1　問題的提出

　　數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品租漂，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用扔相，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜胡炼、精密厨摔、批量小窄忱、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量脓杉，大幅度地提高生產(chǎn)效率糟秘。但從目前企業(yè)面臨的情況看，因數(shù)控機(jī)床價(jià)格較貴球散，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足尿赚。我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，對(duì)普通機(jī)床數(shù)控化改造不失為一種較好的良策蕉堰。

　　2　設(shè)計(jì)任務(wù)與總體方案確定

　　C616車床主要用于對(duì)中小型軸類凌净、盤類以及螺紋零件的加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有：控制主軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)其不同切削速度的主軸變速屋讶；刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)冰寻，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具；冷卻泵丑婿、潤(rùn)滑泵的啟停性雄；加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)羹奉，刀架移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的螺距或?qū)С堂胄＿@些工作內(nèi)容，就是數(shù)控化改造數(shù)控系統(tǒng)控制的對(duì)象诀拭。察看C616車床及有關(guān)資料援丐，并且參照數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體改造方案為：

　〈①對(duì)機(jī)床的改造部位是：拆掉手動(dòng)刀架和小拖板裝上數(shù)控刀架苇给；拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱距搂、溜板箱北淘，換上滾珠絲杠螺母副治勒；主軸后端加一光電編碼器用波紋管連接，供加工螺紋使用玷源；

　÷肪蟆②數(shù)控系統(tǒng)選用江蘇東方數(shù)控新技術(shù)公司生產(chǎn)的NIM-9702數(shù)控系統(tǒng)；

　∨适弧③驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)逮赋。由于改造設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時(shí)镰对，基本原則是在滿足需要的前提下卓奄，對(duì)于機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本止毕。

　　3　機(jī)械部分設(shè)計(jì)

　　縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造模蜡。拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱體滓技。滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置哩牍，兩端采用原固定方式，這樣可減小改裝現(xiàn)場(chǎng)令漂，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進(jìn)給整體剛性略優(yōu)于以前丸边。

　　橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造。保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作较剃，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留渐苏，步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)骄呼。

　　縱共苛、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用了一級(jí)齒輪減速，并用雙片齒輪錯(cuò)齒法消除間隙蜓萄，雙片齒輪間沒有加彈簧自動(dòng)消除間隙氢莫，因?yàn)閺椈傻膹椓茈y適應(yīng)負(fù)載的變化情況。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)秤慌，彈簧彈力顯得小邦擎，起不到自動(dòng)消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)式涝，彈簧彈力又顯得大僧逞，則加速齒輪的磨損。為此采用人工定期調(diào)整螺釘緊固的辦法來消除間隙图汪。

　　刀架的改造杏蟋。拆除原刀架和小拖板驳芙，換上數(shù)控刀架。

　　光電編碼器與車床主軸之間用彈性元件聯(lián)結(jié)震崎，具體用波紋管聯(lián)結(jié)岳舔。

　　縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護(hù)罩刃镶，以保持防塵和機(jī)床整體美觀躲扣。

　　4　數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介及I/O連接

　　NIM-9702數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo)：

　　（1）是以單片機(jī)為核心的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)丸升；

　∶（2）圖形跟蹤C(jī)RT顯示；

　〗瞥堋（3）最小輸出增量：X軸0.005墩剖，Z軸0.01；

　∫恼（4）具有直線岭皂、圓弧、螺紋插補(bǔ)和間隙沼头、刀具補(bǔ)償功能爷绘；

　　（5）程序輸入方式：鍵盤进倍、RS-232C土至；

　　NIM-9702數(shù)控系統(tǒng)I/0接口主要實(shí)現(xiàn)與編碼器接口、步進(jìn)電機(jī)控制接口猾昆、數(shù)控刀架接口和開關(guān)量輸入輸出接口陶因。

　　主軸編碼器反饋信號(hào)接口。9芯D型插座帅珍，接受主軸編碼器的頭脈沖忠牛、碼道脈沖，所選編碼器每轉(zhuǎn)脈沖應(yīng)為1200P或2400P司报。

　　X軸克鼠、Z軸及主軸控制接口。15芯D型插座轿白，用來控制X軸清农、Z軸步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和主軸的轉(zhuǎn)速。

　　開關(guān)量輸入輸出接口罢摧。37芯D型插座栽寄，開關(guān)量輸入輸出類型：①冷卻液控制口；②輔助輸入輸出口拆聋；③刀架控制信號(hào)纤耐；④主軸控制信號(hào)姊呐；⑤主軸換檔控制口；⑥超程信號(hào)輸入口助被；⑦回零信號(hào)輸入口剖张。

　　RS-232通訊接口。9芯D型插座揩环，用于連接RS232C接口的計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備搔弄。

　　5　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

　　(1) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇及控制設(shè)計(jì)

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選杭州中達(dá)電機(jī)廠生產(chǎn)的型號(hào)為ZD-HB2068驅(qū)動(dòng)模塊，該驅(qū)動(dòng)模塊采用恒相流丰滑、變脈寬PWM調(diào)制顾犹、全功率MOS管組成驅(qū)動(dòng)橋，動(dòng)態(tài)性能好褒墨，可靠性高炫刷。

　　CP控制脈沖輸入（來自于數(shù)控系統(tǒng)的工作指令）；CW/CCW旋轉(zhuǎn)方向指令輸入郁妈，接高電平改變方向浑玛；F/H步距角切換指令輸入，高電平為1.50噩咪；TIM為相原點(diǎn)輸出指令端顾彰；RES清零端。

　【缒濉（2）主電路設(shè)計(jì)

　　主軸變速以及正工划、反轉(zhuǎn)控制采用變頻器調(diào)速控制，數(shù)控刀架正占找、反轉(zhuǎn)通過改變電路相序來實(shí)現(xiàn)。

　∩饭А（3）主控電路設(shè)計(jì)

　　主控電路完成數(shù)控系統(tǒng)络务、主軸電機(jī)、數(shù)控刀架以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電控制井翅。

　　6　結(jié)束語

　　該數(shù)控車床自改造后投入我校實(shí)習(xí)工廠以來運(yùn)行正常怠鲜，沒有出現(xiàn)大的故障，它一方面承擔(dān)學(xué)生的數(shù)控操作實(shí)習(xí)霹链，另一方面擔(dān)任生產(chǎn)加工坦庸，對(duì)企業(yè)普及數(shù)控化將具有很大的推動(dòng)作用。

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