普通磨床的数控技术改装
普通外圆磨床数控化改造
普通外圆磨床数控化改造刘贵杰1,2,巩亚东1,王宛山1(1.东北大学,辽宁沈阳110004;2.山东轻工业学院,山东济南250100)Study on N umerical Co nt rol M odification fo r General Grinding M achineLIU Gui j ie 1,2,GONG Ya dong 1,WA NG Wanshan 1(1.N or theastern Univ ersity,She nya ng 110004,China;2.Sha ndong Lig ht Industry Institute,J inan 250100,China) 摘要:在磨床原有液压系统的基础上,利用电磁节流阀和光电编码传感机构,通过子学习和微调控制策略,可以实现磨削循环的自动化和曲面轴零件的磨削加工,对实现普通磨床的低成本数控改造。
关键词:外圆磨床;数控系统;自学习控制策略中图分类号:TP 27文献标示码:A文章编号:1001-2257(2002)06-0032-03Abstract :The numeral co ntro l scheme of g en-eral g rinding m achine by personal co mputer is pre-sented,on the basis of hydraulic pressure system ,by using electromag netism thro ttles a nd photoelec-trical enco der,through selfstudying co ntro l and self studying co ntrol strateg y ,the automatic cy-cle g rinding pro cess and curv ed shaft w o rk pieces g rinding can be realized,it is sig nificance fo r real-izing low price numeral contro l modifica tio n fo r g eneral g rinding machine .Key words :cylindrical g rinding machine ;co m-puter control system;self studying control strate-g y.收稿日期:2002-04-10基金项目:教育部科学技术研究重点资助项目(200032)0 引言磨削加工数控技术虽然起步较晚,目前也已取得了重大进展,已研究出诸多控制方案。
CA6140普通车床的数控技术改造
抚州职业技术学机电系2011届机电一体化及数控技术专业毕业论文CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）姓名：邱顺军学号：08321414专业：数控技术班级：08级（083214）指导老师：王良生2011年5月1.3.1 主要研究内容1.机械部分改造2.电气部分改造3.软件设计（编程）2 机械部分改造2.1 设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对CA6140普通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。
改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。
主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。
其改造后结构原理示意图如图2-1所示。
图2-1 CA6140型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动2台步进电机，按规定的方向、速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。
在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。
换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至一定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。
[20]2.2机械部分改造[4]2.2.1纵向进给系统的计算与设计1. 纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。
步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。
对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。
一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图2-2所示。
图2-2 数控改造的总体方案示意图2. 纵向进给系统的设计计算已知条件：工作台重量： W=750N 时间常数： T=28ms 滚珠丝杠基本导程： 0L =8mm 行程： S =700mm 脉冲当量: δp=0.02mm/step 步距角： α=0.75º/step 快速进给速度：maxV =2.5m/min(1) 切削力计算 由《机床设计手册》可知，切削功率K N N c η= （2-1）式中 N ——电机功率，查机床说明书，N=4kW ；η——主传动系统总效率，一般为0.6～0.7取65.0=ηK ——进给系统功率系数，取为K=0.96。
经济型数控改造普通外圆磨床
２ 普通 机床 数控 改 造
机床 数控 改造 的基 本原 则 是在满 足 需要 的前 提 下 ，对 机床 尽 可能 减小 改动 量 ， 以降低成 本 。 以数
３ 数 控加 工 程序 编制
１ ）对 刀 程 序 执行 在 Ｇ５ ３机床 坐标 系 中 。当 批 量磨 削 工件 时 ， 由于 每个 工件 中心 孔位 置有 微 小 的差别 ， 我们 用对 刀 来保 证砂 轮 切入 工件 时 的位 置 。
通数控 系 统平 台下编 制程 序模 板 ，再根 据 实际要 求
设定 是否 使用对 刀和 量 仪 、每 次粗 进量 、每 次精 进 量 、光磨 时 间、进 刀次 数和粗 进 刀精进 刀速 度等 数
值 ，非 常方便 。
所 示 （ 序 略 ） 在编 辑状 态下 ，开放 式 的模板 供 程 ： 程序执 行 在 Ｇ ５工 件坐 标系 中 。 ５
４ 结语 在 弹性 范围 内利用 有 限元 分析 软件 可 以方便 准
确地 分析 夹紧 的变 形情 况 ，指 导薄 壁液 压缸 筒精 加
工 。通过 几种 加 紧方案 的对 比，可 见 ： （ ）夹 紧变 形与夹 紧 力和 夹紧 方式 有直 接 关 １
陈树 峰，马伏 波．薄壁工件在 夹紧力作用 下变形量 的 计算［］ 煤矿机械， ０ ５２：０７ ． Ｊ． ２ ０ （） —１ ７
图 ４ 砂轮 直线插补示意图
业利 用有 限资源 ，节 约 成本 ，而 且会 大大 提 高机床 的加 工精 度 、可 靠性 和 自动化 程度 ，从根 本上 提高
（ ） 生产 过程 中，考 虑到 用户 安 全 ，则在 手 ２ 在 动量 仪进 、对刀进 时 ， 们在 Ｐ Ｃ中加 上延 时 导通 我 Ｌ 继 电器 Ｔ Ｂ，延 时导 通 ５ 保 证用 户操 作 安全性 ， ＭＲ Ｓ 如 图 ５所 示 。
普通机床数控化改造
普通机床数控化改造【摘要】本文介绍普通机床数控化改造的总体方案设计，以CA6140型车床为例阐述数控改造的总体方案，包括数控改造中对主要机械部件改装探讨、机床数控改造主要步骤和联机调试工作。
【关键词】普通机床；数控化改造；CA6410；设计引言机械制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，具有举足轻重的作用，机床是发展机械制造业必不可少的生产工具。
我国机械制造业与发达国家相比，总体水平较低，通过提升制造业的装备水平，特别是机床数控化率，能够有效的提高产品质量、降低产品成本，增强市场竞争力。
以机电一体化技术为核心的数控机床集计算机技术、信息技术、自动化技术于一体，在零件加工精度、加工效率、加工表面的复杂性以及加工柔性的适应性等方面比传统的普通机床具有明显的优越性。
1 机床数控化改造的分类机床的数控化改造可以分为以下几种：1.1 其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；1.2 其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC 机床、CNC机床；1.3 其三是翻新，为进步精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；1.4 其四是技术更新或技术创新，为进步性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地进步水平和档次的更新改造。
2 普通机床数控化改造前提普通机床的数控化改造是建立在充分利用原有机床部件的基础上，对基础部件作一定的改装，并配上经济型数控装置或标准型数控系统，使原机床具有数控加工功能。
改造中主要应注意的是：一是增加相应的数控系统，二是对原机床部件的翻新。
对普通机床进行数控化改造在技术上是成熟可行的，但并不是所有的机床都适合改装成数控机床，是否适宜改装应进行技术经济分析和论证，视其是否满足结构的刚度要求和技术经济性要求而定。
2.1 机床基础零部件要有足够的刚度。
3MZ203内圆磨床数控化改造
轴承 技术
２０ ０７年第 ２ 期
・１ ３・
３ Ｚ０ ２３内圆磨床数控化改造 Ｍ
（ ０三一厂） 张玉 乐 步启 民 李 明
摘
一
要： ３ Ｚ ０ 以 Ｍ ２３内圆磨床改造为例介绍 了利用可编程控制器替代传统继 电器控制系统对
些老设备进行数控化改造的基本思路， 并在改造过程中引人步进电机驱动系统 ， 创造性 的设计出 了纯 软件形 式 的定位模 块 ， 解决 了定位 问题 。 关键 词 ： 编程 控制器 ； 可 定位模 块 ； 闭环 控制 ３ Ｚ０ Ｍ ２３内圆磨床是我厂 ９ 年代引进的一 Ｏ
２ ２ 原 理 图设 计 ．
开关 、 接触器 触点等全 部作为 Ｐ Ｃ的输人 点 ， Ｌ
而 Ｐ Ｃ的输 出点 经 中间继 电器 隔离 之 后 控 制 Ｌ 电磁 阀 、 触器 等执 行机构 。 接
１ ．２ 进 给 系统
方案确定 以后 ， 根据方 案先设计 出 图样 。 由于采 用 Ｐ Ｃ 之 后 ， 制 部 分 全 部 是 低 压 电 Ｌ 控
步进 电机
驱 动 源
ｌ０ Ｙ ２ Ｏ Ｂ Ｇ５ Ａ １
已广为采用 ， 比较熟悉
Ｓ ２ １Ｍ Ｈ一 Ｈ１Ｏ
人机界面
Ｔ ２Ｏ Ｄ ｌ
成本低 、 便于开发
目前 ， 可编 程 控制 器 在 工 业 现场 已经 被 广 泛 的采用 。众所 周 知 ， 由它 组 成 的电气 控 制 系
构 化 的程 序 设 计 思 想 ， 序 思 路 明 确 、 理 清 程 条
该 软定 位模 块还 可 以方 便 的移植 到其 它 的 Ｐ Ｃ Ｌ 程序 中。
３ ４ 输 出 ．
晰 。主要包括下面几部分：
平面磨床程控改装方案
平面磨床程控改装方案平面磨床程控改装方案一、改装背景：随着现代制造业的快速发展，磨削工艺的要求也日益提高。
传统的手动操作方式无法满足高精度、高效率的磨削需求。
因此，对平面磨床进行程控改装，可以提高生产效率、保证产品质量，提升企业竞争能力。
二、改装目标：1. 实现磨削过程的自动化操作，降低操作人员的劳动强度；2. 提高磨削效率，缩短加工周期；3. 提高加工精度，保证产品质量；4. 增加磨削过程的监控和故障诊断功能，提高设备稳定性和可靠性。
三、改装方案：1. 硬件改装：（1）安装伺服电机和伺服控制器：将手动控制方式改为电动控制，通过伺服电机驱动磨削轴的运动，实现精确的位置和轮速控制。
（2）更换磨削砂轮：选择适合磨削材料和工艺要求的高性能磨削砂轮，提高砂轮磨削效率和加工精度。
（3）更新液压系统：通过更换高性能的液压元件和控制阀，保证磨床在高负荷、高速度工作时的稳定性和精度。
（4）增加测量和检测系统：安装位移传感器和压力传感器，实时监测磨削过程中的位置、力度和磨削轮磨损情况，确保磨削的准确性和一致性。
2. 软件改装：（1）开发磨削过程控制程序：根据磨削加工参数和工艺要求，编写控制程序，实现自动化的磨削操作，包括位置和轮速的控制、进给量的调节等。
（2）增加故障诊断功能：通过软件算法，监测设备运行状态，并对异常情况进行诊断和报警，减少设备运行故障的发生，并快速解决故障，保证生产线稳定运行。
四、改装效果：1. 操作简单化：由手动操作改为自动化程控操作，减少人工操作，降低人员劳动强度，提高生产效率。
2. 精度提高：采用伺服系统控制磨削轴的运动，保证实现精确的位置和轮速控制，提高加工精度。
3. 故障率降低：通过增加监控和故障诊断功能，及时发现并解决设备运行异常，减少故障发生，提高设备稳定性和可靠性。
4. 生产成本降低：自动化程控操作提高生产效率，缩短加工周期，降低人工成本，节约生产成本。
五、实施方案：1. 制定改装计划：明确改装目标、内容和进度，制定操作规程和技术标准。
磨床数控化改造设计
磨床数控化改造设计1.引言磨床是一种常见的金属切削加工设备，用于加工精密零件。
传统的磨床操作复杂，效率低下，难以满足现代工业对精度和生产率的要求。
因此，将磨床进行数控化改造是一个重要的工程，可以提高生产效率和产品质量。
本文将介绍磨床数控化改造设计的关键方面。
2.设备选择在进行磨床数控化改造前，需要选择合适的数控系统和相关设备。
目前市场上有多种数控系统可供选择，如Siemens、Fanuc等。
要根据磨床的规格、使用要求和预算等因素来选择适合的数控系统。
同时，还需要选择相应的伺服电机和驱动器，以及传感器和编码器等相关设备。
3.机械结构调整在进行数控化改造时，需要对磨床的机械结构进行调整。
首先，需要对磨床的导轨、主轴和滑块等关键部件进行检修和维护，确保其良好的工作状态。
然后，根据数控系统的要求，对磨床进行改进和加工，如增加线性导轨、调整传动方式等，以提高精度和稳定性。
4.硬件接口设计数控系统需要与磨床的各个部件进行通信和控制。
因此，需要设计适配器和接口板，将数控系统的控制信号转化为磨床能够接受的信号。
这涉及到电气和电子方面的知识，需要根据具体磨床的设备和数控系统的要求来设计。
5.编程和控制数控化改造后，磨床需要进行编程和控制。
编程是通过数控系统来告诉磨床如何进行加工操作和移动。
传统的编程方式是使用G代码和M代码，但随着技术的发展，现在还可以采用CAD/CAM软件来进行编程。
控制是指数控系统对磨床进行运动控制和参数调整。
数控系统可以通过插补算法来实现复杂的运动轨迹控制，同时也可以根据不同的工件进行参数调整，以实现更高的加工效率和精度。
6.总结磨床数控化改造可以提高加工效率和产品质量，是现代工业中的重要工程。
在进行数控化改造设计时，需要选择适合的数控系统和相关设备，调整磨床的机械结构，设计硬件接口，进行编程和控制。
这些关键方面的设计将直接影响磨床的数控化改造效果。
因此，在设计过程中需要充分考虑实际情况和需求，确保改造后的磨床能够满足生产要求。
磨床改造方案
磨床改造方案
磨床改造方案通常包括以下几个方面的考虑：
1. 自动化改造：可以考虑对磨床进行自动化改造，通过添加伺服驱动器和PLC等设备，实现磨削过程的自动化控制。
这样可以提高生产效率和一致性，减少人工操作的错误。
2. 数控化改造：将磨床改造为数控磨床，可以通过安装数控系统和电脑控制软件，实现对磨削过程的数字化控制。
这样可以提高加工精度和重复性，减少操作难度和工时。
3. 结构改造：可以考虑对磨床的结构进行改造，以提高刚性和稳定性。
比如增加机床重量、改进导轨和滑块等部件的材质和设计，以降低振动和噪音，提高加工质量。
4. 冷却液系统改造：可以考虑对磨削过程中的冷却液系统进行改造，以提高冷却效果和废液处理效率。
比如增加冷却液供给管路和喷嘴，优化冷却液循环系统等，确保工件和磨削刀具的温度控制在合适的范围内。
5. 加工辅助系统改造：可以考虑为磨床添加加工辅助系统，如自动测量/检测系统、自动数据采集系统等，以提高加工效率和过程控制能力。
这些系统可以实时监测工件尺寸和形状，及时调整磨削参数，减少人为误差。
6. 安全性改造：可以考虑对磨床进行安全性改造，添加必要的安全装置，如紧急停机按钮、安全防护罩等，以确保操作人员
的人身安全。
此外，还可以对磨床进行定期的维护和检修，以保证设备的正常运行和使用寿命。
综上所述，磨床改造方案涉及到自动化、数控化、结构、冷却、辅助和安全等多个方面的改进措施，根据具体需求和实际情况，可以进行定制化的改造方案设计。
M10100磨床的数控化改造方案
M10100磨床的数控化改造方案用数控技术对M10100磨床进行改装，可提高机床精度，实现圆弧,曲线等鼓形工的磨削加工。
利用CNC计算机控制理论，并结合磨床现状及使用要求对进给、电气控制及自动测量系统进行数控改造，既可提高产品的质量稳定性，又可为企业节省大量的资金，具有显著的经济效益。
改造方案1．数控系统因考虑到需要对M10100磨床导轮修整器和砂轮修整器的纵向和横向都进行准确的进给控制,数控系统的可选择四轴或两轴的系统,如不常对导轮进行修磨可选用两轴系统。
目前常用的数控伺服系统有开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。
本次改造经考虑选用半闭环伺服系统(因闭环伺服系统需要主动电感测微头的配合使用)。
2．电气控制原机床电气控制是一个简单的继电器控制电路，磨床的控制要求快速、准确，并且和CNC 配合使用。
因此采用外置PLC的形式实现电气控制。
使用外置的PLC控制使电路变得简单，大部分原来的电气元件需要更换。
电气部分的改造包括两个部分，一是PLC的选择，二是电气线路的改造.(但介于时间关系此部分不见意进行大的修改.)3．机械传动部分的改造设计机械传动是保证产品精度的重要因素，原液压进给机构由于液压换向时电磁阀的位置不一致，导致进给位置不准确；另外，进给传动链的最后一部分是由普通梯形丝杠将运动传递给工件架的，造成间隙大、寿命短；其补偿机构为凸轮小轴控制，零件损坏快、故障率高，且不易修复。
(1)液压换向阀的电磁阀的更换。
采用伺服电动机、滚珠丝杠串联的方式，装在原磨床的过桥上，代替原磨床的液压进给和补偿机构。
(2)将普通梯形丝杠更换为滚珠丝杠。
滚珠丝杠摩擦损失小、效率高，其传动效率可在90％以上，且精度高、寿命长。
4改造时间安排6月22日对机床导轮修整部和砂轮修整部分进行初步测绘确定改装方案6月23日对上面两部件进行折除(此两部件我们带走并对其进测绘),于24日整理出图纸6月25日根据测绘出的尺寸,对图纸进行重新设计整理,出好各新增部分的产品图纸,于26日与袁助讨论可行性,并对图纸进必要的修改6月27日~7月4日进行另部件的外协加工,在此期间丝杆\系统都必须到位7月5日至8日进行另部件的安装7月9日至10日进行系统安装和调试5.系统的抗干扰措施为了确保系统稳定可靠的工作，采取以下抗干扰措施：1)对于接口干扰，主要在于进入干扰信号的输入／输出端加光耦隔离变压器.2)通过加装金属机箱来达到电磁屏蔽效果。
谈谈如何实现普通机床的数控改造
谈谈如何实现普通机床的数控改造目前，我国的制造企业所使用的机床大都是传统工艺的旧机床，生产出来的产品相比发达国家存在精度差，成本高等缺陷，使得我国的机械制造品质不能有较大的发展，在国内外市场我国的机械产品也没有很大的竞争力。
因此改造机床不单单关系到企业的产品质量问题，更关系到我国制造业行业的整体品质，关系到我国制造业经济的发展。
1 选择合适的数控机床系统进行改造目前，数控机床按工能可分为全功能数控机床与经济型数控机床。
全功能数控机床的所有动作，包括辅助动作都要用数控进行控制，数控系统比较复杂。
另外全功能床对机床各方面的要求都很高，如果将普通机床改造成全功能床的话，改造成本会急剧升高，因此不宜采用这种方案。
而经济型数控机床相对来说制造容易，操作简单，对原有机床的要求较低，且成本低廉，只需进行部分机械的改造即可实现，因此，一般普通机床都改造为经济型数控机床。
经济型机床在控制方式上，之前多采用结构简单、成本较低的开环控制系统。
但是随着产品精度要求越来越高，而该系统由于不能检测移动工件的实际位移量，也不能对误差进行修正，造成加工出来的产品精度较低，已不能满足要求。
但是如果采用闭环控制系统，则对机床的部件要求较高，普通机床的部件无法满足要求。
另外闭环控制系统的安装和调整过程较复杂，不易对其进行维护保养，价格较高，所以也不宜采用。
在此一种结构简单，兼顾开闭环控制系统的半闭环控制系统使得普通机床改造可以实现。
这种系统有角位移检测装置，安装在伺服电机端部，系统的定位精度达到0.01mm，完全满足进行一般生产需求的加工车床。
所以，我们选用了这种半闭环控制系统。
2 对普通机床的结构进行合理的数控化改造数控机床一般要有高的静动态刚度，工作时无传动间隙，操作简便维修方便。
因此，普通机床要以此为基本改造要求，进行相应结构的合理改造，以达到改造成果。
普通机床机床的数控化改造主要是在机床本体、伺服系统、数控装置和控制介质等方面进行改造。
3MGZ1420磨床数控改造
２ 机床 改造
２１ 程控 器改 造 ．
１ ｝ Ｉ 【
［Ｏ ｙ ３Ｏ Ｔ ］ Ｆ Ｍ Ｋ ０Ｄ ３ 加减速时间（ ０ ｓ ３ ｍ） ０ ［ １ Ｍ ０ ０Ｄ４ 输出脉冲数（ ００） Ｆ Ｄ ｖ ３ ００Ｔ ］ Ｋ０ ３ ００ ０ ［Ｏ ｙ Ｋ Ｄ ６ 执行Ｙ 指令开始 Ｆ Ｍ ＯＴ ］ Ｏ ［ １８ＳＤ Ｔ Ｋ ］ Ｆ６ Ｐ １Ｄ Ｏ ０ 脉冲输出
（． １ 哈尔滨轴承集团公司 钢球分厂 ，黑龙江 哈尔滨 １０ ３ ；２哈尔滨轴 承集 团公 司，黑龙江 哈尔滨 １０ ３ ；． ５０ ６ ． ５０ ６３哈尔滨轴 承集团公司 锻压分厂 ，黑龙江 哈尔滨 １０ ３ ） ， ５０６
摘
要 ：介 绍 了松下Ｆ Ｏ Ｐ 可编程控制器和Ｇ Ｉ触摸屏 的概况及在数控磨床机 电一体化改造 当中的应用。 ＴＯ 关键词 ：可编程控制器 ；触摸屏 ；步进 电机及驱动源 ；磨床 ；应用
１ 前言
３ Ｇ ｌ２ 外沟切人磨床 的磨架 、修整器 、 Ｍ Ｚ ４Ｏ 上下料 、工件箱 （ 快靠 ）由液 压传 动 ，工件箱 的快趋 、粗磨 、精磨 、无进给磨削为步进电机驱 动 。原 机 的Ｓ Ｊ５ Ａ 控 器 ，步 进 电机 驱动 源 元 Ｄ一 ｌ程 器件的筛选 ，技术老化 、不过关 ，工作时抗干扰 能力差 ，零点漂移大 ，可靠性低 ，热稳定性 、防 潮性 均 不理 想 。 由于上 述原 因的影 响 ，经 常发 生 尺寸过磨 、欠磨和电气故障 ，所加工的产品 ，沟 直径散差大 ，不合格品、废 品多 ，给装配工序合 套 带来 了极 大 的困难 。
的脉冲输出。各 自可以独立进行控制 ，因此 可以 和２ 独 立 的位 置 控 制 用途 相 对 应 。配备 了 自动 轴 梯形 控制 ，原 点 返 回和点 动运 行 的专 用指 令 ，设 定非 常简单 。
普通机床的数控改造
机遇：国家政策支持，鼓励企业进行技术改造和创新；市场需求不断扩大，为企业 提供了更广阔的发展空间。
应对策略：加强技术研发，提高自主创新能力；加强人才培养，提升企业核心竞争 力；加强市场调研，及时掌握市场需求变化。
改进建议：在改造过程中，可以考 虑采用一些新的技术和方法，以提 高改造的效率和效果，例如采用更 加智能化的数控系统等。
案例对其他改造工程的借鉴意义
案例中普通机床的数控改造过程和 实施方案可以为其他改造工程提供 参考和借鉴。
案例中遇到的问题和解决方法可以 为其他改造工程提供经验和教训， 避免类似问题的发生。
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案例中使用的技术和方法可以为其 他改造工程提供新的思路和解决方 案。
案例的成功经验可以为其他改造工 程提供成功的案例，提高改造工程 的成功率。
普通机床的数控改造发展趋势 与展望
数控技术发展趋势对改造的影响
数控技术向高精度、高速度、高可靠性方向发展，提高改造后机床的性能和加工精度。 智能化数控系统的发展，实现加工过程的自适应控制和智能诊断，提高改造后机床的自 动化和智能化水平。 数控技术的网络化发展，实现远程监控和故障诊断，方便对改造后机床的维护和管理。
案例中的技和技术背
景
技术难点1：具 体分析改造过 程中遇到的主
要技术难题
解决方案1：详 细阐述针对第 一个技术难点 的解决方案和
实施过程
技术难点2：具 体分析改造过 程中遇到的另 一个技术难题
解决方案2：详 细阐述针对第 二个技术难点 的解决方案和
实施过程
在改造过程中，需要考虑到数控系统的控制精度和动态特性，以确保改造后的机床能够满 足加工要求。
磨床的数控系统改造
数控工具磨床的数控系统改造1、前言数控工具磨床，特别是多轴数控、多轴联动的数控工具磨床是高效、高质量磨削制造精密、复杂形状刀具的高、精、尖关键设备，也是各类数控机床中结构较复杂、自动化程度高、精度和可靠性要求高的机电一体化高技术产品，其研究开发具有相当的技术难度。
采用数控工具磨床对刀具进行磨削加工必须依靠刀具磨削加工技术和编程技术，而各种复杂形状刀具的磨削加工技术和编程软件，目前在国外也属于专利技术或保密技术。
正因为如此，目前世界上也只有少数厂商能够生产高性能的数控工具磨床。
为了提高我国的刀具制造工艺水平和质量，国内一些刀具生产厂家和应用厂家从国外引进了数控工具磨床，这些数控机床经过相当长时间的使用后，其主机性能基本完好，仍可使用，而其数控系统则已经远远落后于现代数控系统技术，属于已淘汰产品。
国内也有一些厂家研制开发了数控工具磨床，但由于采用的是主机自行制造、数控系统靠引进，这种数控工具磨床产品不但成本很高，而且由于通用的CNC系统没有集成刀具磨削加工技术和编程软件，难以实现刀具（特别是复杂刀具）的磨削加工。
因此，对这些国产的数控工具磨床的数控系统也必须进行改造。
上述数控系统改造通常采用国外数控工具磨床生产厂家最新的专用数控系统。
这种改造方案虽有技术成熟，风险小，可靠性有保证的优点，也有价格昂贵，工艺编程针对性差等多方面缺陷。
华中2000型工具磨床专用数控系统，是在国家“八五”重点攻关项目“数控万能工具磨床产品开发”科研成果的基础上，成功开发的用于各种回转刀具磨削加工的集成化CNC系统。
采用该系统，则可以很好地解决以上问题，费用还低。
2、改造后数控系统的功能和结构2.1 系统基本功能采用华中2000型工具磨床数控系统对工具磨床进行改造后，该系统具有如下三种基本功能。
通用数控系统功能系统保留了原通用数控系统的基本功能，如最多16轴数控9轴联动的轴控制功能，程序校验功能，MDI功能，直线、圆弧、螺旋线插补功能，M、S、T功能，故障诊断显示功能，内嵌式PLC功能等。
普通机床的数控改造方法
3)原系统拆除 原系统的拆除必须对照原图纸仔细进行， 及时做出标记，防止遗漏或过拆(局部改造情况下)。拆下 的零部件应分类放置，妥善保管，以备万一改造不成功或 局部失败时恢复使用。切忌大手大脚，乱扔乱放。 4)新系统固定及布线 根据设计图纸，合理进行配置，包 括箱体固定、面板安放、元器件安装等。布线工艺规范、 线径合适、正确无误、美观可靠。 5)调试 调试必须按事先确定的步骤和要求进行，调试人 员应头脑冷静，随时记录。调试中首先测试安全保护系统 灵敏度，防止人身、设备事故发生。然后按照先空载后加 载、先模拟后实动、先手动后自动的原则调试。
7.2 机械系统的改造
7.2.1 CA6140卧式车床的数控改造
1.导轨副 常采用贴塑导轨，即在原来导轨上粘贴聚四氟乙烯导轨软 带，这样机床大部分零部件不需要更换与加工，改装工作 量小、周期短、费用少。 2.进给传动链 普通车床的传动链有X、Z两个轴。Z坐标轴为纵向伺服( 步进)电动机→联轴器(减速箱)→纵向滚珠丝杠→大拖板， 使纵向获得不同的位移和速度。X坐标轴为横向伺服(步进 )电动机→减速箱→横向滚珠丝杠→横滑板，使横向获得 不同的移移和速度。
(4)提高精度和效率 旧机床改造，可根据生产技术及科技 水平，选择先进的控制系统，从而提高机床的自动化水平 和效率，提高机床质量和档次。 (5)调动人员积极性 技术人员、操作维修人员非常了解原 机床的特性，所以，数控改造可以充分发挥现有技术力量 ，调动技术人员的积极性与创造性。 (6)培养锻炼队伍 在机床改造过程中，多方人员共同参与 ，相互学习，通过拆解旧机床，装配新部件，既锻炼了队 伍，又提高了技术水平。
2.数控机床改造前技术准备 1)机械部分准备 为配合电气改造而进行的机械设计等 应先期进行，考虑施工工期，对停机后需拆、改、加的部 分做好周密计划，提出明确目标要求，与整个改造工作衔 接得当。 2)新系统资料消化 新系统有许多新功能和新要求，改 造前应熟悉技术资料，包括系统操作使用手册、编程手册 、安装调试说明、PLC梯形图等。要有充足的时间去消化 、整理、核对，做到思路清晰，层次分明。 3)新旧系统接口的设计 根据每台设备改造范围不同， 要有针对性进行接口的设计。 4)人员的技术培训 提前对操作人员和编程人员进行新 系统知识培训，否则将影响改造后机床的迅速投入生产。 培训内容有新系统操作使用方法、新旧系统的差别、维护 保养知识等。重点内容是操作说明书和编程说明书。
平面磨床M7120机床的数控改造
平面磨床M7120机床的数控改造目录第一章PLC编程介绍··2一、PLC的基本概念··2二、PLC的基本结构··2三、PLC的工作原理··3四、PLC发展方向··5第二章M7120型平面磨床的论述··5一、机床型号的含义··5二、机床的主要结构及运动形式··5第三章M7120电气控制原理的分析··6二、机床对电气线路的主要要求··6二、电气电路分析··6第四章平面磨床M7120 PLC改造··9一、PLC控制要求··9二、PLC的硬件设计··9三、PLC控制软件··12四、电气元件的计算··17五、PLC改造后的原理图··22六、电气柜内接线图··24七、电气柜外接线图··25八、电器位置安装图··27第一章PLC编程介绍一、PLC的基本概念可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC二、PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：1、电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。
机床数控化改造实例
机床数控化改造实例随着科技的不断发展，机床数控化改造已经成为制造业最为重要的技术变革之一。
机床数控化改造只是一种先进的技术手段，它通过对原有机床进行改造，使其具有数控的能力，既提高了生产效率，也提高了产品精度，大大降低了材料和时间的浪费，提高了生产效率，成为现代制造企业必备的生产工具。
针对这一发展趋势，本篇文档将来展示一些机床数控化改造的实例。
1.铣床改造传统的铣床较为单一，只能完成一些简单的加工工作，在现代工业发展的今天已经无法满足市场的需求。
为此，一些企业对铣床进行了改造，使之具有多种多样的功能，提高了工作效率，降低了成本。
改造后的铣床，具有自主控制能力和自动化加工功能，可以实现平面铣削、零件成型、草绘加工等多种加工方式，效率高、精度高，受到了广泛的应用。
2.车床改造传统车床在使用过程中，存在许多设备老化和老化退化的问题，这就需要对车床进行进一步的改造和升级。
改造后的车床，能够通过控制系统自主完成工作，操作简单、高效、精确。
改造后的车床不仅可以实现常规的车削加工，还可以实现自由曲面加工和多轴联动加工，提高了生产工艺和生产效率，节约这企业的成本。
3.磨床改造传统磨床加工效率较低，精度不够高，无法满足现代工业对于制品质量的要求。
为了改变这种现状，很多企业对磨床进行了改造。
改造后的磨床，不仅可以实现自动化加工，还可实现多种加工模式，提高了工艺的自动化程度和加工质量，降低了企业的成本。
4.刨床改造传统的刨床在使用过程中存在重复性低、操作过程复杂等问题，这限制了刨床的应用范围和工作效率。
改造后的刨床，不仅能够实现更高的精度、更高的速度，还能够通过自动化加工实现多模式，应用效果显著。
5.补强型数控补强型数控是目前最为先进、最受欢迎的一种机床数控化改造方式，主要解决了数控化改造前的瑕疵和问题，提升了机床的整体性能和加工效率。
6.组合型数控组合型数控是一种通过组装多种机床构件、组合而成的数控机床。
它能够通过多种机床的组合形式实现各种复杂的加工工作，不仅加工效率高，还具有精度高、可靠性好的优点。
普通MGB1420外圆磨床的数控改造
普通MGB1420外圆磨床的数控改造套类零件开发到批量生产以来，粗、精外圆工序一直采用普通外圆磨床（*****、2M9120）进行磨削加工，应该说在当时的特定条件下，基本满足了生产工艺的要求，但随着硬质合金磨削加工技术的进步以及人工成本的大幅度上升，原有加工工艺及装备已不能够满足产品保持深加工技术优势以及产品深加工制造成本控制的要求，普通磨床的装备缺陷凸显。
普通磨床只能实现一人一机的手工操作模式，属于劳动密集生产性质，单人生产效率低，人工成本高，同时人为影响因素大，产品加工质量控制不稳定。
为了盘活现有陈旧的设备（使用年限大于10年，导轨磨损严重，头架精度严重丧失，加工出产品的圆度较大，外圆0.008mm），实现磨削设备的全面升级与闭环控制，实现一人多机的操作模式，提高产品质量与生产效率，降低制造成本。
充分利用老旧、通用设备的重要用途。
1、普通外圆磨床使用现状普通外圆磨床主要磨削外圆，该磨床的纵向运动通过液动（液压缸推动往复运动）实现，横向移动（切削进给）只能通过摇动进给手轮手动实现。
机床使用十多年，导轨、砂轮主轴、头架主轴精度丧失，加工产品圆度、表面光洁度达不到要求。
该机床砂轮磨损后的补偿方式，完全是凭人工的经验在一定条件一件加工时增加几丝。
动作多而繁琐，职工劳动强度大，生产效率低，产品加工不稳定。
2、自动数控改造方案2.1机械部分改造方案：由于采用液压进给机械结构比较复杂，而且床身导轨与拖板之间空间也很狭小，液压故障频繁，加工工件不稳定，经多方比较，确定采用数控改造较好，结构简单，数控使用已比较成熟的数控系统。
首先将床身内液压部分全部拆除，利用原液压缸固定平面（加工面），作为Z滚珠丝杠轴承座安装面；而进给部分将原来丝杆及顶紧缸拆除，用原来的两个孔加工作为滚珠丝杠的轴承安装孔。
2.2机床传动部分的设计根据机床工作台的空间与机床磨削产品时的行程、工作台的重量、磨削负荷测量计算，选用（Z轴）长1087mm×直径φ40滚珠丝杠、（X轴）长835mm×直径φ40滚珠丝杠作为传动，两端采用两只7205P4向心角接触轴承背靠背固定在安装座上，电机固定在床身外侧，伺服电机与滚珠丝杠通过一个自制联轴器实现弹性联接（该联轴器一边径向加工剖开，固定方式为螺杆拧紧，使得联轴器与滚珠丝杠轴、电机轴抱紧）。
普通机床数控化改造 数控在平面磨床上应用与发展
普通机床数控化改造数控在平面磨床上应用与发展现代工业生产中，中、小批量零件的生产占产品数量的比例越来越高，零件的复杂性和精度要求迅速提高，传统的普通机床已经越来越难以适应现代化生产的要求，而数控机床具有高精度、高效率、一机多用，可以完成复杂型面加工的特点，特别是计算机技术的迅猛发展并广泛应用于数控系统中，数控装置的主要功能几乎全由软件来实现，硬件几乎能通用，从而使其更具加工柔性，功能更加强大。
制造业的竟争已从早期降低劳动力成本、产品成本，提高企业整体效率和质量的竟争，发展到全面满足顾客要求、积极开发新产品的竟争，将面临知识——技术——产品的更新周期越来越短，产品批量越来越小，而对质量、性能的要求更高，同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强。
因此敏捷先进的制造技术将成为企业赢得竟争和生存、发展的主要手段。
计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密，作为自动化柔性生产重要基础的数控机床在生产机床中所占比例将越来越多。
二、数控平磨现状及主要数控系统平面磨床相对于车床、铣床等采用数控系统较晚，因为它对数控系统的特殊要求。
近十几年来，借助CNC技术，磨床上砂轮的连续修整，自动补偿，自动交换砂轮，多工作台，自动传送和装夹工件等操作功能得以实现，数控技术在平面磨床上逐步普及。
在近年汉诺威、东京、芝加哥、及国内等大型机床展览会上，CNC磨床在整个磨床展品中已占大多数，如德国BLOHM公司，ELB公司等著名磨床制造厂已经不再生产普通磨床，日本的冈本、日兴等公司也成批生产全功能CNC平磨，在开发高档数控平磨的同时，积极发展中、低档数控平磨。
前几年德国ELB公司生产的BRILLIANT系列二坐标CNC成型磨床，其垂直和横向为数控轴，纵向为液压控制，砂轮修整采用安装在工作台上的金刚石滚轮，适用范围较广；SUPER-BRILLIANT系列是三坐标CNC平面和成型磨床，床身用天然花岗岩制成，几何精度极高，导轨用直线滚动导轨，机械驱动无反冲，从而保证工件有较好的表面光洁度；BRILLIANT-FUTURE为以上二个系列的改进产品，床身用人造花岗岩制作，纵向用静压导轨，齿形带传动，垂直和横向导轨为预加荷直线滚动导轨，滚珠丝杠传动，三轴CNC控制AC伺服电机，0.5μm的测量分辩率。
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性强，改造成本较低。但普通丝杠传动效率低，对步
０．０１ ｍｍ。此外磨削加工对椭圆度和粗糙度的要求
进电机性能要求较高；方案２由于采用了滚珠丝杠，
均高于车加工一个数量级。随机抽检记录表明，人 ７传动平稳且效率高。但对原机床的进给部分改动较
工控制超差较多，质量难以保证。因此，为了提高合
大，不能手动进给，改造费用较高。结合实际情况，
主动测量仪包括自动检测规（测量装置）、驱动 装置及自动测量控制仪，如图３所示。自动检测主 要由测头、测杆、传感器３部分组成，传感器有气隙 式、差动变压器式和差动电感式３种。我们选用气 隙式传感器，因为这种传感器结构简单，灵敏度高。 图４ａ所示的外圆磨削中，工件３装夹在磨床头及尾
架的两顶尖上，用夹头带动工件旋转进行磨削加工， 驱动装置６将检测装置５送到测位，对工件进行测 量，测量信号经过测量与控制电路４放大和处理后 反馈给执行机构１控制砂轮架２的进给运动，当工 件尺寸达到要求时控制电路发出停止加工信号，使 执行机构动作，砂轮架退回停止加工。这种检测方 式，从控制理论的角度看，实际上是一个闭环控制系 统，以工艺要求的尺寸Ｄ为被控制量，磨床砂轮架 的进给运动为控制量，在加工过程中，仪器对工件实 际尺寸Ｄ进行动态测量，并与给定量Ｄ。比较，得出 ＡＤ＝Ｄ。一Ｄ，据此给出控制信号，使机床按工艺要 求完成粗磨转精磨、精磨转光磨的程度转换，最后在 ＡＤ＝０的瞬时给出砂轮架退出信号，完成一个工件 的加工循环，其过程可由图４ｂ表示。
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００３—０５０６（２００１）０４—０００４—０２
外圆磨削是轴类零件机械加工的最后一道工
对比以上２种方案可以看出，方案ｌ对原机床
序，要求精度高，公差一般在０．０１５ ｍｍ左右，考虑到
的改动小，且保留了原机构中的手动进给部分，适用
圆柱度误差０．００４ ｍｍ，留给操作者的工序公差只有
３结束语
图３ 自动测量仪示意图 砂轮架进给
（ａ）原理示意图
测量反馈 （ｂ）原理框图
普通磨床改成了半自动机床，提高了机床的技 术性能和生产效率。在数控技术改造的基础上，加 装主动测量仪，基本上消除了人为因素的影响，操作 者的技术及经验对加工质量影响减小，确保了磨削 零件的产品质量。废品率由改半装前的４％下降至 ０．２％，在大批量生产中，经济效益可观。实现了一 人多机操作，通过数控技术、主动测量技术改装的磨 床，一人可操作２～３台，降低了操作者的劳动强度， 改造１台磨床的费用一般仅在２．５万元左右。⑦
矸石骨料空隙和表面被石灰、粉煤灰和矸石粉末组
成的可塑性物质裹覆和填充，经过机械压实后，空隙 大大缩小，由于矸石颗粒之间的嵌锁作用和结合料
的粘结作用，产生一定的初期强度。另一因素，由于 粉煤灰和矸石粉末中含有硅、铝、铁、钙、镁等氧化
物，具有一定的活性，在适量的水分和温度的条件
下，能与Ｃａ（ＯＨ），起化学反应（叫做火山灰效应）， 主要生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，呈凝胶状态或 纤维状结晶体，还生成部分氢氧化钙和碳酸钙结晶，
方案２：拆卸砂轮架底部的油缸、丝杆螺母副、 闸缸以及床身前面的进给手轮、刻度盘等零部件，安 装上滚珠丝杠、步进电机（带减速箱）。步进电机的 脉冲当量Ｃ＝０．００５ ｍｍ（直径量０．０１ ｍｍ），配套滚 珠丝杠螺距Ｔ＝４ ｍｍ。为提高砂轮径向进给的控制 精度，在步进电机与砂轮进给丝杠的联接间增加一 级齿轮传动。砂轮的径向进给由步进电机控制，可 实现砂轮径向进给的准确位移。
最先进的ＰＶＣＭ恒流电路，出力大，功耗低，即使电 源电压大范围变化也不会引起步进电机失控；采用 １ＳＯ国际代码编程，非常方便。
２００１年第４期
刘 文等：普通磨床的数控技术改装
总第１１２期
２主动测量仪的应用
由于ＺＪ一２经济型数控装置是开环控制，不能对 磨削过程中砂轮的磨损和修整量进行补偿，因此安 装了在线主动测量系统，由主动测量控制磨削零件 的尺寸精度。
收稿日期：２００１—０４—０５ 作者简介：刘文（１９６６一），女，河南郑州人，讲师，１９８７年毕业于郑 州大学数学系，现从事教学工作。
·ｄ· 万方数据
图１方案１改装结构 ．
１一传动齿轮；２一联接套；３一刻度盘； ４一转动手轮；５一小齿轮；６一惰轮
图２方案２改装结构 １～减速箱；２一步进电机 数控系统采用ｚＪ一２经济型数控装置，由性能优 越的ＭＣＳ一５２系列单片机控制，采用了开关电源、电 源滤波网络、光电隔离等一整套抗干扰措施，保证了 整机运行的稳定性。步进电机驱动电路采用了目前
万方数据
５ ·
·
２００１年第４期
中州煤炭
普通磨床的数控技术改装
总第１１２期
刘 文１，王文胜２ （１．郑州经济管理干部学院，河南郑州４５００５２；２．中原工学院，河南郑州４５０００７）
摘要：提出了将普通磨床改装成带主动测量装置的半自动数控磨床的方案，并介绍了控制原理。源自关键词：磨床；主动测量；数控
中图分类号：ＴＧ５８０．２
图４ 自动测量控制原理图
孚蛆诤韭守蛐博蛐曹蚰守９埘±‰印％鼬Ｂ守鲫谆蚋诤曲诤驴球蚋诤！％ｐ守蛐诤鲫博蚰诤驷诤韭净曲守旦９谆业沪守蚋诤驷帮哪嚼Ｂ％肚‰肚％ｐ守Ｒ９守业渊溥蜱乎ｉ桫守ｉ９归‰肚‰ｐ壮守蛐母廿亭曲谆辨孚蜱乎驷秽
（上接第３页）
以消解石灰为粘结料，以粉煤灰
（活性材料）为掺合料，加水拌和均匀的混合材料。
格率，我们对通用外圆磨床Ｍ１４３２Ａ进行了数控半
我们采用了第一种方案。
自动技术改造，使之成为主动半自动数控磨床。
１ 改造方案
将普通磨床改造成主动测量半自动数控磨床， 就是将手动进给改为自动进给、伺服驱动，以实现砂 轮架快进、粗磨、精磨、光磨及复位自动化。
方案１：将原传动装置的手动轮改用ＢＦｌｌ０步 进电机驱动，即用图１中齿轮１及联接套２取代原 进给手轮，砂轮进给轴与套２之问由锥销联接。当 系统发生故障时，可转动手轮４继续工作，件３是刻 度盘。系统正常工作时，步进电机通过小齿轮５、惰 轮６、传动齿轮１完成工作进给。在机械传动中磨 床进给刻度盘分为２００格，每进给一格，砂轮迸给 ０．００５ ｍｍ，步进电机的步距角为０．７５。，可以算出一 步所对应的进给当量亦为０．００５／３１／／１。
（２）煤矸石基层的施工工艺。路槽修整与压实 一进料与配料一拌和（干拌与湿拌）一摊铺整形一碾 压一养护
（３）路用效果。路面整体强度符合设计要求，经 过２ ａ的行车，路面坚实，明显裂纹少见，行车效果 良好。
通过在道路基层中对煤矸石的应用，证明只要 对原材料的质量和规格加以控制，按照施工技术规 范进行施工，路面工程质量完全能够保证。⑧
使矸石颗粒之间的碳结和粘结力加强。随着龄期的
增长，这些水化物日益增多，从而改变了矸石混合料
分子的结构组成，使矸石混合料基层获得越来越大
的抵抗荷载作用的能力，这就是矸石混合料基层强
度的形成机理。
５试验路面
（１）概况。焦作市丰收路长３００ ｍ试验段，宽 ７．５ ｍ路面结构及材料配比：底基层片石承托层２５ ｃｍ；石灰粉煤灰稳定未燃矸石（８：２２：７０）１２ ｃｍ；中粒 式沥青４ ｅｍ。