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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。
基于西门子802D sl数控系统的伺服刀架控制作者：尚陆华王恩为来源：《硅谷》2013年第06期摘要本文针对SIEMENS 802D sl数控系统的数据接口及伺服刀架机构的特点，分析总结出在数控机床中用NC-PLC实现伺服刀架控制的原理及方法，提出伺服刀架的控制流程，并编程实现伺服刀架的有效控制。
关键词 SIEMENS 802D sl；NC-PLC；伺服刀架中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-025-02刀架，作为数控车床类产品上最重要，最核心的机械部件之一，主要用于夹持切削用的刀具，许多刀架还直接参与切削工作，因此刀架可靠性的好坏，性能的优劣，都直接影响到机床的切削性能和切削效率等。
随着刀架结构，技术的成熟，性能的提高及伺服驱动系统价格的降低，在数控车床上已越来越多地选择配置液压伺服刀架本文主要基于西门子802D sl数控系统，针对卧式12工位伺服刀架展开对回转刀架的结构，数控系统的接口，伺服控制器的接口等进行介绍，并编程分析了伺服刀架的控制原理及过程。
1 伺服刀架控制系统的工作原理1.1 回转刀架介绍数控车刀架一般分为3类，排刀式刀架一般用于小规格的数控车床，以加工棒料或盘类零件为主；当由于某种原因需要数量较多的刀具时，通常采用带刀库的自动换刀装置；本项目中采用的即为数控车床中最常用的一种典型换刀刀架-回转刀架，其是一种最简单的自动换刀装置。
回转刀架上回转头各刀座主要用于安装各种不同用处的刀具，数控机床的自动换刀就是通过回转头的旋转，分度和定位来实现的。
回转刀架主要分为立式刀架和卧式刀架两种，立式回转轴垂直于机床主轴，多用于经济型数控车床，卧式回转刀架的回转轴平行于机床主轴，可径向与轴向安装刀具。
1.2 数控系统的接口西门子的820D sl系统的核心是PPU，它主要包括NCK，PLC，HMI，闭环控制和一些通信任务。
在控制系统中，NCK与PLC通过数据块进行数据信息传递。
Higerman数控系统应用于慢刀精密伺服车削海德盟数控技术（深圳）有限公司众所周知，传统超精密车削仅限于加工回转对称型零件，其创成方式无法实现复杂面形零件的高精度加工要求。
对此，一些国内外研究机构对车削加工的进刀方式进行了改进，发展了快刀伺服车削加工技术（Fast Tool Servo,FTS）和慢刀伺服车削加工技术（Slow Tool Servo,STS）。
1.快刀伺服车削加工技术快刀伺服车削加工技术是通过设计高频响、高精度的刀具驱动装置，在主轴角度反馈的基础上，控制刀具实时跟踪工件面形的变化，以实现复杂面形零件的精密高效加工技术。
快刀系统是一套独立十超精密车床外的执行装置，超精密车床独立运行，加工回转对称部分。
而快刀系统则读取超精密车床主轴和X轴信号，计算进刀量，而后控制快速响应刀架，实现非回转部分的加工。
这种方式可以加工具有复杂形状的各种异形工件，一次加工即可获得很高的零件尺寸精度、形状精度和很好的表面粗糙度，能够实现高效率、高精度、柔性化加工，具有显著的经济效益。
目前，驱动刀架快速响应的伺服系统其原理主要有压电陶瓷型、磁致伸缩型、洛仑兹力型、麦克斯韦力型，音圈电机等。
其中，使用压电陶瓷型原理配合柔性铰链刀架的快刀系统较多，快刀系统响应频率较高，但行程普遍较短，大多数快刀装置的行程都在1mm以下，限制了其加工范围。
并且滞后问题会造成跟踪性能下降，主轴位置估计误差将引起加工轮廓混淆。
2.慢刀伺服车削加工技术直线电机进给驱动技术使机床驱动系统摆脱了丝杠驱动本身存在的一系列不利因素，如安装误差，丝杠弯曲，滚珠跳动，制造误差，螺母预紧差异以及摩擦、问隙死区、微反冲、螺距误差和弹性效应等非线性因素。
另外，直线电机驱动还具有加减速性能好、动态刚度高、进给行程不受限、简化设计和清洁免维护等优点。
因此，随着直线电机伺服技术的发展，直线电机驱动迅速在超精密机床中得到广泛应用，直线伺服轴往复动态响应的能力得到了大幅提升。
华中“世纪星”HNC-21TF数控装置在车床改造中的应用汪泓摘要：简单介绍华中“世纪星”HNC-21TF数控装置的性能特点和旧机床改造应具备的工艺条件，阐述利用“世纪星”数控装置进行车床改造的方案与步骤，整个过程即节约了成本，又发挥了旧机床的内在价值。
关键词：“世纪星”数控系统、主轴与反馈、伺服与超程保护、建立参考点。
前言：华中数控开发的“世纪星”数控系统是具有自主知识产权的新一代开放性、网络化数控系统，它具有质量好、性价比高、新产品开发周期短、系统维护方便、配套能力强、开放性好、便于用户二次开发和集成等许多优点，而价格为国外同类产品的30%--60%，基本满足用户对低价格、高性能、简单、可靠数控系统的要求，能够在机械制造行业中发挥巨大的作用。
HNC-21TF数控装置采用先进的开放性体系结构，内置嵌入式工业PC机、配置8.4英寸彩色液晶显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌入PLC 接口于一体，具有性能高、配置灵活、易于使用、可靠性高的特点，能够实现改造所要求的各项功能，利用“世纪星”数控装置来对普通机床进行改造，能够改善产品质量、提高劳动生产率，减小劳动强度，很好地解决了现代机械加工中结构复杂、精密、批量小、多变的零件加工问题，同时还能解决设备闲置和减少资金投入等问题，发挥闲、旧设备的潜在价值，加快产品生产速度，确保产品合格率，更能适应当前机械生产企业的需求。
下面以我公司C6140车床为例，介绍华中“世纪星”HNC-21TF数控装置在普通车床数控化改造中的应用方案。
1．旧机床所必需具备的工艺条件和改造后的性能要求机床的数控化改造主要是根据性能需求对原有机床的电气与机械结构进行重新设计，使原有普通机床达到比较理想的加工状态。
旧机床进行数控化改造必须具备两个条件：（1）机床基础构件必须有足够的刚性；（2）改造费用要合理。
C6140普通车床的数控化改造主要是为了提高加工精度、提高生产效率和提高自动化程度，电气部分在原有基础上重新设计，并配备专用数控系统CNC 以协调各装备、部件之间有条不紊地工作，机械部分重新加工装配，恢复原有的精度和刚度。
![毕业设计(论文)-fanuc数控车床的刀架控制系统设计[管理资料]](https://uimg.taocdn.com/381bb21b6294dd88d1d26bbd.webp)
毕业设计说明书课题名称：FANUC数控车床的刀架控制系统设计学生姓名学号二级学院（系）电气电子工程学院专业机电一体化技术班级指导教师起讫时间：2012年2月13日～2012 年4月 6 日课题名称:FANUC数控车床摘要六工位简易刀架是经济型车床上最常用的一种自动换刀机构。
刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。
这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。
数控车床的刀架是机床的重要组成部分，刀架用于夹持切削用的刀具，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。
因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。
本设计主要对总体结构设计、主要传动部件的设计和电气控制部分设计。
包括电气电路和控制软件的设计。
本设计的自动回转刀架控制系统电路简单，可靠性高，有效地解决了传统机床换刀主要依靠手工换刀，辅助时间长，精度不高，累积误差大，加工出的产品既费时且质量不如数控加工的问题，也为车床数控改造中的自动换刀问题提供一种有效的解决途径。
关键词：机械设计；刀架控制原理；刀架电气控制系统；自动换刀；自动回转刀架。
目录摘要 (I)第1章机械结构 (2)刀架总述 (2)数控车床刀架的分类 (2)数控车床刀架传动装置的原理与应用 (3)数控车床六工位刀架换刀工作原理 (8)第2章数控车刀架电气控制系统设计 (12)霍尔原理在刀架中运用的简单概述 (12) (13)六工位刀架梯形图 (14)第3章数控车刀架常见故障分析....... (15)数控车刀架机械与电气故障分析排除 (15)数控车床刀架常见故障的实例分析 (16)刀架使用注意事项 (17)第4章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)第1章机械结构刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。
它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。
数控机床智能升级改造方案摘要：紧跟行业市场发展、职业教育自我改革的必要需求势在必行。
基于数控机床升级改造来提高数控机床综合性能，本文制定数控机床智能升级改造具体施工方案和配置清单，对系统提升提出参数要求，完成改造工作原理图。
从而达到推进数控维修专业教学资源建设、师资提升、校企合作人才培养及课程体系升级成果。
关键词: 数控机床系统升级施工方案配置数控机床改造包括床身、立柱、十字滑台、工作台、主轴箱，床身下面放置了7 个支撑垫铁用以固定机床。
机床各铸件采用箱形结构，硬质铸铁材料。
立柱固定于床身上，立柱上面加装Z轴直线导轨，主轴箱沿Z轴直线导轨上下移动。
床身上面加装Y轴直线导轨，十字滑台沿Y轴直线导轨前后移动。
工作台沿安装于十字滑台上的X轴直线导轨左右移动。
机械手刀库、润滑系统和气动控制系统安装于立柱左侧，电气控制设备安装在床身右后方的支架上。
整体机床结构紧凑，布置合理。
1具体施工方案2改造配置说明2.1数控车床升级改造清单1、HNC-818A/T 8型总线世纪星数控装置1个；2、HSV-160UP-030 XZ轴伺服驱动模块2个；3、GK6064-6AC31-J20E X轴登奇绝对值电机4.5NM(光轴) 1个；4、GK6061-6AC31-J20E Z轴登奇绝对值电机6NM(光轴) 1个；5、HIO-1006 6槽底板（含全套插头）1个；6、HIO-1061以太网通讯板（含全套插头）1个；7、HIO-1041 2路主轴接口，D/A指令+编码器反馈（含全套插头）1个；8、HIO-1011N总线输入模块（16点/块）NPN型2个；9、HIO-1021N总线输出模块（16点/块）NPN型2个；10、HCB-0000-2102-005总线电缆5米2根；11、HCB-0000-2102-002总线电缆 2米2根；12、HCB-0000-2102-0005总线电缆 0.5米1根；13、HPW-145U UPS开关电源1个；14、HCB-0008-1000-005 HPW-145U--HCNC电源电缆 5米1根；15、HCB-9160-1012-007 X电机动力线缆7米1根；16、HCB-9180-0000-007 X电机码盘线缆7米1根；17、HCB-9160-1012-003 Z电机动力线缆3米1根；18、HCB-9180-0000-003 Z电机码盘线缆 3米1根；19、LGB-002-100-E 吸附式手持操作盒1个；20、正版数控车床模拟软件2节点。
8.4.1 自动换刀装置的形式自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有以下几种。
1．回转刀架换刀数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
图8-17为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。
在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。
由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
图8-17 数控车床六角回转刀架1－活塞2－刀架体3、7－齿轮4－齿圈5－空套齿轮6－活塞8－齿条9－固定插销10、11－推杆12－触头回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：(1)刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。
同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。
(2)刀架转位当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。
通过端齿离合器使刀架转过60º。
活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。
齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。
刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。
这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。
(4)转位液压缸复位刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。
如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。
天津职业技术师范大学TianJin University of T echnology and Education数控课程设计（数控车床六工位刀架设计）专业：机械维修及检测技术教育班级学号：学生姓名：指导教师：（讲师）系别：二〇一二年六月目的为了进一步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床上一次装夹即可完成多道工序或全部工序的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心，如车学中心、镗铣中心、钻穴中心等。
这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，以便选用不同的刀具，完成不同工序的加工工艺。
自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。
摘要数控车床的刀架是机床的重要组成部分，刀架用于夹持切削用的刀具，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。
因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。
本次主要是研究数控车床的机械结构和刀架控制系统。
其中分析了数控车床刀架的基本种类，数控车床六工位刀架控制系统的机械机构和电气控制以及六工位刀架的PLC程序；测绘数控车床六工位刀架部分的电气原理图、接线图；对六工位刀架的动作过程的分析。
关键字：刀架；plc控制；编码器；数控机床目录第1节概述........................................................................... 错误！未定义书签。
1.1 数控刀架的发展趋势................................................ 错误！未定义书签。
1.2 发展方向.................................................................... 错误！未定义书签。
1.3 课题研究意义 (1)第2节刀架机械结构 (2)2.1 刀架总述 (2)2.2 刀架的基本结构 (2)2.3 刀架的几种典型结构 (3)第3节换刀工作原理 (4)3.1 数控车床编码器刀架换刀工作原理 (5)3.2 编码器真值表 (5)3.3 编码器的工作原理 (5)3.4 刀架转位过程 (6)第4节数控车刀架电气控制系统设计 (7)4.1 刀架的控制和接口 (7)4.2 六工位刀架PLC接线原理图 (8)4.3 PLC编程的基本步骤及基本编程 (10)4.4 六工位刀架梯形图.................................................... 错误！未定义书签。
FANUC系统数控车床四方刀架手动换刀PMC设计作者：张欢来源：《商品与质量·学术观察》2013年第12期摘要：主要介绍了FANUC数控车床手动换刀的PMC设计，以FANUC系统的数控车床四方刀架的换刀PMC设计为例，详细介绍了PMC换刀程序的设计过程、刀架结构及其工作原理以及刀架的常见故障.通过对整个换刀过程的分析，编制出了合理、可靠的PMC换刀程序.关键词：FANUC数控 PMC设计刀架一、FANUC数控系统PMC 的介绍数控系统分为控制伺服电动机和主轴电机作各种进给切削动作的系统部分和控制机床外围辅助电气部分的 PMC。
PMC 与 PLC 所需实现的功能是基本一样的。
PLC 用于工厂一般通用设备的自动控制装置，而PMC 专用于数控机床外围辅助电气部分的自动控制，所以称为可编程序机床控制器，简称 PMC。
X 是来自机床侧的输入信号（如接近开关、极限开关、压力开关、操作按钮等输入信号元件，I/Olink 的地址是从 X0 开始的。
PMC 接收从机床侧各装置反馈的输入信号，在控制程序中进行逻辑运算，作为机床动作的条件及对外围设备进行诊断的依据。
Y 是由 PMC 输出到机床侧的信号。
在 PMC 控制程序中，根据自动控制的要求，输出信号控制机床侧的电磁阀、接触器、信号灯动作，满足机床运行的需要。
I/Olink 的地址是从 Y0 开始的F 是由控制伺服电机与主轴电机的系统部分侧输入到 PMC 信号，系统部分就是将伺服电机和主轴电机的状态，以及请求相关机床动作的信号（如移动中信号、位置检测信号、系统准备完成信号等），反馈到PMC 中去进行逻辑运输，作为机床动作的条件及进行自诊断的依据，其地址从 F0 开始。
G 是由 PMC 侧输出到系统部分的信号，对系统部分进行控制和信息反馈（如轴互锁信号、M 代码执行完毕信号等）其地址从 G0 开始。
二、刀架换刀原理数控车床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四工位和六工位刀架，回转刀架按其工作原理可分为机械螺母升降转位、十字槽转位等方式，其换刀过程一般为刀架抬起、刀架转位、刀架压紧并定位等几个步骤。
数控机床的智能化改造与应用随着科技的不断发展与进步，数控机床的智能化改造成为了当前制造业发展的热点之一。
智能化改造不仅提高了数控机床的性能和精度，还使生产工艺更加高效、自动化程度更高。
本文将就数控机床的智能化改造与应用进行探讨，旨在深入了解智能化改造的意义与影响。
一、数控机床的智能化改造意义1. 提高生产效率数控机床的智能化改造可以实现工艺的智能化控制，提高生产效率，减少人力资源投入，降低生产成本。
通过引入自动化控制系统，使机床自动执行加工任务，不仅能够提高生产效率，还可以避免操作人员的错误和疏忽，保证加工质量。
2. 提高产品精度和一致性智能数控机床能够实现高精度的控制和监测，超出了人工操作的能力范围。
通过精确的程序控制和自动化检测系统，可以保证产品的精度和一致性，提高产品质量。
3. 降低生产环境风险传统数控机床需要人工操作，存在操作人员工作环境恶劣、工作强度大等问题。
而智能化改造后的数控机床可以实现自动化生产，降低了对操作员的依赖，减少了工作环境带来的安全隐患。
二、智能化改造的关键技术1. 数据采集与处理技术智能数控机床需要采集和处理大量的加工数据，通过传感器等设备实时监测机床的工作状态。
然后，利用先进的数据处理技术，对采集到的数据进行分析和处理，为后续的智能控制提供数据支持。
2. 自动控制技术自动控制技术是智能化改造的核心。
通过引入PLC编程和伺服控制系统，实现机床的自动化加工。
自动控制技术可以替代传统人工操作，提高加工效率和产品精度。
3. 人机交互技术智能化改造后的数控机床需要与操作人员进行良好的交互。
人机交互技术包括图形界面设计、语音识别和手势识别等，使操作更加简便、直观。
三、数控机床智能化改造案例1. 智能加工中心智能加工中心通过引入自动送料系统和自动刀具换装系统，实现了加工过程的自动化。
由于该机床具备自动化上下料和刀具换装的功能，大大提高了加工效率。
2. 智能铣床智能铣床具备自动化刀具选择系统和自动调整切削参数的功能。
