机床数控化范文

机床数控化范文第1篇

【关健词】机床；数控化改造；改造方案；机械系统；选型和设计；参数设计；

1 引言

近年来，我国机械制造业得到了很快的发展，提高工业产品的质量及提高生产效率已经非常重要。在各中、大型制造企业中也有相当数量的传统机床，且50%都是使用超过10年以上的旧机床，数控系统的使用寿命一般在5～10 年，而我国大多数机床都在超期服役。由于使用时间长，无法满足技术的进步和产品革新的要求。要解决以上问题，提高企业加工能力和产品竞争力，有两种根本途径: (1) 重新购置数控机床，淘汰旧设备；(2) 对旧设备进行数控改造。后者与前者相比，更具优势，主要表现在:

(1)交货期短。尤其是大型机床和特殊专用机床优势更加明显。一般来讲，改造大型机床能在较短时间内使机床投入生产，而购买新机床周期都在半年到一年时间；

(2)性能更稳定。各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度，各功能部件经长期磨合，功能稳定，可靠性好；

(3) 设计风险小。新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在；

(4) 可以更充分地体现用户的意愿。用户与维修人员可以依照实际需要和机床长期使用情况，在大修改造中提出对机床性能、操作与维修等方面的改进（包括增、改）意见，有权选择机械零部件、数控系统等电气设备的规格、型号、性能等；

(5) 更有利于使用与维护。由于用户、维修人员不仅可以直接参与改造方案的制定，而且可以参与改造的全过程，直接获取各种技术信息，更深入地掌握机床的结构及性能特点，从而增强使用与维修的主动能力；

(6) 可以更快地获取最新的更实用的备件；

(7) 节省大量投资；

(8) 降低投资风险。

2 机床数控化改造技术

(1) 确定改造方案

对改造对象进行全面检查，明确改造目标和改造后机床用途，确定改造方案。普通机床数控化改造总体步骤如图1 所示。对于旧数控机床的升级改造，机械系统改造较少，主要是电气控制系统的升级改造，以改变系统老化、备件匮乏带来的故障率高、维修周期长的问题。

(2) 机械系统的改造

普通机床机械系统改造项目多，如图2 所示。如普通机床往往在铸铁床身上直接加工出导轨，长时间使用出现磨损，影响加工精度，为提高其耐磨性和动、静刚度，可以改造为采用轴承钢淬硬制成导轨，粘贴紧固到铸铁床身上，而后再对粘贴好的导轨进行磨削；改变普通机床繁琐的传动链，采用步进、DC或AC 伺服电动机结合滚珠丝杠副的传动形式，使传动链大大缩短；增加自动换刀装置； 增加分度工作台、回转工作台等辅助功能部件等。对于旧数控机床的升级改造，如果机械部件性能良好，液压系统、冷却系统、系统等辅助部件性能也都正常，除对机械部件做除锈和清洁保养外，无需做大的更换和修复。

（3） 数控系统的选型和设计

无论普通机床的数控化改造，或是旧数控机床的升级改造，数控系统的选型、设计和安装都是至关重要的核心步骤。旧数控机床系统较多采用: SINUM ERIK7，3，8，850 /880，810； FANUC 7，6，3。

目前，多数早期型号的数控系统的电气备件已经停止供货，改造时，基本不考虑保留老系统，而是根据机床的现状、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、高档数控系统。如图3 所示，如果追求品质优越、稳定的数控系统，可选择国外知名品牌的数控系统；国内数控系统也具有性价比高、维修使用成本低的优势，在选用时，建议根据企业所在地区选用。

旧数控系统大部分带有老型号的PLC 逻辑控制系统，在数控系统改造过程中，要考虑新老系统替换时的差别，对PLC 部分输入输出点的数量和性质作出比较精确的估算。

对于电路的改造，可采取的方案有两种: ①“接口型改造”，即保留继电器电路，只对NC、PLC 进行改造，新PLC 不参与电路控制，只处理NC 所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小；② “彻底改造”，在继电器逻辑较复杂、故障率较高、用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新NC 所带的PLC 将电路全部改造，简化了电路，又合理利用了PLC 的控制能力。此方案可大大简化硬件电路，提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。

对于数控系统的改造，还应注意:①要尽量向一个著名厂家的型号系列靠拢，这样既有利于维修和管理，又利于备件的购买，千万不要把企业的数控系统搞成“万国牌”。②要清楚所选厂家在国内的维修服务状况，以免将来后患无穷。

(4) 伺服驱动系统的选型和设计

如图4 所示，伺服驱动系统的选型和设计主要包括: 主轴伺服系统和进给伺服系统电动机的选择以及配套电机驱动器和主轴变频器的选择。对于电机驱动器，可选择与数控系统配套的驱动器，如FANUC 本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，也可选择市面上的其他品牌驱动器。在改造过程中，对于状态良好、价值很高的老伺服系统，可采取保留驱动装置和电机的方案，也可采取只保留功率大、价格贵、安装麻烦、状况良好的电机，而更换为新型驱动装置，若保留，还要考虑老伺服系统是否与新数控系统匹配的问题。

(5) 机床测量系统的选型和设计

对于机床测量系统，目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入，所以旧机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。具体方案是: 旋转变压器基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代； 感应同步器/尺的情况略微复杂，能改掉尽量改掉，用新型HEIDENHAIN光栅尺和圆光栅替代，但在某些场合，如精密转台，会遇到新的圆光栅不能安装的问题，西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但该装置价格昂贵，尽量不要选用。

(6) 电柜设计

电柜设计包括的内容如图5 所示。此外，在旧数控机床的升级改造中，还应遵循以下原则：一是进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即使使用了若干年，状态仍会优于国内甚至合资品牌的元器件，所以，改造高档进口数控机床，不建议做大拆大改； 如果电气柜状态比较差，全套更换，在资金允许的情况下，要尽量选择知名品牌。在改造方案确定初期，就要根据电气改造方案测定所需的电缆长度，凡与数控驱动测量系统直接相关的电缆，只选择原装电缆；但大型主轴电机的电力电缆价格过于昂贵，改造时不考虑原装电缆。

(7) 参数设计及设置

根据改造方案，查阅数控系统、变频器、伺服驱动器说明书，依据机床设计性能，设计、设置、匹配参数。如图6 示。

(8) 机电联调和精度控制

这是改造能否成功的关键环节。工程人员在这一阶段完成机电联调、数控系统的最终调试、驱动系统的参数最佳化调节等工作，并为验收做准备。验收主要包括两项内容：①按照国际标准，不同类型的机床相应的标准试切削程序，进行标准样件试切削； ②对机床精度进行检验，可采用激光干涉仪进行测量，机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据，从而提高机床精度。

3 总结

现代制造技术快速发展，高速电主轴、直线滚动导轨、直线电动机、大容量刀库、虚拟技术等广泛应用在数控机床上，机床功能越来越复杂，5 轴加工中心、复合加工设备( 如车、铣、磨集成) 、特种加工设备( 激光、真空电子束、喷涂) 等越来越多。研究、探索这些数控设备性能特点，在其正常工作阶段充分利用，通过合理的数控改造进一步挖掘其价值，提高设备可靠性，减少维护费用，是随着国内制造业的升级而不断深入的研究课题。

参考文献:

[1]李猛.机床数控技术[M].北京: 北京航空航天大学出版社,2009．

[2]李猛.数控机床与编程[M].北京: 北京大学出版社,2009．

[3]陈吉红.数控机床电气控制[M].武汉:华中科技出版社,2006．

机床数控化范文第2篇

关键词：数控化改造；数控系统；伺服系统

机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。同时，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。

1、改造数控机床的因素分析

数控机床的使用提高了机床加工生产的效率。普通机床进行数控化技术改造后可以实现零件加工自动化；其次，零件加工性能更加稳定安全更加可靠。这是由于经数控技术改造的数控机床的各主要部件经过长期工作，几乎不会因刀刃变形而影响生产件的精度；再次，可以为零件生产厂家节约资金。与购买新的普通机床相比，普通机床的数控化改造一般可以节省一半以上的费用；最后，对于复杂的加工零件而言，改造难度越高，其功效提高的越显著：且可不用或少用工装，这样不但节约费用，还可以缩短零件生产的准备时间。由于所需加工产品的尺寸误差较小，精度要求高，不需要再进行修配。而数控机床由于实现了加工的自动化，计算机系统可以对刀具进行自动化管理，从而不会因为刀具的磨损而影响加工零件的精度与一致性；由于数控机床可以实现多种加工功能，因此可以加T出复杂的零件；由于实现了加工产品的自动化生产，数控机床的加工效率可以提高许多。计算机拥有强大的记忆和存储功能，因而可以把所需的程序存储下来，然后根据程序的规定自动去执行加工工序，实现加工的自动化；数控机床实现了多道工序集中完成，减少了频繁搬运被加工的零件，当零件装夹好后，可以实现多道工序的加工。

2、数控化改造的内容

2.1精度的恢复和机械传动部分的改进

机床改造过程中首要任务是对旧机床进行类似于通常的机床大修，以恢复机床精度，达到新机床的制造标准。但是机床数控化后对机床精度的要求与普通机床的大修是有区别的，即整个机床精度的恢复与机械传动部分的改进，都要为满足数控机床的结构特点和数控自动化加工的要求来进行。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极变速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

2.2选定数控系统

根据要进行数控化改造机床的控制要求，选择合适的数控系统是至关重要的。选择时，除了考虑各项功能满足要求外，还一定要确保系统工作可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高。

2.3伺服系统设计

伺服系统分为开环、半闭环和闭环系统三种。开环控制系统主要由驱动控制单元、执行元件和机床组成。闭环伺服驱动由执行元件、驱动控制单元、机床以及反馈检测单元、比较控制环节组成。在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比， 其精度高、价格昂贵，考虑到改造本身是经济型改造，因此一般选用步进电动机作为驱动装置。检测反馈单元一般用光栅、脉冲编码器等。在选择驱动装置时，一定要考虑其运转性能与电动机的匹配，同时也要考虑其接口数据与数控装置接口数据的匹配。目前国内外的数控系统厂家，都开发了与自己系统配套的驱动器，如广州数控适配DA98 系列驱动器，华中适配HSV 系列动器，FANUC（发那科）本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，所以一般优先考虑配套的驱动器。

2.4电气系统的改造设计

在进行机床数控化改造时，原机床的电气控制部分一般只能报废，重新按数控化改造要求进行设计制作。数控机床的强电控制部分设计中要特别注意的是，数控系统各接口信号的特点和形式要相配，并且在设计过程中应尽量简化强电控制线路。在电气控制系统的改造设计中，应该遵循：机床在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标，力求控制系统操作简单、车床使用与维修方便。机床中的主轴电动机、冷却泵电动机、刀架电动机等均需系统自动控制。数控机床中电气控制系统除了对机床辅助运动和辅助动作控制外，还包括对保护开关、各种行程、极限开关的控制， 以及在操作盘上所有按键、操作指示灯等的控制。改造后的电气控制系统，不仅保留了机床传统控制系统的优点，同时具有体积小、功能强、通用性和灵活性强、使用维护方便等特点。

3、结语

由于机床数控化改造有多种方案，机床类型不同，改造的内容也不同，所以上述机床改造内容并非一成不变，而要根据实际情况选取合适的方式，以使普通机床数控化改造后的性能与新的同类数控机床相近或相同。另外，在机床数控化改造完成后，还应注意培训数控机床的操作人员和编程人员，以使改造后的数控机床能够尽快发挥作用。

参考文献：

[1]袁建华.普通机床数控改造的实践与探讨[J].装备制造技术，2011

机床数控化范文第3篇

关键词 机械精度；旧机床；机床改造；数控机床

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0043-01

随着我国加入世界贸易组织后，与世界各国的交流日益增加，对资源的重视程度也不断提升。在工业生产中，如果能够对废旧机床实现成功的改造意味着能够大幅度的降低生产成本，创造更加丰厚的经济效益。为了保证改造后的机床与一般机床生产的零部件在质量上尽可能的相同，以实现数控机床的成功改造，提高机床的精准度是关键，主要是要提高机床在机械精度、运动精度、和控制精度三个方面的品质和质量。因此，在改造和翻修旧机床时，必须重点恢复旧机床的机械加工精准度。机床轨、小滑板，主轴组件以及主传动机械部分是机床的关键部分，为了提高旧机床加工的精度，必须重点关注这三个部分的加工修复和维修改进。

1 对机床轨、小滑板的加工修复

在机床的工作过程中，机床导轨和小滑板的磨损程度较高，是影响机床使用寿命及精准度的一个重要原因，因此最大程度的修复机床轨和小滑板是在旧机床数控改造中提高机械精度工作的重点。

1.1 传统修复方法

数控机床的轨道的材质一般为铸铁，传统数控机床改造时为了恢复机床的精度往往采用重新打磨的方式。然而由于在机床原始加工过程中，为了增加机床轨道的耐磨性和坚硬程度，主要采取的方式是淬火处理。当机床二次加工时，淬火过后的表面被打磨掉，机床轨的坚硬度也随之而降低。为了重新恢复硬度，需要重新进行淬火处理，但是淬火设备体积较大，成本较高，一般使用机床的生产厂家难以提供这样的装置，因此传统的修复方法难以满足大范围旧机床改造后提高其机械精度的要求。

1.2 新的修复方案

如何采用一种新的方式代替传统打磨、重新淬火的改造方式成为了近些年来机床改造领域专家和工作人员的目标。在经过大量的工艺研究、实验室试验及实际生产操作后，纳米复合电刷镀技术的效果凸现出来，成功的修复了数以百台的旧数控机床，并大幅度的提高了其机械精度。纳米复合电刷镀技术是使用脉冲电刷焊技术，并结合粘结工艺，通过修复机床导轨和小滑板上的旧划痕来恢复其光滑程度，并且增强了耐磨程度。其中脉冲电刷焊技术的主要作用是增强改造后机床的耐磨性。

2 主轴组件旋转精度调整与维修

当主轴旋转时，由于种种原因，其旋转中心线位置随时间而变化，若用一条直线代表主轴理想的旋转中心线，实际旋转中心线与理想旋转中心线的偏移量，称为主轴组件的旋转精度，亦可指机床在空运转时，主轴前端的径向跳动、端面跳动和轴向窜动的大小。主轴组件的旋转精度主要取决于主轴、轴承和轴承锁紧螺母的制造精度及装配品质。在维修时，主轴及轴承锁紧螺母主要采用修复恢复其精度，而正确的装配方式是提高主轴旋转精度的重要环节。

2.1 主轴锥孔中心线的测量

在加工过程中必然存在一定的修复误差，加工主轴时的精准程度直接形象到主轴相关组件的精度。可以采用实时测量的方法，即测量并记录出轴维修时的偏差值，并及时调整，确保主轴相关组件维修过程中的误差值降低至最小程度。

2.2 轴承的定向装配

轴承是机床的最重要的元件之一，是主轴的重要组成部分。轴承关系着旋转轴的径向跳动和轴向窜动的误差值。正确的主轴装配方式是确保旧机床数控改造后的机械精度的关键步骤。轴承的装配要按照一定的顺序进行。首先是要将主轴链孔中心线和前后轴承内环安装至同一个水平线上，确保其横截面位于同一个轴向，减少误差值；其次是要在装配主轴前，测量好轴承内外的跳动量，并及时记录在案，为接下来的安装奠定基础；最后要根据主轴轴承不同的装配需要确定不容的径向跳动量数值。由于机床在运行过程中存在一定的跳动，因此以上所述的步骤在安装过程中还要根据不同的变化做出调整，根据主轴各个元件跳动的最高值和最低值、最高点和最低点确定出一个平均值，以此作为基数定向装配。

2.3 轴承锁紧螺母的调整

矫正螺母的差值是提高机床改造精度的又一方面。由于螺母内圈存在螺纹，因此每个螺母在拧紧后会存在一定的差值，可能会造成轴承存在些许倾斜和误差。矫正这个差值可以通过拧紧螺母后修正偏差值的方式将误差值降至最小。具体的操作方法是，首先将主轴轴承的螺母拧紧，测量是其偏转的差值，并在螺母上标记出偏差的具置；其次将螺母拧下，在做出标记的位置按照记录的偏差值打磨修正；然后再将螺母拧紧重新测量偏差值。通过反复重复这个过程直至主轴的旋转精度达到标准为止。

3 主传动机械部分的改进

机床的速度控制一般通过主轴齿轮箱和手工拉动拨叉来实现。主轴齿轮箱能够实现普通速度的控制，手工拉动拨叉控制的是变速。不同的加工零件对机床主轴的速度有着不同的要求，因此在改进旧机床时需要保证机床的主轴能够满足不同转速的要求。一般情况下，机械齿轮是控制机床变速的重要零件，由于机械齿轮的档数数量很大，因此变速箱的体积也相应的十分庞大，在加工的过程中，齿轮由速的旋转在产生巨大工业噪音的同时，也由于其体积和质量过于庞大，使得运转过程中的偏移很大，对机床整体偏移产生很大的影响。在改造过程中可以通过改变电流控制的方式增大输出的转矩，如采用交流或者直流电动机来控制机床的变速。

另外还可以考虑在使用原有主轴交流电动机的基础上，增加一个变频器，通过交流变频的方式调节速度。针对机床的齿轮箱，可以根据齿轮的磨损程度来判定是否需要更换齿轮来提高运转精度。如无需更换，可以考虑减少需要变换的档数，并将手动变速的设备更换为电气自动换挡的设备。

4 结束语

提高旧机床数控改造后的机械精度过程中需要面临的问题千变万化，改造方式也是多种多样，具体采用何种方式一方面需要操作人员不断学习专业技术知识、积累相关的经验，另一方面还要根据具体的情况灵活判断，通过综合应用多种技术手段，达到数控机床改造的精度标准。

参考文献

[1]朱琳.数控机床误差分析及其补偿技术[J].科教文汇：下旬刊，2010（2）：98-101.

机床数控化范文第4篇

关键词：普通机床；数控化；数控机床；改造

Abstract:Onthebasisoftheconditionoftheequipmentinsmallenterprisesormiddleenterprises,intheprocessofrestructuringthegeneralmachinetoolintoNC,theproblemsthathowtoselecttheNCsystem,servosystemandhowtorestructurethestructuresofthemachinetoolandsoonareintroduced.

Keyword:Ordinaryenginebed;Numericalcontrol;Numerically-controlledmachinetool;Transformation

近年来，随着各行业对机加工产品要求的不断提高和数控技术的飞速发展，数控机床以其精度高、效率高和劳动强度低等诸多普通机床无法比拟的优势，成为当今制造业的主流加工设备。目前，一个企业设备数控化程度的高低已经直接影响到了它的生存。那些拥有大量普通机床的工厂，正面临着巨大的挑战。这些厂家效益不好的主要原因，一方面是大量普通机床闲置造成浪费，另一方面是没有足够的资金购买新的数控设备。因此，投入较少的资金，把原有机床进行升级改造，使之变成数控机床，就成了解决这一问题的最好办法。现在，机床的改造，特别是把普通机床改造成经济型数控机床，已经成为了我国广大企业设备投资的重要组成部分。现将机床改造中要考虑的主要问题介绍如下：

1伺服系统的选择

伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节。它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。该系统的执行元件——伺服电机，通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。

步进电机是采用脉冲数字信号进行控制的，每转一转步距误差自动变为零，易于控制，价格最低。其选择的关键是对参数进行确定。确定参数的具体方法是：先计算电机的步距角，其次确定其步距精度，然后再对它的转矩进行选择，最后选定步进电机驱动器。

永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中，它容量大，结构简单，运行可靠，效率高，但启动特性欠佳。其选择方法是：先确定电机的额定转速，其次选择其负载惯量，然后再确定它的额定转矩，进行电机预选，最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算确定预选电机是否符合要求。

2数控系统的选择

数控系统是数控机床的中枢，是其中最关键的环节。目前，市场上数控系统的类型较多，选择时要保证能购得最适合的系统，就必须要充分考虑改造中各方面的因素。

首先，要考虑被改造机床的功能要求。根据机床的功能要求选择数控系统，以使数控系统所具有的功能要与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因偏面追求数控系统的高性能指标，而选择了功能远远多于改造机床功能的系统，造成功能过剩、资金浪费，且在一定程度上还可能潜伏下由于数控系统复杂程度的增加而带来故障率升高的隐患。又要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求，不要出现一些因必须的系统功能短缺，影响其它功能的使用，使机床的优良性能发挥不出来。

其次，要考虑数控系统的制造厂商。老牌著名跨国公司主要有德国的西门子、日本的发那科和三菱、法国的NVM等，国内公司主要有中华数控、中国珠峰、北京航天等。目前，进口系统的性能尚优于国产系统，但价格也较高，因此适用于大型高精度机床。国产系统功能较简单，性能较稳定，价格便宜，对一般车床、铣床已能可靠使用，且近几年国产系统也有长足进步，与世界先进技术的差距越来越小。如中华数控公司，就凭借已其达到国际领先水平，且具有自主版权的数控技术和现代化的产业基地在中国大地迅速崛起。该公司的中华数控系统曾在2004年举行的第一届全国数控技能大赛上与西门子、发那科等著名系统同台全方位竞技，充分发挥了其强大功能优势。使用此系统的参赛选手，有多人取得了很好的成绩。可见，国内系统功能也会越来越完善。

第三，要考虑数控系统与其它配件的匹配。如果数控系统、电机及驱动器的品种、牌号太杂，在连接各部件时，就可能会出现输入与输出信号的不匹配及在传送中信号产生滞后等现象。因此，选择时要优先考虑能提供进给伺服系统和主轴驱动的厂家的数控系统。

另外，在资金允许的条件下，尽量向著名厂家型号系列靠拢。一般著名厂商此类系统零件筛选更严格，制造工艺更规范可靠，性能稳定，能更好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障，也有利于维修。

3机床机械部件的改造

数控机床的机械部分在刚度、精度、速度、摩擦磨损等方面较普通机床有更高的要求。因此，不能简单地认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了机床数控改造的目的。而是应该从机床自身的价值考虑，分析改造要达到的目标和所需投入。从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值。对被改造机床的结构、性能、精度等技术现状作全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否符合改造要求，部件结构是否仍然完好，各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用，各项精度是否满足要求，机床在加工中是否存在故障和历史上有无出现过重大故障。从该机床的投入产出率估算，确定最终改造方案。

3.1主传动系统的改造

在对主传动系统进行改造时，一般应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构，只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制改变为由数控系统控制。当然，如果为了扩大变速范围，实现加工过程中的自动变速，也可以将原来的单速电机更换为多速电机，这样可以使机床性能更好。但多速电机的功率是随转速的变化而变化的，所以电机功率要大，且还要增加一套电机变速系统，改装比较麻烦。对普通机床进行简易数控改造时，最好不要用这种方法。另外，为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然的联系，要在主轴箱内安装一个与主轴同步旋转的旋转脉冲编码器。如普通车床改装为数控车床时，在主轴箱内装主轴脉冲编码器，以保证改造后的车床具备螺纹加工的功能。

3.2进给传动系统的改造

在对进给传动系统进行改造时，一般都应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部拆除。而每个方向的进给传动都改由各自独立的功率步进电机，经减速齿轮直接与带动滑板移动的丝杠连接，分别实现各坐标方向的运动，进行各坐标的控制。例如普通机床的简易化数控改装，通常都是把原来由主轴箱到进给箱的传动路线切断，且将溜板箱拆除，直接把齿轮减速箱和功率步进电机安装在纵向丝杠的右端和横向丝杠的外端。

在对机床进给传动系统改装的同时，也要对此传动系统中的传动装置元件进行相应的改造。具体如下：

（1）丝杠。丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置。改造时，为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求，应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦，使摩擦损失减小，精度保持性、传动平稳性、传动效率等都得以提高。其传动效率可达到92%～98%，是普通丝杠螺母副的3～4倍。

（2）拖板。拖板是数控系统直接控制的对象。不论是点位控制、直线控制，还是轮廓控制，被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及相配件精度要高外，由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构。以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种。刚性调整法传动刚度较好，结构简单，但调整起来很费时；柔性调整法，一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙，传动刚度较低，传动平稳性差，结构复杂。改造中，可根据机床加工目标选用。具体选用可参考有关资料。

（3）机床导轨。为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，应充分考虑机床导轨的耐磨性。当前国内普通机床床身等大件多采用普通铸铁，其摩擦系数较大。改造中，在对达不到预定要求的原机床导轨进行修磨、刮研后，要在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟飞烯软带。

4刀架的改造

刀架是否需要进行改造，要根据改造后机床主要加工对象来确定。若采用一把刀即可完成本机床上的加工，就没有必要对刀架进行改造。若需采用多把刀，如普通车床改装后需要三、四把刀才能完成全部车工工序，就必须对刀架部件进行改造。即拆掉原手动刀架，装上电气或液压驱动，由数控装置控制的自动刀架。

机床的数控化改造要考虑的因素很多。除了上面提到的主要内容外，由于机床控制方式的改变，还要对其进行电气部分的重新设计，机械部分的大修和专项修理，解决调试、安装等多方面存在的问题。总之，在改造过程中，一定要全面综合地考虑问题。只有这样才能改造出性能价格比最优的机床。

参考文献：

[1]李铁尧.金属切削机床[M]．北京：机械工业出版社，1989.

[2]罗永顺.普通机床数控化改造设计中关键问题的研究[J].机床与液压，2005，（6）：193-195.

[3]吴孜越.C620普通车床的数控化改造[J].机床与液压，2005，（8）：211-213.

[4]孟俊焕.经济型数控机床改造的优化方案研究[J].机床与液压，2005，（7）：200-201.

机床数控化范文第5篇

【关键词】 机床;数控化;改造

普通机床是目前使用最广泛的机床之一,其技术参数范围广,加工范围较广,但结构复杂且自动化程度低,生产效率低,不适用于精密、形状复杂零件的加工。我国从20世纪50年代末至现在已陆续制造了一批数控机床,70～80年代中期,又陆续引进了一批外国数控机床,随着产品的变化和发展,普通机床的功能已不能满足要求。

一、普通机床数控化改造的必要性

就目前的现况而言旧机床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。数控机床则具有普通机床所不具备的优点,如:加工精度高,产品的稳定强;加工零件范围广,能适应单件、形状复杂、精度要求较高的零件生产;能有效地减轻工人的劳动强度,缩短生产准备时间。对我国企业而言采用,面对激烈的市场竞争,采用先进的工艺设备,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。

二、数控机床以及再生改造的内容和关键技术

数控机床以及再生改造的内容包括:首先是恢复原功能,对原机床存在的故障部分进行诊断并恢复;其次是翻新,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;对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新;最后是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,较大幅度地提高水平和档次的更新改造。改造中的关键技术主要是指:正确估计现有机床的剩余价值组成数控机床的各个部分的使用寿命相差很大。一些主要机械大件(如床身、立柱和主轴箱等)使用寿命可达10年以上;一些频繁运动的驱动机械部件(如滚珠丝杠副)可保持运动精度的寿命约5年;一套数控系统的使用寿命可达10年,而易损电器元件(如行程开关)却只有两年。由于数控技术的迅速发展,一个标准型的数控系统在制造厂的生产,寿命为五六年。在数控机床的使用后期要寻找已损坏元器件的外购件将是很困难,甚至为此不得不放弃整个系统。在对旧数控机床进行改造时,必须仔细分析这台机床哪些部分还可利用,哪些必须更新,甚至可以进行折价比较。一般要求可利用的剩余价值不应低于总价值的三分之一,改造后的机床综合性能终究比一台新机床差些。上述原则还可以确定机床改造后要求达到的技术指标和改造后的规模水平。一般来说,旧数控机床中剩余价值较大的还在机械部分及配套附件,数控系统往往都需要更新。

三、我国机床数控化推进工程应采取的对策

1.政府应加大扶持宣传力度。进行大规模的数控改造,首先需要政府大力宣传,形成一个声势浩大的气氛;其次也需要政府在政策和资金上大力的支持。德国政府在这方面就做了大量努力,如德国政府在1991年东、西德统一后,从1994年到1997年共投资500万马克,对原东德普遍落后的设备进行改造,迅速改变了东部地区生产水平落后的面貌。我国机床数控化推进工程的主要道路还是靠对普通机床进行数控化改造,在数控化改造中政府的支持可以多种形式,如政府直接投资,对一些重点企业、骨干企业的普通机床进行数控改造;又如政策支持,给予企业低息贷款、减税、免税等;再者就是政府出面组织、牵头。这些形式都会给企业的数控化改造提供有力的支持。

2.注重数控技术人员的培训。数控操作人员、特别是维护人员匮乏是制约我国机床数控化进程的一大障碍,各企业在进行数控改造的同时,应注重数控技术人员的培训。应从整体上提高数控操作人员的素质,让数控操作人员既能进行数控编程,又能操作机床,还能进行机床的简单维护,把他们培养成熟练的数控技术工人。各企业既要舍得花钱进行硬件的改造,又要舍得花钱进行诸如人员培训等软件的建设。

3.开发高速、高精度、高效率加工中心等关键技术。在对普通机床进行数控改造的同时,应顺应国际数控机床发展的潮流,大力发展我国的数控机床。各企业应加强与高校和科研单位的合作,开发具有高速、高精度、高效率加工中心等先进数控设备以及一些特殊专用数控设备,可以促进本国机床工业的发展。

从以上分析可知,发展数控机床和进行数控改造在我国有着广泛的市场和前景,每台机床的改造都要根据用户单位自身经济能力确定投入的财力进行分析,确定最佳的改造方案。加大普通机床数控化改造力度,不仅能提升我国工业装备水平,也提高了我国机床制造水平,加强了我国参与国际竞争的能力。

参考文献

[1]刘丽云,王元娥.普通机床数控化改造中要考虑的主要问题[J].装备制造技术.2007(4)

机床数控化范文第6篇

【关键词】机床电气；数控化；系统

1.数控机床的概念及特点

1.1数控机床的概念

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床的控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件，数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。数控机床一般由主机，数控装置，驱动装置，辅助装置，编程及其他附属设备组成。主机包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件，可以完成各种切削加工；数控装置包括硬件和软件，硬件部分主要包括印刷电路板、CRT 显示器、键盒、纸带阅读机等，再配合相关的软件系统，数控装置可以完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能；驱动装置包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等，在数控装置的控制下，可以通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动，完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工；辅助装置包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等，可以保证数控机床的正常冷却、排屑、、照明、监测等工作；编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

1.2机床电气数控化系统的特点

加工精度高。机床电气数控化系统采用先进的技术控制，实现了硬件操作与软件控制的有效结合，能够大大减少生产过程中的失误，同时，该系统运用先进的控制系统，能够实现精确的操作控制，因此具有加工精度高的特点，具有稳定的加工质量。劳动量少，生产率高。机床电气数控化系统的精度很高，可以根据实际加工需要选择有利的加工用量，生产率一般可以达到普通机床的三到六倍；机床电气数控化系统的自动化程度高，高新科技的运用在保证甚至提高生产质量的同时，更大大减少了工人的劳动强度；机床电气数控化系统的生产具有相当大的灵活性，可以根据生产零件的变化进行控制程序的变更，也就无需返工，这样大大节省了生产的时间。技术含量高。

2.机床电气数控化系统的设计

2.1对驱动电路的设计

驱动电路设计是对驱动器采用 5 细分（30 拍）、10 细分（60 拍）的方式，这个方式是在三相六拍的基础上进行的。细分后的电动机将缩小相应的步距角的倍数（如步距角为 0.75 的电动机，10 细分后步距角变为 0.075）。细分后小步进电动机的低频振荡被消除了，电动机的分辨率和运行特性也被相应的提高了，但是因为制造工艺上的误差，导致实际的变频率要稍低于理论上的分辨率的。

2.2变频器主轴的控制

主轴电机采用交流变频控制电机，由变频器进行控制。数控系统的驱动模块端子 75A 与 15A 处输出 0～10V 模拟电压，该电压就是变频器的指令电压。输出的转速是根据输入的电压的变化而变化的。当主轴电机需要正向旋转时，PLC 的 Q4.0 输出高电平，继电器KA1 吸合，使变频端子 27 短接于 31，同时驱动器 75A 端与 15 端之间输出一个适应于电动机转速的模拟电压，主轴则会根据模拟电压相应的速度争相旋转。

2.3系统的操控设计

电流（转矩）控制环、速度控制环和位置控制环组成了数控机床运动坐标的电气控制。对 PLC 程序的处理，要遵循尽量保留原 PLC程序的基本原则，只是在原程序的加一个转换程序，将与系统有关的部分作必要的转换，这样可以最大限度地减少工作量，并最大限度地保留了原 PLC 程序中的一些安全保护措施。PLC 程序是进行电控设计的关键。由于不同的西门子 PLC 产品系统不同，功能模块也不同，因此我们在进行系统更新时要对系统功能块进行相应的处理。

3.机床电气数控化系统的改造

机床电气数控化系统要改造也就是对技术的创新，对性能、工作效率、机械精度的提高以及对自动化程度的增强。另外还有 NC化，即把数显装置和数控系统装在普通机床上，把它改造成 CNC 机床。对数控化电气机床的诊断和修复机制也要着重改造。

4.机床电气数控化系统的维护

对操作人员来说，机床电气数控化系统具有严格的操作流程与操作规定，操作人员在使用过程中，一定要严格遵守该系统的操作流程，避免操作失误的发生。对维护人员来说，机床电气数控化系统采用的都是精密仪器，非常容易受到外界因素的影响，要想保证系统仪器的正常使用，维护人员就要对该系统进行必要的防尘、防火等处理工作，漂浮的灰尘和金属粉末进入数控系统内部，容易引起元器件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至损坏元器件；维护人员需要定时清扫数控柜的散热通风系统，防止数控系统内热量积聚内部元器件；机床电气数控化系统的正常使用需要一定的电压，维护人员需要经常监视数控系统的电网电压，防止电压异常对数控系统产生不良影响。

5.结束语

我国的机床数控化技术不能停留在当下阶段，我们要与时俱进，发展高精度、高性能、高效率的数控化系统，要逐步实现智能化标准，随着电气化技术的发展，机床电气数控化系统的应用范围将逐渐扩大。■

【参考文献】

[1]张军，胡孝昌.单片机应用系统抗干扰技术的研究[J].计算机测量与制，2006.2：412～414.

机床数控化范文第7篇

关键词：机床；数控；改造；集成；性能；调整

科学技术是第一生产力。随着我国社会经济的快速发展，社会各行各业开始将先进的科技水平应用在制造行业当中，推动了我国科技水平的进一步发展。但是从国际水平来看，我国制造行业水平依然落后于国外发达国家，阻碍了国民经济的发展。为了改变这一社会现状，我们必须要对制造业的发展现状进行全面分析，采取科学合理的措施来提高制造业中各个设备的水平，即对传统的机床进行改造，使其实现数控化，从而确保制造行业的健康发展。下文简单对机床数控化电气改造设计进行分析，以供参考。

一、普通机床数控化改造的优势

1、节约费用

与购置新的数控机床相比，普通机床的数控化改造一般可节省大约60%～80%的费用。由于大型机床机械部分所占比重较大，可节约的费用更加可观，符合产业节能环保的发展趋势。

2、操作更加容易，维修更为方便

由于是老设备的改造升级，操作人员对设备熟悉，在操作使用和维修方面不必花费太多的时间和精力进行培训。

二、对机床进行数控化改造的主要内容

对机床进行数控化改造也就是以旧机床为基础，通过科学合理的改造使机床具有数控化功能，满足当前制造业的发展。在实际工作中，对机床进行数控化改造的内容主要包括以下几个方面：

1、对机床精度的恢复以及机床传动部分的改进

制造企业在生产以及发展过程中，如果长时间使用机床，且没有对其进行必要的维护，那么在导轨、轴承等部位必然会出现磨损情况，这对于机床的正常运行产生巨大的影响。因此在实际工作中，我们很有必要对机床进行改造。首先需要将旧机床进行机床大修，这样可以在一定程度上提高其精准度，从而达到新机床的制造标准。但是在实际工作中我们可以清楚的知道，在机床进行精度改造与机床大修存在着明显的不同，也就是说，机床数控改造应当进行精度的恢复以及传动部分的改进，只有这两个部分进行改造，才能够确保机床实现数控化与自动化要求。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极减速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。另外，在机床上还要加一些辅助装置，如冷却系统、空气过滤器、自动换刀装置、排屑装置等。

2、选定数控系统

在对机床进行数控化改造的过程中，选定数控系统是关键的工作环节之一。在选择数控系统的过程中，相关工作人员应当考虑到以下两个方面的工作：首先，要求确保机床的功能多样化，使其功能得到充分发挥；其次，还要求数控系统在实际工作中提高其可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。

当前生产数控系统的公司比较多，国外的公司如SIEMENS公司、FANUC公司、国内的公司如广州数控GSK公司、华中数控系统有限公司等。一般，进口系统较国产系统性能稳定，但价格昂贵，将其用于机床改造，有些得不偿失。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高；另外，随着生产而后技术的不断发展，标准型数控系统制造成本越来越低，售价也在不断降低，所以在系统选择上一般可以考虑国产标准型数控系统，例如广州数控体贴或华中数控系统。

3、电气系统的改造设计

机床数控化改造工作执行的过程中，通常情况下原机床的电气控制装置只能做报废处理，从而依据改造的需求来重新制作专门的电气控制装置。数控机床强电控制工作中，所必须要加以重视的关键在于，数控系统本身各个接口特性以及形式之间是否完全相配，不仅如此，还应当要尽可能的对于强点控制线路进行简化处理。

因此，在执行电气控制系统的改造设计工作之中，所需要加以遵循的原则在以下几个方面：在机床能够充分满足控制需求的情况之下，确保改造设计方案的经济性、简便性，在改造的过程中，要依据实际情况和条件，不能够盲目的追寻高参数以及全自动化，只要能够做到操作快捷、使用维修简便即可。而改造的设计方案之中，刀架电动机、冷却泵电动机、主轴电动机等几个部分实质是需要确保做到自动控制的。数控机床机电控制系统本身，除了要利用辅助运动装置以及辅助控制系统以外，还必须要将各个不同部分的开关、形成等纳入到自动化控制之中。改造完成之后的控制系统本身，不仅仅要能够保留住传统控制系统所具备的优势，还要具备小巧、灵活、通用、维护方便等方面的特性。

4、整机联接调试

当久机床之上的各个不同部件都完成了改造工作之后，便可以针对其进行试组装，从而确保各个部分运行无误，存在问题的部件需要采取适当的调试措施。一般情况下，都是现对于电气控制环节加以调试，来观察某个简单的动作是否运行正常，各个环节正常之后，才能够联动调试。

三、结语

综上所述，就现阶段的数控化改造方案来说，实质上机床类型不同的情况下，所呈现出的相关改造内容也有着较大的差异性。因此，在实际执行机床数控化改造工作的过程中，并不是要完全按照某个模式来进行，可以依据实际情况的不同，选择更加合适的改造措施，利用科学合理的方式来使得传统形式的机床数控化得以在性能上大幅度提升。此外，当机床数控的改造工作完成之后，还需要立即对于相关的编程人员、操作人员加以培训，这能够促使改造后的机床尽快的发挥出自身所具有的效用。

参考文献

[1]刘爱英.机床的数控化改造与人才的培养[J].科技信息.2010（10）

[2]杨春花.数控车床加工编程典型实例[J].科技信息.2010（17）

机床数控化范文第8篇

关键词：数控机床；自动化；设计；制造

长期以来，世界诸多国家都非常重视机械制造产业，甚至将其作为国家经济发展水平与工业化水平的重要衡量指标。步入新时代以来，精密化已成为机电产品的发展趋向，尤其是数控技术的诞生与广泛应用，为设备的自动化作业与运行提供了至关重要的技术支撑，也为加工的柔性与高效率提供了关键性条件，促使机电制造业从传统的人工作业转向了智能化、自动化与集成化的现代作业。所以，本文针对数控机床自动化设计与制造的研究，具有一定的理论意义与经济价值。

1数控机床与数控机床自动化的基本概述

数控机床的概念。数控机床的全称为数字控制机床，英文名为Computernumericalcontrolmachinetools，数控机床为简称，指的是装有程序控制系统的一种自动化机床。其中，动化程序控制系统可以对具有控制编码与其他符号指令规定程序予以逻辑性的处理，并能够通过代码化形式对其译码进行数字式的表示，并通过一系列信息载体进行数控装置的输入。究其原因，数控机床属于集信息、微电子、液压、机械等多领域原理与技术为一体的机电产品，所涵盖的内容十分丰富，即便是在机械制造设备体系的整个领域中，也属于自动化水平高、效率高、精度高的工作母机。[1]与大众机床相比，数控机床独具特色，不需要对夹具、模具进行更换与制造，也不需要对机床进行常态化的调整，故而数控机床在技工零件需要高频率更换的状态下更为适用，这样能够大大缩短生产准备周期，并节约工艺装备所需的大量成本费用。与此同时，数控机床的加工密度通常可达到0.05~0.1mm，且控制方式为数字信号模式，每当数控装置将一脉冲的信号输出之后，机床就会移动部件一脉冲的当量，尤其是在此过程中由机床传送给传动链的丝杆螺距和反向间隙的误差平均值可以通过数控装置予以曲补偿，故而数控机床与传统机床相比，其精度更高。在工业生产能力与社会经济发展水平的评估体系中，数控机床的发展程度以及数控机床在金属切削加工机床产量中的占比也是可供参考的重要评估指标。由此可见，数控机床对工业的健康可持续发展有着不可替代的价值与影响。数控机床的自动化内涵。在当前机床控制技术领域，数控车床自动化的应用范围十分广泛，但其更多的应用于盘类零件或轴类零件等诸多切削加工作业中，如轴类或者盘类零件的复杂回转内外圆柱和曲面、内外圆柱面、圆锥螺纹、任意锥角的内外圆锥面等，同时还需要完成镗孔、铰孔、扩孔、钻孔、切槽等一系列作业程序。从本质上讲，数控机床自动化主要是前期予以设定好的具体加工流程，然后自动实现快速的零件加工程序。[2]在实际操作过程中，数控机床自动化技术工作者会根据零部件的加工路线、技术、位移量、工艺参数、辅助功能、切削参数等方面的指令性代码予以高度整合，进而设计编制出有机统一的详细加工程序单，罗列到该程序单上的有关内容能够被进一步转移到相关控制介质层面，进而最终在特定数控装置内部进行录入，此时加工作业指导任务也就完成了。借助于数字化技术，数控机床自动化控制的应用规模占数控机床总量的25%左右，是应用范围最广、普及程度最高的技术类型之一。

2数控机床自动化设计与制造的优势

2.1减少机械制造所需成本。在以往的传统机械制造领域，诸多工业类企业惯于借助人工操作方式实施工业产品的加工、生产与机床的制造等，因受多方面客观因素的制约，导致人工操作的失误率较高，机械制造质量与效率偏低，同时庞大繁重的工作量又同时给广大工人带来了巨大的压力，促使其很容易发生疲劳状态下生产作业的现象，这对生产制造的整体工作成本产生了直接影响，促使生产成本费用大大增加，而企业经济效益也随之显著下降，市场竞争力也会弱化。然而，科学应用自动化技术，不仅可以有效弥补人工操作的多种不足之处，而且可以最大程度保证工业生产的质量与效率，且能够促使产品精度更优更高。2.2提升机械制造质量与效率。随着数控机床自动化技术的积极推广，工业领域中的机械制造自动化水平也随之迅速提升。同时，因产品生产能够通过预设程序对自动运作进行指导，使得生产实际效率在无形之中得到优化与提升。加之，自动化技术的广泛普及促使机械设计和制造技术得到大幅升级，进而在很大程度上规避了传统机械制造模式带来的消极影响，机械制造的质量和制造效率都得到明显升级。2.3增强机械制造的资源利用率。自动化技术作为机械加工和机械制造流程中的重要技术资源之一，本身就具有人工操作所无法比拟的独特优势，如对人力资源的节约、降低物力和财力资源的消耗等。与此同时，还能够通过多方面的自动化技术推广、资源调配与优化使用得以最大化实现，有效增强了机械制造的资源利用率。

3数控机床自动化设计与制造路径

3.1数控机床的主体设计与加工主轴。数控机床的主轴回转精度的实际参数值的大小，对最终的加工精度有着直接影响，主轴的回转精度参数值高则加工精度高，主轴的回转精度参数值低则加工精度低。与此同时，主轴的回转速度和运行功率的参数，也是影响加工效率的重要因素和关键。[3]与传统机床制造不同，数控机床的主轴变速自动化水平以及定位的精准性等，都对数控机床的自动化水平高低有着决定性的影响（如图1所示）。究其原因，主轴箱主要负责机床的自动调速。截至目前，机械传动式的变速装置已经被取代，大范围推广与使用的是无级自动化调整，自动化加工程度大幅提升。导轨。数控机床中的导轨主要负责引导和控制加工任务，是保证加工运动精准性的核心与关键，更是促进车床精度加工实现的重要部件。目前，我国在数控机床领域中多采用金属型的滑动导轨，对于部分特定的数控机床，则采用新型的贴塑导轨。[4]与传统导轨相比，贴塑导轨优势十分突出，尤其具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，最为突出的就是性极好，且摩擦系数较小。3.2数控机床的伺服系统和数控装置与普通机床不同，数控机床配置了伺服系统和数控装置，同时机床检测装置也能对制造的全部过程进行测试与监督，而数控装置在整个运作系统中起着至关重要的调配作用，伺服系统则需要对数控机床进行配合完成作业。具体而言，数控装置的重要组成部件为计算机系统，其核心功能在于接受信息，再经对其他系统的精确调配和处理实现制造过程按照既定指挥有序执行，而数控装置则用以反馈信息并发出新的指令。伺服系统。传统的普通机床借助于伺服电机对机床进行驱动，进而完成作业加工，这一机构就是所谓的伺服机构。[5]但数控机床主要是借助于运算电路产生强烈的脉冲信号，并通过这些信号实现驱动电路控制的伺服系统。数控机床中的伺服系统能够将具体指令传送给元件、其他设备或指示电路，进而实现精准一位，其在生产与控制数控机床的过程中发挥着重要角色。

综上所述，数控机床能够有效促进产品的高效率生产，提升零件设备的精密度，并减小劳动强度，一定程度上为研发机电新产品节约了诸多人力与物力等，大幅增强了相关企业的竞争力。尤其是近些年来，我国在数控机床领域取得了一定成绩，不仅产量显著上升，而且质量明显改善，特别是在技术方面的重要突破，更是推动着我国数控机床行业进入快速发展轨道。然而，当前我国在数控机床方面的相关技术还有较大的创新与改进空间，自动化程度依然偏低，因而加大数控机床自动化设计与制造力度具有深远意义。

参考文献：

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[2]郑宏栗.浅析机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用[J].科技风，2019（09）：66.

[3]赵小慧.现代机械设计的创新设计理论与方法[J].内燃机与配件，2019（06）：170-171.

[4]林晓慧.计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].科技风，2019（08）：81，90.

[5]王煜，叶赛，范文涛.基于粒度结构分析的数控机床制造信息资源自动化检测方法[J].制造业自动化，2019（12）.

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[8]徐斌，冯钧，潘瑞林，郜振华.基于日志的数控机床生产信息自动化获取方法[J].计算机集成制造系统，2019（07）.

机床数控化范文第9篇

论文摘要：本文首先介绍了机床数控化改造的必要性，而重点在于介绍如何进行机床数控化改造，包括数控系统的选择、数控改造中对主要机械部件改装探讨和机床数控改造主要步骤，并列举了几个数控改造的实例，最后说明了数控改造中的问题并提出了建议。

1机床进行数控化改造的必要性

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且 些优越性均来自数控系统所包含的 计算 机的威力。

由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地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。

可以实现加工的自动化，而且 柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，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，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。

可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现 时间无 看管加工。由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行fmc（柔性制造单元）、fms（柔性制造系统）以及cims（计算机集成制造系统）等 企业 信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

宏观上看， 工业 发达 家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、fmc、fms外，还包括在产品开发中推行cad、cae、cam、虚拟制造以及在生产管理中推行mis（管理信息系统）、cims等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

2如何进行机床数控化改造

2．1 数控化改造的内容。机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；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；其三是翻新，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；对其不满足生产要求的cnc系统以最新cnc进行更新；其四是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，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

2．2数控系统的选择

数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。

步进电机拖动的开环系统。该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。

异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。

交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国siemens公司、日本fanuc公司；国内公司如

3数控改造中主要机械部件改装探讨。

一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和。

齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。

滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

机床数控化范文第10篇

关键词：数控机床 故障 排除

数控机床是一种典型的机电一体化产品，涉及范围比较广，在故障诊断和维护方面与传统机床有很大的区别。因此，学习和掌握数控机床故障诊断及维护技术，及时有效的处理数控机床的各种故障，对企业的维修人员来说非常重要。

一、数控机床的使用与维修

1.数控机床的分类和应用 随着数控技术的发展，数控机床已经越来越普遍地应用于企业的加工生产当中。数控机床的种类很多，但主要按机床的加工方式和加工工艺对其进行分类。现代工厂中主要以金属切削加工为主，大致可以分为数控铣床，数控镗床，数控立车，数控磨床以及加工中心等。

2.数控机床的维修的特点 数控机床与传统机床的维修不同，它是集数控系统、可编程控制器、伺服系统加精密机械等多项高新技术融合于一体的机电一体化产品。数控机床的维修应遵循以下几点：首先，要熟悉数控系统、位置检测与伺服驱动和辅助控制的工作原理、特点及常见故障的处理。其次，要懂得充分利用NC、PLC提供的故障信息来查找故障。做到具体问题具体分析，才能确定故障的准确处理。

3.数控机床故障诊断维修的基本步骤 数控机床的维修过程主要分为三个阶段。首先，到达现场后进行现场的调查和故障信息的采集。仔细询问机床操作者故障表面的指示情况以及产生故障的背景情况，对故障现象做出初步的判断。其次，根据现场的调查结果和故障现象进行具体的维修。从易到难、由外向内，逐渐缩小查找范围，确定故障存在的位置从而采取正确的维修措施。最后，机床的故障排除后及时向操作者交代清楚本次故障的起因以及发生故障的信息和环节，告其今后操作的注意事项，避免今后再次发生同类故障。同时做好维修记录，为以后维修做好储备。

二、数控系统自诊断技术及故障排除方法

所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。

1.自诊断技术

（1）开机自诊断：数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。

有时开机诊断会将故障原因定位到电路板或模块上，但也经常仅将故障原因定位在某一范围内，这时维修人员需查找相关维修手册根据提示找到真正故障原因并加以排除。

（2）运行自诊断：运行自诊断也称在线自诊断，是指数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。

（3）脱机诊断：当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。

2.人工诊断技术

数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种，最常用的有:功能程序测试法、参数检查法、备件置换法、直观法、原理分析法等，现简介如下:

（1）功能程序测试法：这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。

（2）参数检查法：一般系统的参数是存放在RAM中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。

（3）备件置换法：是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，从而快速有效地确定故障部位。

（4）直观法：直观法是利用维修中常用的“先外后内”的原则，利用观察零部件的工作状态、听声音、摸发热等方法，进行逐个检查，如利用视觉可观察内部器件或外部连接的形状上的变化；利用听觉可查寻器件发出的异常声音;利用嗅觉或触觉可查寻过载、高温等现象;等等。

（5）原理分析法：当采用其它检查方法难以奏效时，可以从电路基本原理出发，一步一步用万用表、逻辑表、示波器等工具对测点进行检查对照，最终查明故障原因。

3.高级诊断技术

（1）自修复诊断：自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。自修复程序在控制系统每次开机运行，当发现某模块有问题时，系统会把故障信息显示在屏幕上，同时自动查寻备用模块，故障模块的工作即被备用模块取代，维修人员可根据提示更换下一故障模块。自修复诊断方法需要较多的备用模块，这会使系统体积增大，价格提高。

（2）诊断指导专家系统：近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。

（3）通讯诊断系统：该诊断方法又称海外诊断，是由中央维修站通过电话线路，甚至国际电话系统向用户设备发送诊断程序所进行的一种遥控诊断。通讯诊断系统除可用于故障发生后的诊断外，还可以为用户作定期的预防性诊断，设备生产厂家的维修工不必亲临现场，只需按预定的时间对机床进行系列试运行检查，在中央维修站分析诊断数据，即可发现可能存在的故障隐患。