A. 数控实验中的数控机床结构设计有没有不合理的地方，分别指出，并提出合理的设计方案结构
主要研究了基于Intranet的数控机床联网通讯结构设计问题,提出一种数控车间三级通讯结构的解决方案,并对该结构进行较为详细的研究.
B. 普通车床的数控改造问题
1 普通车床的数控化改造设计
机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成（那些受资金等条件限制，而将传统机床改装成建议数控机床的另当别论）。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。
2 数控车床的性能和精度的选择
并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：第一，机床基础件必须有足够的刚性。第二，改造的费用要合适，经济性好。在改装车床前，要对机床的性能指标做出决定。改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机功率等一般都不会改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。主要有下述性能和精度的选择需要在改装前确定。
1）轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。
2）进给运动：
进给速度：Z向（通常为8～400mm/min）；X向（通常为2～100 mm/min）。
快速移动：Z向（通常为1.2～4m/min）；X向（通常为1.2～3m/min）。
脉冲当量：在0.025～0.005mm内选取，通常Z向为X向的2倍。
加工螺距范围：包括能加工螺距类型（公制、英制、模数、径节和锥螺纹等），一般螺距在10mm以内都不难达到。
3）进给运动驱动方式（一般都选用步进电机驱动）。
4）给运动传动是否需要改装成滚珠丝杠传动。
5）刀架是否需要配置自动转位刀架，若配置需要确定工位数。
6）其他性能指标选择：
插补功能：车床加工需具备直线和圆弧插补功能。
刀具补偿和间隙补偿：为了保证一定的加工精度，一般需考虑设置刀补和间隙补偿功能。
显示：采用数码管还是液晶或者显示器显示，显示的位数多少等问题要根据车床加工功能实际需要确定，一般来说，显示越简单成本越低，也容易实现。
诊断功能：为防止操作者输入的程序有错和随之出现的错误动作，可在数控改造系统设计时加入必要的器件和软件，使其能指示出机床出现故障或者功能失效的部分等，实现有限的诊断功能。
以上是车床数控改造时需要考虑的一些通用性能指标，有的车床改造根据需要还会有些专门的要求，如车削大螺距螺纹、在恶劣的环境下工作的防尘干扰、车刀高精度对刀等，这个时候应有针对性的专门设计。
3 车床数控改造方案选择
当数控车床的性能和精度等内容基本选定后，可根据此来确定改造方案。目前机床数控改造技术已经日趋成熟，专用化的机床数控改造系统所具备的性能和功能一般均能满足车床的常规加工要求。因此，较典型的车床数控改造方案可选择为：配置专用车床数控改造系统，更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、采用步进电机驱动进给运动、配置脉冲发生器实现螺纹加工功能、配置自动转位刀架实现自动换刀功能。
目前较典型的经济型专用车床数控改造系统具有下列基本配置和功能：
1）采用单片微机为主控CPU，具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具补偿和间隙补偿功能、数码管二坐标同时显示、自动转位刀架控制、螺纹加工等控制功能。
2） 配有步进电机驱动系统，脉冲当量或控制精度一般为：Z为0.01mm，X向为0.005mm（要与相应导程的丝杠相配套）。
3）加工程序大多靠面板按键输入，代码编制，掉电自动保护存储器存储；可以对程序进行现场编辑修改和试运行操作。
4）具有单步或连续执行程序、循环执行程序、机械极限位置自动限位、超程报警，以及进给速度程序自动终止等各类数控基本功能。
4 车床数控改造实例
如图1-1所示为CA6140型普通车床数控化改造例，它采用了一种比较简单但是较为典型的改装方案，改造后的车床进给运动由步进电机A和B驱动，它们分别安装在床头箱内（或床身尾部）和拖板后方，通过减速齿轮和纵横向丝杠带动车床的纵横进给运动。（插图1-1）
为使改造后的车床能充分发挥数控车床的效能，纵横向丝杠螺母副一般需要调换成滚珠丝杠螺母副。当利用原丝杠螺母副时，为了减少改造工作量，纵向驱动电机及减速箱一般装在床身尾部，这时连接车床原传动系统（主轴系统）和纵向丝杠传动的离合器尚未拆除，工作时应使处于脱开位置。同理，脱落蜗杆等原横向自动进给机构若未拆除，工作时也应使其处于空档（空挡）位置。改造后的进给脉冲当量的量值靠步进电机步距角、减速齿轮比、丝杠导程三者协调确定。三者之间换算关系可以以下式表示：
（θ/360）×（ac/bd）×T=δ
式中θ——步进电机步聚角（度）；
T——所驱动丝杠导程（mm）;
a,b,c,d——齿轮齿数，当单级减数时，令c、d等于1；
δ——脉冲当量值（mm）。
步进电机的参数根据阻力矩及切屑用量的大小和机床型号来选择，普通车床（如C6140、C620等）的数控改造中多采用0.08——0.15（N·m）静力矩的步进电机，如选0.08（N·m）的作为横向进给电机；选0.15（N·m）的作为纵向进给电机。
若需要，可将原刀架换成自动转位刀架，则可以用程序数控转换刀具进行切屑加工。如图1-2所示为自动转位刀架结构图，图1-3所示为自动转位刀架控制原理。当数控系统发出换刀信号时，首先继电器K1动作，换刀电动机正转驱动蜗轮蜗杆机构，使上刀体上升。当上刀体上升到一定的高度时，离合转盘起作用，带动上刀体旋转进行选刀。刀架上方的发信盘中对应每个刀位都安有一个传感器，当上刀体旋转到某个刀位时，该刀位的传感器向数控系统输出信号，数控系统将刀位信号与指令刀位信号进行比较，当两信号相同时，说明上刀体已旋转到所选刀位。此时数控系统控制继电器K1释放，继电器K2吸合，换刀电动机反转，活动销在反靠盘上初定位。在活动销反靠的作用下，螺杆带动上刀体下降，直到齿牙盘咬合，完成精定位，并通过蜗轮蜗杆锁紧螺母，使刀架紧固。此时数控系统控制继电器K2释放，换刀电动机停转，完成换刀动作。也可以保留原刀架仍采用手动转换刀具，但在换刀时必须设置程序暂停。如果需要加工螺纹，则要在主轴外端或其他适当部位装上一个脉冲发生器C，用它发出脉冲使步进电机准确地配合主轴的旋转而产生相应的进给运动，即保证主轴每转一转，车刀移动一个导程。插图（1-2 1-3）
上述改造方案中，不更换丝杠方法当数控系统出现故障时，仍可以加工，但滑动丝杠螺母副容易磨损故需要经常检修，而且功率和加工精度均不如滚珠丝杠螺母副驱动方式。另外，拖板与床身的导轨不够平行或垂直，以及两者之间摩擦力过大，丝杠轴线与导轨间存在平行度误差等问题均会使驱动阻力增加。为了减阻力以提高步进电机的力矩有效率和加工精度.
机床改造完毕后，还应该对其进行安装调试及验收。一般来说，应特别注意安装的位置和基础，使机床处于良好稳定的工作环境。其次是全面检查各器件、插件的连接情况以及各油路、电路的情况，再进行数控系统的连接。当完成数控系统的调整，具备了机床联机通电试车的条件，可切断数控系统的电源，连接电动机的动力线，恢复报警设定，准备通电试车。试车的目的是考核机床的安装是否稳固，各传动、操纵、控制、润滑、液压、气动等系统是否正常和灵敏可靠。改造后的数控机床的验收是和安装调试工作同步进行的。一台机床数控改造完好后的检测验收工作是一项复杂的工作，其试验检测手段及技术要求也很高，它需要使用各种高精度的仪器，对机床的机、电、液、气各部分及整机进行单项性能综合性能检测，包括运行刚度和热变形等一系列试验，其中应特别注意机床数控功能的检验，最后得出该机床的综合评价。
5 结论
经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。其改造涉及到机械、电气、计算机等领域，是一项理论深、实践强的系统工程。在进行数控改造时，应该做好改造前的技术准备。改造过程中，机械修理与电气改造相结合，先易后难、先局部后全局。
参考文献：
〔1〕王爱玲主编. 现代数控机床结构和设计. 北京：兵器工业出版社，2003.
〔2〕张柱良主编. 数控原理与数控机床. 北京：化学工业出版社，2003.
〔3〕朱正伟主编. 数控机床机械系统. 北京：中国劳动社会保障出版社，2004.
C. 有关机床数控化改造方案的几点建议
现在越来越多的企业都感觉到原有的普通机床已越来越不能适应目前市场竞争激烈、高效率和多变的要求，所以，数控机床已越来越受到市场的青睬。数控机床加工零件不仅效率高，能多变，而且，只需对程序进行修改，就可以满足客户的加工要求。但为了节省资金，不淘汰原有的普通机床设备，如何对原有机床加以改造，既节约成本，又能具有数控机床性能，满足生产的需要呢？下面为您介绍有关机床数控化改造方案的八点建议。
（1）纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以防脏物、油污和切屑等进入，机床整体也要加装防护罩，以防止加工过程中的切屑飞溅伤人；
（2）拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换原有普通滑动丝杠，将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上，纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式。为便于安装滚珠丝杠副，丝杠采用分体式，用套简联轴器实现刚性联接；
（3）横向驱动电机及齿轮减速器安装在床鞍的后部（相对操作者），纵向驱动电机及齿轮减速装置安装在机床的右瑞，靠近尾座的位置；
（4）要实现自动换刀，需拆除原手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架；
（5）为了使改造后的车床能够加工螺纹，需要加装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测，编码器安装在挂轮箱内；
（6）为使加工过程中不超程，纵横向要安装行程限位开关；
（7）为实现回参考点的动作，必须在纵横向安装接近开关；
（8）考虑到改造的成本，尽可能采用可靠性高的经济型数控系统。
以上是对普通机床进行数控化改造的八种方法的简要介绍，普通机床经过数控化改造后，可以大大地提高传动进给精度，从而提高机床的加工精度；还可以拓宽普通机床的加工范围，延长机床的役龄；普通机床的数控化改造将在很大程度上盘活企业的固定资产、提高劳动效率，用较少的资金，将普通机床改造升级为数控机床，带来可观的经济效益，为提高企业的竞争力做出贡献。
D. 为什么说数控机床一定要改造，有什么必要性
机床改造是为了降成本。
有些老机床由于机械精度降低，电气元件老化，功能简单等原因无法满足现代生产要求，买新机床可能价格高、交货周期长，所以有公司就会对数控机床进行改造。
当然也可以将数控机床不改造，直接报废，买台更好的机床。
E. 数控机床改造前后有什么需要注意的
数控改造前后的注意事项：
一、了解待改造机床型号及详细参数
机床数控改造前应对机床进行机械精度的检测，发现问题可以在机床改造实施过程中进行修复。若机床机械系统存在较多问题，如旧机床在机械结构设计、制造时存在缺陷，机床数控改造就不会有太大的意义。
机床改造的重点工作。要了解旧机床数控系统厂家型号，旧机床电气系统由于元器件老化故障不时。控制轴的数量，主轴、进给轴驱动配置，主轴电机的功率、进给轴电机的扭矩等。
完整的技术资料可缩短机床改造的技术准备时间。其中电气原理图、PLC顺序、机床维护手册、液压、气动、润滑原理图、机械装配图等，检查随机技术资料是否完整齐备。都要仔细研究。特别要注意的技术资料提供的内容可能有误，与机床实物不符。这是由于有的机床厂家提供的系列型号的通用图纸，个别机床的电气硬件改动未在电气资料上标明，这就要求我一定要对照机床实物，认真核对防止失误。
二、制定严格改造方案保证产品性能
数控改造方案：根据机床的现有控制等级、工件加工要求、企业资金状况，选择相应的低、中、高档次的数控系统。选择数控系统时需要考虑首选主流厂家产品，例如，国外数控系统可选择FANUC西门子系统等，国内数控系统可选择华中、凯恩帝系统等。还应尽可能与机床用户现有其它数控机床的数控系统选择一致，这样做的好处是便于维修人员日常维修机床；较集中的数控系统也便于缩减备件种类。没必要为追求高一档次而浪费资金。
主轴伺服系统改造方案：可以不保管原驱动装置和主轴电机，旧的数控机床主轴控制一般采用直流伺服或交流模拟伺服驱动系统（一般是/-10V模拟信号）根据使用需求。采用交流数字伺服驱动系统替代或采用变频器控制。也可保管原驱动系统，如状态良好的交流模拟伺服驱动系统；直流伺服驱动系统可保管状态良好的直流电机，使用新的直流伺服控制装置替代老的驱动装置。
当然，上述方案只是整个改造过程中一部份，在这里工控小编就不一一阐述。总而言之，传统机床在整个数控化改造过程中需遵循严格的技术标准一一进行，确保改造完成后机床性能不出现下滑现象，从而为以后千亿级改造市场开拓进行铺路。
F. 数控机床维修改造有什么必要性和可行性
我国从上世纪80年代初即已开始大规模应用数控机床，有诸多因素需要对现有的机床进行维修及数控化升级改造：
1、在许多行业中，这些数控设备均处于关键的工作岗位，有些机床长期运转甚至超负荷使用，同时又缺少认真的维修与保养，造成机床严重磨损，精度丧失；
2、由于使用人员及产品结构的改变，或由于技术力量不足而被长期闲置，有些数控机床需要使用时却发现机床不能使用；
3、由于新产品制造的需要，原有数控机床的性能已经不能满足使用要求，急需更新升级改造；同时由于计算机技术的飞速发展，数控系统、驱动系统的产品更新加快，需要更新数控系统。
这是一批很大的设备存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决好关键技术问题，就能以最小的投资盘活最大的存量资产，即可争取到最大的经济效益和社会效益。尤其对引进的CNC机床，已经花费了几十万到上千万美元，若在出现故障后不能及时维修、排除故障，就会造成较大的经济损失。数控机床维修、升级改造与购买新机床相比，只需花费购买相同新机床30%以下的费用即可获得相同的使用效果，因此，机床的数控维修改造具有很多优势。
数控机床维修改造的目标，主要是对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；也可以在普通机床上加数控系统，改造成NC机床或CNC机床；也可以进行机械及电气部分的改造，以便提高机床的精度、效率或自动化程度；还可以在原有性能的基础上进行技术更新或技术创新，及时地提高设备的水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改造成当今水平的机床等。
数控机床维修改造实施首先要进行技术可行性分析和经济可行性分析。要从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造的价值；从该机床的投入产出率估算，是否能较快收回投资，是否能迅速产生较好的效益；机床改造后提高了机床精度，增加了功能，是否能使本单位产品提高水平，或者有利于开发新产品，从而获得附加效益等。同时，要进行技术方案的准备工作。
1、机械及液压系统
检测目前机床的精度、机械传动链的状况、滚珠丝杠和导轨的状况、有无重大故障等，以确定机床维修改造方案(大修或项修)。如果是非数控机床要改为数控机床，首先要考虑机械改装的可行性，最重要的是导轨的形式及滚珠丝杠的安装、再有就是机械传动机构的传动间隙与传动刚度是否符合数控机床的要求。
2、电气系统
根据机床的状态及工艺要求来选择数控系统。在详细了解目前使用较多的数控系统的特点、性能价格比及机床的功能要求等指标的基础上，选择一个比较适合的数控系统，并确定是否更换驱动系统，做到既能满足机床全部功能要求又不提高标准。
对于外围电路，改造可采取的方案有两种：“接口型改造”，即保留外围继电器电路，只对NC、PLC进行改造，新PLC不参与外围电路控制，只处理NC所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小。另一种是“彻底改造”，在继电器逻辑较复杂，故障率较高，又有清楚逻辑图的情况下，可用新NC所带的PLC将外围电路全部改造，简化了外围电路，又合理利用了PLC的控制能力。此方案可简化硬件电路，提高可靠性。
G. 普通车床（CA6140）的数控化改造的问题。
摘要:介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造
的过程。改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。
关键词:普通车床;数控改造
中图分类号: TG659 文献标识码: B 文章编号: 1001-3881 (2006) 4-208-2
企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前,采用先进的数控机床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学,对CA6140车床进行了数控化改造。
1 机床数控化改造的条件
1·1 机床基础件有足够的刚性
数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移动的位置精度要求很高,必须在0·001~0·01mm之间,高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好,机床基础件刚性满足要求。
1·2 机床数控改装的总费用合适,经济性好
机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置,提高机床的精度和性能,另一方面是舍弃原有的一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时,该机床数控改造在经济上适宜。经过考查,若购买同样配置的车床约需10万元,而我校机床数控改造的总费用为5·1万元,仅占51%,因此该机床数控改造在经济上是合适的。
2 系统配置及主要技术规格
该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成,另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等,系统属开环控制系统。其主要技术性能和参数如下:
(1)系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统,键盘和显示部分装在面板上。
(2)系统软件具有若干指令。其中加工指令有
直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等,与加工指令配合,可加工出各种较复杂的零件。
(3)系统环境工作条件。温度-10~+40℃;湿度为40% ~80%。
(4)输入电网电压。交流(220±22)V;频率为50Hz;电流为1·5A。
(5)步进电机。BYG550C-2型电机两台,驱动电压为110V;相电流为2·5A;步距角为0·36°/步;静力距为12N·m。
3 主传动的数控化改造
机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器,如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转,即主轴转一周,主轴脉冲发生器也
图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周,主轴脉冲发生器的安装方式很重要。改装时,主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮(实现1∶1)传递到原有CA6140车床的挂轮轴X,拆除挂轮留出空间,安装脉冲发生器,并用法兰盘固定。
4 进给传动的数控化改造
进给传动的作用是接受数控系统的指令,驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动,加工出符合要求的零件,对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控
图2 进给传动系统制,这样结构简单,安装调试和维修都非常方便。
4·1 进给传动链
图2为普通车床改造后的进给传动链,刀具纵向(Z轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动纵向移动的丝杆而实现。刀具的径向(X轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动横向移动丝杆而实现,该传动链与原机床的传动链相比,摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。
4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比
该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式
主动轮齿数
从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6
4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比
该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式
主动轮齿数
从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6
4·3 传动滚珠丝杠副
数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母齿差调隙式结构(图3)。通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。
图3 双螺母齿差调隙式结构
一般需要几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下,既消除间隙,又能灵活运转。
4·4 刀架
根据需要,拆除原方刀架,安装620型四方刀架(图4)。该刀架由120W的三相交流异步电机正转驱动,使刀架正转选刀,到预定刀位时,电机则反转,使刀架夹紧。换刀方式有手控和机控两种。机控时当零件在加工过程中需要换刀时,数控系统发出预先编制好的换刀控制指令,控制器接到换刀指令时,立即驱动刀架回转。手控时,按动面板上的按钮,刀架能转一个刀位(90°),也可连续按动按钮,直至任一刀位。
5 机电联动调试
5·1 机械调试
丝杠上,侧母线和横、纵导轨的平行度误差控制在0·01mm/全长之内;转动丝杠,丝杠轴向窜动在0·01mm之内;丝杠螺母同轴度误差控制在0·01mm之内。
5·2 机电联动调试
(1)单坐标点动,主要调试其有无动作,运动方向是否符合要求,机械传动是否正常,有无不正常响声等。
1·上刀体 2·活动销 3·反靠盘 4·定轴 5·蜗轮 6·下刀体 7·螺杆 8·离合器盘 9·霍尔元件 10·磁钢
图4 四方刀架结构图
(2)点动合格后,做连续运动。反复多次,若出现故障或异常,排除后方可继续进行。
(3)先试Z坐标方向,后试X坐标方向,这是因为Z坐标方向调试方便。
(4)测量两坐标重复定位精度。在Z向坐标做连续移动时,若发现与丝杠相联的齿
额定转速: 2000r/min
额定输出功率: 2kW
编码器:绝对位置检测方式,分辨率1000000p/r 轴端形式:锥轴伺服放大器采用与电机配套的SJV2系列20型,其驱动能力为2kW。对于2kW电机,也可采用SJV2系列的10型放大器,但此时的输出扭矩要比20型减少1/3,不利于大功率切削。I/O设备选用型号为HR341的基本I/O单元,主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110,主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。
图2 电气连接原理图
2·2·2 主轴控制
主轴电机采用交流变频控制电机,由变频器进行控制,转速范围60~6000r/min。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压,变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器,因此在发出转速命令后,系统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题,我们利用变频器上的功能端子,将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态,并通过PLC检测此信号,从而实现对电机的运转进行监控。
2·3 教学功能的附加
本机改造后除保证加工功能和精度外,还要满足一定的教学功能。所谓的教学功能主要是针对学习数
控系统调试及维修人员而设立的附加功能。该功能通过参数设置及调整PLC程序人为地设置故障,让学生通过故障现象先判断故障种类,再分析故障产生的原因,直至排除故障。通过这种实训,学生可全面学习工业现场可能出现的故障现象,掌握故障排除方法,提高学生解决现场问题的综合能力。
3 结束语
我国现有机床中,近几年急需技术改造的约占25%,这将蕴藏着无限商机。机床改造主要是采用数控和计算机控制技术,我国数控机床发展和机床数控化改造应紧跟世界潮流,发展多轴联动数控系统,开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术,向智能化方向发展
H. 数控实验室中的数控机床结构设计有没有不合理的地方
当然有了~~~没有十全十美的人，也没有十全十美的设备~~
I. 车床加工中心生产现场存在哪些不安全隐患
1）操作者没有穿戴合适的防护服和护目镜，使过分肥大的衣物卷入旋转部件中。
（2）操作者与旋转的工件或夹具，尤其是与不规则工件的凸出部分相撞击或者是在未停车的情况下，用手去清除切屑、测量工件、调整机床造成伤害事故。
（3）被抛出的崩碎切屑或带状切屑打伤、划伤或灼伤。
（4）工件、刀具没有夹紧，开动车床后，工件或刀具飞出伤人。
（5）车床局部照明不足或其灯光放置位置不利于操作者观察操作过程，而产生错误操作导致伤害事故。
（6）车床周围布局不合理，卫生条件不好，工件、半成品堆放不合理，废铁屑未能及时清理，防碍生产人员的正常活动，造成滑倒致伤或工件（具）掉落伤人。
J. 设备改造有什么要求和建议
设备改造是指把科学技术新成果应用于企业的现有设备，通过对设备进行局部革新、改造，以改善设备性能，提高生产效率和设备的现代化水平。
设备改造的形式：
(1)设备的改装。
是指为了满足增加产量或加工要求，对设备的容量、功率、体积和形状的加大或改变。例如，将设备以小拼大，以短接长，多机串连等。改装能够充分利用现有条件，减少新设备的购置，节省投资。
(2)设备的技术改造(也称现代化改造)。
是指把科学技术的新成果应用于企业的现有设备，改变其落后的技术面貌。例如，将旧机床改造为程控、数控机床，或在旧机床上增设精密的检测装置等。技术改造可提高产品质量和生产效率，降低消耗，提高经挢效益。
设备改造的内容：
①提高设备自动化程度，实现数控化、联动化；
②提高设备功率、速度和扩大设备的工艺性能；
③提高设备零部件的可靠性、维修性；
④将通用设备改装成高效、专用设备；
⑤实现加工对象的自动控制；
⑥改进润滑、冷却系统；
⑦改进安全、保护装置及环境污染系统；
③降低设备原材料及能源消耗；
⑨使零部件通用化、系列化、标准化。