摘要：針對現(xiàn)有常規(guī)CA6140普遍車床的缺點提出數(shù)控改裝方案和單片機系統(tǒng)設計，提高加工精度和擴大機床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。本論文說明了普通車床的數(shù)控化改造的設計過程，較詳盡地介紹了CA6140機械改造部分的設計及數(shù)控系統(tǒng)部分的設計。采用以8031為CPU的控制系統(tǒng)對信號進行處理，由I/O接口輸出步進脈沖，經(jīng)一級齒輪傳動減速后，帶動滾動絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向的進給運動。

關鍵詞：數(shù)控機床，單片機數(shù)控系統(tǒng)，改裝設計

第一章概述

機床作為機械制造業(yè)的重要基礎裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導致了應用數(shù)字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經(jīng)濟效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。可以預料，今后，機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設計實例具有典型性和實用性。

第二章總體方案的設計

2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數(shù)控改造。利用微機對縱、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）伺服進給系統(tǒng)的改造設計數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因為開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。所以，本設計決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設計任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運行。在設計的數(shù)控裝置中，CPU的選擇是關鍵，選擇CPU應考慮以下要素：1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關；2.可擴展存儲器的容量與數(shù)控功能的強弱相關；3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外，還應根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應用場合、控制對象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數(shù)控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟型數(shù)控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心，增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統(tǒng)。2.3總體方案的確定經(jīng)總體設計方案的論證后，確定的CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動采用步進電機驅(qū)動。由8031單片機組成微機作為數(shù)控裝置的核心，由I/O接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經(jīng)電機驅(qū)動的自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發(fā)生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個數(shù)和一個同步信號，經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2－1所示：

一、改造原理及改造方案

1.改造原理

目前，數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比分為：經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)、標準型數(shù)控系統(tǒng)、全功能型數(shù)控系統(tǒng)和特殊型數(shù)控系統(tǒng)四大類產(chǎn)品。

經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)也稱簡易數(shù)控系統(tǒng)（simplenumericalcontrolsystem）。其特點是價格便宜、精度適中、功能簡化、針對性強，比較適用于老設備技朮改造和產(chǎn)品更新。

標準型數(shù)控系統(tǒng)的特點是功能較全，價格適中，適用于中檔的數(shù)控機床，應用較廣。

多功能型數(shù)控系統(tǒng)的特點是功能齊全，價格較貴。適用于加工復雜零件的大中型機床以及FMS、CIMS中使用的數(shù)控機床。

第一章概述

機床作為機械制造業(yè)的重要基礎裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導致了應用數(shù)字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經(jīng)濟效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A料，今后，機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設計實例具有典型性和實用性。

第二章總體方案的設計

2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數(shù)控改造。利用微機對縱、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）伺服進給系統(tǒng)的改造設計數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因為開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。所以，本設計決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設計任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運行。在設計的數(shù)控裝置中，CPU的選擇是關鍵，選擇CPU應考慮以下要素：1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關；2.可擴展存儲器的容量與數(shù)控功能的強弱相關；3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外，還應根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應用場合、控制對象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數(shù)控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟型數(shù)控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心，增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統(tǒng)。2.3總體方案的確定經(jīng)總體設計方案的論證后，確定的CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動采用步進電機驅(qū)動。由8031單片機組成微機作為數(shù)控裝置的核心，由I/O接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經(jīng)電機驅(qū)動的自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發(fā)生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個數(shù)和一個同步信號，經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2－1所示：

第三章微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計

3.1微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路總體方案設計本系統(tǒng)選用8031CPU作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機。外接一片2764EPROM，作為監(jiān)控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數(shù)。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統(tǒng)的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環(huán)形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬件框圖如圖3－1所示：圖3－28031芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖各引腳功能簡要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口，每個端口8根I/O線。當系統(tǒng)擴展外部存儲器時，P0口用來輸出低8位并行數(shù)據(jù)，P2口用來輸出高8位地址，P3口除可作為一個8位準雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數(shù)據(jù)輸入端。P3.1TXD：串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0：外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0：定時器/計數(shù)器0外部輸入端P3.5T1：定時器/計數(shù)器1外部輸入端P3.6WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。P3.7RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。在進行第二功能操作前，對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD：RST為復位信號線輸入引腳，在時鐘電路工作以后，該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式：一種是加電自動復位，另一種為開關復位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，普通機床越來越不能滿足市場的需求，其勞動強度大，危險性高，且不能滿足現(xiàn)代科學的批量生產(chǎn)需要，越來越多的企業(yè)將普通機床逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)控化，因為數(shù)控機床可彌補普通機床的許多缺點，可實現(xiàn)加工精度高，多工序的集中化，自動報警，自動補償及自動監(jiān)控的功能。

關鍵詞：改造；數(shù)控車床；質(zhì)量控制

如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進行改造，僅購買新的數(shù)控車床，則會增加許多生產(chǎn)廠家設備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時間使用的車床進行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。

由于進行數(shù)控化改造對于改造廠家來說，較雜又亂，但如何對改造的數(shù)控機床進行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題，在此談一下如何進行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。

普通車床數(shù)控改造分為新機改造和舊機改造，新機改造是用戶購買普通車床或普通光機（指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?，改造廠家根據(jù)其要求進行數(shù)控化改造。舊機改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進行翻新并進行數(shù)控化改造。其中舊機改造包括大修車床改造和用戶舊機部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點和檢驗過程。

1新機改造和舊機大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，普通機床越來越不能滿足市場的需求，其勞動強度大，危險性高，且不能滿足現(xiàn)代科學的批量生產(chǎn)需要，越來越多的企業(yè)將普通機床逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)控化，因為數(shù)控機床可彌補普通機床的許多缺點，可實現(xiàn)加工精度高，多工序的集中化，自動報警，自動補償及自動監(jiān)控的功能。

關鍵詞：改造；數(shù)控車床；質(zhì)量控制

如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進行改造，僅購買新的數(shù)控車床，則會增加許多生產(chǎn)廠家設備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時間使用的車床進行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。

由于進行數(shù)控化改造對于改造廠家來說，較雜又亂，但如何對改造的數(shù)控機床進行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題，在此談一下如何進行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。

普通車床數(shù)控改造分為新機改造和舊機改造，新機改造是用戶購買普通車床或普通光機（指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?，改造廠家根據(jù)其要求進行數(shù)控化改造。舊機改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進行翻新并進行數(shù)控化改造。其中舊機改造包括大修車床改造和用戶舊機部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點和檢驗過程。

1新機改造和舊機大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，普通機床越來越不能滿足市場的需求，其勞動強度大，危險性高，且不能滿足現(xiàn)代科學的批量生產(chǎn)需要，越來越多的企業(yè)將普通機床逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)控化，因為數(shù)控機床可彌補普通機床的許多缺點，可實現(xiàn)加工精度高，多工序的集中化，自動報警，自動補償及自動監(jiān)控的功能。

關鍵詞：改造；數(shù)控車床；質(zhì)量控制

如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進行改造，僅購買新的數(shù)控車床，則會增加許多生產(chǎn)廠家設備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時間使用的車床進行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。

由于進行數(shù)控化改造對于改造廠家來說，較雜又亂，但如何對改造的數(shù)控機床進行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題，在此談一下如何進行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。

普通車床數(shù)控改造分為新機改造和舊機改造，新機改造是用戶購買普通車床或普通光機（指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?，改造廠家根據(jù)其要求進行數(shù)控化改造。舊機改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進行翻新并進行數(shù)控化改造。其中舊機改造包括大修車床改造和用戶舊機部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點和檢驗過程。

1新機改造和舊機大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造

一、改造原理及改造方案

1.改造原理

目前，數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比分為：經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)、標準型數(shù)控系統(tǒng)、全功能型數(shù)控系統(tǒng)和特殊型數(shù)控系統(tǒng)四大類產(chǎn)品。

經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)也稱簡易數(shù)控系統(tǒng)（simplenumericalcontrolsystem）。其特點是價格便宜、精度適中、功能簡化、針對性強，比較適用于老設備技朮改造和產(chǎn)品更新。

標準型數(shù)控系統(tǒng)的特點是功能較全，價格適中，適用于中檔的數(shù)控機床，應用較廣。

多功能型數(shù)控系統(tǒng)的特點是功能齊全，價格較貴。適用于加工復雜零件的大中型機床以及FMS、CIMS中使用的數(shù)控機床。

摘要：車床的數(shù)控化改造這門課程，以普通車床數(shù)控化改造和廢舊數(shù)控車床升級改造過程中的典型項目任務為載體，通過理實一體化教學實踐，探索“車床數(shù)控化改造”課程教學設計及實踐研究。課程改革后，學生課堂學習氛圍及積極性有了較大提高。

關鍵詞：數(shù)控化改造;理實一體化教;項目任務

車床的數(shù)控化改造課程是機床再制造專業(yè)的核心專業(yè)課程，它綜合了本專業(yè)機床電氣控制與PLC、數(shù)控系統(tǒng)連接與調(diào)試、數(shù)控機床PLC控制與調(diào)試、數(shù)控機床機械部件裝配與調(diào)整和數(shù)控機床液壓與氣壓傳動等課程內(nèi)容，是前期這些課程知識和能力的綜合應用，對于提高本專業(yè)學生從事機床數(shù)控化改造或機床再制造方面所需核心技能具有重要意義。

1課程的基本信息

車床的數(shù)控化改造課程是“機床再制造專業(yè)”專業(yè)綜合應用性課程，開設于二年級學生第四學期后半學期，實行理實一體化項目教學，集中上課，邊做邊學；整合課改前72學時理論授課，4周機床數(shù)控化改造實訓（實訓結(jié)束后進行數(shù)控機床裝調(diào)與維修工技能鑒定），變成目前課改后的理實一體項目化授課120學時，數(shù)控機床裝調(diào)與維修工技能鑒定前1周集中培訓。

2課程的目標與定位

1伺服系統(tǒng)的選擇

伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)與刀具、主軸間的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)。它的性能在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。例如，數(shù)控機床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標均取決于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。伺服系統(tǒng)按控制方式分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類。在普通機床的數(shù)控化改造中，一般選用價格較低的開環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的執(zhí)行元件——伺服電機，通常采用步進電機或永磁式交流伺服電機。

步進電機是采用脈沖數(shù)字信號進行控制的，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動變?yōu)榱悖子诳刂?，價格最低。其選擇的關鍵是對參數(shù)進行確定。確定參數(shù)的具體方法是：先計算電機的步距角，其次確定其步距精度，然后再對它的轉(zhuǎn)矩進行選擇，最后選定步進電機驅(qū)動器。

永磁式交流伺服電機常用于進給驅(qū)動系統(tǒng)中，它容量大，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率高，但啟動特性欠佳。其選擇方法是：先確定電機的額定轉(zhuǎn)速，其次選擇其負載慣量，然后再確定它的額定轉(zhuǎn)矩，進行電機預選，最后通過進一步的速度、加減速轉(zhuǎn)矩及連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩的驗算確定預選電機是否符合要求。

2數(shù)控系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的中樞，是其中最關鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，選擇時要保證能購得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。

1機床進行數(shù)控化改造的必要性

微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。

由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。

可以實現(xiàn)加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。

由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。