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Z3063 搖臂鑽床的數控化改造控製（zhì）係統的（de）設計

2019-4-4 來源：中國煤炭科工（gōng）集（jí）團太（tài）原研（yán）究院有限（xiàn）公司作（zuò）者：郝亞明（míng）

摘要: 論述了 Z3060 搖臂鑽床的數控化改造過程控製係統的設計，介紹（shào）了改造過程中所遇到的技術關鍵問題及（jí）其解（jiě）決方法。通（tōng）過改造，鑽床的（de）精度有了（le）明顯的改善，加工效率大大提（tí）高，現已（yǐ）成功用於實際生產中。

關（guān）鍵（jiàn）詞: 鑽床; 數控改（gǎi）造; 係統軟件（jiàn）設計

隨著加工技術（shù）的發展，數控加工技術得到了越來越（yuè）廣泛的應用，但由於數控機（jī）床價格很（hěn）貴，因而有不少企業未能采用數控設備。目前，有不少企業采用將傳統機（jī）床進行數（shù）控改造的方法（fǎ）來降（jiàng）低成本，本文亦就針對搖（yáo）臂鑽床的進給係統特點，來將（jiāng）其改（gǎi）造為經濟型數控鑽床（chuáng），節約了企業成本，並在零件精度上能達到要求，獲得了較好的經（jīng）濟效益。

1 、數控係統的設計

計（jì）算機硬（yìng）件以及步進電機和（hé）驅動電源通常（cháng）成（chéng）套定（dìng）製調試（shì）由廠（chǎng）家完成。數控係統的設計工作主要是係統軟件（jiàn）的設計。係統軟件流程( 圖 1) 用於控製步進電機的運行，需對步進電機輸入不同的頻率，不同（tóng）個數的脈衝。為得（dé）到不同頻率的脈衝，本係統采用定（dìng）時中斷法。

圖 2 為中斷伺服程序（xù），可以看出，程序首先對用戶程序進行（háng）自檢，如有錯則返回編輯程序進行修改。實踐證明（míng）經自檢合格的程序，實際（jì）加工中基本上（shàng）不出現錯誤。

自檢完成以後，程序對係統進行初始化，然後等（děng）待外部按鍵輸入。一旦有鍵，如為加工（gōng）鍵，即進入加工處理程序。進入加工程序以後，首先置各種標誌;接著預處理用戶程序; 再開中斷（duàn），並啟動 CTC 定時器，接著進入（rù）顯示（shì）檢測循環等待中斷。如檢測到本段已經加工結束標誌，則關中斷並取出下一段（duàn）用戶程序，返回 B 點後（hòu）進入新的一輪循環（huán）; 如（rú）檢測到（dào）有暫停信號（hào），則（zé）進入到 C 點暫停處理程序。

圖 1 主程序流程圖

圖 2 中斷伺服程序

進（jìn）入暫停處理，首先查詢用戶（hù）按鍵，接著（zhe）對按鍵進行處理（lǐ）並保護（hù）相應的參數。如長度、標誌（zhì）等。然後根據鍵的情（qíng）況置標誌，開中，並啟動 CTC 定時器，接著進入（rù）顯示檢測循環等待中斷。當主程序（xù）進入顯示循環以後，時間一到（dào）即產生中斷信號，CPU 即響應中斷，並進入處理中斷程序。首先是關中斷，並保護現（xiàn）場，接著（zhe）檢測當前運行的坐標，並對之進行處理，如檢測長度是否為零，更新時間常數等。然後將（jiāng）新的值（zhí）輸（shū）入到步進電機，用當（dāng）前的長度去更新緩（huǎn）衝區（qū）的數據。最後檢測是否有（yǒu）暫停信號，如沒有，則開中斷（duàn），恢複現場（chǎng）後（hòu）返回。如有，則（zé）進行（háng）暫停處理，置相應（yīng）的標誌，然後（hòu）再（zài）返回，並進入主程序中的暫處理程序。

從圖（tú） 1、圖 2 可看出主程序（xù）的主要功能是顯示、預處理用戶（hù）程序和置標誌。而（ér）中（zhōng）斷（duàn）服務程序的功能（néng）是輸出數據（jù），更新顯示內容，檢測（cè）暫停信號及置相應標誌，係（xì）統周而複（fù）始運（yùn）行主程序（xù），直至用戶程序結束。

2 、改造後的問題分析及解決方案

2． 1 孔距超差的問（wèn）題

用改後的鑽床鑽削多個孔徑和孔距較大零（líng）件時，孔距較大且有時超差。其原因是原機床的主（zhǔ）軸、刀具係統的剛性差，間隙大。其解決的辦法是通過調整（zhěng） X、Y 坐標滾珠絲杠螺母副間的間隙，調（diào）整主軸箱夾緊機構使其工作可（kě）靠，並在鑽削時采用刀具快速接近工件，然後以低速進給定位，接著以正常進給速（sù）度進給等措施，可以保（bǎo）證孔距誤差在 ± 0． 1 以內。

2． 2 主軸箱夾緊及 Y 向絲（sī）杠受力彎曲的問題

當（dāng）進行鑽削時，主軸箱必須（xū）處在夾緊狀態（tài），而加工完成後，則鬆開主軸箱。數（shù）控機床改造後，采用了液壓夾（jiá）緊、鬆開機構，使這一問題得到解決。但鑽削過程中，由於（yú）主軸箱的夾緊和鬆開，使得主軸和搖臂之間產生相對運動，在 Y 向（xiàng）的機械改造（zào）中必須考慮這一相對（duì）移動。我們（men）采用了浮動傳動機構，避免了將主軸箱的移動傳遞給滾珠絲杠，避免了（le）絲杠受力（lì）彎曲。

2． 3 程序冗（rǒng）餘性的問題

如果每個孔（kǒng）都要編一條程序（xù），用戶程序將極為（wéi）複雜。解決的辦法是找出零件上（shàng）孔的分布規律，對一些孔的基（jī）本排（pái）列做出子程（chéng）序固（gù）化在 ROM 中。例如: 對被加工管板類零（líng）件建立數學模型，采用 C 語言編寫通用（yòng）程序來（lái）自動生成加工程序（xù），圖 3 為流程圖。

圖 3 加工程序流程圖

由（yóu）於采用 3 速進給工藝，編（biān）程時 Z 向數（shù）據必須有 6 個，即（jí） 3 個進給的長度和（hé） 3 個進給的速度值，如果每段程序包（bāo）含 6 個數據（jù），則容易出錯。顯然，可以將這段數據固化在 ROM 中，基本建（jiàn）立一個 3 速工藝數據表，編程時（shí）能夠按工件要求查表調用不同的數據。當然也可以給出一編程格式將 Z 向數據輸入RAM 區，以後每加工一個孔調用一次 Z 向數（shù）據值。總（zǒng）之，通過將規律數據編製成程序段固化在 ROM的方法，簡化了大量的程序語言，使（shǐ）得由係統程序的冗餘性而引起係統的（de）響（xiǎng）應變慢的問題得到解決。

3 、結束語

改造後的機床專（zhuān）用性強，結構簡單，易於維修，改造周期短且提高了機床的性價比，可滿足生產急需。對資（zī）金有限的（de）小型（xíng）企業來說，很有推廣價值。本數控化（huà）改造是成功的( 已用於實際生產中) ，可供石油化工、熱能工程行業加（jiā）工管（guǎn）板類設備改造借鑒。

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