经济型数控机床的设计

上 完成数控机床设计、 主 要 零 部 件 的参 数 选 用 ， 根 据 使 用 单位 的 实 际 自动加 工 的需要 ， 应 当具 有更 好 的刚度 和抗 振性 。 除 了相 证 明 使 用 方 案 可 行 性 ，为 经 济 型 数 控 机床 的 技 术 改 造 提 供 适 用 的 设 计 方法。
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………ຫໍສະໝຸດ ………图 １ 数 控 机 床 的 组 成
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信 息输 入 是 数 控 机 床 的信 息输 入 通 道 ，加 工零 件 的 传 动平 稳 可靠。采用 交流伺 服 电极半 闭环 控制 系统 能够 在 程序和各种参数、 数 据 和 输 入 设备 送 进 计 算机 系 统 （ 数 控 保证 机 械传 统 系统 的传 动 精度 和 工 件平 稳 性 的前 提下 简 装置 ） 。 对于 经 济 型 数 控 系统 一 般 采 用 存储 器 作 为载 体 。 化 结构 以及 降低 成本 。
经 济 型数 控 机 床 的设 计
杨 家坤 张德华
市 龙 华机 械 制造 有 限公 司 ） （ 安徽省宿州 摘要： 本 文 介绍 了经 济 型 数 控 机 床 的 系统 组 成与 特 点 ， 在 此基 础
与普 通机 床相 比 ， 数控 机床 的机床 本体 为 了便于 实现 对运 动 表 面 的摩 擦 系 数要 小 、传 动 件 之 间 的 间隙 要小 之 外， 还 要 求其 具 有 自动 变速 、 自动 换 刀和 自动 诊 断 故 障 的 测量 装 置 ， 反 馈 回 数控 装 置 ， 以校 核执 行 部 件 实 际运 动 的速 度 、 方向和 位移 量 ， 并 使 之 与加 工 指令相 一致 ， 开环
关键词 ： 数控改造
普通机床
伺 服 控 制
经 济 型 数控 机 床 是 在 普 通 机床 的基 础 上 加 装 数 控 系 统 的高级 自动化 机 床 ， 其 除 了具 有价格 低 廉 和操作 方便 的
功 能。
特点外 ， 还 能够 较 好 的解 决现 状 复杂 、 精密、 ４ ＼ ｔ ｌ ： ｌ ： 量 的加 工
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２ 设计 方 案 经 济 型 数控 车 床 ，对于 保 证 和 提 高被 加 工 零件 的精 度， 主要依 靠两 个 方面 来 实现 ： 一是 系统 的控 制精 度 ： 二是 机 床 本身 的机 械传 动精 度 。在 设计 总体 方 案的 时候 ， 除了
考虑机 床 数控 系统 的运 动 方式 、 伺服 系统 类 型和计 算机 的 选择外， 还 要 考虑传 统 方式 以及 执行 机 构 的选 择 等。数 控 改造 对机 械 传 动 系统 的要 求 ， 采 用低 摩 擦 的传 动 副 ， 如 直 线滚 动 导 轨 ， 以减 小 摩 擦力 ， 提 高承 载 能力 和 刚 性并 保 证
数 控 系统 中无测 量装 置。 问题 ， 从 而适 合我 国工业 生 产［ １ 】 。 分析 其 系统 组 成与 特 点 ， １ ． ２ 系统 特 点 改进 伺服 系统机 械 部 分 与相 关 的 电气 部 分 设计 ， 完 成机 床 与 国外 同 类型 几 十万 元 的系 统相 比，数 控 系统 仅 需 的数 控化 改造 ， 为 经济 型 数控 机床 的技术 改造提 供 一种 精 １ ～２万 元 ， 由于其 具 有价 格 便 宜 的特 点 ， 因此， 特 别适 合 确、 可靠 的设计 方法 。 改造 国 内企 业现 有 的普通 机床 。由于 数控 系统 能够 有效解 １ 工作 原理 决 复 杂零 件加 工精 度 控制 的 问题 ，从 而提 高 了生产效 率 。 １ ． １ 系 统 组 成 经济 型数控 车床 一般 能够 有 效提 高 ３～７倍 的工 效。 由于 在 使 用数 控机 床加 工 工件 时 ， 首 先应 当给予 数 控机 床 数控 系 统 能够 通 过 变换 不 同的加 工 程序 和 更 换 不 同 的刀 工 作 指令 ， 即 编制零 件 加 工程 序 。将 加工 程 序输 入 数控 装 具 对不 同的零 件 进行 加 工 ， 因此， 此 系统适 合 用 于 多 品种 置， 再 由数 控 装 置控 制 机 床 主 运 动 的 变速 、 启动、 停止 、 进 且 自动 化加 工 中小批 量 的产品。通过 此 系统加工 的产 品具 给 运 动 的 方 向、 速度 和 位移 量 ， 以及 刀具 选择 交换 ， 工件 装 有 良好 的一致 性 ， 从 而提高 了合 格率 ， 降低 了废 品率 ， 有效 夹 和 冷却 润 滑 的开 关 等动作 ， 使 刀具 与被 加 工零 件 以及 其 的提高 了产品 的质量 。 节 约工 装费 用 ， 缩短 生产 准备 周期 ， 它辅 助 装 置严格 按 照加 工 程序 规 定 的顺 序 、 运行 参 数进 行 降低成 本 ： 减 轻工 人 的劳 动强度 ｌ 。
工作 ， 从 而达 到加 工 出符 合要 求零 件 的 目的。 数控 机床 主 要 由五 大部 分组 成 ： 如 图 １所 示 ， 信 息 输
入、 数 控 装置 、 伺服 系统 、 机 床 本体 和检 测 反馈 装置 。
Ｉ 信 息 输 入Ｈ 数 控 装 置Ｈ伺 服 系 统Ｈ 机 床 本 体ｌ
在 操 作 面 板 上 除 了能够 通 过 按键 和 键 盘 直接 键 入 加 工 程
为 了保证 进给 伺服 系统 的传 统精 度和 平稳 性 ， 必须 提 序外 ， 还 能 够 将 其 在 数码 显 示器 或 Ｃ Ｒ Ｔ显 示 器 上 显 示 出 高传 动 刚度 和 消 除 间 隙 ， 因此， 在 纵 向和 横 向进给 传 动 链 来。 上 应 当选择 摩 擦小 以及传 动 效率 高 的滚珠 丝杠 螺 母副 ， 此 数控 装 置主 要 由输 入 装 置 、 存储器、 控 制 器 和 运 算器 外 ， 还 应 当具有预 紧机 构 圈 。 设计 的经 济型 数控 车床 主要 以及输 出装 置组 成 ， 其作 为数 控机 床 的核 心能够 接 受输 入 的主要 参数如 下 ： 装置 的加 工 信 息 ， 此信 息 通过 数 控装 置 的 系统软 件 处理 后 工 件 最大 回 转直径 ： 床 面上 ４ ０ ０ ｍｍ， 床 鞍上 ２ １ ０ ｍｍ ； 能够输 出相 应 的指 令脉 冲 ， 这 些 指令脉 中 通 过 对伺 服 系统 工 件 最大 长 度 １ Ｏ ０ ０ ｍｍ ； 溜 板 及 刀 架重 量 ： 纵向８ ０ ０ Ｎ， 横 进 行 驱 动 来 控 制 机床 的各 个 运 动部 件 按照 规 定 要 求 做 出 向 ６ ０ ０ Ｎ； 主 轴 通孔 直 径 ４ ８ ｍｍ： 主轴转速范围 ： 正转 （ ２ ４ 各 种动 作 。 级） １ ０～１ ４ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 反 转（ １ ２级 ） １ ４～１ ５ ８ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ： 进 给量范 伺 服 系统 作 为 数控 系统 的执行 部 分 ， 主 要 由伺 服 驱 动 围： 纵向０ ． ０ ８ —１ ． ５ ９ ｍｍ／ ｒ ， 横 向０ ． ０ ４ —０ ． ７ ９ ５ ｍｍ／ ｒ ； 刀 架快 移 电动机 和伺 服驱 动 装 置组 成。 通 过 伺服 系统 能够 将 数控 装 速 度： 纵向 ２ ． ４ ｍ／ ｍｉ ｎ ， 横向 １ ． ２ ｍ／ ｍｉ ｎ ： 最 大进 给速 度 ： 纵向 置 的各 种 指令 转 换 成机床 移 动 部件 的运 动 速 度 、 运 动 方向 ０ ． ６ ｍ／ ｍｉ ｎ ， 横 向０ ． ３ ｍ／ ｍｉ ｎ ； 切削螺纹范围 ０ ． ２ ５～１ ２ ｍｍ；