普通銑床數控化改造設計
2018-10-24 來源：-- 作者：-
摘要：普通銑床數控化改造，實質就是在普通銑床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。其目的是使原機床具有一定的柔性，提高生產效率和質量，解決復雜零件的加工問題。用單片機擴展系統將普通銑床改造為經濟型銑床，簡便易行，能保證零件的加工精度，對復雜零件尤其是對弧面和凸面的加工效果顯著。
（一）機械部分設計
對數控機床的改造最主要的部分就是對其縱、橫進給機構的改造及控制系統的設計改造，以便使其具有更加合理的結構和更全面的控制系統，便于其真正的應用于實際的生產中。
1.工作臺的進給運動
因為改造后主要加工圓弧、凸輪一類的平面曲線輪廓，所以采用微機數控實現三坐標兩軸聯動控制，工作臺縱向（軸）、橫向（軸）及垂直方向（軸）的運動，分別由步進電動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動機軸上的負載轉矩較大，所以要選擇大功率的步進電動機。而大功率的步進電動機的驅動較困難,步進電動機沒有過載能力，在高速運動時轉矩下降很多，容易丟步。要使改造后的銑床進給伺服性能較好，在改造時采用直流伺服電動機驅動。
2. 機械部分結構設計
（1）保留原機床的主軸旋轉運動，工作臺升降運動仍采用手動操作，縱、橫向進給改造后既可機動進行復雜零件的計算機數控加工，又可手動操作完成簡單零件的加工或用于數控加工前的對刀工作。
（2）保留原機床縱向進給的機動部分，將離合器脫開，去掉手輪,將手輪軸通過一對齒輪與步進電機相聯，用微機數控系統控制縱向進給運動。加工時，將離合器脫開，使原來的機動進給停止工作。
（3）工作臺橫向運動方面，在原手輪安裝位置，安裝減速齒輪及步進電機，用微機數控系統控制橫向進給運動。
（4）采用直流伺服電動機作驅動元件，伺服電動機的軸端為光軸，齒輪與電動機軸，電動機軸與傳動軸采用錐環無鍵連接消除連接器的結構。這種連接的特點是不需要開鍵槽，而且兩連接件的相對角度可任意調節。由于錐環之間的楔緊作用，內外環分別產生徑向彈性變形，靠磨擦力與套連接，消除配合間隙，保證對中性。
(二) 數控系統硬件設計
數控部分采用MCS-51系列的8031單片機實現對整個系統的主控制。用8031外接3片2764（E-PROM）,一片6264（RAM）及一片8255（擴展I/O），一片8155芯片，擴展成一個較簡單的微機控制系統。2764用作程序存儲器，6264用來擴展8031的RAM存儲器， 8155用作鍵盤和顯示接口，8255用于接收控制面板上多路轉換開關的控制信號。
當單片機系統控制X、Y軸某一臺步進電機單動時，可實現銑床橫向、縱向的直線進給；當控制X-Y軸配合聯動時，可實現水平面內直線、斜線、圓弧及復合軌跡的加工，可以近似地復合出水平面內非圓曲線。在銑床原有加工功能的基礎上，其控制精度和加工精度遠高于普通銑床。
結束語
普通銑床數控化改造，實質就是在普通銑床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。其目的是使原機床具有一定的柔性，提高生產效率和質量，解決復雜零件的加工問題。用單片機擴展系統將普通銑床改造為經濟型銑床，簡便易行，能保證零件的加工精度，對復雜零件尤其是對弧面和凸面的加工效果顯著。
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