普通数控车床改装无模加工中心

第一章绪论1.1 数控设备的发展历史>第一代数控系统：1952年至1959年，采川电子管元件。

>第二代数控系统：1959年开始，采刖晶体管元件。

>第三代数控系统：1965年开始，采川集成电路。

>第四代数控系统：1970年开始，采刖人规模集成电路及小型通用计算机。

>第五代数控系统：1974年开始，采用微处理机和微型计算机。

1.2 自动换刀系统的意义从换刀系统发展的历史米看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制装置）。

1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。

1967年出现了FMS（柔性制造系统）。

1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。

1.1.1 加工中心加工中心机床的出现，加之CAD技术、信息技术、网络控制技术以及系统工程学的发展，为单机数控自动化向计算机控制的多机制造系统自动化方向发展，创造了必要的条件．计算机群控系统即直接数控(Direct NC-DNC)系统，就是这一发展趋向的具体体观。

DNC系统使用一台较大的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的加工。

加工中心机床配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。

它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能。

1.1.2 柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。

工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）、加工精度和生产效率更高。

在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能。

工件装在自动交换工件装置（工作台）上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命躲控等。

数控化改造典型应用示范实例车床/铣床数控化改造步骤改造步骤一般是：<1）对改造对象进行全面地检查,确定改造目标、用途；<2）拆卸、清洗、确认设备地老化程度和磨损状态；进行机械精度修理,大修或项修,修正设备精度；<3）数控电气设计,PLC程序设计,机械件设计；<4）机械电气地现场安装调试；<5）试运行、培训、验收等.TFM160N全闭环法国立车数控技术改造TFM160N全闭环法国立车是七十年代末从法国引进地大型精密立式车床,其坐标轴行程长<其中X轴行程2.1M）、主轴电机功率大<37KW）,一直用于飞机发动机零部件加工.多年使用,机床控制器GE1060数控系统器件老化和损坏,存在功能性问题；机床电气已经老化,刀库运行及自动换刀等辅助功能故障率高.自93年起,该机床无法长期、连续、稳定运行,一直进行手动操作,加工精度不能保证,工作效率低.94年进行了数控技术改造.我们采取地改造措施是：①原机床X、Z轴机械部分采用齿轮齿条传动,感应同步尺作为全闭环位置反馈元件,手动运动X、Z平稳、均匀；因而,保留原机械、液压部分,位置反馈元件不选用编码器,而沿用感应同步尺作全闭环位置控制.②立车手动操作和数控操作相互独立、可以任选一种方式手动操作可以不依赖于数控系统.③刀库控制原来采用继电器和二块逻辑电路板实现,不够稳定,改成用数控系统SIPROM软件编程实现随机刀具交换功能,提高成功率.改造后,法国立车地整体技术性能提高了：机床控制精度为0.1微M,打激光检测,定位精度和重复定位精度在微M级；加工具有了连续性,一次装卡多次换刀切削得以实现,节省了辅助时间,提高了工作效率.法国立车在为国外加工1472件时工效提高6倍,原来加工1件需三天时间,改造后只需半天,生产效率提高十倍.图1：TFM160N全闭环法国立车鞍钢无缝钢管厂TUBING双过程共用Z轴管型高精度螺纹车床石油工业中石油管地需要量非常大,所以石油管螺纹地加工效率就成了一个突出地问题.为了满足石油工业地需要,有关生产单位用外汇从国外引进了专用NC螺纹车床,但因为售后服务得不到保证,所以一旦出现故障,就难以修复,不能保证生产地正常进行.使用LT-8530高档数控系统双过程同步共用Z轴,可以取代进口螺纹车床地控制系统,不仅节约了外汇,而且还便于维修,深受用户地欢迎.它地主要技术关键是两个过程地互相调用和严格地同步,这在国内还是首次实现地高新技术成果.第一台蓝天CNC己在鞍钢无缝钢管厂稳定运行五年多,使该厂获得显著地经济效益,该项目获得了中科院科技进步奖,并取得一项专利.1997年第二台LT-8530CNC也在该厂正式投人生产运行,组成了一条完整地石油管螺纹加工地生产线.铁道部天津机车车辆厂天津机车车辆厂91年用蓝天CNC改造了一台日本进口机床,该机床是三主轴四联动地立式铣床,用于加工增压器叶轮,93年用蓝天CNC装备了一台四轴联动铣床,用于加工机车导风轮叶片,95年又用蓝天CNC改造了两台数控机床.加工中心BMC-10B(5>五坐标加工中心该机床是国外某机械公司八十年代中期生产, 九十年代从澳大利亚COMMONWEALTH航空有限公司引进地二手机床.引进后, 机床瘫痪不能运转,我们在对机床实施如下地数控技术改造：(1> 系统选用蓝天高档数控系统<LT-7504 CNC）,替代进口地东芝控制系统<TOSNUC-500MXII CNC）,实现七轴伺服控制(X Y Z A1 A2 B S>,五轴联动控制(X Y Z A B>.(2> 用数控系统集成编程技术<SIPROM）开发自动换刀<ATC）、自动交换工作台<APC）等机床辅助动作地逻辑软件,实现60把刀地随机交换,以及三工位工作台面1000MM×1000MM地托盘地任意调用.(3> 针对BMC-10B(5>地工艺特点进行技术更新,实现系统对工作台翻转轴<A轴）同步控制：采用对称齿轮传动结构,双伺服系统<即A1轴和A2轴）由数控同步精确控制.(4> 因X、Y、Z三个线性轴伺服电机与丝杠直联,行程长<X行程1500MM 、Y行程1500MM、Z行程1250MM）,实际加工需要快移速度高,切削负荷大.选用美国KOLLMORGEN地BDS3放大器和GOLDLINE交流伺服电机,替代原安川直流伺服系统.同时,因主轴功率大<22KW）,三级变档<4～4000 RPM）,保留主轴调速系统.(5> 实现温度补偿：主轴和立柱间温差补偿,确保高精度加工需要(6> 实现X、Y、Z三个线性轴地全行程校正,用激光干涉仪检测,X、Y、Z轴定位精度和重复定位精度在微M级,机床精度有提高.改造后,该机床承担了国防科工委某新型发动机生产任务,属于国防建设地重点项目. 改造前机床引进费是40万美元,改造费不超过该机床购买价地10％. 所以,从改造投入与改造地机床价值之比是很小地,而与机床地生产产值之比就更小了.图2：BMC-10B(5>五坐标加工中心生产线中国一汽集团转向机厂花键轴中间轴生产线在中国第一汽车集团公司转向机厂地花键轴中间轴生产线上我们采用12台SFC车床数控滑台对普通车床进行了数控化改造,控制系统采用蓝天K2050经济型数控系统,经过一年半地生产,运行稳定、精度高、生产效率提高一倍以上,原来许多需要外委加工地零件,都返回厂内加工,为企业创造可观地经济效益.通过这样地示范效应,一汽车集团公司地专用车厂、化油器厂都采用了SFC车床数控滑台对旧车床进行了改造.2003年6月6日星期五。

普通车床的数控化改造方案摘要：为了提高我国机床的国际竞争力，满足生产和教学需要，将普通车床进行数控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大势所趋，在对普通车床进行改造的同时，设计出便于工人使用的机床附属元件也是很有意义的，所以本次设计改造主要包括对普通车床进行数控化改造、“车、铣、钻复合”车床改造及安全扳手的设计改造。

车床;改造;数控化;多功能性;安全性1.引言我国是世界上机床产量最多的国家，目前机床总量380余万台，但其中数控机床总数只有11.34万台，数控化率不到3%，在国际市场竞争中处于较低水平。

所以，投入较少的资金，将普通车床改造升级为数控车床，可以为企业创造可观的经济效益，可以使学校适应现代化生产和教学的要求，同时也可提高我国机床的数控化率。

并且，在普通车床改造升级为数控车床的基础上，还要更大程度的提高该数控车床的多功能性、安全性、加工精度和生产效率，因此提出了以下改造方案。

2.改造方案2.1数控化改造方案对普通车床进行数控化改造，可以提高加工效率、加工精度和自动化程度，数控改造分为硬件设计和软件设计两个部分。

硬件设计主要包括液压卡盘、液压尾座的总体布局设计，及其主要零件形状、尺寸、材料的设计，在制造前还要对其进行有限元分析^p ，从而优化设计;软件设计主要包括PLC 和CNC系统的设计，包括CNC系统的选择及电气控制线的连接、PLC系统的选择及与CNC机床联接方式的确定，并设计与其配套的附属元件。

2.2“车、铣、钻复合”车床改造方案车铣复合是实现工件完整加工的有效方法，减少了零件在加工中重复拆卸、安装、找正所耗费的时间。

动力刀塔的设计是车铣复合车床的重要部分，它的性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床生产率。

基于以上考虑，将动力刀塔设计如下：动力刀塔由步进电机、伺服电动机、横溜板、燕尾槽动导轨、立柱、动力头、刀具等组成，其中动力头是主要组成部分。

动力头部分可以安装十二把刀具，分别为车刀、铣刀、钻头、螺纹刀等;动力头安装在立柱上，可做旋转运动，方便了更换刀具;立柱可以沿着燕尾槽动导轨上下滑动，同时与主轴的旋转运动相配合，可以实现刀具与工件之间X向、Y向的相对运动。

普通车床数控化改造方案一、待改造设备明细：1、设备名称：普通卧式机床2、设备型号：CA61363、生产厂商：沈阳第一机床厂4、该设备最大工件回转直径360mm，最大工件长度750mm的普通卧式机床。

二、改造目的：1、实现锚具用的夹片的数控车床生产。

2、提高夹片的生产效率和加工精度。

3、不改变原有机床的机械结构；4、增加数控控制部分，实现机床机械加工自动化；5、增强机床的可操作性；6、提高生产效率，提高加工精度，降低劳动成本，降低工人劳动强度。

三、改造方案及配置：1、X向进给轴改造：拆除机床原有手动进给机构和小丝杠更换为精密滚珠丝杠副，大托板尾部用铣床加工后便于滚珠丝杠与驱动电机连接，尾部安装电机支座及驱动电机，用连接轴连接。

2、Z向进给部分的改造：拆除原机床的丝杠、光杠、走刀箱、溜板箱；驱动电机安装在原走刀箱位置将滚珠丝杠安装在原丝杠安装位置，用连接轴连接丝杠与电机并用销钉锁紧，大托板与丝杠副采用三角支架和直角板连接利用原溜板箱孔位用高强度内六方螺栓锁紧，3、刀架部分改造：刀架部分是机床主要功能部分，对其改造主要是为了实现多把刀连续工作，自动换刀加工。

拆除原机床刀架及小托板，换上夹片加工专用排刀架。

该刀架操作简单，经济实用、加工精度高、刚性好、使用寿命长、工艺性好等特点。

配套刀具的选用可以选用数控机加刀具也可选用普通磨制车刀。

4、电器部分改造：数控系统采用南京公司生产的最新数控系统,驱动电机采用国产三相混合式步进电机；电机驱动模块采用南京大地数控系统内襄式驱动器；加装电器控制部分；安装数控系统与驱动电机、电机驱动器、车床主轴连接及控制单元。

取消原机床润滑系统，增加手动间歇润滑泵对两个进给导轨副、滚珠丝杠副进行润滑。

增装X、Z轴行程开关及相关附件。

5、数控系统介绍：数控系统采用高性能微处理器和大规模可编程逻辑阵列的专用数控电路，抗干扰能力强，可靠性高。

具有自诊断功能，内外部状态实时显示出现异常立刻报警。

CA6140普通车床改数控车床方法1.1.3普通车床改数控车床的内容普通车床改数控车床的主要内容和主要结构形式如下：1、进给轴的改造普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同的进刀量即X轴运动。

普通车床数控化改造时一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替，具体体现为：Z轴：纵向电机→减速箱（或联轴器）→纵向滚珠丝杠→大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。

X轴：横向电机→减速箱（或联轴器）→横向滚珠丝杠→横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量。

改造后整个传动链的传动精度在保证机床刚性的前提下，与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度情况等有很大的关系。

(1) 滚珠丝杠副的选择和布置结构形式普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。

另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。

滚珠丝杠副有以下一些特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.90～0.96；若使用的丝杠螺母预紧后，可以完全消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；磨损小、寿命长、精度保持性好。

但应注意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此丝杠立式和倾斜使用时，应增加制动装置或平衡装置。

滚珠丝杠副根据其滚珠的回转方式可以分为外循环和内循环两种，根据螺母的结构形式又可以分为双螺母和单螺母。

在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定，由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边，所以很容易损坏而出现卡死现象，而内循环式的回珠器在螺母副内部，不存在卡死和脱落现象。

由于双螺母不仅装配、预紧调整等比单螺母方便，而且其传动刚性比单螺母也好，所以只要结构和机床空间满足要求，在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构。

手把手教你，如何将数控车床改装成新型旋风切削复合机床注塑机拉杆的环形槽是整个抱合结构的关键，环形槽的加工是拉杆生产过程中至关重要的一环。

设计新型旋风切削复合机床和专用刀具并应用到拉杆环形槽进行加工，能有效地解决原先环形槽加工排屑差、生产效率低及安全生产得不到保证的问题。

目前二板式注塑机由于其运动及动力特性合理、调模方便、合模刚性和精度好、结构紧凑简洁及占地较少等优点，越来越成为市场的主流。

二板机的调模动作由抱合结构来完成，抱合螺母取代调模螺母。

其中拉杆是整个注塑机的关键件，将三板式注塑机调模螺纹改进为抱合环形槽，而环形槽的加工在整个拉杆生产工艺中相对关键。

拉杆环形槽加工普遍都采用数控车床单刀切削，这样的加工工艺存在排屑差、效率低等诸多问题，在当前工业领域高速发展情况下，高效率、高质量和低劳动力的生产方法已是必然方向，基于这个趋势，本文将普通数控车床整体重新设计，改装为新型旋风切削复合机床并设计专用刀具，通过在拉杆环形槽加工中的应用，将问题有效地解决。

1. 环形槽加工问题现状拉杆需要在柱体外圆面上加工等距排列的环形槽，如图1所示。

图1 拉杆外圆加工环形槽单刀切削即将工件装夹至普通数控车床，采用普通槽刀在数控车床上进行数控插补进给切削。

在实际生产过程中，径向粗车时导致无法断屑，一次进给，整个过程形成连续不断的长条铁屑。

为防止铁屑缠绕工件、缠绕损坏刀具以及乱甩伤人，需配辅助人员持长铁钩进行拉丝，为安全生产埋下了隐患；刀杆压刀片长时间在槽刀排屑槽产生的连续铁屑作用下，厚度变薄强度下降，导致刀杆寿命大幅度降低；槽刀产生的铁屑遮盖于槽刀上方，造成冷却液无法充分进入到切削点，切削温度高导致刀具磨损加快，同时使加工精度降低，已加工表面产生残余应力。

2. 整体设备改装设计要点对环形槽加工问题现状进行分析，设计新的加工方式替换原来的单刀切削。

通过资料比对，选择旋风铣铣削环形槽有下列优点：高速切削加工时，形成安全性好的C形短切屑，带走大量的切削热量，保证刀具寿命，减少传给工件的热量有助于降低零件热变形。

磨床数控化改造设计1.引言磨床是一种常见的金属切削加工设备，用于加工精密零件。

传统的磨床操作复杂，效率低下，难以满足现代工业对精度和生产率的要求。

因此，将磨床进行数控化改造是一个重要的工程，可以提高生产效率和产品质量。

本文将介绍磨床数控化改造设计的关键方面。

2.设备选择在进行磨床数控化改造前，需要选择合适的数控系统和相关设备。

目前市场上有多种数控系统可供选择，如Siemens、Fanuc等。

要根据磨床的规格、使用要求和预算等因素来选择适合的数控系统。

同时，还需要选择相应的伺服电机和驱动器，以及传感器和编码器等相关设备。

3.机械结构调整在进行数控化改造时，需要对磨床的机械结构进行调整。

首先，需要对磨床的导轨、主轴和滑块等关键部件进行检修和维护，确保其良好的工作状态。

然后，根据数控系统的要求，对磨床进行改进和加工，如增加线性导轨、调整传动方式等，以提高精度和稳定性。

4.硬件接口设计数控系统需要与磨床的各个部件进行通信和控制。

因此，需要设计适配器和接口板，将数控系统的控制信号转化为磨床能够接受的信号。

这涉及到电气和电子方面的知识，需要根据具体磨床的设备和数控系统的要求来设计。

5.编程和控制数控化改造后，磨床需要进行编程和控制。

编程是通过数控系统来告诉磨床如何进行加工操作和移动。

传统的编程方式是使用G代码和M代码，但随着技术的发展，现在还可以采用CAD/CAM软件来进行编程。

控制是指数控系统对磨床进行运动控制和参数调整。

数控系统可以通过插补算法来实现复杂的运动轨迹控制，同时也可以根据不同的工件进行参数调整，以实现更高的加工效率和精度。

6.总结磨床数控化改造可以提高加工效率和产品质量，是现代工业中的重要工程。

在进行数控化改造设计时，需要选择适合的数控系统和相关设备，调整磨床的机械结构，设计硬件接口，进行编程和控制。

这些关键方面的设计将直接影响磨床的数控化改造效果。

因此，在设计过程中需要充分考虑实际情况和需求，确保改造后的磨床能够满足生产要求。

立式车床数控化改造整体方案的设计立式车床是机电设备的一种，它的自动化程度要求很高。

通常用于冶金工业，或者车制大型工件。

因为接触控制点多，电子控制系统出现故障率很高，检修时检修周期长。

长时间的使用立式机，导致电气控制系统线路老化，频繁的发生继电器故障，检修时维修十分困难。

随着PLC技术的出现，对传统车床的数控改造成为很多企业和研究院所研究的课题，PLC克服了在复杂的机械接触多及传统的控制系统接线中，继电器触点可靠性低、能耗高、灵活性差等缺点。

本文将完成C5116A立式车床的数控化改造整体方案的设计，设计方案包括对数控系统的选择、伺候驱动系统改造和外围电路方案。

一、车床机械系统改造方案C5116A立式车床属于中小型不锈钢类轴类、盘类的加工，主要需要完成的功能有主轴变速、主轴制动、主轴点动控制、刀架选择、刀速调整、进刀方向调整、横梁运动、横梁放松、横梁加紧控制，从上诉功能能分析，需要对车床的机械系统进行一些改造，机械系统改造方案如下：1.主轴调速方式改造主轴调速有两种方式，一种是选择采用交流主轴电机控制，采用交流控制方式具有精度高、速度快、可控性好的特点，但是交流主轴在转速较低的时候具有不稳定的缺点。

另一种方式是直流主轴电机，目前这种电机产品均是一些全数控化的产品具有很好的稳定性和可控性，但是精度没有交流控制方式的好，直流伺候电机具有机械线性控制性能较好，可调整的反问大的特点，因此在本次车床改造中根据C5116A的实际情况选用了直流主轴电机进行调速。

直流主轴电机选型如下：2.主轴编码器安装为了是先对螺纹的加工，因此在本次改造中引入了主轴编码器，实现了对主轴转速的调整和监控。

同时增加了同步齿型连接皮带，实现对数控系统的反馈控制，这样就形成了控制的半闭合环。

3.刀架改造为了实现自动换刀的要求，设计将原有的手动刀架换成数控自动刀位，拆除侧面手控换刀架。

4.传动丝杠改造目前使用的是普通的传动丝杠，这种丝杠不适用于机床数控化的需要，需要将普通传送丝杠改造成滚珠丝杠，滚珠丝杠具有可靠性高、机械磨损小、使用寿命长等特点。

适宜用加工中心加工的主要零件类别加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经屡次装夹和调整才能完成加工的零件。

其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工等五类。

(1)箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。

这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多。

箱体类零件一般都需要进展多工位孔系及平面加工，公差要求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪，攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需屡次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证。

加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工作台屡次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。

当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进展加工。

(2)复杂曲面复杂曲面在机械制造业，特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。

复杂曲面采用普通机加工方法是难以甚至无法完成的。

在我国，传统的方法是采用精细铸造，可想而知其精度是低的。

复杂曲面类零件如：各种叶轮，导风轮，球面，各种曲面成形模具，螺旋桨以及水下航行器的推进器，以及一些其它形状的自由曲面。

这类零件均可用加工中心进展加工。

比较典型的下面几种：①凸轮、凸轮机构作为机械式信息贮存与传递的根本元件，被广泛地应用于各种自动机械中，这类零件有各种曲线的盘形凸轮，圆柱凸轮、圆锥凸轮、桶形凸轮、端面凸轮等。

加工这类零件可根据凸轮的复杂程度选用三轴、四轴联动或选用五轴联动的加工中心。

②整体叶轮类这类零件常见于航空发动机的压气机，制氧设备的膨胀机，单螺杆空气压缩机等，对于这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心才能完成。

③模具类如注塑模具、橡胶模具、真空成形吸塑模具、电冰箱发泡模具、压力铸造模具，精细铸造模具等。