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普通車床的數控（kòng）化（huà）改造

2018-9-5 來源：-- 作者：--

　　1 、概（gài）述

數控改造一般（bān）是指對普通機床某些部件做一定的改造，配（pèi）上數控裝置，從而使機床（chuáng）具有數控加工的能力（lì）。我國現有普通機床3百萬台左右對這些設備的數控改造已成為國家的一項重要（yào）技術政（zhèng）策在生產中貫徹實施（shī）。利用MCS-51係列8031單片機，對普通機床C620車床進行數（shù）控改（gǎi）造，利（lì）用微機對縱、橫進給係統進行開環控製，驅動（dòng）元件采用步進電機，傳動係統（tǒng）采用滾（gǔn）珠絲杠副。其係統框圖如。

　　2 、機床改造前的修複和處理

由於用微機改造的機床隻能提高零件加工質量的一致性，零件的加工精度由機床本身的傳動精度及步進電機步距精度來保證。所以機床改裝前必須對機床進（jìn）行修複。

　　對實際役齡在5年以下的機床，各部件零件仍處於（yú）芫（yuán）好精度尚未降低，導軌刮花在基本可見的狀態，可以不進行大修。對這類機（jī）床可同時（shí）具備微機（jī）控製與手動操作的（de）雙重功能，以保證個別單件小批（pī）量零件（jiàn）加工（gōng），在（zài）沒有必要用數控切削時，仍可用手動操作，充分發揮機床的潛力，提高機床利用（yòng）率。對役齡在（zài）5：10年的機（jī）床基本零件尚好，隻需對部分易損件進行檢修和更換，並按照車床大修的標準檢查合格即可進行改造。

　　3、改裝過程

3.1 車床傳動係統的改裝

對普通車床而言主傳（chuán）動係統（tǒng）及進給係統都是（shì）出自主軸電（diàn）機，而改造（zào）後的數控車床，主傳動係統與進給係統相互分離成為（wéi）兩個不相關的係統。

　　三相（xiàng）電機——皮帶輪——主軸變速箱——主軸（進給係統縱、橫分別以！"向表示）傳動路線板箱刀架）改造後激控車床的傳動（dòng）示意圖見。

　　3.2 步進電機與滾珠絲杠的連接

步（bù）進電機與滾珠絲杠的連接方（fāng）式是機床改（gǎi）裝的（de）一個（gè）重要問題，要求（qiú）連接可靠。

　　為（wéi）了（le）便於編程，保證加工（gōng）精度（dù），一般（bān）要求車床縱向！向脈衝當量為0.01mm橫向（xiàng）脈衝當量為0.05mm這樣，直徑值為0.01mm.由於回轉形工件圖紙尺寸均以（yǐ）直徑值（zhí）表示，所以橫向"經驗交流'機丨電I工暇I技I術脈衝當量規定為0不僅直觀，而且可以提高重複定位精（jīng）度。

　　選定步進（jìn）電機的步距（jù）角脈衝當量"及滾珠絲杠螺距之後，步進電機與滾珠絲杠的連接不一（yī）定正好的關係（xì），這時，必須采用兩齒輪"1、"2傳動（dòng）。"1與"2的傳（chuán）動比為（wéi）：齒（chǐ）數A―進給絲杠基本導程，一脈衝當量一步距角。

　　"向滾珠絲杠螺距= 8mm，采用110BF型步進電機其步距角！=0.75.，=0.01mm，則=5/3=絲杠齒輪齒數/步進電機齒輪齒（chǐ）數=25/12=絲杠齒輪齒數/步進電機（jī）齒輪（lún）齒數為實現上述傳動比，保證脈衝當量，數（shù）控（kòng）車床的滾珠絲杠與步進電機連接都采用齒輪連接（jiē）式。如對C620車（chē）床（chuáng）改造采用110BF003型步進電（diàn）機，那幺其（qí）他車床改裝均（jun1）可（kě）按上述公式（shì）計（jì）算，並按結構尺寸確定齒輪的（de）設計計算參數。

　　3.3 步進電機與機床的連接

形式采用變速箱式連接。把步進（jìn）電機（jī）軸和絲杠軸用一個箱體連接，軸孔中心距可得到較（jiào）精確的保證，使齒輪齧合良好，傳動平穩噪聲低且便於防（fáng）塵。適（shì）用於精度（dù）保持較好的（de）車（chē）床（chuáng）改裝。

　　3.4 消除齒輪間隙（xì）的措施

由於步進（jìn）電機和滾（gǔn）珠絲杠之間采用一（yī）對齒輪傳動後，引入了傳動間隙，步進電機轉一個步距角未能使滾珠絲杠同（tóng）步轉一個（gè）相應的角度，從而降低加工（gōng）精度。這種傳動間（jiān）隙如不加以補償可能使零件加工積累誤差越來越大（dà），造成死區和回程誤差。

　　消除齒輪間隙的措施（shī），一方（fāng）麵利用計（jì）算機軟（ruǎn）件修正另（lìng）一方麵采用（yòng）無隙齒輪傳動。

　　係統采用雙（shuāng）齒（chǐ）輪（lún）錯齒式消隙結構）2，相同齒（chǐ）數的兩薄片同時與另一寬齒輪（lún）齧合兩薄片齒輪之間依靠彈簧力使其張開一定角度，使兩薄片齒輪的左右齒麵分（fèn）別接觸寬齒輪的右（yòu）左（zuǒ）齒麵以消除側隙。其結構見。

　　3.5 硬件電路總體（tǐ）方案

改造後的數控車床控製係統的硬件電路概拮起來由（yóu）以下4部分組成：主控製器、存儲器（qì）、總線及接口（kǒu）。硬件電路的可靠性直接影響到數控係統的性能指標其（qí）中CPU是數控係統的孩心。其（qí）硬（yìng）件框圖見。

　　由於9：-51係列在我國機床數控改造方麵應用較普遍其配套芯片（piàn）價廉，性能芫美能滿足經濟（jì）型數控機床的要求，故選用8031作為數控係統的中央處（chù）理單元。

　　6）存儲器擴展由於主控器CPU選用8031，031單片機內隻有128個字（zì）節的RAM，沒（méi）有ROM，而機床數（shù）控係統需要的程序存儲器和（hé）數據存儲器的容量都較大必須外接程序存儲器（EPRO9湘（xiāng）數據存儲（chǔ）器RAM）芯片。故選（xuǎn）用一片2764作為程序存儲器，一片6264作為數據存儲器。為了把8031P0接口的地址信息分離出來保存（cún），以便為外接存儲器提供低8位地址（zhǐ）信息本係統還采用74L373作為地址鎖存器。為主要芯片連接線路（lù）圖。

　　數控裝置送來的一係列連續脈衝必須通過環形（xíng）分（fèn）配器，按一定的順序分配給步進電機的各相繞組，使各相繞組按照預（yù）先規定的控製方式通電或斷電。本（běn）係統設計中采（cǎi）用YB013環形分配（pèi）器。同時（shí）步進電機的驅動電（diàn）路中還應考慮功率放大電路、光電（diàn）隔離電路等。

　　3.6 軟件設計本單片機數控係統

軟件采用（yòng）模塊化（huà）設計方法，即包拮主模塊、子程序模塊及中斷處（chù）理模塊。主模塊的功能：155I/O初始化，單片機T0，T1定時器/記數器初始（shǐ）化，鍵盤數（shù）據區，顯示緩衝區初始化各種軟件標誌初始化等。主模塊中的監控主要（yào）是判別是否有功（gōng）能（néng）鍵按下若有，則轉相對（duì）應的（de）功能子程序模塊。

　　子程序（xù）模塊根據功能鍵設計。

　　中斷處理中包拮3個模塊（kuài），依據微機數控係統中不同事件的輕重緩急約定優先排隊序列，他們分別是：急修處理及行程開關越界報警模塊；實時修（xiū）改（gǎi）顯示（shì）器緩衝區數據模塊嬪（pín）盤、顯示、定時掃描管理模塊（kuài）。

　　3.7 機（jī）電安裝芫（yuán）成後試機e斷開功放（fàng）電源實驗調機程序。

若調出程序準確運行芫畢，說明控製係統（tǒng）狀（zhuàng）態良好；e）用手動功能操作（zuò）步進電機鹿動方向必須與（yǔ）規定方向一致否則應調換電機的接線；e入加（jiā）工程序進行空載運轉；e）試車加工零件；e）測量加工零件（jiàn）精度，根據加工尺寸，誤（wù）差，調整程序的各部（bù）分尺寸；e）加工一組零件檢查重複加工精（jīng）度，如果（guǒ）零件尺寸分布的分散性大須具體（tǐ）分析產生誤差的原因再進行改（gǎi）進，直到達到預期的目的。

　　4 、結語

隨著微電子技（jì）術的發展我國的機床數控化在近十多年來有了很大的（de）發展，而普（pǔ）通機床的（de）數控化改造在滿足芫（yuán）成同（tóng）樣的（de）加工任務的前提下，可大大降低技術改造的投資經費，在實際中（zhōng）得到廣泛應用（yòng）。

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