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普通车床数控化改造

普通车床数控化改造

摘要：这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改造设计，设计

改造后的经济型数控机床具有定位、直线插补、顺逆圆弧插补、暂停、循环加工、

公英制螺纹加工等功能，且加工质量稳定可靠。零件加工的适应性强，自动化程度

高。

关键词：车床;数控;改造

一、引言

计算机技术与车床制造业的高速发展，特别是面向柔性制造技术的出现，

使得数控车床得到了迅速普及。这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改

造设计，由于定位精度高，所以纵、横向导轨均采用贴塑导轨，传动系统采用滚珠

丝杠，同时，为提高传动刚度和消除间隙，对丝杠进行预拉伸，传动齿轮采用双片

错齿消隙齿轮，驱动元件采用步进电机。为了保证加工螺纹时，主轴转一转，刀架

移动一个被加工导程，主轴用脉冲发生器通过波纹管联接，并将纵向和横向进给系

统用单片机控制，是其成为一个能独立运动的开环进给伺服系统。数控系统采用

MCS—51系列的8031单片机扩展系统。控制系统由微机部分、键盘及显示器I/O

接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路组成。系统的加工程序和控制命令通

过键盘操作实现，显示器采用数码管，以显示加工数据及机床状态等信息。为了达

到机床要求的脉冲当量，传动系统采用步进电机齿轮减速后，带动丝杠。

二、数控改造的优点和意义

数控机床是实现柔性制造、计算机系统、敏捷制造等先进制造技术的重要

基础装备，它关系到一个国家发展的战略地位。数控系统可分为开环、半闭环、闭

环等几种形式。开环具有稳定性好、环境是适应性强、造价底等特点;闭环定位精

度和重复定位精度高，但造价高;而半闭环既有高档全闭环机床的加工精度，又有

开环机床的稳定性和环境适应性，适合复杂零件的加工。随着科学技术的迅速发

展，数控技术的应用范围日益扩大，数控机床及其系统已成为机械制造业中不可缺

少的组成部分。

我国在普及应用数控技术方面近几年来取得了很大的进展，从计算机数控

(CNC)发展到直接数控(DNC)，并能独立设计和制造机械加工中心及柔性制造系统

(FMS)。但鉴于我国机床拥有量大、工业规模小的特点，突出的任务是用较少的资

金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证加工质

量，减轻劳动强度，提高经济效益，而实现这一任务的有效的基本途径就是普及应

用经济型数控机床，并对原有机床进行数控改造。利用经济型数控技术改造普通车

床，加工零件的精度高，尺寸一致性好，而且改造方便，成本低。

数控改造一般是指对普通机床某些部位做一定的改造，配上数控装置，从

而使机床具有数控加工的能力，其改造的目的有以下几点：

1.从提高资本效率出发，改造闲置旧设备。

2.为了提高生产效率进行数控改造。

3.为了适应多品种、小批量零件生产而进行数控改造。

4.为了使技术等级较底的工人也能加工出高质量的产品零件和提高生产效

率而进行数控改造。

5.为了减小整个设备投资计划而进行数控改造。

三、数控改造中主要机械部件改装

一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度;运动副之间的

摩擦因素小，传动无间隙;便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要

求，应对主要部件进行相应的改造，使其达到一定的设计要求，这样才能获得预期

的改造目的。不能认为将数控装置与普通机床联接在一起就达到了数控机床的要

求。

1.滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除了具有普通车床的导向精度和工

艺外，还要有良好的耐摩擦、耐磨损性能，并能减少因摩擦阻力而致的死区。同时

要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑

装置。

2.齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动

精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上，要能达到无间

隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证加工精度。

3.滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动精度。丝杠的选用主要

取决于加工工件的精度要求和拖动转矩要求。被加工工件精度不高时可采用滑动丝

杠，但应检查原丝杠磨损的情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相匹配螺母间

隙。一般情况下，滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大时，