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隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，因此，對數(shù)控機床的改造也就顯得比較重要，數(shù)控機床的設計與改造也成為工業(yè)發(fā)展的一個重要方面。銑床的應用十分廣泛，主要用于加工面或成型表面。若要在立式銑床上加工圓弧、凸輪等特殊類平面時，就要借助于圓工作臺、分度頭等機床附件，并對機床進行整體調(diào)整，加工精度較低，基礎(chǔ)調(diào)整工作費事。所以，為提高工件的加工精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，便于加工圓弧面和凸輪的曲面等，可以利用數(shù)控方法對銑床進行數(shù)控化改造。

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一．普通銑床數(shù)控化改造的條件

　　并不是所有的普通機床都適合于數(shù)控改造。改造的機床應具備如下幾個條件:

　?。ㄒ唬C床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度

　　數(shù)控機床屬于高精密機床，要求有很高的移動精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當量為0.001mm,開環(huán)系統(tǒng)的脈沖當量為0.005mm或0.01mm。高的定位精度和輪廓加工精度要

　　求機床的基礎(chǔ)件具有很高的動、靜剛度,基礎(chǔ)件剛性不好則受力后容易變形，且這種變形具有很大的不確定性，無法用數(shù)控系統(tǒng)中的補償功能進行補償。因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機床不適宜改造為數(shù)控機床。

　?。ǘ└脑熨M用合適、經(jīng)濟性好

　　機床改造費用分為機床和電氣兩部分。一方面是維修和改動原機床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原機床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強電裝置代替。改造費用與原機床零件的利用多少有關(guān)，也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟上的考慮，目前通常采用步進電機驅(qū)動的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)進行機床改造。改造總費用多少才算合適要因用戶而異,一般來說，不*類規(guī)格設備價格的一半，在經(jīng)濟上就算合適。

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二．普通銑床數(shù)控化改造的一般步驟

　　（一）機械部分設計

　　對數(shù)控機床的改造zui主要的部分就是對其縱、橫進給機構(gòu)的改造及控制系統(tǒng)的設計改造，以便使其具有更加合理的結(jié)構(gòu)和更全面的控制系統(tǒng)，便于其真正的應用于實際的生產(chǎn)中。

　　1.工作臺的進給運動

　　因為改造后主要加工圓弧、凸輪一類的平面曲線輪廓，所以采用微機數(shù)控實現(xiàn)三坐標兩軸聯(lián)動控制，工作臺縱向（軸）、橫向（軸）及垂直方向（軸）的運動，分別由步進電動機經(jīng)過一級齒輪減速后，由滾珠絲杠螺母副拖動。由于銑削時作用在電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩較大，所以要選擇大功率的步進電動機。而大功率的步進電動機的驅(qū)動較困難,步進電動機沒有過載能力，在高速運動時轉(zhuǎn)矩下降很多，容易丟步。要使改造后的銑床進給伺服性能較好，在改造時采用直流伺服電動機驅(qū)動。

　　2. 機械部分結(jié)構(gòu)設計

　?。?）保留原機床的主軸旋轉(zhuǎn)運動，工作臺升降運動仍采用手動操作，縱、橫向進給改造后既可機動進行復雜零件的計算機數(shù)控加工，又可手動操作完成簡單零件的加工或用于數(shù)控加工前的對刀工作。

　?。?）保留原機床縱向進給的機動部分，將離合器脫開，去掉手輪,將手輪軸通過一對齒輪與步進電機相聯(lián)，用微機數(shù)控系統(tǒng)控制縱向進給運動。加工時，將離合器脫開，使原來的機動進給停止工作。

　　（3）工作臺橫向運動方面，在原手輪安裝位置，安裝減速齒輪及步進電機，用微機數(shù)控系統(tǒng)控制橫向進給運動。

　?。?）采用直流伺服電動機作驅(qū)動元件，伺服電動機的軸端為光軸，齒輪與電動機軸，電動機軸與傳動軸采用錐環(huán)無鍵連接消除連接器的結(jié)構(gòu)。這種連接的特點是不需要開鍵槽，而且兩連接件的相對角度可任意調(diào)節(jié)。由于錐環(huán)之間的楔緊作用，內(nèi)外環(huán)分別產(chǎn)生徑向彈性變形，靠磨擦力與套連接，消除配合間隙，保證對中性。

　　（二） 數(shù)控系統(tǒng)硬件設計

　　數(shù)控部分采用MCS-51系列的8031單片機實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的主控制。用8031外接3片2764（E-PROM）,一片6264（RAM）及一片8255（擴展I/O），一片8155芯片，擴展成一個較簡單的微機控制系統(tǒng)。2764用作程序存儲器，6264用來擴展8031的RAM存儲器， 8155用作鍵盤和顯示接口，8255用于接收控制面板上多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制信號。圖2為控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖。

當單片機系統(tǒng)控制X、Y軸某一臺步進電機單動時，可實現(xiàn)銑床橫向、縱向的直線進給；當控制X-Y軸配合聯(lián)動時，可實現(xiàn)水平面內(nèi)直線、斜線、圓弧及復合軌跡的加工，可以近似地復合出水平面內(nèi)非圓曲線。在銑床原有加工功能的基礎(chǔ)上，其控制精度和加工精度遠高于普通銑床。

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