数控冲床范例6篇

  根据图1可知，当冲头受到F床的打击力后，克服弹簧力向下移动，直到冲透工件，至下检验测试开关后，F床力消失，在弹簧力F弹作用力下，_头克服冲头与工件的摩擦力F摩后，冲模恢复原状。

  1、在附录图1中，A部分是冲头，也是冲模最主要的部分。由于经常使用，它会变钝，经过多次刃模后，逐渐变短，当磨掉三分之一的时候，由于受冲床打击头的限制，就不能再用了。

  2、在附录图1中，BC和CD连接处由于受横截面的实变及长期的循环应力的作用，有时会因为“疲劳失效”发生脆断而使模具报废。

  1、在BC连接处加垫（见图2），使轴肩右移，增加AB的长度，必要时磨短B的长度，最终结果能把A的有效长度全部用完，提高模具的常规使用的寿命至少一倍。

  2、对于脆断的模具能够直接进行修补。方法是在c处或B处增加一个外套，采用过盈的方法装入。此方法的理论依照见后面论述。

  冲头在工作时，主要是受到来自机床的打击力F床和冲透工件后来自弹簧的回复力F弹。在第一个办法里，要求所加垫的屈服应力与受力面积的乘积大于F弹。在第二个办法里，要求连接后的两个部件由于过盈所产生的摩擦力F摩与被包容件顶部所受力之和大于冲透δ6钢板时，所需要的冲裁力。

  值得说明的是，公司加工的钢板厚度通常小于等于δ4mm。这里设计的垫和外套是按δ6厚钢板为工作对象的，材质采用的是常见的45#钢。

  设λ总为弹簧总压缩量，δ6为6mm厚钢板，L原为模具预紧力后的压缩量。则冲模工作时的最大压缩量是：λ总=δ6+L原=6+6=12mm。

  （2）计算F弹：根据公式λ=8PD3N/Gd4进行计算，已知λ=λ总=12mmD=27.75mm（弹簧中心直径）d=9.25mm（弹簧直径）G=80GPa（弹簧材料切变量）n=7圈（弹簧圈数）P=F弹（所求）

  （4）求连接件符合使用上的要求时，被包容件（与图3，图4连接的脆断后的模具）所受最小应力Pmin。

  我公司采用我设计的图纸外协加工，共加工垫20套，外套15套。用修好的模具试冲钢板没问题，试用一个月后，没问题，模具达到了使用要求。

  加外套修好的模具共15套，节约资金约500元，加垫的模具18套，节约资金约6000元，使模具的常规使用的寿命提高一倍，每年就可节约资金10000元

  数控机床在实际在做的工作中的加工精度会受到定位精度的影响以及速度控制精度的影响。其中比较普遍的是定位精度误差,在分析和消除定位精度误差时,需要仔细考虑两方面的因素:第一,数字控制机床的测量设备的精度存在误差,这样的一种情况通常是因为传感器本身的精度原因或者矫正错误导致的;第二,数字控制机床的定位系统存在误差,这样的一种情况通常是因为位置调节器出现一些明显的异常问题而导致的。修东西的人在维护和检修数字控制机床时,经常会涉及到数字控制机床在进行轮廓加工等工作时出现误差的情况,这些故障具有偶然性的特点,因此要完全解决通常很难。本文通过对数字控制机床的实际在做的工作案例做多元化的分析和总结,论述了导致数字控制机床产生精度误差的重要的因素,并且提出了改善和处理的方法。

  案例描述:配置为GSK980TD+DA98A的数控加工机床,在进行生产加工时,X向可以准确做定位,但是在进行Z轴方向定位时,有时会产生偏差,当Z轴方向出现偏差时,偏差值每次都是6mm。

  案例剖析:X轴的定位精度正常,只有Z轴有时会产生定位偏差,并每次都会产生6mm的偏差,根据上面讲述的情况能判断误差不是外界干扰造成的。因此首先想到对程序进行全方位检查,经过检查判断程序没问题。通过对工作人员进行询问,得知通常在进行第一次加工工作时出现偏差,由于数字控制机床在第一次加工时需要返回机械零点,接着对Z轴传动丝杠检测,发现导程正好等于6mm。因此判断机械回零存在误差是导致该数字控制机床加工精度发生偏差的根本原因,通过测试机械回零的位置,发现在机械回零时偶尔会产生6mm的偏差,通过一系列分析后,对数字控制机床的减速开关做调整,检修后对机械回零来测试,发现回零位置准确,当来加工工作时没有又出现偏差,经维修后故障排除。本例中针对GSK980TD产品的故障排除分析如下:通过对本例的回零方式B进行说明,当数控机场进行机械回零时,工作台会通过较快的工作速度返回机械零点;当调速开关碰触到减速档块时,工作台会降低行进速度,并且通过较低的速度返回机械零点,当工作台离开档块后,调速开关同时被完全释放,并且开始对PC信号进行仔细的检测,如果数字控制机床使用伺服电动机,则会检测伺服电动机编码器发出的一转信号,当检测到相应的PC信号,则数字控制机床完成回零工作。

  案例描述:配置GSK980TDa+DA98A的数字控制机床,故障现象为,该数控机床在生产加工工作中,Z轴向的加工精度产生偏差,由于加工的产品没有对Z轴向的精度作出提出较高要求,因此在平时的生产工作中,并没进行Z轴向的检测,当客户对成品进行验收时,提出大约100件成品中就有3件到10件未达到要求的精度。案例分析:通过实际观察判断出,故障数控机床曾经被改造过,该数控机床的主轴使用的变频器与DA98A距离比较近,配线柜中的线路也非常凌乱,所以判断干扰是导致偏差产生的主要原因。因此,首相将变频器从配电柜中取出,并且远离DA98A;然后运行机床,通过检测发现偏差明显减小;因此重新对配电柜进行了装配和整理,将数控机床的控制线路与数控机床的动力线路隔离,将强电工作设备与弱电工作设备隔离,然后使用该数控机床加工生产了200件产品,精度均达到一定的要求,故障排除。因此可以确定此次故障由于线路间产生干扰,或脉冲丢失所导致的,处理这种情况可以通过以下方面进行判断:控制工作台从指定的位置开始移动,然后使控制工作成一些进给动作,然后返回移动前指定的位置。对于不同的伺服驱动设备,所使用的检测方法也不相同,当检测伺服驱动设备时,可以对定位命令发出的脉冲信号进行检测,并与起始位置发出脉冲信号进行对比,判断两次脉冲信号的值是不是一样;如果数字控制机床使用的是步进驱动设备,可以检测驱动单元,并判断实际情况是否与相位指示灯所表示的一致,如果不一致,则说明有受到外界干扰的可能。通常,在受到外界干扰后,会有更多的脉冲信号发送到驱动单元,实际接收脉冲数量比控制器实际发出的脉冲信号多。因此当怀疑数字控制机床的加工精度降低是由于加工现场存在外界干扰时,可以通过下列方法判断干扰源并进行处理:(1)首先观察在数字控制机床规定范围内是否有可能产生干扰的电气设备,比如大功率电机、变频装置或电焊机等,如果有,将此类电气设备移开或屏蔽,再检查数字控制机床的工作精度是否收到影响;(2)对数控机床配电柜进行检查,判断其中是否存在干扰源,数控机床的控制线路与数控机床的动力线路是否隔离或距离较远,另外强电设备与弱电设备也需要隔离;(3)控制信号传输时需要使用带屏蔽层的双绞线电缆,并检查屏蔽层是否完整,并使用正确的方法连接;(4)数控机床需要配置可靠的接地系统;(5)检查数控机床是否存在脉冲丢失的现象,如果存在脉冲丢失的现象,则会导致数控机床加工精度出现偏差,检测脉冲信号的方法与上文所介绍的方法大致一样,只是这样的一种情况下,驱动单元获得的脉冲信号的数量会少于控制器产生的脉冲信号数量,对于这种故障,首先检查控制信号传输电缆通信是否正常,CNC产生的脉冲信号是不是在规定的频率内,CNC的工作芯片是否出现故障。如果存在上述故障,需要根据情况进行相应的处理。

  案例描述:一数控车床配置为GSK928 TC+DA98A,在加工中Z向有时会出现偏差,用户反应之前工作一直正常,未出现过撞刀等情况。案例剖析:在用户现场判断GSK928TC发出的脉冲与DA98A接收脉冲,完全一致,基本排除了干扰引起故障的可能性。而后使用百分表测量机床的定位精度(未切削工件),一切正常。在进行工件加工时,尤其当切削量较大时,发现Z轴回到起点后存在明显的偏差。可看到电动机转动时丝杠偶尔会出现颤动现象,拆开套简,发现销钉已经断裂。更换销钉后,机床加工正常,故障排除。

  数字控制机床加工精度主要取决于位置控制的高定位精度及速度控制的高调速精度。对于位置控制误差故障分析主要从测量装置的测量误差和位置控制的系统误差来考虑。在工件加工时,如果发现加工尺寸存在偏差,且偏差的尺寸恰好为丝杠导程时,很大可能是由于机械回零位置不准造成的。此时的处理方法为重新调整减速开关的位置,避免PC信号处于临界点位置,最好能够调整到电动机转半圈后PC信号才到达,这样也有利于提高机械回零的精度。

  如今，可编程控制器（PLC）广泛应用于数字控制机床等工业控制中。数字控制机床的控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分，数字控制部分包括对各坐标轴位置的连续控制，而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧和松开、冷却、尾架、排屑等辅助动作的控制。数控技术是综合应用了电子技术、计算技术、自动控制与自动检测等现代科学技术成就而发展起来的，目前在许多领域尤其是在机械加工行业中的应用日益广泛。

  数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在机械加工时，数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上（例如钻孔、铰孔、镗孔的数字控制机床），其特点是，机床移动部件能实现由一个位置到另一个位置的精确移动，即准确控制移动部件的终点位置，但并不考虑其运动轨迹，在移动过程中刀具不切削工件。

  实现数控系统点位控制的通常方法可以有两种：一是采用全功能的数控装置，这种装置功能十分完善，但价格很昂贵，而且许多功能对点位控制来说是多余的；二是采用单板机或单片机控制，这种方法除了要进行软件开发外，还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路，特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。现代数字控制机床采用PLC代替继电器控制来完成逻辑控制，使数字控制机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高。

  1.车床一般加工回转表面、螺纹等。要求其动作一般是X、Z向快进、工进、快退。加工过程中能进行自动、手动、车外圆与车螺纹等转换，并且能进行中步操作。

  2.PLC数控系统需解决的问题。车床的操作过程比较复杂，而PLC一般只适用于动作的顺序控制。要将PLC用于控制车床动作，必须解决三个问题：

  普通车床数控化改造工作就是将刀架、X、Z向进给改为数控控制。根据改造特点，伺服元件采用步进电机，实行开环控制系统就能满足要求。Z向脉冲当量取0.01mm，X向脉冲当量取0.005mm。选用晶体管输出型的PLC驱动步进电机脉冲信号由编程产生，通过程序产生不同频率脉冲实现变速。X、Z向动作可通过输入手动操作或程序自动控制。车螺纹的脉冲信号由主轴脉冲发生器产生，通过与门电路接入PLC输入端，经PLC程序变频得到所需导程的脉冲。刀架转位、车刀进、退可由手动或自动程序控制。

  要获得高的定位速度，同时又要保证定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。这两个阶段均采用相同频率的脉冲控制步进电机，但采用不同的脉冲当量。粗定位阶段：由于在点位过程中，刀具不切削工件，因此在这一阶段，可采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。例如步进电机控制脉冲频率为20Hz，脉冲当量为0.1mm/步，定位距离为120mm，则走完全程所需时间为1分钟，这样为速度显然已能满足要求。精定位阶段：当使用较大的脉冲当量使刀具或工作台快速移动至接近定位点时（即完成粗定位阶段），为了保证定位精度，再换用较小的脉冲当量进入精定位阶段，让刀具或工作台慢慢趋近于定位点，例如取脉冲当量为0.01mm/步。尽管脉冲当量变小，但由于精定位行程很短（可定为全行程的1/50左右），因此并不会影响到定位速度。

  为了实现上述目的，在机械方面，应采用两套变速机构。在粗定位阶段，由步进电机直接驱动刀具或工作台传动，在精定位阶段，则采用降速传动。这两套变速机构使用哪一套，由电磁离合器控制。

  目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且提供了丰富的功能指令。如果说基本逻辑指令是对继电器控制原理的一种抽象提高的话，那么功能指令就像是对汇编语言的一种抽象提高。BCD码数据拨盘是计算机控制系统中常用到的十进制拨盘数据输入装置。拨盘共有0―9十个位置，每一位置都有相应的数字指示。一个拨盘可代表一位十进制数据，若需输入多位数据，则可以用多片BCD码拨盘并联使用。

  我选用BCD码拨盘装置应用于PLC控制的系统，这样无需再设计数码输入显示电路，有效地节省了PLC的输入点，简化了硬件电路，并利用先进的功能指令实现数据的存储和传输，因此能极方便地实现数据的在线输入或修改（如计数器设定值的修改等），若配合简单的硬件译码电路，就可显示有关参数的动态变化（如电机步数的递减变化等）。为避免在系统运行中拨动拨盘可能给系统造成的波动，最好设置一输入键，当确认各片拨盘都拨到位后再按该键，这时数据才被PLC读入并处理。

  根据D-U3710组合机床动作循环图、技术特性，确定采用东芝EX系列可编程控制器。东芝EX系列可编程控制器与其他类型的可编程控制器相比，体积小，耗电量小，装置时间短，耐大电流冲击，可靠性极高，尤其是采用与众不同的图形液晶读/写程序编写器，可以在其显示器上监视程序的编排、修改，一目了然，非常直观。通过系统分析，D-3701组合机床的输入点为24个、输出点为19个，所以选用东芝EX系列可编程控制器的基本单元EX-40H+扩展单元EX20来完成。EX-40H+EX20的输入点为36个、输出点24个，大于系统所确定的I/O数，为此使用EX-40H+EX20是可行的。

  机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数字控制机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数字控制机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数字控制机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数字控制机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数字控制机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

  2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制管理系统、点位直线控制管理系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数字控制机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制管理系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制管理系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

  3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

  VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线）。⒉数据总线口提供。⒊控制总线根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

  [1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000

  [2]李华，MCS-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993

  [3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001

  改造主传动系统的时候，应尽量保存原主轴箱齿轮换档机制，只有主轴的正转、反向和制动从原来的机械控制更改为电气数控系统控制。为了扩大速度范围，多速电机以取代原始的单速电动机，这样可以更好的机器性能。但由于多速电机的转速的变化带动功率变化，导致电机功率很大且改装相当麻烦。所以一般不打采用这种方法进行普通机床数控化改造。普通车床数控化改造可以降低转换成本，维持原机的精度，主传动系统本质上是相同的，并保留了原有的机床主轴手动变速功能。改造后，主轴与进给运动分离，数控系统控制主轴启动、停止、反向和冷却液的开、关。C616车床保留原有的主传动系统和变速操纵机构。一方面保留车床原有功能；另一方面减化了改造量。

  光电脉冲编码器是常用于数控车床走刀和螺纹加工系统。它与主轴相连，主轴每转发出的固定脉冲，零位标志输出用于记录的旋转，对输出脉冲数的主轴转速，用于确定的零标记，进刀在固定位置的方向的相位，可以得到主轴每转所需的走刀量使该通量是等于被加工螺距，也就是螺纹加工。

  本次改造机床的主轴直接联接驱动，以确保同步旋转的编码器和主轴，主轴的角位移转换的光电编码器的脉冲信号被发送到数控系统，数控系统控制交流伺服电机的进给速率，以确保速度的主轴进给量具有恒定值。主轴转动纵向进给运动一个螺纹导程。利用主轴手动脉冲发生器来准确对刀和手动调节精度。而主轴脉冲发生器的安装，通常采用良种方式：一是同轴安装；二是异轴安装。我们根据机床结构，在改造中采用同轴按的形式，传动连接为刚性连接方式。这样既能满足车床主轴和主轴光电脉冲编码器的传动比为1：l，也未破坏车床原来主轴结构。安装主轴光电脉冲编码器时要特别注意：小心轻放，不可以有较大的碰撞和振动，以免损坏玻璃光栅盘导致报废；车床主轴的转速必须小于主轴光电脉冲编码器最大允许速度，以免损坏编码器。

  （1）强电主回路的控制。强电主回路的控制以QF1为电源总开关。QF2为主轴强电的空气开关，它的作用是接通电源及短路、过流时起保护作用；KM3为主轴电机交流接触器，由它们的主触点控制相应电机。（2）电源回路图的控制。电源回路图的控制主要是变压器控制。控制变压器原线V给交流接触器线圈、强电柜风扇提供电源；AC24V给电柜门指示灯、工作灯提供电源；AC220V通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、

  24V直流电源提供电源；VC1为24V直流电源，将AC220V转换为AD24V电源，给世纪星数控系统、PLC输入/输出、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块等提供电源。

  控制电路设计包括交流控制回路图和直流控制回路图。先将QF1、QF2空开合上，KM3主轴交流接触器线圈通电，接触器主触点吸合，主轴变频器加上AC380V电压，若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时（手动或自动），PLC输出主轴正转Y10或主轴反转Y11有效，主轴按指令值的转速正转或反转；当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给PLC输入X31，主轴转动指令完成。

  与主轴控制相关的输入/输出开关量与数控装置其他部分的输入/输出开关量的参数统一设置，不需要单独设置参数。主轴控制接口（XS9）中包含两个部件：主轴速度控制输出（模拟电压）和主轴编码器输入。需要在硬件配置参数、PMC系统参数和通道参数中设定。

  通过数控化改造后的机床具有主轴功能有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴无级变速；利用主轴光电编码器加工螺纹，保证主轴转一转，工作台移动一个被加工螺纹的螺距或导程。为C616型普通车床数控化改造完成加工中小型轴类、盘类以及螺纹零件打下基础。

  [1]刘战术，窦凯．数字控制机床及其维护[M]．北京：人民邮电出版社，2005

  ----该机床是该制盖容器有限公司1988年从香港买进，改造之前已运行将近十年，由于控制系统不稳定，又无备件，因此决定改造。双方商定将原机床所用数控系统和驱动系统全部去掉，采用SIEMENS的840D数控系统及611D驱动系统。

  ----该机床用于生产易拉罐上盖，使用铝合金材料，共有X、Y及主轴三个轴。X、Y轴用来定位铝片，主轴用来控制冲头，冲头上有七个模具，即每冲一次产生七个盖子，由于铝质材料薄且轻，所以该机床控制方式与普通冲床相比有其特殊性，归纳如下：

  冲头位置判断采用绝对位置编码器，而不是机械凸轮或感应开关。用于确定冲头的位置，决定送料时刻、吹气时间、是否有盖子通过以及下模时间。

  当上下模离开时，七个模具旁的气嘴必须同时吹气，将盖子吹走，同时系统必须确认盖子是否已被吹走，如果没被吹走，必须立即停机，否则模具将被损坏。随着主轴速度的提高，对系统控制时间的要求越严。此功能称为掉盖模具保护功能。

  盖子被吹出后，通过接盖槽进入下一道工序。由于接盖槽有时会阻塞，因此系统必须及时作出反应，避免模具损坏。此功能称为塞盖模具保护功能。

  吹气时间及时机必须准确，否则将出现盖子不能掉入接盖槽或盖子不能被吹出，造成机床加工经常中断，进而影响生产效率。