量产品需要引进高精度设备

1.1 目前煤机企业液压支架设计制造向着高端技术发展，已经在煤机市场形成了高质量产品的需求

高端液压支架目前金属结构件和液压元件的重要构成是：用100kg级以上高强钢板进行先进的工艺焊接；重型质量大于35t/架以上，高度6m以上，液压支架更加安全可靠；液压支撑元件孔（外）径400mm以上、液压控制系统（电液控制阀、本架手动先导控制操纵阀、邻架多芯管手动先导控制操纵阀），三大主阀（操纵阀、安全阀、单向阀）的流量为500～1000L，液压支架更加操作灵活、自动化程度高和高产高效。

煤机企业为了保证高质量生产制造出高端液压支架，必须引进高精度设备。数控机床大幅度提高了切割、焊接、加工的自动化；大幅度节省人力以及减少一定时期的后续设备投资。可逐步实现“工厂自动化”。

煤机企业为了保证高质量生产制造出高端液压支架中的零部件，根据各种零部件数量特点和实际要求，方便地运用多种数控机床配置，可扩充生产加工通道或组成实际加工时的机群，从而构成加工质量高和性价比好的生产加工系统。

1.2 煤机企业若要在加工现场正确使用数控机床就必须针对在操作、调整、编程的工作方式上进行研究

①由操作者自己进行调整、编程个人所用机床的方式通过较长期的实践，循序渐进地掌握了本机床的特性，达到能够加工各种零部件；缺点：在通过较长期的实践过程中，避免不了低级的“误操作”，给数控机床自身带来不必要的“外力撞击”，给刚开车不久的数控机床使用寿命、加工精度造成极大的伤害。此种由操作者自己进行调整、编程个人所用机床的方式非常不利于数控机床使用寿命、加工精度相对的长久保持。因此此种工作方式弊大于利，应该逐步消除。

②由对单一生产的品种形成了一些经验、又有一定的文化素质，后经专门短期培训的少量技术工人进行调整、编程，向车间质检员交检“首件”合格后再移交给操作工的方式。此时的机床操作工只可专注单一零部件加工制造了。此种工作方式同样存在着“有利有弊”。有利为：通过较长期的试用调整、编程的实践，循序渐进地认真仔细的掌握了机床的特性，达到能够加工合格的各种零部件，重要的是大大地降低了低级的“误操作”，减少了数控机床自身带来不必要的“外力撞击”的比例。有弊为：即使这些技术工人在通过较长期的试用-使用的实践过程中，不能具备开发数控机床自身存在的更高一级多种功能的能力。也就是说没有形成对数控机床自身的合理使用的工作方式。

③由“相对”高学历、具有高综合素质和研发能力空间大的专业工程技术人员在电脑编制程序，并通过控制系统指导操作工进行日常的生产制造工作。由少数经验丰富的高级技师进行对调整机床中专用工具工装进行辅助配合的方式。这种方式通过极短时期的使用调整、编程实践，迅速达到加工合格的各种零部件，最重要的是避免了低级的“误操作”，杜绝了给数控机床自身带来不必要的“外力撞击”事例；更重要的是具备随时存在着开发数控机床更高一级的多种功能的能力。形成了对数控机床自身的合理使用的工作方式。

1.3 煤机企业根据各种零部件的加工工艺要素进行分类分析研究，合理使用数控机床

液压支架中的各种大小液压元件、液压控制阀的阀体和阀芯部零件制造加工工艺的要求较高，在制造生产过程中，集合数控机床加工质量稳定、生产效率持续高效的特点，可按各种加工工艺要素考虑分类合理使用数控机床。

可按形状、尺寸、批量分类合理使用数控机床分析加工零件的形状和尺寸；考虑选择装卡基准；制定加工工艺，保证加工零件的形状尺寸符合制造加工信息的要求。可将不同长度、不同直径、批量较大的零件相对固定在一些数控机床上加工。这样既减少调整、编程的工作时间，又增加了连续不间断制造加工的机动时间。

可按加工精度分类合理使用数控机床分析加工零件的加工精度后，可将批量较大零件相对固定在一些配置级别不同的数控机床上加工。这样既避免了批量出现低于优质品标准的零件，又保证了在加工不同精度等级零件的质量稳定性和持续高效；又增加了连续不间断制造加工的机动时间。

可按材料特性和热处理状态分类合理使用数控机床这样既避免了的零件质量波动的出现，又能最大限度地延长合理选择的加工刀具的寿命，从而确保加工零件的质量稳定性。

2生产实际中应对数控机床进行有效管理方面的研究

煤机企业车间里的生产计划调度进行数控机床的有效管理方法的研究应从过程和顺序入手。

2.1 车间生产计划调度应熟知生产过程与工艺过程

①生产过程它包括原材料的运输、保存、生产准备工作、毛坯的制造、零件的加工与热处理、部件和整个产品的装配、产品各工序的质量检验、调试以及包装等。合理的组织生产过程，不仅要求生产过程的空间组织能满足平行性、连续性、比例性、适应性、配套性等要求，而且在时间组织亦要尽可能使加工对象在各生产单位、各工序之间的运行紧密衔接，实现“快节拍”的连续生产。

②工艺过程数控机床的生产过程中，有一部分是与原材料转变为成品直接有关的过程，这部分生产过程是“工艺过程”。在各工序中以执行工艺卡片的形式确定下来的工艺过程是“工艺规程”。各工序是工艺过程的基本单元，也是车间生产组织和实现进度计划的基本单元。

2.2 车间生产计划调度应以精通数控机床加工顺序为基础，科学地进行工作安排

①加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各个表面的粗、精加工分开进行。

②加工顺序的安排数控机床加工某个零件时往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基面的选择和转换决定着加工顺序，以及前道工序为后道工序准备基面的原则。

加工过程前和过程中的热处理工序的安排，是影响数控机床加工零件的质量和材料使用性能的重要因素。

2.3 车间生产计划调度应结合加工实际有效管理数控机床

全面综合比较现场的数控机床优点、特点和弱点，根据当期的生产制造任务进度、加工诸多的零部件，灵活地结合起来按前述的“材料特性和热处理状态分类”和“数控机床加工顺序”的原则来安排任务，合理使用好数控机床。

在数控机床加工零部件时，还要注意材料的利用率，应在材料的长度和直径上进行工作研究。

第4篇：数控机床改造范文

工件加工质量。它不仅能够大大提高数控机床的生产效率，而且也能提高数控机床的加工精度，获得了明显的经济效益。

关键词 840DSL；数控机床；改造

中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0095-01

1 概述

随着现代化机械制造业水平的不断提升，机床数控系统改造化的比率不断的提高。目前，我国大多数机械制造行业和生产企业中的生产加工装备中大多数的数控机床，确切的说是半数以上是都是役龄在10年以上的旧数控机床，直接影响企业的生存和持续发展。所以必须大力提高这些数控机床的生产效率和加工精度。采取改造旧数控机床来提高设备的先进性，是其有效的途径。

对于目前所进行数控机床改造，具有如下特点：一是所需的投资少，而且交货期较短。同购置新的数控机床相比较，改造的费用明显较低；二是可根据现有的实际条件，因地制宜合理筛选并改造功能，极大的缩短了改造周期，减小其中的成本；三是对于设备结构性能熟悉了解，便于实际中的操作维修；四是可以及时采用最新的技术、新工艺，提高设备的自动化水平及加工精度。但由于目前的数控机床使用年代较长、机械性能稳定的实际情况，但受数控机床的其他方面限制，不宜进行突破性的改造。

2 西门子840DSL

2.1 简介

SINUMERIK 840DSL具有模块化、开放、灵活而又统一的结构，为使用者提供了最佳的可视化界面与操作编程体验，及最优的网络集成功能。SINUMERIK 840DSL是一个创新的能适用干所有工艺功能的系统平台。SINUMERIK 840DSL集成结构紧凑、高功率密度的SINAMICSSL20驱动系统，并结合SIMATIC 57-300 PLC系统，强大而完善的功能使SINUMERIK 840DSL成为中高端数控应用的最佳选择。

SINUMERIK 840DSL可广泛适用于车削、钻削、铣削、磨削、冲压、激光加工等工艺，能胜任刀具与模具制造、高速切削、木材与玻璃加工、传送线等应用场合，既适合大批量生产也能满足单件小批量生产的要求。

2.2 动态性能与加工精度

SINUMERIK 840DSL与SINAMICS 5120驱动系统相结合，基于DSC（动态伺服控制）闭环位置控制技术，并通过使用创新性的直线电机，确保机床获得更佳的动态性能。而电流自适应控制更确保了伺服电机的最大利用率。系统中的软件滤波器能有效抑制机床共振，同时调节型电源模块（ALM）的受控直流链路能防止母线电压波动。

无论是简单工件，还是复杂工件，使用SINUMERIK 840DSL，都可实现最佳的表面加工质量。凭借西门子卓有口碑的专业经验和久经实践验证的SINUMERIK数控系统，SINUMERIK 840D引是刀具与模具制造的理想解决方案。它的其它技术亮点使其同样适用于精密加工与高速加工：优化的路径控制，优秀的同步操作，转矩脉动小，纳米级的实际位置分辨率，几何误差的测量和补偿，包括旋转轴，基于“VCS plus”技术的空间定位补偿系统。

3 SINUMERIK 840DSL的应用

3.1 某型机床改造

某型磨齿机是1996年从瑞士MIKRON公司进口的大型设备。该机床的原控制系统为法国施耐德NUM755系统，驱动系统采用伺服驱动，具有X，Y，Z，U，V等坐标轴结构，功能强大，结构非常复杂。由于该机床原有的控制系统和驱动系统均已老化，并且没有足够的备件进行更换，从未导致维修困难，目前该机床故障频繁，无法进行正常的生产。因此，必须对该磨齿机的控制系统进行升级改造，使其重新发挥应有的价值。

在电气系统的升级处理中，应是以尽量保持原配置为原则，改造中保持原机床电气系统的大部分不变，只将跟控制系统有关的必要部分进行修改设计。如图1所示为该磨齿机的控制系统硬件结构图。控制系统采用SI-NUMERIK 840DSL配612D驱动系统，进给驱动采用1FT系列，主轴驱动采用1PH6系列。SINUMERIK840 DSL由数控及驱动单元等组成。在集成系统时，一般将612D驱动和数控单元并排放在一起，并用设备总线互相连接。

图1 某磨齿机控制系统结构图

3.2 轴的改造

磨齿机的砂轮修整部分在保留原有的机床控制结构的基础上，结合加工程序控制修整动作。U轴是砂轮径向修整轴，V轴是砂轮进行轴向修整的轴，都是由数控系统控制、编码器作半闭环位置反馈，采用交流伺服电动机驱动。

X轴是砂轮架进给和快速移运动的轴。砂轮架的进给运动在齿轮的加工过程中是指齿轮的径向运动。对该磨齿机改造后由数控系统进行控制、编码器作闭环位置确定，采用交流进给伺服电动机驱动。Y轴是沿立柱切向的手动轴。通过改造原机床手动的工作方式，在加工过程中对于每个加工工件，数控系统控制其移动一个固定的位移，以保证砂轮在一批工件加工后砂轮磨损量基本一致，同时也保证齿轮的磨削尺寸满足工艺要求。同样是由数控系

统进行控制、采用伺服电动机驱动。Z轴是指工件滑板上下运动的轴。它是影响齿轮旋转速度的引导轴。改造之后也由数控系统控制，利用1FT6伺服电动机进行驱动。

齿形和齿向的修磨：修整时首先要调整好修整器20°压力角底座，再进行安装、调整好成形金刚滚轮的安装座之后，计算好砂轮修正的进给量，然后通过U和V轴，开始修整砂轮。砂轮修整完成后，需要将标准齿形模板放在在蜗杆砂轮上，通过使用光源进行照射来观看砂轮齿形的透光情况，确定砂轮的修整达到要求。齿顶的修磨过程包括修正器横向移动以及V轴往复横向运动进行的循环修正。

参考文献

第5篇：数控机床改造范文

关键词：数控机床，单片机数控系统，改装设计

第一章概述

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章总体方案的设计

2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

第三章微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线8031单片机有P0、P1、P2、P34个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线AB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由P0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李华，MCS-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002

第6篇：数控机床改造范文

关键词: 普通机床 数控改造 具体措施 技术及人员要求

进入新世纪以来,中国机床工具市场取得很大的发展,尤其数控设备成果喜人,特别是2008年金融危机以来,中国数控市场不冷反热,各企业及时调整产品结构,产业升级,新产品新技术层出不穷,中高档产品已成主流,大多数企业迫切希望更好地掌握国际先进的数控技术用于机床改造。我从事数控技术工作多年,深有感触,现就着重探讨普通机床的数控改造方面的问题。

一、历史回顾及现状

改革开发以来,中国大量的机械机床设备需要升级改造,机械加工领域的数控技术需要迫切,上世界80年代至今,德国西门子公司在北京等地建立工厂,着重推广数控技术。数控机床的再制造开始于20世纪90年代,作为新的经济增长行业,正处在黄金时代。我国金属加工业需求层次不同,从国防军工、精密加工等高端需求到模具制造、汽车零件加工的中高端市场,直至普通轴类零件的中低端需求,都对数控系统的改造提供了广阔的空间。

二、数控改造的内容

1.普通机床改造成数控机床。数控机床的使用寿命一般是10―12年,而对于已经到期的一些旧机床,尤其是一些进口机床,其机械刚性有可能还好于新机床,所以,再制造的价值非常大。比如使用光栅的数显钻床改造成数控钻床,一般用步进电机;旧的光显镗床改造成数控镗床,一般用半闭环交流伺服系统;普通车床的数控改造,等等。

2.原有的数控机床升级换代。随着机场的需求功能不断完善,尤其是车间信息化的发展,数控改造不只是针对单台机床,而是要提高整体效率。比如我校数控实习车间原有三台2000年前买的旧版华中数控系统立式铣床,电器系统已经老化无法使用,2010年春学期我们就新购了法拉克0i-C型系统加以全面改造,既锻炼了老师和学生的实际动手能力,又让这三台旧机床焕发了青春,为学校节约了很大的设备投入经费,取得了良好的社会效果。少数情况机床价格较高,机械基础较好,如大中型数控铣床、卧式加工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸轮加工机床和刀具磨床等,制造周期长,技术含量高,机床原值高,但苦于数控系统老化,备件支持匮乏,电器维修成本高,或原系统市场已被淘汰,此时应及时进行新数控系统的升级改造,如同时对机械项目进行维修,其价值会更加可观。

3.在现有的数控系统基础上开发新的功能。机床保留基座主体,结构有较大的进步或改进,如龙门铣床或龙门刨床,采用直线电机或直线导轨,高速电主轴等新技术,使其成为高速铁路的导轨磨床;普通液压靠模凸轮磨床的通过二次结构设计,数控系统升级,采用数控系统高精度轮廓控制,使之变为高速高精度数控凸轮磨床,数控车床通过局部结构变化,安装上带动力头的数控刀架,并通过配置CS轴的分度定位功能,将其改造成数控车削中心;通过结构设计与采用数控系统,将普通的车床再制造成为数控旋压机,等等。上述内容多体现了如下特点:需要融入结构创新和二次设计,大量采用系统的新的功能新的技术,缺点是技术门槛高,市场应用面窄,社会需求量和供应量不大。

三、数控改造的具体措施

我国中小型城市在上世纪90年代中期逐步开展上述工作,一般机床的改装非常普遍,这是由我国国情所决定的。改革开发带来的技术进步,数控机床的高精度、高效益等优点的不断显现和人们的新的认识,促使社会积极推进数控化进程,外国西门子、法拉克,国产广数系统、华中系统等被大量采用,大多属于普及型或经济型数控系统。其伺服系统采用步进电机,具体的改造措施一般有如下几个方面:1.增加或更换滚珠丝杠。原滑台如采用液压的则拆除,选用新的滚珠丝杠及相应的机械连接工艺设计。2.增加自动刀库。现在江苏昆山产的台湾盛钰刀库应用较广。3.主轴增加交流变频器。4.PMC的应用。这种改造已经突破了原来设备的结构限制,在不增加能源和消耗的前提下,节约了成本,为社会作出了贡献。

数控改造的前提是如何真正实现有意义有价值的系统升级,而不是简单地修理和更换电路元件,通过改造融入更多的自主知识产权,将新技术用于数控改造,提高原机床的性能和精度,降低能耗。

四、数控改造的技术及人员要求

对企业或用户来说,他们希望将先进的数控系统成功地应用于终端设备上,使其发挥最大的效能,因此从事数控技术改造的人员来说就必须具备以下要求:1.熟悉机床结构,对机床结构和设备的加工工艺有较深入的了解;2.熟悉机床的生产工艺流程,了解客户的个性化需求;3.较强的就业和吃苦耐劳的精神;4.有丰富的维修经验,对机、电、液、工艺等方面有较强的理论与实践能力,精通数控系统、相关机床参数及PMC程序等。具体操作方面应注意如下几方面:1.与用户积极沟通,共同确定项目的解决方案;2.考虑方案成本提高性价比;3.应考虑项目实施的可操作性;4.知识储备多有经验能够掌握有效的资源与信息。例如,西门子数控系统对机床制造厂商和机床在制造人员来说要求是比较高的。从事二次开发的应用人员,除要了解系统之外,更多的是要了解机床,这样才能提供操作性能良好功能强大的数控机床。目前有些功能不是系统没有提供,而是机床制造厂或开发人员没有挖掘出。西门子数控系统是一个大的平台,其对环境如温度湿度和抗干扰等方面的要求较高,如果局限原来的走线、安装不规范,使用者对系统缺乏理解,理论基础不扎实,就会增加偶发性故障。

系统改造完以后,进行调试和确定合理的验收标准,也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、光学、控制、传感等,因此必须由项目负责人进行,其他人员配合。调试步骤可从简到繁、从小到大、从外到里进行,也可先局部后全局、先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核,过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来,不能随便修改,因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。

五、前景展望

低成本是推动数控改造市场迅速膨胀的关键因素,现在不少大企业原先进口的机床已经远超过了“服役期”,但这些设备价值不菲,单价在几百万元甚至上千万元,而且机械部分还可以使用,因此急需进行改造。只要正确有效地将CNC、伺服系统、机床电气系统和机械部分集成于一体,就能最终交给用户一台经过改造或等于再制造的具有个性特色的专用数控机床,使企业从中获得更大的经济效益,使资产获得有效的增值。因此该行业的前景十分远大光明。

总之,数控机床改造具有很好的发展前途,但它对数控系统制造商和数控机床改造者均提出较高的要求。我国的机床改造业也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。机床改造作为新的经济增长行业,是个“永恒”的课题,必将生机盎然。

参考文献:

[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例.机械工业出版社,2006.

第7篇：数控机床改造范文

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章总体方案的设计

2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

第三章微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。8031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线8031单片机有P0、P1、P2、P34个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线AB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由P0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

摘要：针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数90控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。

关键词：数控机床，单片机数控系统，改装设计

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统

.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李华，MCS-51单片机实用接口技术

.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计

.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002

第8篇：数控机床改造范文

此次改造与研究中，熟悉机床数控化改造的基本过程，并把各个相关学科的知识融会贯通形成一个有机的整体，为以后的改造工作打下了良好的基础，同时也积累了很多经验，在今后的工作中不断学习，不断实践。

关键词：传统机床； 数控； 改造

一、数控机床改造的意义

数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达±0.01mm至0.02mm，已能满足改造后加工零件的精度要求。

企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。另外数控机床改造节省资金。 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。改造后性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。改造后还能提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

二、机床数控化改造的必要性

数控技术是先进制造技术的核心技术，它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平和综合国力的强弱，具有超越其经济价值的战略物资地位。目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统依赖进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设备维修力量薄弱，进口的备件维修成本高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。因此目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。

我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。但废弃传统机床大量引进数控机床对企业来说是一笔巨大的负担，利用现有设备，提升传统制造业的科技含量，是适合我国国情的一条道路，它不仅完成企业设备的更新换代，而且也有良好的经济价值。

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大畏工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。

三、数控化改造的步骤

1.改造方案的确定

改造的可行性分析通过以后，就可以针对工艺和机床现况确定改造方案，一般包括：

机械修理与电气改造相结合。确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作，根据使用条件选择系统。

2.改造的技术准备

改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括：机械部分准备，为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。电气部分准备，新旧系统接口的转换设计全局改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、连接点少，强弱电干扰小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等。

3.改造的实施

准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为：

①原机床的全面保养

②保留的电气部分最佳化调整

对电气系统作局部改造，则应对保留电气部分进行保养和最佳化调整。如强电部分的零件更换，电机的保养，变压器的烘干绝缘，污染的清洁，通风冷却装置的清洗，伺服驱动装置的最佳化调整，老化电线电缆的更新，连接件的紧固等等。

③原系统拆除

原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆（局部改造情况下）。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正。

④合理安排新系统位置及布线

根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。应确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。

⑤调试

调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加载；能模拟试验的，先模拟后实动；能手动的，先手动后自动。

4.验收工作及培训

验收工作应聘请有关的人员共同参加，并按已制定的验收标准进行各部件的验收。

四、结束语

目前我国企业机床数控化比例极低，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。通过改装机床或是提高了机床的生产效率和自动化程度、减轻了操作者的劳动强度，或是提高了机床的加工精度和表面质量，或是扩大了机床的加工能力和工艺范围，均给生产企业带来了可观的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 王仁德主编.机械装配设计基础.东北大学出版社.1995

[2] 王仁德、赵春雨、张耀满主编.机床数控技术.沈阳：东北大学出社，2002

[3] 荣西林.电工与电子技术.北京：冶金工业出版社，2001

第9篇：数控机床改造范文

1加工要求和加工难点

1.1加工要求

等速万向节的星形套形状各异，其中，直滚道星形套的加工，即需要在局部球体上加工6个对称、非圆弧截面滚道，因此，无法通过常规的数控磨床加工。

1.2加工难点

具体的加工难点主要体现在以下4方面。1.2.1精度星形套对6个滚道的底径、分度角的精度要求较高。技术协议规定，底径深度误差不可超过0.015mm，分度允差应＜30°。为了保证底径深度的精度，加工时需要利用内齿轮的齿面定心，并采用数控分度台。

1.2.2效率

在磨削加工前，滚道已经过粗加工，滚道磨削余量在0.5mm左右。技术协议要求单件加工时间＜30s，且需要通过多工件同时加工的方式保证效率。

1.2.3通用性

技术协议中要求机床可用于外径为40～60mm、长度为20～30mm的同类星形套直滚道加工，并能以简单的方式盲足工件变换的要求。

1.2.4砂轮自动修整和补偿

由于滚道为非圆弧截面，因此，需安装砂轮成型修整器（金刚滚轮），且砂轮磨损后的修整和修整量的自动补偿需要通过加工程序实现。

2总体方案

由于星形套的滚道加工工艺要求类似于平面磨床的成型磨削，因此，设备改造时选择M7120平面磨床作为改造对象，其数控化改造方案如图2所示。改造内容如下：①为了调整径向、轴向加工位置和进给速度，原机床磨头的上、下工作台在左、右运动时需要以伺服进给的方式代替液压和手动进给的方式；增加数控分度台，实现6滚道分度。②需要为机床设计专门的多工件装夹夹具，并保证夹具具备适应产品规格变化的通用性。③机床对磨头的要求与平面磨床基本一致，可直接使用原机床的主轴部件；磨头电机利用变频调速，可保证切削速度恒定。

3加工动作

工作台上安装的顶尖、拉杆、分度台、金刚滚轮滚道的轴线需调整成同轴。机床在完成工件安装，且X，Z，C轴回归参考点后，可通过滚道的自动磨削加工程序完成加工。自动加工程序的基本动作分为以下6步：①启动砂轮、修整器，X轴快速运动至砂轮修整位置x1；Z轴进给至点z1，砂轮修整成型。②Z轴快进至加工位置z2，X轴快速下降至粗磨位置（留0.1mm左右的加工余量）。③Z轴进给至z3，完成第1滚道的粗磨；C轴分度60°，Z轴以进给速度返回至z2，完成第2滚道的粗磨；C轴再次分度60°，Z轴进给至z3，完成第3滚道的粗磨。如此循环，完成6个滚道的粗磨加工。④X，Z轴依次快速回到0点后，X轴下降到x1－Δx位置（Δx为砂轮修整量）；Z轴进给至z1，再次修整砂轮。⑤Z轴快进至加工开始位置z2，X轴快速下降，并重复③中的动作，将6滚道加工至要求的尺寸。⑥重复④和⑤中的动作，再次修整砂轮后，完成6滚道的精磨加工。以上加工程序利用宏程序编制，X，Z轴的各定位点、砂轮修整量Δx均可根据实际情况，通过修改宏程序变量调整。当工件加工余量较大或对光洁度要求较高时，可增加砂轮的修整和磨削加工进给次数，从而保证加工精度。

4夹具设计

夹具设计是该机床数控化改造的重点，需要满足内径定心、多工件装夹和工件快速变换等要求。设计的夹具结构如图3所示。通过弹性锥套的胀紧可实现内径定心，其原理与弹性联轴器的轴连接类似，可通过内锥环的轴向移动使外锥环胀开后夹紧工件。为了保证定心良好，每一件工件需安装2对锥环，工件夹紧部位可通过隔套调整。此外，所有外锥环需开口，以保证松、夹动作可靠。用来实现工件松、夹动作的液压油缸直接安装在数控分度台上，可随分度台一同回转。油缸的活塞前端安装有拉杆，弹性锥套、隔套安装在拉杆上，工件夹紧时活塞带动拉杆向左移动，由于外锥环和工件的轴向移动会被支座、垫挡住，因此，外锥环将送开被夹紧的工件。为了增加夹具的刚性、保证同轴精度，需要在拉杆尾部安装顶尖作为辅助支承。当工件规格变化时，可更换拉杆、锥环和隔套。为了保证拉杆安装的精度，油缸活塞与拉杆间采用内锥孔连接。

5其他改造

5.1主轴

机床的主轴（砂轮旋转轴）可直接使用原机床的结构和部件。为了保证切削速度恒定，在主电机中增加了变频器调速功能。

5.2进给

对于机床磨头的上、下运动轴X，工作台的左、右运动轴Z，需要以伺服电机驱动滚珠丝杠的进给传动方式代替原先的手动和液压进给方式。进给系统采用数控机床的典型结构，由于磨头的质量较大，改造时需要增设重力平衡装置。

5.3其他

机床采用成型磨削工艺，且需要砂轮的修整，以保证滚道的形状。因此，需要安装金刚滚轮修整器。此外，为了保证滚道加工分度位置正确，安装工件时需要采用粗定位装置定位。

6结束语