1、第第6章章 普通機床的數控化改造普通機床的數控化改造6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法數控機床在現代機械加工中起著舉足輕重的作用，機床數控化率已成數控機床在現代機械加工中起著舉足輕重的作用，機床數控化率已成為衡量一個國家工業水平的重要標志。提高機床數控化率有兩個途徑為衡量一個國家工業水平的重要標志。提高機床數控化率有兩個途徑: :一是購買新的數控機床，即更新設備一是購買新的數控機床，即更新設備; ;二是改

2、造舊機床，配置數控系統，二是改造舊機床，配置數控系統，把舊機床改造成數控機床。把舊機床改造成數控機床。所謂機床的數控化改造是指應用現代的數控成熟技術和經驗，所謂機床的數控化改造是指應用現代的數控成熟技術和經驗，以適應生產的具體要求為目的，改變現有機床的結構，給舊機以適應生產的具體要求為目的，改變現有機床的結構，給舊機床換上新部件、新裝置和新附件，提高現有機床的技術性指標，床換上新部件、新裝置和新附件，提高現有機床的技術性指標，使之全部或局部達到新數控機床的水平。使之全部或局部達到新數控機床的水平。返回下一頁6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法6.1.16.1.1機床數控化改造

3、的一般步驟機床數控化改造的一般步驟1.1.明確微機改造的任務和目標明確微機改造的任務和目標在確定機床微機改造的總體方案時，首先要提出明確的技術經濟指在確定機床微機改造的總體方案時，首先要提出明確的技術經濟指標。例如，有的是為了解決難加工的曲線曲面，有的是為了提高勞標。例如，有的是為了解決難加工的曲線曲面，有的是為了提高勞動生產率，有的是為了提高零件加工的一致性等，一般都應有明確動生產率，有的是為了提高零件加工的一致性等，一般都應有明確的工藝目的，由此確定改造的對象和技術要求，將具體的技術參數的工藝目的，由此確定改造的對象和技術要求，將具體的技術參數用文件形式固定下來，編寫出設計任務書，作為設計

4、的原始依據。用文件形式固定下來，編寫出設計任務書，作為設計的原始依據。上一頁返回下一頁6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法2.2.總體方案設計總體方案設計總體方案設計的內容包括總體方案設計的內容包括: :系統運動方式的確定，伺服系統的選擇，執行機系統運動方式的確定，伺服系統的選擇，執行機構的結構及傳動方式的確定，計算機系統的選擇等內容。應根據設計任務構的結構及傳動方式的確定，計算機系統的選擇等內容。應根據設計任務和要求進行調研，查閱技術資料，提出系統的總體方案，并對方案進行分和要求進行調研，查閱技術資料，提出系統的總體方案，并對方案進行分析比較和論證，最后確定總體方案。確定方

5、案時，應仔細地考慮機床與控析比較和論證，最后確定總體方案。確定方案時，應仔細地考慮機床與控制部分相互間的各種要求，做出合理的設計，不僅要考慮各種高效能、自制部分相互間的各種要求，做出合理的設計，不僅要考慮各種高效能、自動化要求，也要考慮被改造機床的具體條件，使技術的先進性與經濟的合動化要求，也要考慮被改造機床的具體條件，使技術的先進性與經濟的合理性較好地統一起來。理性較好地統一起來。下一頁上一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法3.3.設計計算及結構改裝設計計算及結構改裝根據改造后機床的加工工藝范圍，初步選定切削用量，刀具運動路根據改造后機床的加工工藝范圍，初步選定切削

6、用量，刀具運動路線等，計算切削力及切削功率，從而計算出進給系統需要的功率和線等，計算切削力及切削功率，從而計算出進給系統需要的功率和力矩等，以選擇數控系統及馭動元件。大多數的微機數控裝置配用力矩等，以選擇數控系統及馭動元件。大多數的微機數控裝置配用步進電機，也有一些性能要求較高的系統采用直流伺服電機。機床步進電機，也有一些性能要求較高的系統采用直流伺服電機。機床的工作臺的工作臺( (或刀架或刀架) )及其傳動機構是機床改造的重點，改造的好壞直及其傳動機構是機床改造的重點，改造的好壞直接影響到伺服系統的品質，可以說機床的微機改造是從機械部分改接影響到伺服系統的品質，可以說機床的微機改造是從機械部

7、分改造的整體方案人手的，設計時可借鑒數控機床的結構特點及設計要造的整體方案人手的，設計時可借鑒數控機床的結構特點及設計要求。隨著數控機床的發展，許多數控機床的零配件也已經開始成批求。隨著數控機床的發展，許多數控機床的零配件也已經開始成批生產，形成專門的配套供應，如滾珠絲杠螺母副、車床的自動換刀生產，形成專門的配套供應，如滾珠絲杠螺母副、車床的自動換刀刀架等目前都有現成產品供應，這給機床改造工作帶來很大方便。刀架等目前都有現成產品供應，這給機床改造工作帶來很大方便。為防止出錯，機械、液壓氣動回路、軟件、接口電路和強電邏輯回為防止出錯，機械、液壓氣動回路、軟件、接口電路和強電邏輯回路需交叉設計，還

8、應充分注意信號檢測元件的安裝、連接設計。路需交叉設計，還應充分注意信號檢測元件的安裝、連接設計。上一頁下一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法4.4.制造、安裝、調試制造、安裝、調試制造、安裝、調試是改造的關鍵之一。一般應預先將數控系統、接口制造、安裝、調試是改造的關鍵之一。一般應預先將數控系統、接口電路等脫機運行，機械及液壓氣動裝置也應單獨運行，在確定無誤后，電路等脫機運行，機械及液壓氣動裝置也應單獨運行，在確定無誤后，才能聯機調試。調試時應遵循先手動、后自動，先空運行、后試切的才能聯機調試。調試時應遵循先手動、后自動，先空運行、后試切的原則。原則。調試合格后，要按設

9、計要求進行負荷切削試驗和各項精度指標的考核，直調試合格后，要按設計要求進行負荷切削試驗和各項精度指標的考核，直至加工出合格的產品為止，然后交車間使用，并協助培訓操作和維修人員。至加工出合格的產品為止，然后交車間使用，并協助培訓操作和維修人員。設備投產后要及時總結，在可能的條件下，采用更新的技術，進一步完善設備投產后要及時總結，在可能的條件下，采用更新的技術，進一步完善原設計。原設計。上一頁下一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法機床數控化改造的優越性機床數控化改造的優越性 采用國內外先進工藝、先進技術對舊機床進行改造有以下優點采用國內外先進工藝、先進技術對舊機床進行改造

10、有以下優點: :(1)(1)機床改造針對性強，容易適宜生產的要求。因為機床的改造方案是根據機床改造針對性強，容易適宜生產的要求。因為機床的改造方案是根據原機床中存在的問題提出的，需要改哪些地方，改到什么程度都有的放矢，原機床中存在的問題提出的，需要改哪些地方，改到什么程度都有的放矢，能與生產緊密結合，可以直接將科學技術轉化為生產力，使企業有積極性。能與生產緊密結合，可以直接將科學技術轉化為生產力，使企業有積極性。(2)(2)機床改造可以充分利用原機床的絕大部分，大大節約原材料和機床改造可以充分利用原機床的絕大部分，大大節約原材料和資金，同時見效快，改造周期短，可滿足生產急需。因為舊機床數資金，

11、同時見效快，改造周期短，可滿足生產急需。因為舊機床數控化改造大部分床身、立柱等主要基礎件和許多傳動部分不須更換，控化改造大部分床身、立柱等主要基礎件和許多傳動部分不須更換，與新機床制造相比只需其與新機床制造相比只需其1/151/15一一1/101/10的時間，工期大大縮短，從而的時間，工期大大縮短，從而節約了成本，解決了生產急需。節約了成本，解決了生產急需。下一頁上一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法(3)(3)改造后的機床性能穩定可靠，機床應用范圍得到擴大，適應多品種、小改造后的機床性能穩定可靠，機床應用范圍得到擴大，適應多品種、小批量的零件生產。這是因為機床的大型

12、結構件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵批量的零件生產。這是因為機床的大型結構件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久則時效越充分，精度比新鑄件更加穩定。改造不需要改變支撐件年代越久則時效越充分，精度比新鑄件更加穩定。改造不需要改變支撐類大型構件，只需修復或更換若干中小型部件就可獲得與新機床類似效果。類大型構件，只需修復或更換若干中小型部件就可獲得與新機床類似效果。改造后的機床功能有較好的提高。除了保留原有功能外，還可以滿足各種改造后的機床功能有較好的提高。除了保留原有功能外，還可以滿足各種復雜型面類零件加工，極大地擴大了機床的應用范圍。復雜型面類零件加工，極大地擴大了機床的應用范圍。(4)(4)經過數控化

13、改造，可以有效提高工件加工精度和生產效率。因為改經過數控化改造，可以有效提高工件加工精度和生產效率。因為改造時可根據生產技術的發展要求，及時提高生產設備的自動化水平和造時可根據生產技術的發展要求，及時提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次。如某單位效率，提高設備質量和檔次。如某單位3.4m3.4m的立式車床改造后，加工的立式車床改造后，加工球體軸承座零件，其球體軸承座零件，其2m2m直徑偏差僅為直徑偏差僅為0.035 mm ,0.035 mm ,滿足了設計要求，并滿足了設計要求，并且機床改造后的工作效率提高了且機床改造后的工作效率提高了5-65-6倍。倍。上一頁下一頁返回6.1普通

14、機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法(5)(5)可以充分發揮企業現有技術力量的作用，調動技術人員的積可以充分發揮企業現有技術力量的作用，調動技術人員的積極性極性; ;同時降低對工人技術水平的要求。同時降低對工人技術水平的要求。(6)(6)通過數控化改造，可以掌握設備的構造和性能，為企業培養了通過數控化改造，可以掌握設備的構造和性能，為企業培養了數控技術人才。在改造期間，通過拆解舊機床，裝配新部件等改造數控技術人才。在改造期間，通過拆解舊機床，裝配新部件等改造過程，間接培養了數控人才，對機床的特性有了較詳細的了解，在過程，間接培養了數控人才，對機床的特性有了較詳細的了解，在操作使用和維護

15、方面培訓時間短、見效快。操作使用和維護方面培訓時間短、見效快。6.1.2 6.1.2 用微機技術改造普通機床的方案用微機技術改造普通機床的方案1.1.用微機技術實現機床簡易數控的工作原理用微機技術實現機床簡易數控的工作原理采用微機技術實現機床簡易數控的裝置，主要由單片機采用微機技術實現機床簡易數控的裝置，主要由單片機( (或單板或單板機機) )、控制程序、零件加工程序、馬伙動電源裝置、收發信板、控制程序、零件加工程序、馬伙動電源裝置、收發信板、步進電機等部分組成。在步進電機等部分組成。在圖圖6-16-1中表示了經濟型數控車床的系統裝中表示了經濟型數控車床的系統裝置樞圖。置樞圖。上一頁下一頁返回

16、6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法在所示的系統裝置中，微控制器在控制程序的控制下，可以使數控系統具在所示的系統裝置中，微控制器在控制程序的控制下，可以使數控系統具有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能有直線插補和圓弧插補加工工件輪廓的功能; ;具有進給速度控制和快速回零具有進給速度控制和快速回零的功能的功能; ;具有刀具補償和反向間隙補償的功能以及其他多種功能。當零件加具有刀具補償和反向間隙補償的功能以及其他多種功能。當零件加工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度以后，控制程序就會通工程序給出具體的位移尺寸、位移方向和進給速度以后，控制程序就會通過微控制器按照所輸人的

17、零件加工程序發出一系列的脈沖信號，經隔離放過微控制器按照所輸人的零件加工程序發出一系列的脈沖信號，經隔離放大以后，分別馭動大以后，分別馭動Z Z向和向和X X向步進電機，使刀架按照要求的方向、速度、位向步進電機，使刀架按照要求的方向、速度、位移量實現縱向和橫向運動，從而構成了一個經濟型開環數控系統。移量實現縱向和橫向運動，從而構成了一個經濟型開環數控系統。2.2.普通機床數控化改造方案的確定原則普通機床數控化改造方案的確定原則為了提高機床微機改造的效益，在確定總體方案時需注意下列問題為了提高機床微機改造的效益，在確定總體方案時需注意下列問題: :上一頁下一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普

18、通機床數控化改造的方法改造后的數控機床通常適用于加工具有一定批量的相類似零件，使改造后的數控機床通常適用于加工具有一定批量的相類似零件，使其既有專用機床的特性，又有一定的柔性。因此不要勉強地要求其其既有專用機床的特性，又有一定的柔性。因此不要勉強地要求其具備多種功能，否則花費大量的投資，而出現某些功能名義上能實具備多種功能，否則花費大量的投資，而出現某些功能名義上能實現而實際上不能實現的效果。現而實際上不能實現的效果。根據運動的控制情況選擇合適的數控系統。點位控制系統適用根據運動的控制情況選擇合適的數控系統。點位控制系統適用于鉆床、橙床和沖床的改造。直線控制系統適用于直線進給運于鉆床、橙床和沖

19、床的改造。直線控制系統適用于直線進給運動的車床、銑床、磨床的改造。輪廊控制系統適用于曲線進給動的車床、銑床、磨床的改造。輪廊控制系統適用于曲線進給運動的車床、銑床、磨床等機床的改造。運動的車床、銑床、磨床等機床的改造。另外，數控裝置按照驅動系統的控制原理又可分為開環控制、半閉環控制另外，數控裝置按照驅動系統的控制原理又可分為開環控制、半閉環控制和閉環控制三種形式。在開環控制中，不設位置檢測反饋裝置，機床的加和閉環控制三種形式。在開環控制中，不設位置檢測反饋裝置，機床的加工精度直接由步進電機的運動精度和機床傳動機構的精度來保證。由于開工精度直接由步進電機的運動精度和機床傳動機構的精度來保證。由于

20、開環系統結構簡單，可靠性高，成本較低，在工作性能良好的情況下，加工環系統結構簡單，可靠性高，成本較低，在工作性能良好的情況下，加工誤差可控制在誤差可控制在0.02 mm0.02 mm以內，精度能滿足普通機床的需要，因而在機床改造以內，精度能滿足普通機床的需要，因而在機床改造中，對驅動系統大都選擇為開環控制。中，對驅動系統大都選擇為開環控制。上一頁下一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法機床改造范圍的大小，應根據機床自身精度及性能來決定裝機床的技機床改造范圍的大小，應根據機床自身精度及性能來決定裝機床的技術狀態，對于舊機床可結合機床大、中修理進行，時間、術狀態，對于舊機床

21、可結合機床大、中修理進行，時間、 機床改造機床改造前必須檢查被改這樣可減少生產上的停機前必須檢查被改這樣可減少生產上的停機在充分了解機床原結構、性能的基礎上，考慮改裝的可能性及方便性，在充分了解機床原結構、性能的基礎上，考慮改裝的可能性及方便性，盡量保留原有結構，以降低改造的工作量和費用。盡量保留原有結構，以降低改造的工作量和費用。在設計中盡量采用已經商品化的標準部件和外購元件在設計中盡量采用已經商品化的標準部件和外購元件數控化改造總體方案制定舉例數控化改造總體方案制定舉例某車間加工某車間加工圖圖6 -26 -2所示的多種齒數規格的端面齒離合器，以前是所示的多種齒數規格的端面齒離合器，以前是在

22、臥式銑床上利用分度頭一個齒一個齒地加工，用這種加工方在臥式銑床上利用分度頭一個齒一個齒地加工，用這種加工方法，工人操作緊張，勞動強度大，而且一次分度錯誤則整個零法，工人操作緊張，勞動強度大，而且一次分度錯誤則整個零件報廢，所以對機床進行數控化改造，使其能自動分度銑削。件報廢，所以對機床進行數控化改造，使其能自動分度銑削。上一頁下一頁返回6.1普通機床數控化改造的方法普通機床數控化改造的方法改造方案如改造方案如圖圖6 -36 -3所示。將分度頭安裝在縱向工作臺面上，分所示。將分度頭安裝在縱向工作臺面上，分度頭主軸傾斜度頭主軸傾斜5 5，以加工出傾針的齒底部，在分度頭的手柄軸，以加工出傾針的齒底部

23、，在分度頭的手柄軸上加裝一步進電機實現自動分度。另外，將縱向工作臺手柄拆上加裝一步進電機實現自動分度。另外，將縱向工作臺手柄拆去，加裝步進電機，使用一個車床兩坐標數控系統即可實現離去，加裝步進電機，使用一個車床兩坐標數控系統即可實現離合器齒的自動加工。工作時按如下工作循環合器齒的自動加工。工作時按如下工作循環: :縱向工作臺快進一縱向工作臺快進一工作進給工作進給( (切齒切齒) )一縱向工作臺快退一分度頭分度一一縱向工作臺快退一分度頭分度一直至全直至全部齒加工完畢停機。該方案簡單易行，改造工作量不大，經實部齒加工完畢停機。該方案簡單易行，改造工作量不大，經實際改造后，機床具有加工同樣結構各種齒

24、數離合器的能力，收際改造后，機床具有加工同樣結構各種齒數離合器的能力，收到了良好的經濟效益。到了良好的經濟效益。上一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例臥式車床的數控化改造臥式車床的數控化改造目前我國機床的擁有量超過了目前我國機床的擁有量超過了320320萬臺，其中萬臺，其中40%40%以上是車床，多數役以上是車床，多數役齡都很長。用價格較低，性能適宜的經濟型數控系統，改造精度要求齡都很長。用價格較低，性能適宜的經濟型數控系統，改造精度要求一般的臥式車床容易實現，經濟效果也比較明顯，在許多工廠都獲得一般的臥式車床容易實現，經濟效果也比較明顯，在許多工廠都獲得成功。現以成功。

25、現以C616C616型臥式車床數控化改造為例作一介紹。型臥式車床數控化改造為例作一介紹。1.1.總體方案設計總體方案設計(1)(1)設計任務利用微機對設計任務利用微機對C616C616型臥式車床的縱、橫向進給系統進行型臥式車床的縱、橫向進給系統進行開環控制，縱向脈沖當量為開環控制，縱向脈沖當量為0.Olmm/0.Olmm/脈沖，橫向脈沖當量為脈沖，橫向脈沖當量為0.005mm/0.005mm/脈沖，馬伙動元件采用步進電機。改造后的機床能完成一脈沖，馬伙動元件采用步進電機。改造后的機床能完成一般車削及加工任意錐面、球面、螺紋等加工工序，并能控制主軸開般車削及加工任意錐面、球面、螺紋等加工工序，并

26、能控制主軸開停變速、刀架轉位及一些輔助功能，使加工實現自動化。停變速、刀架轉位及一些輔助功能，使加工實現自動化。下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例(2)(2)總體方案確定根據設計任務，系統應采用連續控制系統。控制系統由微總體方案確定根據設計任務，系統應采用連續控制系統。控制系統由微機部分、鍵盤及顯示器、機部分、鍵盤及顯示器、I/OI/O接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路等組成。縱向、橫向均采用步進電機一減速齒輪一滾珠絲杠螺母一溜板的等組成。縱向、橫向均采用步進電機一減速齒輪一滾珠絲杠螺母一溜板的傳動方式。刀架更換為四刀位自

27、動回轉刀架。改造后的車床傳動系統如傳動方式。刀架更換為四刀位自動回轉刀架。改造后的車床傳動系統如圖圖6-46-4所示。所示。2.2.車床改造的結構特點車床改造的結構特點(1)(1)縱向滾珠絲杠縱向滾珠絲杠必須采用三點支承形式。步進電機縱向滾珠絲杠縱向滾珠絲杠必須采用三點支承形式。步進電機的布置，可放在絲杠的任一端。由于拆除了進給箱，可在原安裝進的布置，可放在絲杠的任一端。由于拆除了進給箱，可在原安裝進給箱處布置步進電機和減速齒輪，也可在滾珠絲杠的左端設計一個給箱處布置步進電機和減速齒輪，也可在滾珠絲杠的左端設計一個專用軸承支承座，而在絲杠托架處布置步進電機和減速箱。機床改專用軸承支承座，而在絲

28、杠托架處布置步進電機和減速箱。機床改造常采用后一種布置方案。車床縱向傳動結構的布置如造常采用后一種布置方案。車床縱向傳動結構的布置如圖圖6-56-5所示。所示。上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例在絲杠的左端設計廠一個專用軸承支承座，采用一個軸套式滑動軸承在絲杠的左端設計廠一個專用軸承支承座，采用一個軸套式滑動軸承作為徑向支承，在滑動軸承的兩側分別布置一對推力球軸承，承受兩作為徑向支承，在滑動軸承的兩側分別布置一對推力球軸承，承受兩個方向的軸向力。支承短軸與滾珠絲杠通過聯軸套連接起來。滾珠絲個方向的軸向力。支承短軸與滾珠絲杠通過聯軸套連接起來。滾珠絲杠的右端通過聯

29、軸套和減速箱的輸出軸連接，在絲杠托架上布置一個杠的右端通過聯軸套和減速箱的輸出軸連接，在絲杠托架上布置一個軸套式滑動軸承作為徑向支承，減速箱固定在絲杠托架上。滾珠絲杠軸套式滑動軸承作為徑向支承，減速箱固定在絲杠托架上。滾珠絲杠的中間支承為滾珠螺母，其與床鞍直接連接。的中間支承為滾珠螺母，其與床鞍直接連接。(2)(2)橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點支承形式。步進電機橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點支承形式。步進電機一般都安裝在床鞍的后部。靠近操作者一端，布置一根支承短一般都安裝在床鞍的后部。靠近操作者一端，布置一根支承短軸，通過一個聯軸套與滾珠絲杠連接起來。利用車床原橫向進軸，通過一個聯軸

30、套與滾珠絲杠連接起來。利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現軸向支承。在遠離操作者的一端，布置一對推力球軸承，以實現軸向支承。在遠離操作者的一端，用一個聯軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接用一個聯軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接起來。滾珠螺母直接固定在中滑板上。車床橫向傳動的支承結起來。滾珠螺母直接固定在中滑板上。車床橫向傳動的支承結構如構如圖圖6 6一一6 6所示。所示。上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例(3)(3)導軌

31、副為減少運動部件移動時的摩擦阻力，尤其是減少靜摩導軌副為減少運動部件移動時的摩擦阻力，尤其是減少靜摩擦阻力，床鞍和刀架移動部件的導軌可粘貼摩擦系數低的聚四擦阻力，床鞍和刀架移動部件的導軌可粘貼摩擦系數低的聚四氟乙烯軟帶。氟乙烯軟帶。(4)(4)主軸脈沖發生器改造后的簡易數控車床需要自動加工螺紋時，主軸脈沖發生器改造后的簡易數控車床需要自動加工螺紋時，可以在主軸后端同軸安裝或者異軸安裝一個主軸脈沖發生器，作為可以在主軸后端同軸安裝或者異軸安裝一個主軸脈沖發生器，作為主軸位置的信號反饋元件，目的是用來檢測主軸轉角的位置，并且主軸位置的信號反饋元件，目的是用來檢測主軸轉角的位置，并且將其變化情況輸送

32、給數控裝置，使其能按照所需加工的螺距進行處將其變化情況輸送給數控裝置，使其能按照所需加工的螺距進行處理。理。(5)(5)安裝電動卡盤為了提高經濟型數控車床的加工效率，還可考慮采用安裝電動卡盤為了提高經濟型數控車床的加工效率，還可考慮采用電動三爪自定心卡盤裝置。這種裝置也可與數控裝置的收發信電路相電動三爪自定心卡盤裝置。這種裝置也可與數控裝置的收發信電路相配合，實現自動夾緊、松開，提高加工過程的自動化程度。配合，實現自動夾緊、松開，提高加工過程的自動化程度。上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例安裝調整中應注意的問題安裝調整中應注意的問題(1)(1)利用螺母的間隙調整

33、裝置調整絲杠副間隙時，應使調整后產生的預利用螺母的間隙調整裝置調整絲杠副間隙時，應使調整后產生的預緊力為絲杠副最大負載的緊力為絲杠副最大負載的1/31/3為宜。在實際調整中，可以把車床處于最為宜。在實際調整中，可以把車床處于最大工作負載，使絲杠內部仍不產生間隙，或者間隙量小于大工作負載，使絲杠內部仍不產生間隙，或者間隙量小于0. O1 mm0. O1 mm，而且運轉靈活，并以此作為螺母間隙調整裝置預緊量的判斷標準。而且運轉靈活，并以此作為螺母間隙調整裝置預緊量的判斷標準。(2)(2)傳動絲杠軸線上各聯軸套上的錐銷孔應按十字分布方式進行配作。這是傳動絲杠軸線上各聯軸套上的錐銷孔應按十字分布方式進

34、行配作。這是因為同一聯軸套上分布的錐銷孔都由同一方向加工時，往往會引起軸心線因為同一聯軸套上分布的錐銷孔都由同一方向加工時，往往會引起軸心線的直線度誤差增大，從而使安裝在傳動絲杠上各零件間的同軸度誤差增大，的直線度誤差增大，從而使安裝在傳動絲杠上各零件間的同軸度誤差增大，產生傳動附加載荷，影響絲杠副的傳動性能產生傳動附加載荷，影響絲杠副的傳動性能上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例(3)(3)消除齒輪間隙的方法很多，用調整中心距的方法是最簡便的一消除齒輪間隙的方法很多，用調整中心距的方法是最簡便的一種。安裝時將大齒輪所在支承架轉動中心與絲杠對中，首先固定，種。安裝

35、時將大齒輪所在支承架轉動中心與絲杠對中，首先固定，然后把電機小齒輪按無間隙嚙合，調整好中心距，再固定。然后把電機小齒輪按無間隙嚙合，調整好中心距，再固定。(4)(4)滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復雜，都是由專滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復雜，都是由專業工廠按系列化進行生產。因此，在進行設備改造時，要按廠家生業工廠按系列化進行生產。因此，在進行設備改造時，要按廠家生產標準進行選擇。選擇合適以后，再決定被改造設備的其他相關部產標準進行選擇。選擇合適以后，再決定被改造設備的其他相關部分的結構和尺寸。分的結構和尺寸。(5)(5)主軸脈沖發生器的引出軸與車床主軸按主軸脈沖發生器的

36、引出軸與車床主軸按1: 11: 1無間隙柔性連接無間隙柔性連接傳動，連接后應保證兩者有很好的同步性。安裝中要注意主軸傳動，連接后應保證兩者有很好的同步性。安裝中要注意主軸脈沖發生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。使用中車床主軸脈沖發生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。使用中車床主軸轉速不能超過主軸脈沖發生器的最高許用轉速。轉速不能超過主軸脈沖發生器的最高許用轉速。上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例6.2.26.2.2銑床的數控化改造銑床的數控化改造銑床的應用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。若要在立式銑銑床的應用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。若要在立式銑

37、床上加工圓弧、凸輪一類平面曲線時，就要借助于圓工作臺、分度頭床上加工圓弧、凸輪一類平面曲線時，就要借助于圓工作臺、分度頭等機床附件，并對機床進行相應調整。加工精度較低，機床調整費事。等機床附件，并對機床進行相應調整。加工精度較低，機床調整費事。所以對銑床進行數控化改造的也較多，改造的目的一方面是提高加工所以對銑床進行數控化改造的也較多，改造的目的一方面是提高加工精度，另一方面是利用數控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。精度，另一方面是利用數控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。銑床的數控化改造，一般主要解決進給系統的數控化，主傳動系統保銑床的數控化改造，一般主要解決進給系統的數控化，主傳動系統保持不

38、變。其改裝的方法和程序與臥式車床基本相同。下面只對機械部持不變。其改裝的方法和程序與臥式車床基本相同。下面只對機械部分的改動說明如下。分的改動說明如下。1.1.工作臺的進給運動工作臺的進給運動因為改造后的機床主要加工圓弧、凸輪一類平面曲線的輪廓，因為改造后的機床主要加工圓弧、凸輪一類平面曲線的輪廓，所以采用微機數控系統實現三坐標兩軸聯動控制，工作臺縱向所以采用微機數控系統實現三坐標兩軸聯動控制，工作臺縱向(X(X軸軸) )、橫向、橫向(Y(Y軸軸) )及垂直方向及垂直方向(Z(Z軸軸) )的運動，的運動，上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例分別由步進電機經過一級齒

39、輪減速后，由滾珠絲杠螺母副拖動。分別由步進電機經過一級齒輪減速后，由滾珠絲杠螺母副拖動。由于銑削時作用在電機軸上的負載轉矩較大，所以要選擇大功由于銑削時作用在電機軸上的負載轉矩較大，所以要選擇大功率的步進電機，而大功率步進電機的馭動較困難。步進電機沒率的步進電機，而大功率步進電機的馭動較困難。步進電機沒有過載能力，在高速運動時扭矩下降很多，容易丟步。要使改有過載能力，在高速運動時扭矩下降很多，容易丟步。要使改造后的銑床進給伺服性能較好，在改造中也常采用直流伺服電造后的銑床進給伺服性能較好，在改造中也常采用直流伺服電機馭動。銑床改造方案如機馭動。銑床改造方案如圖圖6-76-7所示所示 2.2.結

40、構設計結構設計(1)(1)應盡量消除齒輪副和絲杠副的間隙，齒輪采用雙片薄齒輪錯齒法消應盡量消除齒輪副和絲杠副的間隙，齒輪采用雙片薄齒輪錯齒法消除間隙，除采用間隙消除裝置外，也可以用軟件補償進給量的方法除間隙，除采用間隙消除裝置外，也可以用軟件補償進給量的方法( (即即編程序固化在計算機中來補償）消除，以提高加工工件的精度。編程序固化在計算機中來補償）消除，以提高加工工件的精度。上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例(2)(2)若采用直流伺服電機作馭動元件，伺服電機的軸端為光軸，齒輪與若采用直流伺服電機作馭動元件，伺服電機的軸端為光軸，齒輪與電機軸、電機軸與傳動軸采用

41、錐環無鍵連接較方便。電機軸、電機軸與傳動軸采用錐環無鍵連接較方便。圖圖6 -86 -8所示為采用所示為采用無鍵連接消隙聯軸器的結構。無鍵連接消隙聯軸器的結構。圖中圖中2, 32, 3為錐面相互配合的錐環，當擰緊螺釘為錐面相互配合的錐環，當擰緊螺釘6 6經壓蓋經壓蓋4 4施加軸向力施加軸向力時，由于錐環之間的楔緊作用，內外環分別產生徑向彈性變形，靠時，由于錐環之間的楔緊作用，內外環分別產生徑向彈性變形，靠摩擦力使軸與套筒連接在一起，消除廠配合間隙。根據所傳遞轉矩摩擦力使軸與套筒連接在一起，消除廠配合間隙。根據所傳遞轉矩的大小，選取錐環的對數。這種連接方式的特點是不需要開鍵槽，的大小，選取錐環的對

42、數。這種連接方式的特點是不需要開鍵槽，而且兩連接件之間的相對角度可任意調節，配合無間隙，因而對中而且兩連接件之間的相對角度可任意調節，配合無間隙，因而對中性好。性好。為了能補償因同軸度及垂直度誤差引起的為了能補償因同軸度及垂直度誤差引起的“別勁別勁”現象，可采用撓性現象，可采用撓性聯軸器，如聯軸器，如圖圖6 -96 -9所示。柔性片所示。柔性片4 4用螺釘和球面墊圈用螺釘和球面墊圈3 3與兩邊的聯軸與兩邊的聯軸套套2 2相連，通過柔性片傳遞扭矩。柔性片每片厚相連，通過柔性片傳遞扭矩。柔性片每片厚0. 25 mm0. 25 mm，材料為，材料為不銹鋼，可根據傳遞扭矩大小選取片數，兩端的位置偏差由

43、柔性片不銹鋼，可根據傳遞扭矩大小選取片數，兩端的位置偏差由柔性片的變形抵消。的變形抵消。上一頁下一頁返回6.2普通機床數控化改造實例普通機床數控化改造實例(3)(3)升降臺式銑床工作臺重，而且銑削力也較大，垂直絲杠要配備功率升降臺式銑床工作臺重，而且銑削力也較大，垂直絲杠要配備功率較大的馭動電機，且比較難選，因此可在工作臺上加配重或平衡液壓較大的馭動電機，且比較難選，因此可在工作臺上加配重或平衡液壓缸來平衡缸來平衡( (圖圖6 -106 -10）。）。此外，滾珠絲杠沒有自鎖能力，垂直坐標不能鎖住，工作臺會自動此外，滾珠絲杠沒有自鎖能力，垂直坐標不能鎖住，工作臺會自動下降，通常采用超越離合器和摩

44、擦離合器產生制動達到自鎖，下降，通常采用超越離合器和摩擦離合器產生制動達到自鎖，圖圖6-6-1111為采用超越離合器的自動平衡裝置。為采用超越離合器的自動平衡裝置。工作臺的升降由馭動電機通過聯軸器帶動錐齒輪工作臺的升降由馭動電機通過聯軸器帶動錐齒輪2, 32, 3使升降絲杠轉動，工使升降絲杠轉動，工作臺上升或下降。錐齒輪作臺上升或下降。錐齒輪3 3同時帶動錐齒輪同時帶動錐齒輪4 4，這一部分是自動平衡機構，這一部分是自動平衡機構，其工作原理是其工作原理是: :錐齒輪錐齒輪4 4轉動時通過錐銷帶動單向超越離合器的星輪轉動時通過錐銷帶動單向超越離合器的星輪5 5，當工，當工作臺上升時，星輪的轉向是

45、使滾子作臺上升時，星輪的轉向是使滾子6 6與外殼與外殼7 7脫開方向，外殼不轉，摩擦片脫開方向，外殼不轉，摩擦片不起作用。當工作臺下降時，星輪的轉向使滾子不起作用。當工作臺下降時，星輪的轉向使滾子6 6楔緊在星輪與外殼楔緊在星輪與外殼7 7之間，之間，使外殼使外殼7 7隨著錐齒輪隨著錐齒輪4 4轉動，通過花鍵與外殼連在一起的內摩擦片與固定的轉動，通過花鍵與外殼連在一起的內摩擦片與固定的外摩擦外摩擦片之間產生相對運動，因為內外摩擦片之間由彈簧壓緊，有片之間產生相對運動，因為內外摩擦片之間由彈簧壓緊，有一定的摩擦阻力，從而起到阻尼作用，使上升與下降的力量得以平一定的摩擦阻力，從而起到阻尼作用，使上

46、升與下降的力量得以平衡。衡。上一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用在機床改造中應用數顯技術其優點很多在機床改造中應用數顯技術其優點很多: :數字顯示直觀、清晰、減數字顯示直觀、清晰、減少煩瑣和笨重的機械測量，提高廠測量的可靠性，便于控制進給量，少煩瑣和笨重的機械測量，提高廠測量的可靠性，便于控制進給量，提高工效，經濟效益顯著。尤其在大、重型和精密度要求較高的機提高工效，經濟效益顯著。尤其在大、重型和精密度要求較高的機械設備上，這些優點更為突出。數顯技術以感應同步器、光柵及磁械設備上，這些優點更為突出。數顯技術以感應同步器、光柵及磁柵等為傳感器件，把機械位

47、移量變為電信號，經數字處理后顯示出柵等為傳感器件，把機械位移量變為電信號，經數字處理后顯示出來。來。目前，以感應同步器和光柵為傳感器件的數顯裝置，在我國發展得比目前，以感應同步器和光柵為傳感器件的數顯裝置，在我國發展得比較成熟，但是應用的廣泛性與工業發達國家相比較，還存在較大差距。較成熟，但是應用的廣泛性與工業發達國家相比較，還存在較大差距。據有關資料報導，美國已經在據有關資料報導，美國已經在90%90%以上的大、重型機床，以上的大、重型機床，80%80%左右的中左右的中型機床及型機床及20%20%的小型機床上應用廠數顯技術，而我國有些省的統計表明，的小型機床上應用廠數顯技術，而我國有些省的統

48、計表明，在在2020世紀世紀8080年代末，年代末，1010萬臺車床中，安裝有數顯裝置的只有數千臺。萬臺車床中，安裝有數顯裝置的只有數千臺。因此，可以說應用數顯技術對機床進行改造擁有極大的潛力。因此，可以說應用數顯技術對機床進行改造擁有極大的潛力。下一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用6.3.16.3.1直線感應同步器直線感應同步器1.1.直線感應同步器的種類直線感應同步器的種類直線感應同步器通常有標準型、窄型和帶狀三種。直線感應同步器通常有標準型、窄型和帶狀三種。(1)(1)標準型標準型是直線感應同步器中精度最高，應用最廣的一種標準型標準型是直線感應同

49、步器中精度最高，應用最廣的一種形式，外形尺寸如形式，外形尺寸如圖圖6-126-12所示。為減少端部電勢的影響，安裝時必須保所示。為減少端部電勢的影響，安裝時必須保證滑尺繞組全部覆蓋在定尺繞組上，但不能覆蓋定尺的兩條引出線，以免證滑尺繞組全部覆蓋在定尺繞組上，但不能覆蓋定尺的兩條引出線，以免影響測量精度。當測量長度超過影響測量精度。當測量長度超過175mm175mm時，可以將定尺接長使用。常用型號時，可以將定尺接長使用。常用型號為為GZD-1GZD-1和和GZH -1GZH -1型，測量精度達士型，測量精度達士1.5um.1.5um.(2)(2)窄型窄型直線感應同步器適用于那些設備安裝位置受到限

50、制的窄型窄型直線感應同步器適用于那些設備安裝位置受到限制的場合，外形尺寸如場合，外形尺寸如圖圖6-136-13所示。它的電磁感應強度比標準型低，因而所示。它的電磁感應強度比標準型低，因而精度也較低，測量精度為士精度也較低，測量精度為士2.5um.2.5um.上一頁下一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用(3)(3)帶狀帶狀直線感應同步器由于不需拼接帶狀帶狀直線感應同步器由于不需拼接( (定尺最長可達定尺最長可達3m3m以上以上) )，對安裝，對安裝面的精度要求不高，所以便于在設備上安裝，特別是對那些安裝面不易加面的精度要求不高，所以便于在設備上安裝，特別是

51、對那些安裝面不易加工的設備更為合適，其外形尺寸如工的設備更為合適，其外形尺寸如圖圖6-146-14所示。由于定尺較長，剛性所示。由于定尺較長，剛性稍差，其總測量精度要求比標準型直線感應同步器低。稍差，其總測量精度要求比標準型直線感應同步器低。上述三種形式的直線感應同步器是在一個周期上述三種形式的直線感應同步器是在一個周期(2mm)(2mm)內進行電氣細分重復檢內進行電氣細分重復檢測的，由于每隔測的，由于每隔2mm2mm具有相同的電磁耦合狀態，而對具有相同的電磁耦合狀態，而對2mm2mm以上的位置則無法以上的位置則無法進行區別，這樣只能用增量式計數器津方一個相對坐標系統講行測量若由進行區別，這樣

52、只能用增量式計數器津方一個相對坐標系統講行測量若由干停車等事故消失干停車等事故消失. .當重新復電時數顯表只能確定在當重新復電時數顯表只能確定在2mm2mm內的絕對數值，而內的絕對數值，而整個被測長度數值無法保留。為了要進行絕對坐標測量，可采用三速式整個被測長度數值無法保留。為了要進行絕對坐標測量，可采用三速式( (或或三重式三重式) )直線感應同步器。這種感應同步器定滑尺上分別有粗、中、細三套直線感應同步器。這種感應同步器定滑尺上分別有粗、中、細三套繞組，節距分別為繞組，節距分別為4000mm, 200mm4000mm, 200mm和和2mm2mm，定尺上的粗、中繞組相對于位移，定尺上的粗、

53、中繞組相對于位移垂直方向傾斜不同角度垂直方向傾斜不同角度; ;滑尺上的粗、中繞組與位移方向平行。粗、中、細滑尺上的粗、中繞組與位移方向平行。粗、中、細三套繞組三套繞組不但組成三個獨立的電氣通道，而且有一個統一的坐標原點。粗、中、細不但組成三個獨立的電氣通道，而且有一個統一的坐標原點。粗、中、細電氣通道的周期分別為電氣通道的周期分別為4OOOmm, 200mm4OOOmm, 200mm和和2mm2mm，從而實現在，從而實現在4OOOmm4OOOmm范圍內絕范圍內絕對坐標的檢測。對坐標的檢測。上一頁下一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用2.2.直線感應同步器

54、的應用直線感應同步器的應用(1)(1)在臥式鎖床上的應用感應同步器在臥式鎖床上一般可安裝三個坐標，即在臥式鎖床上的應用感應同步器在臥式鎖床上一般可安裝三個坐標，即主軸箱上下位移坐標，工作臺橫向位移坐標和工作臺縱向位移坐標。三個主軸箱上下位移坐標，工作臺橫向位移坐標和工作臺縱向位移坐標。三個坐標上的感應同步器分別與三個數顯表連接。在主軸箱上下位移坐標上，坐標上的感應同步器分別與三個數顯表連接。在主軸箱上下位移坐標上，可以將滑尺座安裝在主軸箱的壓板上，把定尺座安裝在前立柱上。在工作可以將滑尺座安裝在主軸箱的壓板上，把定尺座安裝在前立柱上。在工作臺橫向坐標上，根據工作臺上下滑座的結構，可以把定尺座安

55、裝在工作臺臺橫向坐標上，根據工作臺上下滑座的結構，可以把定尺座安裝在工作臺的上滑座處，把滑尺座安裝在下滑座處。在工作臺縱向坐標上，應該把滑的上滑座處，把滑尺座安裝在下滑座處。在工作臺縱向坐標上，應該把滑尺座安裝在工作臺的下滑座處，把定尺座安裝在床身上。要使滑尺和定尺尺座安裝在工作臺的下滑座處，把定尺座安裝在床身上。要使滑尺和定尺的相互位置在三個坐標移動范圍之內都能符合感應耦合的技術要求。的相互位置在三個坐標移動范圍之內都能符合感應耦合的技術要求。上一頁下一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用(2)(2)在臥式車床上的應用感應同步器在大型臥式車床或者中、小型

56、臥式車床在臥式車床上的應用感應同步器在大型臥式車床或者中、小型臥式車床上，可以安裝在兩個坐標上，即在床鞍和中滑板的運動方向上各安裝一套上，可以安裝在兩個坐標上，即在床鞍和中滑板的運動方向上各安裝一套數顯裝置。在床鞍運動方向的坐標上，應把定尺座安裝在床身背面的表面數顯裝置。在床鞍運動方向的坐標上，應把定尺座安裝在床身背面的表面上，把滑尺座安裝在床鞍的后面。在中滑板運動方向的坐標上，可以把定上，把滑尺座安裝在床鞍的后面。在中滑板運動方向的坐標上，可以把定尺座安裝在中滑板側面經過加工過的安裝表面上，把滑尺座安裝在床鞍上尺座安裝在中滑板側面經過加工過的安裝表面上，把滑尺座安裝在床鞍上合適的位置處。合適

57、的位置處。此外，數顯裝置還可安裝在立式車床、銑床、磨床、刨床、龍門刨床等機此外，數顯裝置還可安裝在立式車床、銑床、磨床、刨床、龍門刨床等機床上，其安裝特點與上述情況基本相似。床上，其安裝特點與上述情況基本相似。3.3.感應同步器的安裝感應同步器的安裝直線感應同步器定尺可以直接安裝在機床加工面上，也可以和直線感應同步器定尺可以直接安裝在機床加工面上，也可以和尺座構成組件后再安裝在機床上。使用尺座雖然比較復雜，但尺座構成組件后再安裝在機床上。使用尺座雖然比較復雜，但定尺可在機外接長，接長精度高，還可減少器件在機床上的安定尺可在機外接長，接長精度高，還可減少器件在機床上的安裝時間，因此應用較廣。裝時

58、間，因此應用較廣。上一頁下一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用感應同步器是一種高精度的檢測元件，安裝質量的好壞將會影響其潛感應同步器是一種高精度的檢測元件，安裝質量的好壞將會影響其潛在的精度，所以安裝工作應力求精密、細致。對于標準型的感應同步在的精度，所以安裝工作應力求精密、細致。對于標準型的感應同步器，安裝要求如器，安裝要求如圖圖6-156-15所示。所示。定尺側母線與機床導軌基準面定尺側母線與機床導軌基準面A A的平行度允差為的平行度允差為0.01 mm/0.01 mm/全長，定全長，定尺安裝平面與機床導軌基準面尺安裝平面與機床導軌基準面B B的平行

59、度允差為的平行度允差為0. 04mm/0. 04mm/全長。全長。滑尺側母線與機床導軌基準面滑尺側母線與機床導軌基準面A A的平行度允差為的平行度允差為0.02mm/0.02mm/全長，滑尺安裝面全長，滑尺安裝面與機床導軌基準面與機床導軌基準面B B的平行度允差為的平行度允差為0.01 mm/0.01 mm/全長。全長。定尺與滑尺基準面間的安裝高度為定尺與滑尺基準面間的安裝高度為88+0.lmm.88+0.lmm.定尺與滑尺間的間隙為定尺與滑尺間的間隙為0.25 mm0.25 mm士士0.O5mm.0.O5mm.定尺與滑尺的平行度，在滑尺四角用塞尺所側得的間隙小于定尺與滑尺的平行度，在滑尺四角

60、用塞尺所側得的間隙小于0. 0. O5mmO5mm，如，如圖圖6-16(a6-16(a) )所示。所示。定尺安裝面的撓曲度誤差在定尺安裝面的撓曲度誤差在250mm250mm范圍內小于范圍內小于0.01mm0.01mm，如圖，如圖6-16(b)6-16(b)所示。所示。下一頁上一頁返回6.3 數顯技術在機械設備改造中的應用數顯技術在機械設備改造中的應用6.3.26.3.2光柵尺和磁尺光柵尺和磁尺1.1.光柵尺和磁尺的規格型號光柵尺和磁尺的規格型號(1)(1)光柵尺的規格型號光柵尺的主要技術參數有分辨率、光柵常數、重光柵尺的規格型號光柵尺的主要技術參數有分辨率、光柵常數、重復性、輸出波形、工作溫度