普通車床升級為數控車床的方法

數控化加工是機械加工行業朝高質量，高精度，高成品率，高效率發展的趨勢。結合我國實際國情，經濟型數控車床是我國從普通車床向數控車床發展的及其重要的臺階。利用現有的普通車床，對其進行數控化改造是一條低成本，高效益的途徑。

一、總體方案：總體框架說明：

1、 PC機可采用工控PC機，可滿足該控制系統的控制要求。 2、運動控制卡。我們采用了由ADVANTECH公司生產的PCL運動控制卡。該卡是一種高速三軸步進電機運動控制卡，它有16位的數字輸入、輸出口，可實現三軸聯動。因此，它可以滿足車床X，Z軸聯動，實現直線，圓弧插補。 3、光電耦合電路是自己設計的，它的作用是能夠隔離外部干擾信號對運動控制卡的信號沖擊，提高系統的穩定性。 4、機床本體是由C613改造而來，拆除原來的絲桿，溜板箱，變速箱等，保留原來的三爪卡盤等。 5、步進電機及其驅動器是采用南京四通公司的。驅動器的輸入電壓式45V，考慮步進電機的步距角和絲桿的螺距，本系統X軸的脈沖當量是0.00125，Z軸的脈沖當量是0.0025。完全能夠達到0.005mm的加工精度要求。 6、各種限位開關，減速開關，回零開關均安裝在機床本體上，限位開關是起這硬件硬限位的作用，當車床加工工件超出加工范圍時，車床自動停止加工。減速開關的作用是當車床刀架回零并走到車床零點附近時，減速開關被開啟并通知車床減速走到零位置。

二、進給系統的設計：

考慮到該數控系統是開環控制，沒有位置反饋，故進給系統盡可能的要減少中間傳動環節。本車床的X，Z兩軸進給系統去掉了原來的進給系統的中間傳動環節，直接采用了步進電機＋剛性聯軸器＋滾珠絲桿的傳動方案。拆除原來的絲桿，增加少量的機械附件，就可安裝步進電機及滾珠絲桿螺母副。根據計算，要求步進電機的扭距是5 Nm。我們選用步進電機是南京四通公司的86BYG250C-SAFRBC-0302，步距角選用0.9/1.8，扭距是7.5Nm。驅動器的型號是SH20806，輸入電壓是45V。

三、控制系統的軟件部分：

該車床控制系統的軟件部分采用VC＋＋6.0編寫，該軟件的加工界面如圖2。其功能主要有讀取零件的加工G代碼，編輯和編譯G代碼，仿真加工（包括加工前仿真和與加工同步仿真，回參考點，手工對刀，加工中斷，超程軟限位等功能。它可處理進給速度，主軸速度及轉速方向，刀具信息，M功能等多種加工信息。該軟件的操作平臺是Windows98。該軟件的操作過程是首先讀入*.NC或*.TXT的G代碼文件；然后進行編譯，編譯器能給出不符合本軟件的語法錯誤提示；有錯誤可也立即修改；然后按照毛胚的實際尺寸輸入，軟件進行加工前仿真。在確認沒有因G代碼引起的加工錯誤的情況下，可以開始機床加工。加工前得首先對刀，對刀的意義在于建立起工件坐標與車床坐標之間得關系。加工過程中，軟件界面的狀態欄還顯示出刀具當前的坐標，加工狀態，加工時間等信息。

四、主軸系統改造：

拆除了原來的主軸變速箱，采用變頻器＋皮帶＋主軸＋編碼器。該系統的主軸速度也是有級調速，共7級，速度可以從40rpm到1200rpm，不過每一檔的速度可以根據需要通過設置變頻器來實現。利用變頻器的五個端子，可以用數字量控制電機的正，反轉，停止及各檔速度。本變頻器是松下產品，其中七檔頻率在A20~A26中設置，端口應該由端口控制器（A1）控制。本系統沒有采用手工機械調速，所有的速度均由G代碼中的S命令來控制。軟件可以讀取G代碼，自動控制主軸電機轉速。

五、刀架結構：

由于本車床刀架改裝以后，只能安裝兩把刀具，一把用于車削普通柱，錐面及端面，一把用于加工螺紋，故沒有采用旋轉式刀架，刀具是被安裝在刀架的前后兩端，采用X軸前后走刀以實現自動換刀。