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车床数控改造关键技术

开环控制技术

数控机床有开环控制和闭环控制两种，其中开环控制结构简单、方便改装，成本相对更低，本次普通机床数控化改造中，根据改造后机床的要求，选择步进电机开环控制系统，以简化结构、降低成本。机床改造后，由数控系统发出指令脉冲，对系统执行部件进行控制，位移量、速度和运动方向的控制，通过对指令脉冲数量、频率和通电顺序的控制实现。8255PA口输出控制字，通过光电耦合导通，TIP142导通电源驱动电机，电流检测电路接上的采样信号经过放大、比较后将信息送到TIP147基极驱动电路控制TIP147的饱和与截至从而控制27V电源电路的通断。若绕阻电流不够3A，则27V电源工作，使电流增加，电流达到电机允许的限度时反馈信号经检测电路控制TIP147截至，27V电源停止工作，电流由5V电源供给，TLP421-4用于将电路中+5V电压与+27V电压隔开，以防+27V高压破坏器件。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和齿轮、丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。

数控化改造的优缺点：

1、减少投资额、交货期短。

2、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。

3、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、机械性能，结构受限

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。

5、但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备

数控机床主要由传统的数控系统，加上伺服、位置反馈系统组成，普通机床改造的目的是利用数控系统控制机床自动完成机械加工任务，提高机床的生产效率和加工精度。在改造中需要解决的问题是把机床的手动进给和机床的换刀，改造成由伺服驱动控制的进给和数控系统PLC控制的刀架自动换位。改造过程中，机械修理与电气改造相结合，先易后难、先局部后全局。

改造的总体思路为通过数控系统对输入的零件加工程序进行运算处理，然后通过输入／输出接口控制步进驱动模块，由驱动模块发出步进脉冲驱动步进电机，经同步齿形传动带(简称同步带)使滚珠丝杠转动，从而带动刀架实现纵向和横向的进给。螺纹的车削由编码器控制，电动刀架的换刀由数控系统内部的PLC控制。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。