A. 數控實驗中的數控機床結構設計有沒有不合理的地方，分別指出，並提出合理的設計方案結構
主要研究了基於Intranet的數控機床聯網通訊結構設計問題,提出一種數控車間三級通訊結構的解決方案,並對該結構進行較為詳細的研究.
B. 普通車床的數控改造問題
1 普通車床的數控化改造設計
機床的數控改造，主要是對原有機床的結構進行創造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態。數控車床是機電一體化的典型代表，其機械結構同普通的機床有諸多相似之處。然而，現代的數控機床不是簡單地將傳統機床配備上數控系統即可，也不是在傳統機床的基礎上，僅對局部加以改進而成（那些受資金等條件限制，而將傳統機床改裝成建議數控機床的另當別論）。傳統機床存在著一些弱點，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動面的摩擦阻力大及傳動元件之間存在間隙等，難以勝任數控機床對加工精度、表面質量、生產率以及使用壽命等要求。現代的數控技術，特別是加工中心，無論是其支承部件、主傳動系統、進給傳動系統、刀具系統、輔助功能等部件結構，還是整體布局、外部造型等都已經發生了很大變化，已經形成了數控機床的獨特機械結構。因此，我們在對普通機床進行數控改造的過程中，應在考慮各種情況下，使普通機床的各項性能指標盡可能地與數控機床相接近。
2 數控車床的性能和精度的選擇
並不是所有的舊機床都可以進行數控改造，機床的改造主要應具備兩個條件：第一，機床基礎件必須有足夠的剛性。第二，改造的費用要合適，經濟性好。在改裝車床前，要對機床的性能指標做出決定。改裝後的車床能加工工件的最大回轉直徑以及最大長度、主電動機功率等一般都不會改變。加工工件的平面度、直線度、圓柱度以及粗糙度等基本上仍決定於機床本身原有水平。主要有下述性能和精度的選擇需要在改裝前確定。
1）軸變速方法、級數、轉速范圍、功率以及是否需要數控制動停車等。
2）進給運動：
進給速度：Z向（通常為8～400mm/min）；X向（通常為2～100 mm/min）。
快速移動：Z向（通常為1.2～4m/min）；X向（通常為1.2～3m/min）。
脈沖當量：在0.025～0.005mm內選取，通常Z向為X向的2倍。
加工螺距范圍：包括能加工螺距類型（公制、英制、模數、徑節和錐螺紋等），一般螺距在10mm以內都不難達到。
3）進給運動驅動方式（一般都選用步進電機驅動）。
4）給運動傳動是否需要改裝成滾珠絲杠傳動。
5）刀架是否需要配置自動轉位刀架，若配置需要確定工位數。
6）其他性能指標選擇：
插補功能：車床加工需具備直線和圓弧插補功能。
刀具補償和間隙補償：為了保證一定的加工精度，一般需考慮設置刀補和間隙補償功能。
顯示：採用數碼管還是液晶或者顯示器顯示，顯示的位數多少等問題要根據車床加工功能實際需要確定，一般來說，顯示越簡單成本越低，也容易實現。
診斷功能：為防止操作者輸入的程序有錯和隨之出現的錯誤動作，可在數控改造系統設計時加入必要的器件和軟體，使其能指示出機床出現故障或者功能失效的部分等，實現有限的診斷功能。
以上是車床數控改造時需要考慮的一些通用性能指標，有的車床改造根據需要還會有些專門的要求，如車削大螺距螺紋、在惡劣的環境下工作的防塵干擾、車刀高精度對刀等，這個時候應有針對性的專門設計。
3 車床數控改造方案選擇
當數控車床的性能和精度等內容基本選定後，可根據此來確定改造方案。目前機床數控改造技術已經日趨成熟，專用化的機床數控改造系統所具備的性能和功能一般均能滿足車床的常規加工要求。因此，較典型的車床數控改造方案可選擇為：配置專用車床數控改造系統，更換進給運動的滑動絲杠傳動為滾珠絲杠傳動、採用步進電機驅動進給運動、配置脈沖發生器實現螺紋加工功能、配置自動轉位刀架實現自動換刀功能。
目前較典型的經濟型專用車床數控改造系統具有下列基本配置和功能：
1）採用單片微機為主控CPU，具有直線和圓弧插補、代碼編程、刀具補償和間隙補償功能、數碼管二坐標同時顯示、自動轉位刀架控制、螺紋加工等控制功能。
2） 配有步進電機驅動系統，脈沖當量或控制精度一般為：Z為0.01mm，X向為0.005mm（要與相應導程的絲杠相配套）。
3）加工程序大多靠面板按鍵輸入，代碼編制，掉電自動保護存儲器存儲；可以對程序進行現場編輯修改和試運行操作。
4）具有單步或連續執行程序、循環執行程序、機械極限位置自動限位、超程報警，以及進給速度程序自動終止等各類數控基本功能。
4 車床數控改造實例
如圖1-1所示為CA6140型普通車床數控化改造例，它採用了一種比較簡單但是較為典型的改裝方案，改造後的車床進給運動由步進電機A和B驅動，它們分別安裝在床頭箱內（或床身尾部）和拖板後方，通過減速齒輪和縱橫向絲杠帶動車床的縱橫進給運動。（插圖1-1）
為使改造後的車床能充分發揮數控車床的效能，縱橫向絲杠螺母副一般需要調換成滾珠絲杠螺母副。當利用原絲杠螺母副時，為了減少改造工作量，縱向驅動電機及減速箱一般裝在床身尾部，這時連接車床原傳動系統（主軸系統）和縱向絲杠傳動的離合器尚未拆除，工作時應使處於脫開位置。同理，脫落蝸桿等原橫向自動進給機構若未拆除，工作時也應使其處於空檔（空擋）位置。改造後的進給脈沖當量的量值靠步進電機步距角、減速齒輪比、絲杠導程三者協調確定。三者之間換算關系可以以下式表示：
（θ/360）×（ac/bd）×T=δ
式中θ——步進電機步聚角（度）；
T——所驅動絲杠導程（mm）;
a,b,c,d——齒輪齒數，當單級減數時，令c、d等於1；
δ——脈沖當量值（mm）。
步進電機的參數根據阻力矩及切屑用量的大小和機床型號來選擇，普通車床（如C6140、C620等）的數控改造中多採用0.08——0.15（N·m）靜力矩的步進電機，如選0.08（N·m）的作為橫向進給電機；選0.15（N·m）的作為縱向進給電機。
若需要，可將原刀架換成自動轉位刀架，則可以用程序數控轉換刀具進行切屑加工。如圖1-2所示為自動轉位刀架結構圖，圖1-3所示為自動轉位刀架控制原理。當數控系統發出換刀信號時，首先繼電器K1動作，換刀電動機正轉驅動蝸輪蝸桿機構，使上刀體上升。當上刀體上升到一定的高度時，離合轉盤起作用，帶動上刀體旋轉進行選刀。刀架上方的發信盤中對應每個刀位都安有一個感測器，當上刀體旋轉到某個刀位時，該刀位的感測器向數控系統輸出信號，數控系統將刀位信號與指令刀位信號進行比較，當兩信號相同時，說明上刀體已旋轉到所選刀位。此時數控系統控制繼電器K1釋放，繼電器K2吸合，換刀電動機反轉，活動銷在反靠盤上初定位。在活動銷反靠的作用下，螺桿帶動上刀體下降，直到齒牙盤咬合，完成精定位，並通過蝸輪蝸桿鎖緊螺母，使刀架緊固。此時數控系統控制繼電器K2釋放，換刀電動機停轉，完成換刀動作。也可以保留原刀架仍採用手動轉換刀具，但在換刀時必須設置程序暫停。如果需要加工螺紋，則要在主軸外端或其他適當部位裝上一個脈沖發生器C，用它發出脈沖使步進電機准確地配合主軸的旋轉而產生相應的進給運動，即保證主軸每轉一轉，車刀移動一個導程。插圖（1-2 1-3）
上述改造方案中，不更換絲杠方法當數控系統出現故障時，仍可以加工，但滑動絲杠螺母副容易磨損故需要經常檢修，而且功率和加工精度均不如滾珠絲杠螺母副驅動方式。另外，拖板與床身的導軌不夠平行或垂直，以及兩者之間摩擦力過大，絲杠軸線與導軌間存在平行度誤差等問題均會使驅動阻力增加。為了減阻力以提高步進電機的力矩有效率和加工精度.
機床改造完畢後，還應該對其進行安裝調試及驗收。一般來說，應特別注意安裝的位置和基礎，使機床處於良好穩定的工作環境。其次是全面檢查各器件、插件的連接情況以及各油路、電路的情況，再進行數控系統的連接。當完成數控系統的調整，具備了機床聯機通電試車的條件，可切斷數控系統的電源，連接電動機的動力線，恢復報警設定，准備通電試車。試車的目的是考核機床的安裝是否穩固，各傳動、操縱、控制、潤滑、液壓、氣動等系統是否正常和靈敏可靠。改造後的數控機床的驗收是和安裝調試工作同步進行的。一台機床數控改造完好後的檢測驗收工作是一項復雜的工作，其試驗檢測手段及技術要求也很高，它需要使用各種高精度的儀器，對機床的機、電、液、氣各部分及整機進行單項性能綜合性能檢測，包括運行剛度和熱變形等一系列試驗，其中應特別注意機床數控功能的檢驗，最後得出該機床的綜合評價。
5 結論
經過大量實踐證明普通機床數控化改造具有一定經濟性、實用性和穩定性。其改造涉及到機械、電氣、計算機等領域，是一項理論深、實踐強的系統工程。在進行數控改造時，應該做好改造前的技術准備。改造過程中，機械修理與電氣改造相結合，先易後難、先局部後全局。
參考文獻：
〔1〕王愛玲主編. 現代數控機床結構和設計. 北京：兵器工業出版社，2003.
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〔3〕朱正偉主編. 數控機床機械繫統. 北京：中國勞動社會保障出版社，2004.
C. 有關機床數控化改造方案的幾點建議
現在越來越多的企業都感覺到原有的普通機床已越來越不能適應目前市場競爭激烈、高效率和多變的要求，所以，數控機床已越來越受到市場的青睬。數控機床加工零件不僅效率高，能多變，而且，只需對程序進行修改，就可以滿足客戶的加工要求。但為了節省資金，不淘汰原有的普通機床設備，如何對原有機床加以改造，既節約成本，又能具有數控機床性能，滿足生產的需要呢？下面為您介紹有關機床數控化改造方案的八點建議。
（1）縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護罩，以防臟物、油污和切屑等進入，機床整體也要加裝防護罩，以防止加工過程中的切屑飛濺傷人；
（2）拆除原車床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪，用滾珠絲杠替換原有普通滑動絲杠，將選取的縱向滾珠絲杠副通過托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上，縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。為便於安裝滾珠絲杠副，絲杠採用分體式，用套簡聯軸器實現剛性聯接；
（3）橫向驅動電機及齒輪減速器安裝在床鞍的後部（相對操作者），縱向驅動電機及齒輪減速裝置安裝在機床的右瑞，靠近尾座的位置；
（4）要實現自動換刀，需拆除原手動刀架，在小拖板上安裝數控轉位刀架；
（5）為了使改造後的車床能夠加工螺紋，需要加裝主軸脈沖編碼器，以實現對主軸轉速的同步檢測，編碼器安裝在掛輪箱內；
（6）為使加工過程中不超程，縱橫向要安裝行程限位開關；
（7）為實現回參考點的動作，必須在縱橫向安裝接近開關；
（8）考慮到改造的成本，盡可能採用可靠性高的經濟型數控系統。
以上是對普通機床進行數控化改造的八種方法的簡要介紹，普通機床經過數控化改造後，可以大大地提高傳動進給精度，從而提高機床的加工精度；還可以拓寬普通機床的加工范圍，延長機床的役齡；普通機床的數控化改造將在很大程度上盤活企業的固定資產、提高勞動效率，用較少的資金，將普通機床改造升級為數控機床，帶來可觀的經濟效益，為提高企業的競爭力做出貢獻。
D. 為什麼說數控機床一定要改造，有什麼必要性
機床改造是為了降成本。
有些老機床由於機械精度降低，電氣元件老化，功能簡單等原因無法滿足現代生產要求，買新機床可能價格高、交貨周期長，所以有公司就會對數控機床進行改造。
當然也可以將數控機床不改造，直接報廢，買台更好的機床。
E. 數控機床改造前後有什麼需要注意的
數控改造前後的注意事項：
一、了解待改造機床型號及詳細參數
機床數控改造前應對機床進行機械精度的檢測，發現問題可以在機床改造實施過程中進行修復。若機床機械繫統存在較多問題，如舊機床在機械結構設計、製造時存在缺陷，機床數控改造就不會有太大的意義。
機床改造的重點工作。要了解舊機床數控系統廠家型號，舊機床電氣系統由於元器件老化故障不時。控制軸的數量，主軸、進給軸驅動配置，主軸電機的功率、進給軸電機的扭矩等。
完整的技術資料可縮短機床改造的技術准備時間。其中電氣原理圖、PLC順序、機床維護手冊、液壓、氣動、潤滑原理圖、機械裝配圖等，檢查隨機技術資料是否完整齊備。都要仔細研究。特別要注意的技術資料提供的內容可能有誤，與機床實物不符。這是由於有的機床廠家提供的系列型號的通用圖紙，個別機床的電氣硬體改動未在電氣資料上標明，這就要求我一定要對照機床實物，認真核對防止失誤。
二、制定嚴格改造方案保證產品性能
數控改造方案：根據機床的現有控制等級、工件加工要求、企業資金狀況，選擇相應的低、中、高檔次的數控系統。選擇數控系統時需要考慮首選主流廠家產品，例如，國外數控系統可選擇FANUC西門子系統等，國內數控系統可選擇華中、凱恩帝系統等。還應盡可能與機床用戶現有其它數控機床的數控系統選擇一致，這樣做的好處是便於維修人員日常維修機床；較集中的數控系統也便於縮減備件種類。沒必要為追求高一檔次而浪費資金。
主軸伺服系統改造方案：可以不保管原驅動裝置和主軸電機，舊的數控機床主軸控制一般採用直流伺服或交流模擬伺服驅動系統（一般是/-10V模擬信號）根據使用需求。採用交流數字伺服驅動系統替代或採用變頻器控制。也可保管原驅動系統，如狀態良好的交流模擬伺服驅動系統；直流伺服驅動系統可保管狀態良好的直流電機，使用新的直流伺服控制裝置替代老的驅動裝置。
當然，上述方案只是整個改造過程中一部份，在這里工控小編就不一一闡述。總而言之，傳統機床在整個數控化改造過程中需遵循嚴格的技術標准一一進行，確保改造完成後機床性能不出現下滑現象，從而為以後千億級改造市場開拓進行鋪路。
F. 數控機床維修改造有什麼必要性和可行性
我國從上世紀80年代初即已開始大規模應用數控機床，有諸多因素需要對現有的機床進行維修及數控化升級改造：
1、在許多行業中，這些數控設備均處於關鍵的工作崗位，有些機床長期運轉甚至超負荷使用，同時又缺少認真的維修與保養，造成機床嚴重磨損，精度喪失；
2、由於使用人員及產品結構的改變，或由於技術力量不足而被長期閑置，有些數控機床需要使用時卻發現機床不能使用；
3、由於新產品製造的需要，原有數控機床的性能已經不能滿足使用要求，急需更新升級改造；同時由於計算機技術的飛速發展，數控系統、驅動系統的產品更新加快，需要更新數控系統。
這是一批很大的設備存量資產，修好了就是財富。只要找出主要的技術難點，解決好關鍵技術問題，就能以最小的投資盤活最大的存量資產，即可爭取到最大的經濟效益和社會效益。尤其對引進的CNC機床，已經花費了幾十萬到上千萬美元，若在出現故障後不能及時維修、排除故障，就會造成較大的經濟損失。數控機床維修、升級改造與購買新機床相比，只需花費購買相同新機床30%以下的費用即可獲得相同的使用效果，因此，機床的數控維修改造具有很多優勢。
數控機床維修改造的目標，主要是對機床存在的故障部分進行診斷並恢復；也可以在普通機床上加數控系統，改造成NC機床或CNC機床；也可以進行機械及電氣部分的改造，以便提高機床的精度、效率或自動化程度；還可以在原有性能的基礎上進行技術更新或技術創新，及時地提高設備的水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改造成當今水平的機床等。
數控機床維修改造實施首先要進行技術可行性分析和經濟可行性分析。要從該機床在本單位產品製造中的地位和重要程度來分析改造的價值；從該機床的投入產出率估算，是否能較快收回投資，是否能迅速產生較好的效益；機床改造後提高了機床精度，增加了功能，是否能使本單位產品提高水平，或者有利於開發新產品，從而獲得附加效益等。同時，要進行技術方案的准備工作。
1、機械及液壓系統
檢測目前機床的精度、機械傳動鏈的狀況、滾珠絲杠和導軌的狀況、有無重大故障等，以確定機床維修改造方案(大修或項修)。如果是非數控機床要改為數控機床，首先要考慮機械改裝的可行性，最重要的是導軌的形式及滾珠絲杠的安裝、再有就是機械傳動機構的傳動間隙與傳動剛度是否符合數控機床的要求。
2、電氣系統
根據機床的狀態及工藝要求來選擇數控系統。在詳細了解目前使用較多的數控系統的特點、性能價格比及機床的功能要求等指標的基礎上，選擇一個比較適合的數控系統，並確定是否更換驅動系統，做到既能滿足機床全部功能要求又不提高標准。
對於外圍電路，改造可採取的方案有兩種：「介面型改造」，即保留外圍繼電器電路，只對NC、PLC進行改造，新PLC不參與外圍電路控制，只處理NC所需的指令信號。此方案改造設計、調試工作量較小。另一種是「徹底改造」，在繼電器邏輯較復雜，故障率較高，又有清楚邏輯圖的情況下，可用新NC所帶的PLC將外圍電路全部改造，簡化了外圍電路，又合理利用了PLC的控制能力。此方案可簡化硬體電路，提高可靠性。
G. 普通車床（CA6140）的數控化改造的問題。
摘要:介紹了普通車床的數控改造條件,同時介紹了對CA6140車床的主傳動系統和進給傳動系統進行了數控化改造
的過程。改造後的數控車床的加工能力、自動化水平和加工精度明顯提高。同時介紹了該車床機電聯動調試的經驗。
關鍵詞:普通車床;數控改造
中圖分類號: TG659 文獻標識碼: B 文章編號: 1001-3881 (2006) 4-208-2
企業要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發展,它必須在最短的時間內以優異的質量、低廉的成本,製造出合乎市場需要的、性能合適的產品,而產品質量的優劣,製造周期的快慢,生產成本的高低,又往往受工廠現有加工設備的直接影響。目前,採用先進的數控機床,已成為我國製造技術發展的總趨勢。購買新的數控機床是提高數控化率的主要途徑,而改造舊機床、配備數控系統把普通機床改裝成數控機床也是提高機床數控化率的一條有效途徑。我校為適應現代化生產和教學,對CA6140車床進行了數控化改造。
1 機床數控化改造的條件
1·1 機床基礎件有足夠的剛性
數控機床屬於高精度機床,工件移動或刀具移動的位置精度要求很高,必須在0·001~0·01mm之間,高的定位精度和運動精度要求原有機床基礎件具有很高的靜剛度和動剛度。本次用於改造的CA6140車床自購進後一直保養良好,機床基礎件剛性滿足要求。
1·2 機床數控改裝的總費用合適,經濟性好
機床數控改裝分兩部分進行:一是維修機械部分。更換或修理磨損零件,調試大型基礎零件,增加新的功能裝置,提高機床的精度和性能,另一方面是舍棄原有的一部分進給系統,用新的數控系統和相應的裝置來替代。改造總費用由機械維修和增加的數控系統兩部分組成。若機床的數控改造的總費用僅為同類型車床價格的50% ~60%時,該機床數控改造在經濟上適宜。經過考查,若購買同樣配置的車床約需10萬元,而我校機床數控改造的總費用為5·1萬元,僅佔51%,因此該機床數控改造在經濟上是合適的。
2 系統配置及主要技術規格
該系統由SIEMENS 802S系統、介面電路、驅動線路及步進電機等組成,另外還配有自動轉塔刀架、主軸變頻調速器及主軸編碼器等,系統屬開環控制系統。其主要技術性能和參數如下:
(1)系統控制部分。採用SIEMENS 802S系統,鍵盤和顯示部分裝在面板上。
(2)系統軟體具有若干指令。其中加工指令有
直線、斜線、螺紋、錐螺紋和圓弧等5條指令。可實現車削外圓、端面、台階、割槽、錐度、倒角、螺紋、順圓弧和逆圓弧等操作。控制指令有結束循環、暫停、延時、延時換刀、編碼換刀、通訊等,與加工指令配合,可加工出各種較復雜的零件。
(3)系統環境工作條件。溫度-10~+40℃;濕度為40% ~80%。
(4)輸入電網電壓。交流(220±22)V;頻率為50Hz;電流為1·5A。
(5)步進電機。BYG550C-2型電機兩台,驅動電壓為110V;相電流為2·5A;步距角為0·36°/步;靜力距為12N·m。
3 主傳動的數控化改造
機床主傳動的作用是把電機的轉速和轉矩通過一定途徑傳給主軸,使工件以不同的速度運動,主傳動性能的好壞,直接影響零件的加工質量和生產效率。考慮到改造的經濟性,可乘用機床原有的普通三相非同步交流電動機拖動。考慮到加工過程中當電網電壓和切削力矩發生變化時,電機的轉速也會隨之波動,直接影響加工零件的表面粗糙度。因此為提高加工精度,實現主軸自動無級變速,在主軸上增加了交流非同步電動機變頻調速系統,從而不需進行機械換檔。針對機床要求具有螺蚊切削功能,在主軸部位安裝主軸脈沖發生器,如圖1所示。為保證脈沖發生器與主軸等速旋轉,即主軸轉一周,主軸脈沖發生器也
圖1 主軸脈沖發生器安裝示意圖轉一周,主軸脈沖發生器的安裝方式很重要。改裝時,主軸傳動必須經過原有CA6140車床主軸箱中58/58和33/33兩級齒輪(實現1∶1)傳遞到原有CA6140車床的掛輪軸X,拆除掛輪留出空間,安裝脈沖發生器,並用法蘭盤固定。
4 進給傳動的數控化改造
進給傳動的作用是接受數控系統的指令,驅動刀具作精確定位或按規定的軌跡作相對運動,加工出符合要求的零件,對進給傳動的要求是高精度、高速度。改造中我們採用步進電機驅動系統實現開環控
圖2 進給傳動系統制,這樣結構簡單,安裝調試和維修都非常方便。
4·1 進給傳動鏈
圖2為普通車床改造後的進給傳動鏈,刀具縱向(Z軸)移動由步進電機,經介面箱內一對減速齒輪,轉動縱向移動的絲桿而實現。刀具的徑向(X軸)移動由步進電機,經介面箱內一對減速齒輪,轉動橫向移動絲桿而實現,該傳動鏈與原機床的傳動鏈相比,擺脫了結構復雜的進給箱和拖板箱。
4·2 介面箱內減速齒輪的齒數比
該車床要求的控制精度為: Z向0·005mm, X向為0·0025mm,即當執行一個脈沖指令時,工件的長度和直徑均變化0·005mm。BYG550C-2型步進電機的步距角為0·36°,每周步距數為360/0·36=1000(步/周), X向絲杠螺距為4mm,脈沖當量為0·0025mm,Z向絲杠螺距為6mm,脈沖當量0·005mm。按公式
主動輪齒數
從動輪齒數=步/周×脈沖當量絲杠螺距則X向:Z主/Z從=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z從=1000×5/6000=5/6
4·2 介面箱內減速齒輪的齒數比
該車床要求的控制精度為: Z向0·005mm, X向為0·0025mm,即當執行一個脈沖指令時,工件的長度和直徑均變化0·005mm。BYG550C-2型步進電機的步距角為0·36°,每周步距數為360/0·36=1000(步/周), X向絲杠螺距為4mm,脈沖當量為0·0025mm,Z向絲杠螺距為6mm,脈沖當量0·005mm。按公式
主動輪齒數
從動輪齒數=步/周×脈沖當量絲杠螺距則X向:Z主/Z從=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z從=1000×5/6000=5/6
4·3 傳動滾珠絲杠副
數控機床要求進給部分移動元件靈敏度高、精度高、反應快、無爬行,採用滾珠絲杠副可以滿足上述要求。在結構中,用普通滾珠絲杠副實現將旋轉運動變換為直線運動。滾珠絲杠螺母副安裝時需預緊,通過預緊可消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙,提高傳動剛度。預緊的方法是採用雙螺母齒差調隙式結構(圖3)。通過改變兩個螺母的軸向相對位置,使每個螺母中滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側來實現的。
圖3 雙螺母齒差調隙式結構
一般需要幾次調整才能保證機床在最大軸向載荷下,既消除間隙,又能靈活運轉。
4·4 刀架
根據需要,拆除原方刀架,安裝620型四方刀架(圖4)。該刀架由120W的三相交流非同步電機正轉驅動,使刀架正轉選刀,到預定刀位時,電機則反轉,使刀架夾緊。換刀方式有手控和機控兩種。機控時當零件在加工過程中需要換刀時,數控系統發出預先編制好的換刀控制指令,控制器接到換刀指令時,立即驅動刀架回轉。手控時,按動面板上的按鈕,刀架能轉一個刀位(90°),也可連續按動按鈕,直至任一刀位。
5 機電聯動調試
5·1 機械調試
絲杠上,側母線和橫、縱導軌的平行度誤差控制在0·01mm/全長之內;轉動絲杠,絲杠軸向竄動在0·01mm之內;絲杠螺母同軸度誤差控制在0·01mm之內。
5·2 機電聯動調試
(1)單坐標點動,主要調試其有無動作,運動方向是否符合要求,機械傳動是否正常,有無不正常響聲等。
1·上刀體 2·活動銷 3·反靠盤 4·定軸 5·蝸輪 6·下刀體 7·螺桿 8·離合器盤 9·霍爾元件 10·磁鋼
圖4 四方刀架結構圖
(2)點動合格後,做連續運動。反復多次,若出現故障或異常,排除後方可繼續進行。
(3)先試Z坐標方向,後試X坐標方向,這是因為Z坐標方向調試方便。
(4)測量兩坐標重復定位精度。在Z向坐標做連續移動時,若發現與絲杠相聯的齒
額定轉速: 2000r/min
額定輸出功率: 2kW
編碼器:絕對位置檢測方式,解析度1000000p/r 軸端形式:錐軸伺服放大器採用與電機配套的SJV2系列20型,其驅動能力為2kW。對於2kW電機,也可採用SJV2系列的10型放大器,但此時的輸出扭矩要比20型減少1/3,不利於大功率切削。I/O設備選用型號為HR341的基本I/O單元,主要用於機床操作面板及與機床間的輸入輸出控制。另外附加一個遠程I/ODX110,主要用於教學功能的「故障模擬設置」的輸入輸出。伺服及I/O單元連接原理圖如圖2所示。
圖2 電氣連接原理圖
2·2·2 主軸控制
主軸電機採用交流變頻控制電機,由變頻器進行控制,轉速范圍60~6000r/min。模擬量由基本I/O單元的A0埠輸出0~10V的直流電壓,變頻器根據輸入的電壓變化而輸出相應的轉速。由於模擬主軸電機沒有編碼器,因此在發出轉速命令後,系統無法檢測到主軸的是否運行。為解決這一問題,我們利用變頻器上的功能端子,將其通過參數設置成「到達指令頻率閉合」狀態,並通過PLC檢測此信號,從而實現對電機的運轉進行監控。
2·3 教學功能的附加
本機改造後除保證加工功能和精度外,還要滿足一定的教學功能。所謂的教學功能主要是針對學習數
控系統調試及維修人員而設立的附加功能。該功能通過參數設置及調整PLC程序人為地設置故障,讓學生通過故障現象先判斷故障種類,再分析故障產生的原因,直至排除故障。通過這種實訓,學生可全面學習工業現場可能出現的故障現象,掌握故障排除方法,提高學生解決現場問題的綜合能力。
3 結束語
我國現有機床中,近幾年急需技術改造的約佔25%,這將蘊藏著無限商機。機床改造主要是採用數控和計算機控制技術,我國數控機床發展和機床數控化改造應緊跟世界潮流,發展多軸聯動數控系統,開發高速、高精度、高效加工中心等關鍵技術,向智能化方向發展
H. 數控實驗室中的數控機床結構設計有沒有不合理的地方
當然有了~~~沒有十全十美的人，也沒有十全十美的設備~~
I. 車床加工中心生產現場存在哪些不安全隱患
1）操作者沒有穿戴合適的防護服和護目鏡，使過分肥大的衣物捲入旋轉部件中。
（2）操作者與旋轉的工件或夾具，尤其是與不規則工件的凸出部分相撞擊或者是在未停車的情況下，用手去清除切屑、測量工件、調整機床造成傷害事故。
（3）被拋出的崩碎切屑或帶狀切屑打傷、劃傷或灼傷。
（4）工件、刀具沒有夾緊，開動車床後，工件或刀具飛出傷人。
（5）車床局部照明不足或其燈光放置位置不利於操作者觀察操作過程，而產生錯誤操作導致傷害事故。
（6）車床周圍布局不合理，衛生條件不好，工件、半成品堆放不合理，廢鐵屑未能及時清理，防礙生產人員的正常活動，造成滑倒致傷或工件（具）掉落傷人。
J. 設備改造有什麼要求和建議
設備改造是指把科學技術新成果應用於企業的現有設備，通過對設備進行局部革新、改造，以改善設備性能，提高生產效率和設備的現代化水平。
設備改造的形式：
(1)設備的改裝。
是指為了滿足增加產量或加工要求，對設備的容量、功率、體積和形狀的加大或改變。例如，將設備以小拼大，以短接長，多機串連等。改裝能夠充分利用現有條件，減少新設備的購置，節省投資。
(2)設備的技術改造(也稱現代化改造)。
是指把科學技術的新成果應用於企業的現有設備，改變其落後的技術面貌。例如，將舊機床改造為程式控制、數控機床，或在舊機床上增設精密的檢測裝置等。技術改造可提高產品質量和生產效率，降低消耗，提高經撟效益。
設備改造的內容：
①提高設備自動化程度，實現數控化、聯動化；
②提高設備功率、速度和擴大設備的工藝性能；
③提高設備零部件的可靠性、維修性；
④將通用設備改裝成高效、專用設備；
⑤實現加工對象的自動控制；
⑥改進潤滑、冷卻系統；
⑦改進安全、保護裝置及環境污染系統；
③降低設備原材料及能源消耗；
⑨使零部件通用化、系列化、標准化。