机床的数控化改造及其未来发展趋势
综 述机床的数控化改造及其未来发展趋势
赵中敏 (淮海工学院东港学院,222069)
摘要:普通机床数控化改造是综合性很强的一门机电一体化技术,本文就如何实现改造进行了分析并提供了一些方法和思路。同时对数控设备的发展趋势作了介绍,为进一步改造提供了一些参考。
关键词:机床;数控化改造;数控设备;新特征
中图分类号:TG659 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2006)02-0005-03
NC tran sforma ti on and developm en t trend of mach i n e tool
Z HAO Zhong-m in
(Huahai Engineering College,222069)
Abstract:The common machine t ool NC transf or mati on is a synthet electr omechanical integrati on technol ogy,this text p r ovided s ome methods and trains of thought t o realize the transf or mati on,and intr oduced the devel opment trend of NC equi p2 ment at the sa me ti m e.
Key words:machine t ool;NC transf or mati on;NC equi pment;new characteristic
0 前言
有关资料表明,目前我国机床总拥有量为378万台,其中数控机床只有8万多台,远远低于美国、日本、德国、韩国等制造业发达国家机床数控化率20%以上的水平。主要表现在设备老化陈旧、自动化水平低、技术水平落后、劳动生产率低,严重影响了生产力的发展。采用先进的工艺设备,逐步增加数控机床所占比重,已经成为我国制造技术发展的总趋势,也是企业走出困境、提升水平,实现跨越式发展的必由之路。提高机床数控化率有两个途径:
a1购买新的数控机床;
b1把普通型的旧机床改造成数控机床。
平均测算,购买一台数控车床12万左右,数控改造一台只需3万元左右。考虑到我国企业的经济状况,靠投入大量资金购买更新数控机床不太现实。如何少投资多收益,利用有限的设备改造资金引进数控技术,笔者认为第2种方法比较适合我国企业的实际情况,普通机床的数控改造应成为我国企业数控技术推广应用的基本做法。
1 机床的数控化改造
普通机床的数控改造,是指将普通机床配置上数控系统,并对机床的某些部位做一定的改造,使机床具有数控加工能力。改造的项目随机床种类和精度要求而不同,现以经济型数控车床为例说明。
111 数字控制系统
进口数控系统有日本F ANUC系统、德国Sie mens 系统、美国MCS-8051系统等;国产数控系统主要有华中数控系统、广州数控系统等。这些数控系统均具有直线插补、圆弧插补、车公/英制螺纹、刀具补偿、间隙补偿、刀具自动转位等功能,性能稳定、价格适中。操作面板简单直观,主要有起动键、暂停键、单段/连续开关、连续进给键、急停键、键盘、显示屏等。不但控制弱电,对主轴变速、刀架转位、主轴起停与换向及其他一些辅助性动作也能通过指令控制。
112 滚珠丝杠螺母副改造
普通车床的进给丝杠都是滑动丝杠,即丝杠与螺母之间的摩擦为滑动摩擦。为了更好地消除丝杠与螺母之间的转动间隙,保证机床的加工精度,需要将原机床的滑动丝杠螺母副改换成滚珠丝杠螺母副。此项改造不属于必改项,对机床精度要求不高时,可以通过预紧原螺母的方法消除转动间隙。
113 步进电机选用
车床进给传动部分改造一般是拆除原机床的机械传动机构,用步进电机经齿轮或同步带机构,减速驱动丝杠,带动刀架纵向或横向移动。纵向步进电机固定在床身上,横向步进电机固定在床鞍上。
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114 减速驱动机构
在机床改造中,步进电机和丝杠传动副之间装有减速机构,其主要目的是为了得到所需的脉冲当量和增大驱动力矩,一般采用齿轮传动机构或同步带传动机构。此项改造不属于必改项,在步进电机的转矩足够大,结构许可的情况下,也可以不用减速驱动机构,由步进电机直接与丝杠副相连。
115 自动刀架安装
刀架改造是数控改造的重要内容,即将原普通车床的手动转位刀架替换成自动转位刀架。卧式车床自动转位刀架最常见的型式是螺旋型四转位刀架,拆除小拖板后将刀架调整好高度安装在中拖板上,由数控系统直接控制,效率高、工艺性能可靠。
116 光电编码器
加工螺纹时为了保证步进电机进给与主轴的旋转相配合,切削出固定螺距、固定起点、多头螺纹等量分度的螺纹,通常在主轴尾部安装增量式光电编码器。切制螺纹时,编码器与主轴同步旋转,同时发出与主轴转角相对应的脉冲信号,控制刀架纵向移动。
117 导轨改造
普通车床均为滑动导轨,这种导轨的缺点是静摩擦系数大,低速时易产生爬行现象,影响运动平稳性和定位精度。为了克服这一缺点,数控改造时,一种是将原导轨贴塑,使其成为贴塑导轨;另一种是将原滑动导轨换成滚动导轨。当机床精度要求不高时,一般不做导轨改造,以降低数控改造成本。
118 主轴变速机构
主轴变速改造一般采用交流异步电动机变频调速系统,由CNC控制变频器,变频器驱动交流异步电动机,实现自动无级变速。在自动化程度要求不高的情况下,机床主轴变速部分可不做改动,仍采用原手动变速机构,这样可大大降低改造成本。
2 数控设备新发展
211 数控系统结构体系的发展
数控系统是数控机床和数字化设备的核心,经过50多年的发展,数控系统已由原来传统的封闭体系结构系统发展到了采用微型计算机的开放式结构数控系统,并且进一步与网络技术、信息技术和控制技术相结合,向网络化、集成化和智能化方向发展。
21111 传统数控系统
a1传统数控系统是采用专用的封闭体系结构的数控系统,如F ANUC0系统、M itsubishiM50系统和Si2 e mens810系统等;
b1由于其封闭的软硬件结构,系统功能的扩展、改变和维修都比较困难,一般须由系统供应商进行;
c1目前,由于开放体系结构数控系统的发展,传统数控系统的市场正受到挑战,已逐渐缩小。
21112 “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统a1这是一种专用数控软硬件技术与通用计算机结合而开发的产品,如F ANUC18i、16i系统、Sie mens 840D系统、Nu m1060系统和AB9/360等数控系统;
b1它具有一定的开放性,但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统,其体系结构仍是不开放的。因此,用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大,但价格昂贵。
21113 “NC嵌入PC”结构的开放式数控系统a1由“开放体系结构运动控制卡+PC机”构成。这种运动控制卡通常选用高速处理器作为CP U,具有很强的运动控制和P LC控制能力。如美国DeltaTau 公司用P MAC多轴运动控制卡构造的P MAC-NC数控系统、日本MAZ AK公司用三菱电机的M ELDAS MA2 GI C64构造的MAZ ATROL640CNC等;
b1这类系统具有较好的开放性,它开放的函数库供用户在W indow s平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。
21114 软件开放式数控系统
a1系统的CNC功能基本上由计算机软件实现,而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。其典型产品有美国MDSI公司的OpenCNC、德国Power Aut omati on公司的P A8000NT等;
b1这种系统的开放性非常好,用户可以在其系统平台上,利用开放的CNC内核,开发所需的各种功能,构成各种类型的高性能数控系统,软件开放式数控系统具有最高的性价比,成为当今数控技术发展的方向。212 数控系统性能和功能方面的发展
21211 开放性系统可通过光纤与PC机连接,采用W indows兼容软件和开发环境。功能以高速、超精(具有高精纳米插补功能)为核心,并具有智能控制。特别适合于加工航空机械零件、汽车及家电的高精零件、各种模具和需5轴加工的复杂零件,以及用作超精机械控制。
21212 高级复杂的功能可进行各种数学的插补,如直
机床电器200612综 述———机床的数控化改造及其未来发展趋势
线、圆弧、螺旋线、渐开线、螺旋渐开线和样条等插补,也可以进行NURBS插补。采用NURBS插补可以大大减少NC程序的数据输入量,减少加工时间,特别适合于模具加工。NURBS插补不需任何硬件。
21213 强大的联网通信功能适应工厂自动化需要,支持标准F A网络与DNC的连接。可联接工厂干线或控制层通信网络、设备层通信网络、RS-485接口传送I/ O信号或采用Prellbus-DP进行高速通信。
21214 高速内装P MC由专用的P MC处理器控制梯形图和顺序程序,可用C语言在PC机上编程,基本P MC指令执行时间为01085p s;最大步数为32000步。21215 友好的用户界面,操作、维护方便,普遍采用触摸屏、2D和3D彩色图形显示、软件硬件的模块化结构等,给操作和系统维护带来很大方便。
213 新一代数控加工设备的特征
21311 高速化
目前车床和车削中心主轴转速达到8000r/m in,加工中心的主轴转速一般都在15000r/m in～20000r/m in,高的达到60000r/m in,切削进给速度一般达到20m/m in,高的甚至达到60m/m in,为充分发挥刀具材料性能、提高加工效率、降低加工成本,并且提高加工精度和表面加工品质,数控装备将进一步向更高速度或超高速方向发展。
21312 高精度
在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm;精密级加工中心则从±(3～5)μm,提高到±(1～115)μm;超精密加工精度已开始进入纳米级(01001μm)。
21313 高可靠性
国外数控装置M T BF己达6000h以上,伺服系统M T BF达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。21314 柔性化、网络化、集成化
为适应制造自动化的发展,向F MC、F M S和C I M S 提供基础设备,要求数控系统不仅能完成通常的加工功能,而且还能够具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头(有时带坐标变换)、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能,特别是依据用户的不同要求,可方便灵活地配置和集成。
21315 智能化
a1为追求加工效率和加工品质方面的智能化,设备有自适应控制、工艺参数自动生成的功能;
b1为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,具有前馈控制、电机参数自适应运算、自动识别负载自动选定模型和自整定等功能;
c1简化编程和简化操作方面的智能化,有智能化的自动编程和智能化的人机界面等功能;
d1具有智能诊断和智能监控方面的内容,方便系统的诊断及维修;
e1此外,还具有许多特别的智能功能,如加工运动规划、推理和决策能力,以及加工环境的感知能力、制造网络通信能力(包括与人的交互)、智能编程、智能数据库和智能监控等。
21316 工艺复合化
以减少工序辅助时间为主要目的的复合加工,正朝着多轴和多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工,以减少非加工时间。因为在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升降速上。因此,复合功能的机床是近年来发展很快的机种,其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序。
21317 绿色化、安全化
随着全世界对环境问题的关注,“绿色制造”在全球兴起,相应的数控装备及其相关工艺的绿色、无公害化和更好的安全性受到人们的重视。
21318 工艺品化
高档数控机床的外观品质也趋向于工艺品化。
3 结束语
企业在激烈的市场竞争中要生存和发展,技术更新必须走在前列。数控技术作为高新技术产物,其先进生产力作用直接带动了世界范围机械制造业的革命性变化。为了使数控技术走向企业,我们需要对各环节依靠新技术、新成果、新方法进行改进,从而实现企业的跨越式发展。普通机床数控改造是综合性很强的一门机电一体化技术,该技术如想更好地应用于企业,需要不断地跟踪学习并应用新技术成果。
参考文献:
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出版,1999.(下转10页)
综 述———机床的数控化改造及其未来发展趋势机床电器200612
且借助互联网的标准技术可访问PROF I N ET组件。为了获得与其它系统范围的开放链接,PROF I N ET采用OPC DA和DX。
214 网络拓扑
针对要连网单元的要求而定。PROF I N ET网络拓扑有:星型、线型、树型和环型结构。实际的系统是由混合结构组成,可以用铜缆或光缆实现。
215 网络安装
PROF I N ET网络安装依据工业环境下对以太网网络的特殊要求给设备制造商提供清晰的设备接口规范和布线要求。“PROF I N ET安装导则”给装备制造商/操作人员提供以太网网络安装的简单规则。
3 作为下一代现场总线,PROF I N ET需要能够集成许多成熟的正在使用的
现场总线
由于I T技术的应用,在PROF I N ET方案中保护投资也起着至关重要的作用。PROF I N ET能集成现有的现场总线系统(例如I N TERBUS、PROF I B US),且无需修改现有设备。这就保护了所有投资者的现有投资。PROF I N ET可以实现从现有的现场总线解决方案(例如:I N TERBUS、PROF I B US DP)到基于以太网的PRO2 F I N ET的无缝转换。
PROF I N ET提供2种集成现场总线系统的方法: 311 通过代理服务器的现场总线设备集成
在此情况下,代理服务器代表以太网上较低层的现场设备。采用代理服务器方案,PROF I N ET提供了从现有设备到新安装的设备之间的全透明转换。
312 整个现场总线应用的集成
一个现场总线段代表一个自包含的PROF I N ET组件,该组件代表的是在较低层操作现场总线(例如:I N2 TERBUS、PROF I B US DP)的PROF I N ET设备。由此,较低层现场总线的所有功能以组件的形式保存在代理服务器内,然后这些功能在以太网上就可供使用了。
为了满足所有自动化的需求,PROF I N ET还吸纳了多年积累的现场总线和工业以太网的技术决窍,从一开始就决定了PROF I N ET采用开放的标准、现有设备的简单处理和集成的定义。PROF I N ET持续不断的开发为用户带来了长远的前景,对于用户来说,采用PROF I N ET可降低安装、工程和投运的成本。对于业主来说,由于运用了自适应的子单元,PROF I N ET简化了装备的扩展并提高了装备的可用性。
拥有PROF I N ET,作为系统和机械制造商:由于自适应的模块而具有更高的可用性;由于并行地投运,减少了投运时间;可管理的设备特定的详细信息提供简化的诊断,使从设计到运行更快捷。作为系统集成商:由于从现场级到企业管理级的开放性标准化的通信,可自由选择供应商;由于模块化,可容易地扩展开放的工程系统。由于自适应的子系统,具有高度的系统可用性;通过集成现有的系统和设备,投资得到了保护;由于采用已认证的设备而获得高质量标准。
4 小结
PROF I N ET—远远不仅仅是以太网,而是自动化领域的开放的解决方案。
a.PROF I N ET规定了强大功能,从网络安装到基于W eb诊断的整个自动化解决方案的实现;
b.PROF I N ET的模块化结构可非常容易地扩展和包含其它功能;
c.PROF I N ET提供标准化的独立于制造商的工程接口。它能够方便地把各个制造商的设备和组件集成到单一系统中。设备之间的通信链接以图形形式组态,无需编程。
收稿日期:2005-07-29
(上接7页)
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收稿日期:2005-03-30
作者简介:赵中敏(1974-),男,教师,在职硕士。主要从事机电一体化方面的研究与教学工作。
机床电器200612研究?开发———下一代现场总线新标准
我国数控机床的发展趋势
我国数控机床的发展趋势 我国数控系统的发展概况: 历史回顾:我国数控系统研究起步于1958年,50多年的发展历程大致分为三个阶段: 第一阶段(1958-1979),封闭式发展阶段,这一阶段研制了晶体管数控系统与集成电路数控系统。在这一阶段,由于国外技术封锁与我国的基本条件限制,数控系统发展较慢。 第二阶段(1980-1989)就是国家“六五”“七五”期间以及“八五”前期,这一阶段通过引进技术,消化吸收,初步建立起国产化数控系统体系。 第三阶段(1990-至今)主要就是实施产业化的研究,进入市场竞争阶段。在此阶段,我国国产数控设备的产业化取得实质性进步,已奠定了数控技术发展的基础,初步形成数控系统研发基地建立具有批量生产能力的数控系统生产厂。 我国数控系统发展现状: 第一数控化改造的基本完成,为节约成本,进一步发挥老式传统机床的功效与潜在价值,将大批传统老式机床改造为数控机床就是一种必然性与趋势。现在的工厂基本以实现数控化。老式机床基本淘汰,只有小部分用于但见生产,或者用于教学。 第二高级数控技术的缺失,我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。数控技术就是先进制造技术的核心技术,它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平与综合国力的强弱,
具有超越其经济价值的战略物资地位。由于我国企业大部分数控机床与数控系统依赖进口,企业承受不了巨额购置费,且易受国外的控制,另外数控机床维修力量薄弱,进口的备件维修成本高,设备完好率低,大部分进口机床数控系统已经崩溃,有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。 第三中高档数控系统的开发与生产取得明显进展,1)研制出了开放式数控系统体系结构与软硬件平台。2)研制出了高档交流伺服驱动系统与主轴交流伺服控制系统。3)开发了数控机床集群控制系统。数控系统的发展趋势: 1高速度高精度化,速度与精度就是数控系统的二个重要技术指标,它直接关系到加工效率与产品质量。对于数控系统,高速度化,首先就是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后,可以高速度处理技术伺服电动机的位移量,并要求伺服电动机高速度作出反映。此外,要实现生产系统高速化,还必须谋求主轴转速,进给率,刀具交换,托盘交换等各种关键部件实现高速化。搞精度化,一般就是通过减少数控系统的控制误差与采用补偿技术来达到。 与日本三菱数控系统的对比,所有三菱系列控制器都标准配备了RISC 64位CPU,具备目前世界上最高水准的硬件性能。(与M64相比,整体性能提高了1、5倍) 2 体系开放化,传统的数控系统就是一种封闭专用封闭式系统,各个厂家的产品之间以及与通用计算机之间不兼容,维修,升级困难。越来越难以满足市场对数控系统的要求,针对这种情况,人们提出了开
数控机床的现状与发展趋势综述
数控机床的现状与发展 趋势综述
数控机床的现状与发展趋势 摘要：从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。 关键：高速化 / 高精度化 / 复合化 / 智能化 / 开放化 / 网络化 / 多轴化 / 绿色化 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 一、数控机床的发展趋势 机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺实用性和经济性。 （一）高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达 200000r/min；
CA6140普通车床数控化改造设计
目录 第一章设计任务 (5) 1.1题目： (5) 1.2 任务 (5) 第二章总体方案的确定 (6) 第三章机械系统的改造设计方案 (7) 3.1主轴系统的改造方案 (7) 3.2安装电动卡盘 (7) 3.3换装自动回转刀架 (8) 3.4螺纹编码器的安装方案 (8) 3.5进给系统的改造与设计方案 (9) 第四章进给传动部件的计算和选型 (10) 4.1脉冲当量的确定 (10) 4.2切削力的计算 (10) 4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (11) 4.4同步带减速箱的设计 (12) 4.5步进电动机的计算与选型 (13) 4.6同步带传递效率的校核 (16) 第五章绘制进给传动机构的装配图 (18) 第六章控制系统硬件电路设计 (21) 第七章步进电动机驱动电源的选用 (22) 第八章容总结 (29) 参考文献 (30) 摘要
我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。
机床数控化改造必要性
一、机床进行数控化改造的必要性 （1）数控机床：1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 ①数控（NC）阶段（1952～1970年） 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。 ②计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在） 到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。 到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控
数控机床的发展趋势及国内发展现状.doc
数控机床的发展趋势及国内发展现状 1．引言 从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 2．数控机床的发展趋势 2.1 高速化
随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达200000r/min； （2）进给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工； （3）运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给速度； （4）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0. 5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀的换刀时间仅0.9s。 2.2 高精度化 数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 （1）提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使C NC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲），位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法； （2）采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%～80%；
论数控技术的发展趋势
论数控技术的发展趋势 【论文关键词】：数控技术; 趋势; 智能 【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。 1. 引言 数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 2. 国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 3. 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面： 3.1 高精度、高速度的发展趋势
CA6140车床数控化改造解析
摘要 数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好的解决了现代机械制造中的结构复杂.精密.批量小.多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。但数控机床价格昂贵，一次性投入对企业来说负担很大。另一方面，在国内还有大量的普通机床,只需对其进行一些相关的技术性改造就可以形成一定生产能力的经济型数控机床。不仅能节省很大一部分资金，还能提升其市场竞争力。具有极大的经济潜力。 对于职业院校的数控实训教学而言，通过闲置的普通车床进行数控化改造，可盘活资产，实现资产优化配置，同时对教师和学生而言也是一次很好的学习、锻炼和提高的机会。对推动教学改革、专业转型和课程开发都有积极的意义。 我院现有闲置的普通车床为云南机床厂生产的CAY6140-1000，通过对该机床的结构特点进行分析，对机械和电气进行数控化改造，改造后的数控车床主要用于中小型轴类零件、盘类零件及螺纹的加工。
第一章数控机床的结构和工作原理 1.1数控车床工作原理及加工特点 以数字形式进行信息控制的机床称为数字控制机床，简称为数控机床。 数字控制系统是相对于模拟系统而言：数字控制系统中的信息是数字量，而模拟控制系统中的信息是模拟量。随着计算机技术的发展，硬件数控系统已被逐渐淘汰，取而代之的是计算机数控（CNC）系统。 图1-1 数控车床 1．数控车床的工作原理 数控车床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如择刀、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其辅助装置严格地按照程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 2．数控车床的加工特点 （1）高难度零件加工：“口小肚大”的内成型面零件，有仅在普通车床上难以加工，还难以测量。 （2）高精度零件加工：高精度零件均可在高精度的特种数控车床上加工完成。 （3）高效率完成加工：为了提高车削加工的效率，通过增加车床的控制坐标轴，就能在一台数控车床上同时加工出两个多工序的相同或不同的零件，也便于实现一批工序特别复杂零件车削全过程的自动化。 1.2 数控车床的组成 数控车床一般由输入/输出装置、CNC装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器及电器控制装置、辅助装置、机床本体和测量装置组成。图3-1是数控车床的组成框图。其中除机床本体之外的部分统称为CNC系统
(完整版)普通机床数控化改造实例及分析
普通机床数控化改造实例及分析 来源：数控产品网添加：2010-05-22 阅读:649次 [ 内容简介] 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。 现在很多企业为了生存和发展，不断地提高机床的数控化率是必要的。需要进行数控改造的设备一般包括传统机床及近期从国外引进，因存在问题而不能投产的机床设备和生产线。我们芜湖高新重型机床有限公司，在机床数字化控制和改造方面有独特的心得和实际经验。在普通机床恢复精度改造成高效的数控机床方面做了大量的工作。现为了更好的服务客户，我们总结了有关机床数控改造的知识供大家参考。 一、数控改造的内容 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。 二、数控系统发展的趋势 l．向开放式、基于PC的第六代方向发展 基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控任务PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。在远程通信、远程诊断和维修的应用将更加普遍。 2．向高速化和高精度化发展 3．向智能化方向发展 (1)应用自适应控制技术。数控系统能检测过程中的重要信息，并自动调整系统参数，改进系统运行状态。 (2)引入专家系统指导加工。将熟练工人和专家经验、加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 (3)引入故障诊断专家系统 (4)智能化数字伺服驱动装置。可以通过自动识别负载和自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状态。 三、数控系统的选择 1．开环系统 该系统的伺服驱动装置是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。这种系统不需要位置和速度反馈，位移精度主要决定于步进电机的角位移精度和齿轮丝杠等传动元件的精度，所以位移精度低。但系统结构简单、调试维修方便、工作可靠、成本低、易改装成功。 2．闭环系统 该系统由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置信号反馈给计算机，与给定值进行比较，将两者的差值放大并变换，驱动执行机构，以消除偏差。此系统复杂、成本高、对环境温度要求严。但系统精度高、速度快、功率大。可根据产品技术要求，决定是否采用。
数控技术的发展趋势
数控技术的发展趋势 日期: 2009-11-27 6:13:15 浏览: 327 来源: 学海网收集整理作者: 未知 数控技术是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而且在"高精尖"数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 我国数控技术起步于1958 年，在近50 年发展历程大致可分为3 个阶段：第一阶段从1958 年到1979 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段由于改革开放、国家的重视、研究开发环境和国际环境的改善，我国的数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段，在此阶段我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。 1.取得的成绩 纵观我国数控技术近50 年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩： ——奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术：我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化和产业化。——初步形成了数控产业基地在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂、兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 ——建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 2.存在的差距 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但也要清醒的认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比(与国外对比)不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的技术水平差距有扩大趋势。与国外水平相比时，我国数控技术水平和产业化水平大致估计如下： 1)技术水平比国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大； 2)产业化水平市场占有率低，品种覆盖面小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对较差；可靠性不高，商品化程
CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
C6140普通车床数控化改造技术协议
C6150A普通车床数控改造方案 一、概述： 贵公司现有C61140普通车床，为了提高生产效率，提高产品的一致性和加工复杂零件。贵公司提出对C61140普通车床进行数控化升级改造。根据贵公司提出的技术要求，结合我公司在数控机床改造方面积累的经验。特制定如下C61140普通车床数控化升级改造技术协议。 二、机械改造部分： 根据《GJB5481-2005国家军用标准》{机床数控化改造通用技术要求} 改造前，应按GB/T 17421.1-1998规定的方法对机床几何精度进行检测，并符合下列要求: 对于改造后需加工的零件（顶头）精度在8级或8级以上的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅱ类机床的要求。 对于改造后需加工的零件精度在8级以下的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅲ类机床的要求。 (说明：由于该车床为全新设备。在改造前由双方共同确认机床几何精度，如果几何精完全符合国家标准及出厂精度将不进行几何精度修复工作。) ▲改造部分 (1)进给系统改造：用数控系统控制纵横两方向的伺服电机，实现X、Z两方向的进给。 ①保留Z轴梯形丝杆，只增加伺服电机及行星减速机，获得Z向进给运动。 ②将刀架滑动丝杠螺母副改为滚珠丝杠副。通过连接装置与伺服电机连接，得到X向进给运动。 (2)刀架保留原手动刀架，如需电动刀架，费用另计 (3)保留主轴的驱动方式，增加主轴编码器，编码器采用同步带传动方式。 ▲普通卧式车床数控改造后示意图： ①在改造时取消其原有的走刀箱及溜板箱。
②将原机床上床身梯形丝杆、中拖板梯形丝杆更换为滚珠丝杆。 ③因为为了节约费用，保留了Z轴梯形丝杆，但轴反向间隙可能较大（数控只能补偿1MM间隙），加工时尽量向同一个方向移动，反向移动时，需在程序上补偿反向间隙，同时T型丝杠精度不高，长距离时可能误差较大（根据丝杠磨损情况而定）。 ④重新设计、加工伺服电机安装座。 ⑤伺服电机与滚珠丝杆的联接采用梅花辨式联轴器。 ⑥滚珠丝杆副的润滑采用集中润滑站系统定时定量润滑。 ▲改造件的机械设计要求 1 机床改造件的安全防护设计应符合GB15760的规定。 2 加工件应符合图样、技术文件和有关标准的规定。 3 加工尺寸的未注公差，应符合GB/T 1804－2000的m级。 4 加工件在热处理后不再进行加工的表面应清洁，表面处理后的光泽应均匀一致。 5 重要铸件粗加工后应进行时效处理。 6 铸件上不影响使用和外观的缺陷，允许按有关规定进行修补。 7 加工件的已加工表面不应有磕碰、划伤和锈蚀等缺陷，螺纹表面不应有压痕。搬运和存放时，应防止加工件损伤和变形。 ▲主要改造件加工的基本要求 1 箱体上滚动轴承孔的形状公差应符合GB/T 275-1993的规定。 2 箱体上孔端面对孔轴线的垂直度，一般应按所选轴承的型号和精度等级的安装精度要求确定。 3 系统中高速、重载和滑移齿轮的齿部应进行淬火、渗碳和表面氮化的处理，并应符合有关标准的规定。圆锥齿轮的精度应符合GB/T 11365-1989的规定。 4 滚珠丝杠副应符合GB/T 17587.3-1998的规定。机床传动链末端滚珠丝杠副精度等级的选择应保证各类型机床精度的要求。 ▲数控改造装配技术要求 1）装配环境应清洁。精度要求高的部件，装配环境应符合有关规定。 2 ）装配时的零、部件应清理清洁。在装配过程中，零部件不应磕碰、划伤和锈蚀。零部件的配合面及外露表面不应有修挫和打磨等痕迹。 3）机床应按产品图样和装配工艺规程进行装配。装配到机床上的零、部件（包括外购件）均应达到图样及技术文件规定的质量要求。
数控技术的最新发展趋势
数控技术的最新发展趋势 数控技术是以数字化进行控制机床运作及加工过程的一种方法，由数控装置、进给装置、可编程控制器、主轴驱动器等部分组成。信息技术、计算机技术、传统控制技术的优化结构及有机结合，给数控技术发展现代化提供了新的契机和空间。数控技术的不断发展和应用领域的不断扩大，对关系国计民生的重要行业的发展起着越来越重要的作用。 一、数控技术的发展现状 目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC 只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场
环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM 中的设定量，因而影响CNC 的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC 系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC 向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。二、数控技术发展趋势 进入20 世纪90 年代以来, 由于计算机技术的飞速发展, 推动了数控机床技术更快的更新换代。 2.1 数控技术体系结构的发展 首先，体系结构的网络化。通过机床联网的形式，可以在任一台机床上对其它机床进行操作、编程、运行、设定，而且不同机床的画面可以同时显示在每台机床的屏幕上。因此，机床联网可以进行无人化操作和远程控制。其次，体系结构的集成化。采用高度集成化的RISC、CPU 芯片和大规模可编程集成电路EPLD、FPGA、CPLD 及专用集成电路ASIC芯片，可以提高软硬件运行速度和数控系统的集成度。而且应用FPD 平板显示技术，还可提高显示器的性能。 2.2 数控技术的性能发展方向 首先，工艺复合性及多轴化。数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上经一次装夹后，通过旋转主轴头、自动换刀或转台等各种措施，完成多表面、多工序的复合加工。其次，性能的高速高精高效化。速度、精度及效率是机械制造技术的主要性能指标。采用RISC 芯片、高速CPU 芯片、带高分辨率绝对式检测元件以及多CPU 控制
机床的数控化改造及其未来发展趋势
综 述机床的数控化改造及其未来发展趋势 赵中敏 (淮海工学院东港学院,222069) 摘要:普通机床数控化改造是综合性很强的一门机电一体化技术,本文就如何实现改造进行了分析并提供了一些方法和思路。同时对数控设备的发展趋势作了介绍,为进一步改造提供了一些参考。 关键词:机床;数控化改造;数控设备;新特征 中图分类号:TG659 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2006)02-0005-03 NC tran sforma ti on and developm en t trend of mach i n e tool Z HAO Zhong-m in (Huahai Engineering College,222069) Abstract:The common machine t ool NC transf or mati on is a synthet electr omechanical integrati on technol ogy,this text p r ovided s ome methods and trains of thought t o realize the transf or mati on,and intr oduced the devel opment trend of NC equi p2 ment at the sa me ti m e. Key words:machine t ool;NC transf or mati on;NC equi pment;new characteristic 0 前言 有关资料表明,目前我国机床总拥有量为378万台,其中数控机床只有8万多台,远远低于美国、日本、德国、韩国等制造业发达国家机床数控化率20%以上的水平。主要表现在设备老化陈旧、自动化水平低、技术水平落后、劳动生产率低,严重影响了生产力的发展。采用先进的工艺设备,逐步增加数控机床所占比重,已经成为我国制造技术发展的总趋势,也是企业走出困境、提升水平,实现跨越式发展的必由之路。提高机床数控化率有两个途径: a1购买新的数控机床; b1把普通型的旧机床改造成数控机床。 平均测算,购买一台数控车床12万左右,数控改造一台只需3万元左右。考虑到我国企业的经济状况,靠投入大量资金购买更新数控机床不太现实。如何少投资多收益,利用有限的设备改造资金引进数控技术,笔者认为第2种方法比较适合我国企业的实际情况,普通机床的数控改造应成为我国企业数控技术推广应用的基本做法。 1 机床的数控化改造 普通机床的数控改造,是指将普通机床配置上数控系统,并对机床的某些部位做一定的改造,使机床具有数控加工能力。改造的项目随机床种类和精度要求而不同,现以经济型数控车床为例说明。 111 数字控制系统 进口数控系统有日本F ANUC系统、德国Sie mens 系统、美国MCS-8051系统等;国产数控系统主要有华中数控系统、广州数控系统等。这些数控系统均具有直线插补、圆弧插补、车公/英制螺纹、刀具补偿、间隙补偿、刀具自动转位等功能,性能稳定、价格适中。操作面板简单直观,主要有起动键、暂停键、单段/连续开关、连续进给键、急停键、键盘、显示屏等。不但控制弱电,对主轴变速、刀架转位、主轴起停与换向及其他一些辅助性动作也能通过指令控制。 112 滚珠丝杠螺母副改造 普通车床的进给丝杠都是滑动丝杠,即丝杠与螺母之间的摩擦为滑动摩擦。为了更好地消除丝杠与螺母之间的转动间隙,保证机床的加工精度,需要将原机床的滑动丝杠螺母副改换成滚珠丝杠螺母副。此项改造不属于必改项,对机床精度要求不高时,可以通过预紧原螺母的方法消除转动间隙。 113 步进电机选用 车床进给传动部分改造一般是拆除原机床的机械传动机构,用步进电机经齿轮或同步带机构,减速驱动丝杠,带动刀架纵向或横向移动。纵向步进电机固定在床身上,横向步进电机固定在床鞍上。 综 述———机床的数控化改造及其未来发展趋势机床电器200612
C6140普通车床的数控化改造
机电一体化系统设计任务书总汇 课题：C6140普通机床的数控化改造 姓名：蒋青松（第7组） 班级： 5 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 院系：机械工程学院 2015年6月
任务一 一：总体方案的确定 总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。 1.普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。 2.普通车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。 3.根据技术指标中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多、速度快、抗干扰能力强、性/价比高等优点。 4.根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等，还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。 5.为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。 6.计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间隙机构。
二：机械本体 初步原理框图
数控原理框图 三：问题说明 1：连续控制系统：由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速度相对于工件沿加工路径运动（因为点位控制系统要求工件相对于刀具运动过程不进行切削），所以选择之； 2：开环控制系统：该改造属于经济型数控机床，加工精度要求不高，没有加入反馈系统，为了简化系统，降低成本，所以选择之。3：机床选择X，Z两轴联动。 4：由于是开环控制，而且结构简单，适用于普通数控机床，功能水平低。
数控技术的现状和发展趋势
目录 摘要 (1) 1绪论 (1) 2数控技术国外现状 (1) 2.1开放结构的发展 (1) 2.2伺服系统 (1) 2.3 CNC系统联网 (1) 2.4功能不断发展扩大 (1) 3数控技术发展趋势 (1) 3.1性能发展方向 (1) 3.2功能发展方向 (1) 3.3体系结构发展方向 (1) 3.4智能化新一代PCNC数控系 (1) 3.5新一代数控技术关键问题 (1) 结语 (1) 参考文献 (1) 致 (1)
数控技术的现状和发展趋势 CNC technology, the status quo and development trends 摘要 本文简要介绍了当今世界数控技术发展的趋势及国外数控技术发展的现状，在此基础上本文从性能、功能和体系结构三个方面介绍了数控技术的发展方向。阐述肯定了当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能并提出了实现文中所述发展方向的关键技术。 关键词：数控，发展趋势，功能，性能，开放性。 Abstract: This paper mainly introduces the current d evelopment ambition of numerical control technology a nd the developing .ON the basis of this the paper introduce the development direction from the aspect s of capacity, function and structure. PCNC is the key technology to achieve this, because PCNC adapt s to the complex producing procedure and is a new generation of intelligence. Key words：NC, trends, features, performance, openness
机床数控化改造实例
前言 2005年，我国数控金属切削机床生产59639台，进口30746台。除部分出口外，总消费数量约85000台。在生产的数控金属切削机床中，经济型数控机床占60%以上（生产的数控机床中经济型数控机床占89%到90%），中档以上的数控金属切削机床不足40%。2006年，我国机床工业的产值和销售收入保持较高的增长速度，其中数控金属切削机床产量快速增长，全年生产85756台，同比增长32.8%，增幅高于金属切削机床产量增幅的18.4%。2007年1月至10月我国进口金属加工机床57.06亿美元，其中金属切削机床进口达41.98亿美元，同比减少8.18%，所占比例为73.57%；成形机床进口达15.08亿美元，同比增长5.68%，所占比例为26.43%。 专家认为，目前我国机床市场的需求结构已经发生了很大的变化，数控机床，特别是普及型数控机床将逐步成为市场主体。国内的机床制造企业在努力开拓高档机床的同时，一定要加速普及型数控机床产业化步伐。通过生产和进口数控机床并不能满足我国日益增长的制造业需求，而淘汰大型企业原有的大量普通金属切削机床不但会造成很大的浪费，而且会因为缺乏资金购买大量的数控机床来填补淘汰普通金属切削机床后的机床空缺，造成停产。所以，目前数控化改造是适应我国制造也迅猛发展，资金短缺，旧有机床所占比例大的国情所需。据调查，现有的与机床数控化改造有关的书籍不多，在网上有关机床数控化改造的问题很多，但是多偏向于一些基本的改造常识和高级的改造技巧方面的问题。由于机床数控化改造涉及的知识面广，若没有专业知识的支持，改造后的机床在使用中会出现很多问题，进而造成事故；而且数控化改造的市场也会因此变得不规范。因此，数控化改造的规范化设计改造是非常迎合目前数控化改造市场的需要的。 机床数控化改造主要是针对数控系统，伺服系统，辅助控制系统和液压系统的改造。由于数控机床本身是机，电，液一体化，结构复杂的产品，因此在改造中是否按照准确的计算方法计算，是否按照规则，要求选择改造方案和元器件类型，是决定改造后机床性能，运行精度，加工质量和可靠性的关键因素。 本书着眼于数控机床改造的具体实例，通过提供详细的计算公式，选择原则和选择方案，进一步说明了数控机床的改造方法。同时根据已有的改造案例总结改造中出现的问题，并说明相应的改造方法。 第一章机床数控化改造概述 1.1 机床数空化改造的必要性 1.1.1微观改造的必要性 从微观上看，数控机床同传统机床相比有如下突出的优越性，而且优越性都来自数控系统计算机的威力。 1）可以加工传统机床加工不出来的曲线，曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。