普通車牀的數控化改造

引導語：下面是小編為大家整理出來的一些關於普通車牀的數控化改造的資料，希望可以幫助到大家!

　一、概述

數控改造一般是指對普通機牀某些部件做一定的改造，配上數控裝置，從而使機牀具有數控加工的能力。我國現有普通機牀3百萬台左右對這些設備的數控改造已成為國家的一項重要技術政策在生產中貫徹實施。利用MCS-51系列8031單片機，對普通機牀C620車牀進行數控改造，利用微機對縱、橫進給系統進行開環控制，驅動元件採用步進電機，傳動系統採用滾珠絲槓副。其系統框圖如。

　　二、機牀改造前的修復和處理

由於用微機改造的機牀只能提高零件加工質量的一致性，零件的加工精度由機牀本身的傳動精度及步進電機步距精度來保證。所以機牀改裝前必須對機牀進行修復。

(1對實際役齡在5年以下的機牀，各部件零件仍處於芫好精度尚未降低，導軌刮花在基本可見的狀態，可以不進行大修。對這類機牀可同時具備微機控制與手動操作的雙重功能，以保證個別單件小批量零件加工，在沒有必要用數控切削時，仍可用手動操作，充分發揮機牀的潛力，提高機牀利用率。

(對役齡在5：10年的機牀基本零件尚好，只需對部分易損件進行檢修和更換，並按照車牀大修的標準檢查合格即可進行改造。

　三、改裝過程

3.1、車牀傳動系統的改裝對普通車牀而言主傳動系統及進給系統都是出自主軸電機，而改造後的數控車牀，主傳動系統與進給系統相互分離成為兩個不相關的系統。

三相電機——皮帶輪——主軸變速箱——主軸(進給系統縱、橫分別以!"向表示)傳動路線板箱刀架)改造後激控車牀的傳動示意圖見。

3.2、步進電機與滾珠絲槓的連接步進電機與滾珠絲槓的連接方式是機牀改裝的一個重要問題，要求連接可靠。

為了便於編程，保證加工精度，一般要求車牀縱向!向脈衝當量為0.01mm橫向"向)脈衝當量為0.05mm這樣，直徑值為0.01mm.由於迴轉形工件圖紙尺寸均以直徑值表示，所以橫向"經驗交流'機丨電I工暇I技I術丨向)脈衝當量規定為0不僅直觀，而且可以提高重複定位精度。

選定步進電機的步距角脈衝當量"及滾珠絲槓螺距!。之後，步進電機與滾珠絲槓的連接不一定正好是11的關係，這時，必須採用兩齒輪"1、"2傳動。"1與"2的傳動比為：齒數A―進給絲槓基本導程，一脈衝當量!一步距角。

"向滾珠絲槓螺距!= 8mm，採用110BF型步進電機其步距角!=0.75.，=0.01mm，則)=5/3=絲槓齒輪齒數/步進電機齒輪齒數)=25/12=絲槓齒輪齒數/步進電機齒輪齒數為實現上述傳動比，保證脈衝當量，數控車牀的滾珠絲槓與步進電機連接都採用齒輪連接式。如對C620車牀改造採用110BF003型步進電機，那幺其他車牀改裝均

可按上述公式計算，並按結構尺寸確定齒輪的設計計算參數。

3.3、步進電機與機牀的連接形式採用變速箱式連接。把步進電機軸和絲槓軸用一個箱體連接，軸孔中心距可得到較精確的保證，使齒輪齧合良好，傳動平穩噪聲低且便於防塵。適用於精度保持較好的車牀改裝。

3.4、消除齒輪間隙的措施由於步進電機和滾珠絲槓之間採用一對齒輪傳動後，引入了傳動間隙，步進電機轉一個步距角未能使滾珠絲槓同步轉一個相應的角度，從而降低加工精度。這種傳動間隙如不加以補償可能使零件加工積累誤差越來越大，造成死區和回程誤差。

　消除齒輪間隙的措施，一方面利用計算機軟件修正另一方面採用無隙齒輪傳動。

系統採用雙齒輪錯齒式消隙結構)2，相同齒數的兩薄片同時與另一寬齒輪齧合兩薄片齒輪之間依靠彈簧力使其張開一定角度，使兩薄片齒輪的左右齒面分別接觸寬齒輪的右左齒面以消除側隙。其結構見。

3.5、硬件電路總體方案改造後的`數控車牀控制系統的硬件電路概拮起來由以下4部分組成：主控制器、存儲器、總線及接口。硬件電路的可靠性直接影響到數控系統的性能指標其中CPU是數控系統的孩心。

由於9/：-51系列在我國機牀數控改造方面應用較普遍其配套芯片價廉，性能芫美能滿足經濟型數控機牀的要求，故選用8031作為數控系統的中央處理單元。

3.6、存儲器擴展由於主控器CPU選用8031，031單片機內只有128個字節的RAM，沒有ROM，而機牀數控系統需要的程序存儲器和數據存儲器的容量都較大必須外接程序存儲器(EPRO9湘數據存儲器RAM)芯片。故選用一片2764作為程序存儲器，一片6264作為數據存儲器。為了把8031P0接口的地址信息分離出來保存，以便為外接存儲器提供低8位地址信息本系統還採用74L373作為地址鎖存器。為主要芯片連接線路圖統的擴展，完成鍵盤/顯示器的輸入和輸出。

數控裝置送來的一系列連續脈衝必須通過環形分配器，按一定的順序分配給步進電機的各相繞組，使各相繞組按照預先規定的控制方式通電或斷電。本系統設計中採用YB013環形分配器。同時步進電機的驅動電路中還應考慮功率放大電路、光電隔離電路等。

3.7、軟件設計本單片機數控系統軟件採用模塊化設計方法，即包拮主模塊、子程序模塊及中斷處理模塊。主模塊的功能：155I/O初始化，單片機T0，T1定時器/記數器初始化，鍵盤數據區，顯示緩衝區初始化各種軟件標誌初始化等。主模塊中的監控主要是判別是否有功能鍵按下若有，則轉相對應的功能子程序模塊。

子程序模塊根據功能鍵設計。

中斷處理中包拮3個模塊，依據微機數控系統中不同事件的輕重緩急約定優先排隊序列，他們分別是：急修處理及行程開關越界報警模塊;實時修改顯示器緩衝區數據模塊嬪盤、顯示、定時掃描管理模塊。

3.8、機電安裝芫成後試機e斷開功放電源實驗調機程序。若調出程序準確運行芫畢，説明控制系統狀態良好;e)用手動功能操作步進電機鹿動方向必須與規定方向一致否則應調換電機的接線;e入加工程序進行空載運轉;e)試車加工零件;e)測量加工零件精度，根據加工尺寸，誤差，調整程序的各部分尺寸;e)加工一組零件檢查重複加工精度，如果零件尺寸分佈的分散性大須具體分析產生誤差的原因再進行改進，直到達到預期的目的。

　四、結語

隨着微電子技術的發展我國的機牀數控化在近十多年來有了很大的發展，而普通機牀的數控化改造在滿足芫成同樣的加工任務的前提下，可大大降低技術改造的投資經費，在實際中得到廣泛應用。