1概(gai)述數控(kong)改造一般是指對(dui)普(pu)通(tong)機(ji)床(chuang)(chuang)某(mou)些(xie)部(bu)件做一定(ding)的(de)改造，配上(shang)數控(kong)裝置(zhi)，從(cong)而使機(ji)床(chuang)(chuang)具有(you)數控(kong)加工的(de)能力(li)。我國現有(you)普(pu)通(tong)機(ji)床(chuang)(chuang)3百萬臺左(zuo)右對(dui)這些(xie)設備的(de)數控(kong)改造已成為國家的(de)一項重(zhong)要(yao)技(ji)術政(zheng)策在生產中貫徹實施。利(li)用MCS-51系列(lie)8031單片機(ji)，對(dui)普(pu)通(tong)機(ji)床(chuang)(chuang)C620車床(chuang)(chuang)進(jin)行數控(kong)改造，利(li)用微(wei)機(ji)對(dui)縱、橫進(jin)給(gei)系統進(jin)行開環控(kong)制(zhi)，驅動元件采用步(bu)進(jin)電機(ji)，傳動系統采用滾(gun)珠絲杠副(fu)。其(qi)系統框圖如。

　　2機(ji)(ji)(ji)床改(gai)(gai)造前的(de)(de)修復(fu)和處(chu)理由于用微機(ji)(ji)(ji)改(gai)(gai)造的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)床只能提高零件(jian)加工質量(liang)的(de)(de)一(yi)致性(xing)，零件(jian)的(de)(de)加工精(jing)度(du)由機(ji)(ji)(ji)床本身的(de)(de)傳動精(jing)度(du)及步(bu)進電機(ji)(ji)(ji)步(bu)距(ju)精(jing)度(du)來保證。所(suo)以機(ji)(ji)(ji)床改(gai)(gai)裝前必須對機(ji)(ji)(ji)床進行修復(fu)。

　　（1對(dui)實際役齡在(zai)5年以(yi)下的(de)機(ji)床，各部件零件仍處于芫好(hao)精度尚未降(jiang)低(di)，導(dao)軌(gui)刮(gua)花在(zai)基本可(ke)見的(de)狀態(tai)，可(ke)以(yi)不進行大(da)修。對(dui)這類(lei)機(ji)床可(ke)同時具(ju)備(bei)微機(ji)控制與手(shou)動操作(zuo)(zuo)的(de)雙(shuang)重功能，以(yi)保證個別單件小批(pi)量零件加工，在(zai)沒(mei)有(you)必要用數(shu)控切(qie)削時，仍可(ke)用手(shou)動操作(zuo)(zuo)，充分發揮機(ji)床的(de)潛力(li)，提(ti)高(gao)機(ji)床利用率。

　　（對(dui)役齡在5：10年的機床基(ji)本零件尚好，只需對(dui)部分易(yi)損件進(jin)行(xing)檢修和(he)更換，并(bing)按(an)照車床大修的標準檢查合格即可進(jin)行(xing)改造。

　　3改裝過程(cheng)3.1車(che)床(chuang)傳(chuan)(chuan)(chuan)動系(xi)統(tong)(tong)的(de)改裝對普通(tong)車(che)床(chuang)而言主(zhu)傳(chuan)(chuan)(chuan)動系(xi)統(tong)(tong)及進給系(xi)統(tong)(tong)都(dou)是出自(zi)主(zhu)軸電(dian)機，而改造后的(de)數控車(che)床(chuang)，主(zhu)傳(chuan)(chuan)(chuan)動系(xi)統(tong)(tong)與進給系(xi)統(tong)(tong)相互分(fen)離(li)成為(wei)兩(liang)個不(bu)相關的(de)系(xi)統(tong)(tong)。

　　三相電機——皮帶輪(lun)——主軸變速箱(xiang)——主軸（進給(gei)系(xi)統縱、橫分別以！"向表示）傳動(dong)路線板箱(xiang)刀(dao)架）改造后激控車床的傳動(dong)示意圖見(jian)。

　　3.2步進電機與滾珠(zhu)絲杠的連(lian)接步進電機與滾珠(zhu)絲杠的連(lian)接方式是機床改裝(zhuang)的一個重要問題，要求連(lian)接可靠。

　　為(wei)了(le)便于(yu)(yu)編程，保(bao)證加工精(jing)度(du)，一般要求(qiu)車床(chuang)縱向！向脈沖當(dang)量(liang)為(wei)0.01mm橫向"向）脈沖當(dang)量(liang)為(wei)0.05mm這樣，直(zhi)徑(jing)值為(wei)0.01mm.由于(yu)(yu)回轉(zhuan)形工件圖紙尺寸均以(yi)直(zhi)徑(jing)值表示，所(suo)以(yi)橫向"經驗交(jiao)流'機(ji)丨(shu)電I工暇I技I術(shu)丨(shu)向）脈沖當(dang)量(liang)規定為(wei)0不僅直(zhi)觀，而且(qie)可(ke)以(yi)提(ti)高重復定位精(jing)度(du)。

　　選(xuan)定(ding)步(bu)進電機的(de)步(bu)距(ju)(ju)角脈(mo)沖(chong)當(dang)量"及滾(gun)珠絲(si)杠螺距(ju)(ju)！。之(zhi)后，步(bu)進電機與(yu)滾(gun)珠絲(si)杠的(de)連接不一定(ding)正(zheng)好是11的(de)關系，這時，必須采用兩齒輪"1、"2傳(chuan)動(dong)。"1與(yu)"2的(de)傳(chuan)動(dong)比(bi)為：齒數A―進給絲(si)杠基本導程，一脈(mo)沖(chong)當(dang)量！一步(bu)距(ju)(ju)角。

　　"向滾(gun)珠絲(si)(si)杠螺(luo)距！=8mm，采(cai)用(yong)110BF型(xing)步進(jin)電機(ji)其步距角！=0.75.，=0.01mm，則）=5/3=絲(si)(si)杠齒輪齒數(shu)(shu)/步進(jin)電機(ji)齒輪齒數(shu)(shu)）=25/12=絲(si)(si)杠齒輪齒數(shu)(shu)/步進(jin)電機(ji)齒輪齒數(shu)(shu)為實現上述傳動比，保證脈沖當量，數(shu)(shu)控車床(chuang)的滾(gun)珠絲(si)(si)杠與步進(jin)電機(ji)連接都采(cai)用(yong)齒輪連接式(shi)。如對C620車床(chuang)改造采(cai)用(yong)110BF003型(xing)步進(jin)電機(ji)，那(nei)幺(yao)其他車床(chuang)改裝均(jun)可按上述公式(shi)計(ji)算，并(bing)按結構尺寸確(que)定齒輪的設計(ji)計(ji)算參(can)數(shu)(shu)。

　　3.3步(bu)(bu)進電(dian)(dian)機與機床的連接(jie)形式(shi)采(cai)用(yong)變速(su)箱(xiang)式(shi)連接(jie)。把步(bu)(bu)進電(dian)(dian)機軸(zhou)(zhou)和絲杠軸(zhou)(zhou)用(yong)一個箱(xiang)體連接(jie)，軸(zhou)(zhou)孔中(zhong)心距(ju)可(ke)得(de)到(dao)較精確的保證(zheng)，使齒輪(lun)嚙合良(liang)好(hao)，傳動平穩噪聲低且便于防塵。適用(yong)于精度保持(chi)較好(hao)的車床改(gai)裝。

　　3.4消除(chu)齒輪間隙的措(cuo)施由(you)于(yu)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)和滾珠絲杠之間采用一(yi)對齒輪傳(chuan)動后，引(yin)入了傳(chuan)動間隙，步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)轉一(yi)個(ge)步(bu)距角未(wei)能使滾珠絲杠同步(bu)轉一(yi)個(ge)相應的角度，從而(er)降低加工(gong)精(jing)度。這種傳(chuan)動間隙如不加以補償可(ke)能使零件加工(gong)積累誤(wu)差越來越大，造成(cheng)死區(qu)和回程誤(wu)差。

　　消除齒(chi)輪間隙的措施，一(yi)方面利用計算(suan)機軟(ruan)件修正(zheng)另一(yi)方面采用無隙齒(chi)輪傳動。

　　系統(tong)采用(yong)雙齒(chi)(chi)輪錯(cuo)齒(chi)(chi)式消隙(xi)結構）2，相同齒(chi)(chi)數(shu)的兩薄片同時(shi)與(yu)另一寬齒(chi)(chi)輪嚙(nie)合兩薄片齒(chi)(chi)輪之間依(yi)靠彈簧力使其張開(kai)一定(ding)角(jiao)度，使兩薄片齒(chi)(chi)輪的左(zuo)右齒(chi)(chi)面分別(bie)接觸寬齒(chi)(chi)輪的右左(zuo)齒(chi)(chi)面以消除(chu)側隙(xi)。其結構見。

　　3.5硬(ying)件(jian)電路總體(ti)方案改造后(hou)的數控車床控制(zhi)系(xi)(xi)統的硬(ying)件(jian)電路概拮起(qi)來由以下4部分組成：主(zhu)控制(zhi)器、存儲器、總線及接口(kou)。硬(ying)件(jian)電路的可靠性直(zhi)接影響到數控系(xi)(xi)統的性能(neng)指標其(qi)中CPU是數控系(xi)(xi)統的孩(hai)心。其(qi)硬(ying)件(jian)框圖見。

　　由于9/：-51系列在我國機(ji)床(chuang)數(shu)控(kong)(kong)改造方面應(ying)用較普(pu)遍(bian)其配套芯片價廉，性能芫美能滿(man)足經濟型數(shu)控(kong)(kong)機(ji)床(chuang)的(de)要求，故選用8031作(zuo)為數(shu)控(kong)(kong)系統的(de)中央處(chu)理單元。

　　6）存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)擴展由于主控(kong)器(qi)(qi)CPU選用8031，031單片機內只有(you)128個字節的RAM，沒有(you)ROM，而機床數控(kong)系統(tong)需要的程序存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)和數據(ju)存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)的容量都較大(da)必須外(wai)接(jie)程序存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)（EPRO9湘(xiang)數據(ju)存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)RAM）芯片。故選用一片2764作為(wei)(wei)程序存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)，一片6264作為(wei)(wei)數據(ju)存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)。為(wei)(wei)了(le)把8031P0接(jie)口的地址(zhi)信息分離出(chu)來(lai)保(bao)存(cun)(cun)(cun)(cun)，以便為(wei)(wei)外(wai)接(jie)存(cun)(cun)(cun)(cun)儲器(qi)(qi)提供低(di)8位地址(zhi)信息本系統(tong)還采用74L373作為(wei)(wei)地址(zhi)鎖存(cun)(cun)(cun)(cun)器(qi)(qi)。為(wei)(wei)主要芯片連接(jie)線(xian)路圖。

　　統(tong)的擴(kuo)展，完成鍵盤(pan)/顯示器的輸入和輸出。

　　數控裝(zhuang)置送(song)來(lai)的(de)一(yi)系列(lie)連續脈(mo)沖必須通(tong)過(guo)環形(xing)分(fen)配(pei)器(qi)，按一(yi)定(ding)的(de)順序分(fen)配(pei)給步進電(dian)機的(de)各相繞組，使各相繞組按照(zhao)預先(xian)規(gui)定(ding)的(de)控制方式通(tong)電(dian)或斷電(dian)。本系統設計中采(cai)用YB013環形(xing)分(fen)配(pei)器(qi)。同時步進電(dian)機的(de)驅動電(dian)路(lu)(lu)中還應考慮功(gong)率放大電(dian)路(lu)(lu)、光(guang)電(dian)隔(ge)離電(dian)路(lu)(lu)等。

　　3.6軟件設(she)計(ji)(ji)本(ben)單片機(ji)數控系統(tong)軟件采用(yong)模塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)(ji)方法，即包拮主(zhu)模塊(kuai)、子程序模塊(kuai)及中(zhong)斷處理模塊(kuai)。主(zhu)模塊(kuai)的功能：155I/O初始(shi)(shi)化(hua)，單片機(ji)T0，T1定(ding)時器(qi)/記數器(qi)初始(shi)(shi)化(hua)，鍵盤(pan)數據區(qu)，顯示緩(huan)沖區(qu)初始(shi)(shi)化(hua)各種軟件標(biao)志初始(shi)(shi)化(hua)等。主(zhu)模塊(kuai)中(zhong)的監控主(zhu)要是判別是否有(you)(you)功能鍵按下(xia)若有(you)(you)，則(ze)轉相對應的功能子程序模塊(kuai)。

　　子程序(xu)模塊根據功能鍵設計。

　　中斷(duan)處理中包拮3個模(mo)塊，依據微機數控系統中不同事件(jian)的輕重緩(huan)急約(yue)定(ding)優先排隊(dui)序列，他們分別是(shi)：急修處理及行程開(kai)關越(yue)界報警模(mo)塊；實時修改(gai)顯示器(qi)緩(huan)沖區數據模(mo)塊嬪盤(pan)、顯示、定(ding)時掃(sao)描管(guan)理模(mo)塊。

　　3.7機電(dian)(dian)(dian)安裝芫(yan)成后試機e斷(duan)開功(gong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)源實驗調機程(cheng)(cheng)序(xu)。若調出(chu)程(cheng)(cheng)序(xu)準確運行芫(yan)畢，說明控制系(xi)統狀態良好；e）用手動(dong)功(gong)能操(cao)作步進(jin)電(dian)(dian)(dian)機鹿動(dong)方向(xiang)必須與(yu)規定方向(xiang)一致否則應(ying)調換電(dian)(dian)(dian)機的接線；e入加(jia)工程(cheng)(cheng)序(xu)進(jin)行空載運轉；e）試車(che)加(jia)工零(ling)件(jian)(jian)；e）測量(liang)加(jia)工零(ling)件(jian)(jian)精(jing)度，根據加(jia)工尺(chi)寸，誤差，調整程(cheng)(cheng)序(xu)的各部(bu)分尺(chi)寸；e）加(jia)工一組零(ling)件(jian)(jian)檢查(cha)重復加(jia)工精(jing)度，如果零(ling)件(jian)(jian)尺(chi)寸分布的分散性(xing)大須具體分析產生誤差的原因(yin)再進(jin)行改進(jin)，直到達到預期的目的。

　　4結語隨著微電子(zi)技(ji)術的(de)發(fa)展我國的(de)機床數控化在近十(shi)多年來有了很大的(de)發(fa)展，而普通(tong)機床的(de)數控化改(gai)造(zao)在滿足芫成同樣的(de)加工任務的(de)前提下，可大大降低技(ji)術改(gai)造(zao)的(de)投資(zi)經費，在實(shi)際(ji)中得到廣泛(fan)應用。