普通磨床的数控技术改装

普通外圆磨床数控化改造刘贵杰1,2,巩亚东1,王宛山1(1.东北大学,辽宁沈阳110004;2.山东轻工业学院,山东济南250100)Study on N umerical Co nt rol M odification fo r General Grinding M achineLIU Gui j ie 1,2,GONG Ya dong 1,WA NG Wanshan 1(1.N or theastern Univ ersity,She nya ng 110004,China;2.Sha ndong Lig ht Industry Institute,J inan 250100,China) 摘要:在磨床原有液压系统的基础上,利用电磁节流阀和光电编码传感机构,通过子学习和微调控制策略,可以实现磨削循环的自动化和曲面轴零件的磨削加工,对实现普通磨床的低成本数控改造。

关键词:外圆磨床;数控系统;自学习控制策略中图分类号:TP 27文献标示码:A文章编号:1001-2257(2002)06-0032-03Abstract :The numeral co ntro l scheme of g en-eral g rinding m achine by personal co mputer is pre-sented,on the basis of hydraulic pressure system ,by using electromag netism thro ttles a nd photoelec-trical enco der,through selfstudying co ntro l and self studying co ntrol strateg y ,the automatic cy-cle g rinding pro cess and curv ed shaft w o rk pieces g rinding can be realized,it is sig nificance fo r real-izing low price numeral contro l modifica tio n fo r g eneral g rinding machine .Key words :cylindrical g rinding machine ;co m-puter control system;self studying control strate-g y.收稿日期:2002-04-10基金项目:教育部科学技术研究重点资助项目(200032)0　引言磨削加工数控技术虽然起步较晚,目前也已取得了重大进展,已研究出诸多控制方案。

抚州职业技术学机电系2011届机电一体化及数控技术专业毕业论文CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）姓名：邱顺军学号：08321414专业：数控技术班级：08级（083214）指导老师：王良生2011年5月1.3.1 主要研究内容1.机械部分改造2.电气部分改造3.软件设计（编程）2 机械部分改造2.1 设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对CA6140普通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。

改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。

主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。

其改造后结构原理示意图如图2-1所示。

图2-1 CA6140型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动2台步进电机，按规定的方向、速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。

在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。

换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至一定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。

[20]2.2机械部分改造[4]2.2.1纵向进给系统的计算与设计1. 纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。

步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。

对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。

一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图2-2所示。

图2-2 数控改造的总体方案示意图2. 纵向进给系统的设计计算已知条件：工作台重量： W=750N 时间常数： T=28ms 滚珠丝杠基本导程： 0L =8mm 行程： S =700mm 脉冲当量: δp=0.02mm/step 步距角： α=0.75º/step 快速进给速度：maxV =2.5m/min(1) 切削力计算 由《机床设计手册》可知，切削功率K N N c η= （2-1）式中 N ——电机功率，查机床说明书，N=4kW ；η——主传动系统总效率，一般为0.6～0.7取65.0=ηK ——进给系统功率系数，取为K=0.96。

普通机床数控化改造【摘要】本文介绍普通机床数控化改造的总体方案设计，以CA6140型车床为例阐述数控改造的总体方案，包括数控改造中对主要机械部件改装探讨、机床数控改造主要步骤和联机调试工作。

【关键词】普通机床；数控化改造；CA6410；设计引言机械制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，具有举足轻重的作用，机床是发展机械制造业必不可少的生产工具。

我国机械制造业与发达国家相比，总体水平较低，通过提升制造业的装备水平，特别是机床数控化率，能够有效的提高产品质量、降低产品成本，增强市场竞争力。

以机电一体化技术为核心的数控机床集计算机技术、信息技术、自动化技术于一体，在零件加工精度、加工效率、加工表面的复杂性以及加工柔性的适应性等方面比传统的普通机床具有明显的优越性。

1 机床数控化改造的分类机床的数控化改造可以分为以下几种：1.1 其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；1.2 其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC 机床、CNC机床；1.3 其三是翻新，为进步精度、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；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；1.4 其四是技术更新或技术创新，为进步性能或档次，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，较大幅度地进步水平和档次的更新改造。

2 普通机床数控化改造前提普通机床的数控化改造是建立在充分利用原有机床部件的基础上，对基础部件作一定的改装，并配上经济型数控装置或标准型数控系统，使原机床具有数控加工功能。

改造中主要应注意的是：一是增加相应的数控系统，二是对原机床部件的翻新。

对普通机床进行数控化改造在技术上是成熟可行的，但并不是所有的机床都适合改装成数控机床，是否适宜改装应进行技术经济分析和论证，视其是否满足结构的刚度要求和技术经济性要求而定。

2.1 机床基础零部件要有足够的刚度。

平面磨床程控改装方案平面磨床程控改装方案一、改装背景：随着现代制造业的快速发展，磨削工艺的要求也日益提高。

传统的手动操作方式无法满足高精度、高效率的磨削需求。

因此，对平面磨床进行程控改装，可以提高生产效率、保证产品质量，提升企业竞争能力。

二、改装目标：1. 实现磨削过程的自动化操作，降低操作人员的劳动强度；2. 提高磨削效率，缩短加工周期；3. 提高加工精度，保证产品质量；4. 增加磨削过程的监控和故障诊断功能，提高设备稳定性和可靠性。

三、改装方案：1. 硬件改装：（1）安装伺服电机和伺服控制器：将手动控制方式改为电动控制，通过伺服电机驱动磨削轴的运动，实现精确的位置和轮速控制。

（2）更换磨削砂轮：选择适合磨削材料和工艺要求的高性能磨削砂轮，提高砂轮磨削效率和加工精度。

（3）更新液压系统：通过更换高性能的液压元件和控制阀，保证磨床在高负荷、高速度工作时的稳定性和精度。

（4）增加测量和检测系统：安装位移传感器和压力传感器，实时监测磨削过程中的位置、力度和磨削轮磨损情况，确保磨削的准确性和一致性。

2. 软件改装：（1）开发磨削过程控制程序：根据磨削加工参数和工艺要求，编写控制程序，实现自动化的磨削操作，包括位置和轮速的控制、进给量的调节等。

（2）增加故障诊断功能：通过软件算法，监测设备运行状态，并对异常情况进行诊断和报警，减少设备运行故障的发生，并快速解决故障，保证生产线稳定运行。

四、改装效果：1. 操作简单化：由手动操作改为自动化程控操作，减少人工操作，降低人员劳动强度，提高生产效率。

2. 精度提高：采用伺服系统控制磨削轴的运动，保证实现精确的位置和轮速控制，提高加工精度。

3. 故障率降低：通过增加监控和故障诊断功能，及时发现并解决设备运行异常，减少故障发生，提高设备稳定性和可靠性。

4. 生产成本降低：自动化程控操作提高生产效率，缩短加工周期，降低人工成本，节约生产成本。

五、实施方案：1. 制定改装计划：明确改装目标、内容和进度，制定操作规程和技术标准。

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。

磨床改造方案
磨床改造方案通常包括以下几个方面的考虑：
1. 自动化改造：可以考虑对磨床进行自动化改造，通过添加伺服驱动器和PLC等设备，实现磨削过程的自动化控制。

这样可以提高生产效率和一致性，减少人工操作的错误。

2. 数控化改造：将磨床改造为数控磨床，可以通过安装数控系统和电脑控制软件，实现对磨削过程的数字化控制。

这样可以提高加工精度和重复性，减少操作难度和工时。

3. 结构改造：可以考虑对磨床的结构进行改造，以提高刚性和稳定性。

比如增加机床重量、改进导轨和滑块等部件的材质和设计，以降低振动和噪音，提高加工质量。

4. 冷却液系统改造：可以考虑对磨削过程中的冷却液系统进行改造，以提高冷却效果和废液处理效率。

比如增加冷却液供给管路和喷嘴，优化冷却液循环系统等，确保工件和磨削刀具的温度控制在合适的范围内。

5. 加工辅助系统改造：可以考虑为磨床添加加工辅助系统，如自动测量/检测系统、自动数据采集系统等，以提高加工效率和过程控制能力。

这些系统可以实时监测工件尺寸和形状，及时调整磨削参数，减少人为误差。

6. 安全性改造：可以考虑对磨床进行安全性改造，添加必要的安全装置，如紧急停机按钮、安全防护罩等，以确保操作人员
的人身安全。

此外，还可以对磨床进行定期的维护和检修，以保证设备的正常运行和使用寿命。

综上所述，磨床改造方案涉及到自动化、数控化、结构、冷却、辅助和安全等多个方面的改进措施，根据具体需求和实际情况，可以进行定制化的改造方案设计。

M10100磨床的数控化改造方案用数控技术对M10100磨床进行改装，可提高机床精度，实现圆弧,曲线等鼓形工的磨削加工。

利用CNC计算机控制理论，并结合磨床现状及使用要求对进给、电气控制及自动测量系统进行数控改造，既可提高产品的质量稳定性，又可为企业节省大量的资金，具有显著的经济效益。

改造方案1．数控系统因考虑到需要对M10100磨床导轮修整器和砂轮修整器的纵向和横向都进行准确的进给控制,数控系统的可选择四轴或两轴的系统,如不常对导轮进行修磨可选用两轴系统。

目前常用的数控伺服系统有开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。

本次改造经考虑选用半闭环伺服系统(因闭环伺服系统需要主动电感测微头的配合使用)。

2．电气控制原机床电气控制是一个简单的继电器控制电路，磨床的控制要求快速、准确，并且和CNC 配合使用。

因此采用外置PLC的形式实现电气控制。

使用外置的PLC控制使电路变得简单，大部分原来的电气元件需要更换。

电气部分的改造包括两个部分，一是PLC的选择，二是电气线路的改造.(但介于时间关系此部分不见意进行大的修改.)3．机械传动部分的改造设计机械传动是保证产品精度的重要因素，原液压进给机构由于液压换向时电磁阀的位置不一致，导致进给位置不准确；另外，进给传动链的最后一部分是由普通梯形丝杠将运动传递给工件架的，造成间隙大、寿命短；其补偿机构为凸轮小轴控制，零件损坏快、故障率高，且不易修复。

(1)液压换向阀的电磁阀的更换。

采用伺服电动机、滚珠丝杠串联的方式，装在原磨床的过桥上，代替原磨床的液压进给和补偿机构。

(2)将普通梯形丝杠更换为滚珠丝杠。

滚珠丝杠摩擦损失小、效率高，其传动效率可在90％以上，且精度高、寿命长。

4改造时间安排6月22日对机床导轮修整部和砂轮修整部分进行初步测绘确定改装方案6月23日对上面两部件进行折除(此两部件我们带走并对其进测绘),于24日整理出图纸6月25日根据测绘出的尺寸,对图纸进行重新设计整理,出好各新增部分的产品图纸,于26日与袁助讨论可行性,并对图纸进必要的修改6月27日~7月4日进行另部件的外协加工,在此期间丝杆\系统都必须到位7月5日至8日进行另部件的安装7月9日至10日进行系统安装和调试5.系统的抗干扰措施为了确保系统稳定可靠的工作，采取以下抗干扰措施：1)对于接口干扰，主要在于进入干扰信号的输入／输出端加光耦隔离变压器.2)通过加装金属机箱来达到电磁屏蔽效果。

谈谈如何实现普通机床的数控改造目前，我国的制造企业所使用的机床大都是传统工艺的旧机床，生产出来的产品相比发达国家存在精度差，成本高等缺陷，使得我国的机械制造品质不能有较大的发展，在国内外市场我国的机械产品也没有很大的竞争力。

因此改造机床不单单关系到企业的产品质量问题，更关系到我国制造业行业的整体品质，关系到我国制造业经济的发展。

1 选择合适的数控机床系统进行改造目前，数控机床按工能可分为全功能数控机床与经济型数控机床。

全功能数控机床的所有动作，包括辅助动作都要用数控进行控制，数控系统比较复杂。

另外全功能床对机床各方面的要求都很高，如果将普通机床改造成全功能床的话，改造成本会急剧升高，因此不宜采用这种方案。

而经济型数控机床相对来说制造容易，操作简单，对原有机床的要求较低，且成本低廉，只需进行部分机械的改造即可实现，因此，一般普通机床都改造为经济型数控机床。

经济型机床在控制方式上，之前多采用结构简单、成本较低的开环控制系统。

但是随着产品精度要求越来越高，而该系统由于不能检测移动工件的实际位移量，也不能对误差进行修正，造成加工出来的产品精度较低，已不能满足要求。

但是如果采用闭环控制系统，则对机床的部件要求较高，普通机床的部件无法满足要求。

另外闭环控制系统的安装和调整过程较复杂，不易对其进行维护保养，价格较高，所以也不宜采用。

在此一种结构简单，兼顾开闭环控制系统的半闭环控制系统使得普通机床改造可以实现。

这种系统有角位移检测装置，安装在伺服电机端部，系统的定位精度达到0.01mm，完全满足进行一般生产需求的加工车床。

所以，我们选用了这种半闭环控制系统。

2 对普通机床的结构进行合理的数控化改造数控机床一般要有高的静动态刚度，工作时无传动间隙，操作简便维修方便。

因此，普通机床要以此为基本改造要求，进行相应结构的合理改造，以达到改造成果。

普通机床机床的数控化改造主要是在机床本体、伺服系统、数控装置和控制介质等方面进行改造。