什么是数控技术？机床数控改造综述（三）

jameslong

　　4.2、数控化改造的内容
# B6 r0 s5 l7 `　　机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：
　　其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；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；其三是翻新，为提高精度、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；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，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，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
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. y' P; y8 b  Y* w4 A3 g　　4.3、数控化改造的优缺
　　
　　4.3.1减少投资额、交货期短
　　同购置新机床相比，一般可以节省60%～80%的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。
　　4.3.2机械性能稳定可靠，结构受限
9 Y; g6 Z! |3 F　　所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。
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　　4.3.3熟悉了解设备、便于操作维修
　　购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。
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% m' {- M- M* a( ?' c( V　　4.3.4可充分利用现有的条件
　　可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。
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/ Y' B1 K/ O5 U- H, U; }　　4.3.5可以采用最新的控制技术
　　可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。
: Z1 ^: Q' n# M, |) ?0 e　　五、数控系统的选择
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　　数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。
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/ w" m1 }6 z* z) A5 Y, w　　5.1、步进电机拖动的开环系统
　　
) b* z' J) z  S9 b　　该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。
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　　该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
　　
! N- }. C" [5 w# Z2 g1 K5 G7 `2 R2 ~　　5.2、异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统
　　
　　该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。
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$ N8 r. }; r& D; X% A# W  Y# w　　5.3、交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统
　　
4 d8 }" F8 V) \; H( A　　半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。
　　当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。
　　
$ I/ C+ }. q+ Q3 n0 S　　六、数控改造中主要机械部件改装探讨
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! j. C; \( B& u! D7 R+ ^' u　　一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。
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