1概述數(shù)控改造一般是指對(duì)普通機(jī)床某些部件做一定的改造，配上數(shù)控裝置，從而使機(jī)床具有數(shù)控加工的能力。我國(guó)現(xiàn)有普通機(jī)床3百萬(wàn)臺(tái)左右對(duì)這些設(shè)備的數(shù)控改造已成為國(guó)家的一項(xiàng)重要技術(shù)政策在生產(chǎn)中貫徹實(shí)施。利用mcs-51系列8031單片機(jī)，對(duì)普通機(jī)床c620車床進(jìn)行數(shù)控改造，利用微機(jī)對(duì)縱、橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副。其系統(tǒng)框圖如。
2機(jī)床改造前的修復(fù)和處理由于用微機(jī)改造的機(jī)床只能提高零件加工質(zhì)量的一致性，零件的加工精度由機(jī)床本身的傳動(dòng)精度及步進(jìn)電機(jī)步距精度來(lái)保證。所以機(jī)床改裝前必須對(duì)機(jī)床進(jìn)行修復(fù)。
（1對(duì)實(shí)際役齡在5年以下的機(jī)床，各部件零件仍處于芫好精度尚未降低，導(dǎo)軌刮花在基本可見的狀態(tài)，可以不進(jìn)行大修。對(duì)這類機(jī)床可同時(shí)具備微機(jī)控制與手動(dòng)操作的雙重功能，以保證個(gè)別單件小批量零件加工，在沒有必要用數(shù)控切削時(shí)，仍可用手動(dòng)操作，充分發(fā)揮機(jī)床的潛力，提高機(jī)床利用率。
（對(duì)役齡在5：10年的機(jī)床基本零件尚好，只需對(duì)部分易損件進(jìn)行檢修和更換，并按照車床大修的標(biāo)準(zhǔn)檢查合格即可進(jìn)行改造。
3改裝過程3.1車床傳動(dòng)系統(tǒng)的改裝對(duì)普通車床而言主傳動(dòng)系統(tǒng)及進(jìn)給系統(tǒng)都是出自主軸電機(jī)，而改造后的數(shù)控車床，主傳動(dòng)系統(tǒng)與進(jìn)給系統(tǒng)相互分離成為兩個(gè)不相關(guān)的系統(tǒng)。
三相電機(jī)——皮帶輪——主軸變速箱——主軸（進(jìn)給系統(tǒng)縱、橫分別以！向表示）傳動(dòng)路線板箱刀架）改造后激控車床的傳動(dòng)示意圖見。
3.2步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠的連接步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠的連接方式是機(jī)床改裝的一個(gè)重要問題，要求連接可靠。
為了便于編程，保證加工精度，一般要求車床縱向！向脈沖當(dāng)量為0.01mm橫向向）脈沖當(dāng)量為0.05mm這樣，直徑值為0.01mm.由于回轉(zhuǎn)形工件圖紙尺寸均以直徑值表示，所以橫向經(jīng)驗(yàn)交流'機(jī)丨電i工暇i技i術(shù)丨向）脈沖當(dāng)量規(guī)定為0不僅直觀，而且可以提高重復(fù)定位精度。
選定步進(jìn)電機(jī)的步距角脈沖當(dāng)量及滾珠絲杠螺距！。之后，步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠的連接不一定正好是11的關(guān)系，這時(shí)，必須采用兩齒輪1、2傳動(dòng)。1與2的傳動(dòng)比為：齒數(shù)a―進(jìn)給絲杠基本導(dǎo)程，一脈沖當(dāng)量！一步距角。
向滾珠絲杠螺距！= 8mm，采用110bf型步進(jìn)電機(jī)其步距角！=0.75.，=0.01mm，則）=5/3=絲杠齒輪齒數(shù)/步進(jìn)電機(jī)齒輪齒數(shù)）=25/12=絲杠齒輪齒數(shù)/步進(jìn)電機(jī)齒輪齒數(shù)為實(shí)現(xiàn)上述傳動(dòng)比，保證脈沖當(dāng)量，數(shù)控車床的滾珠絲杠與步進(jìn)電機(jī)連接都采用齒輪連接式。如對(duì)c620車床改造采用110bf003型步進(jìn)電機(jī)，那幺其他車床改裝均可按上述公式計(jì)算，并按結(jié)構(gòu)尺寸確定齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)。
3.3步進(jìn)電機(jī)與機(jī)床的連接形式采用變速箱式連接。把步進(jìn)電機(jī)軸和絲杠軸用一個(gè)箱體連接，軸孔中心距可得到較精確的保證，使齒輪嚙合良好，傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低且便于防塵。適用于精度保持較好的車床改裝。
3.4消除齒輪間隙的措施由于步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠之間采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)后，引入了傳動(dòng)間隙，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角未能使?jié)L珠絲杠同步轉(zhuǎn)一個(gè)相應(yīng)的角度，從而降低加工精度。這種傳動(dòng)間隙如不加以補(bǔ)償可能使零件加工積累誤差越來(lái)越大，造成死區(qū)和回程誤差。
消除齒輪間隙的措施，一方面利用計(jì)算機(jī)軟件修正另一方面采用無(wú)隙齒輪傳動(dòng)。
系統(tǒng)采用雙齒輪錯(cuò)齒式消隙結(jié)構(gòu)）2，相同齒數(shù)的兩薄片同時(shí)與另一寬齒輪嚙合兩薄片齒輪之間依靠彈簧力使其張開一定角度，使兩薄片齒輪的左右齒面分別接觸寬齒輪的右左齒面以消除側(cè)隙。其結(jié)構(gòu)見。
3.5硬件電路總體方案改造后的數(shù)控車床控制系統(tǒng)的硬件電路概拮起來(lái)由以下4部分組成：主控制器、存儲(chǔ)器、總線及接口。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)其中cpu是數(shù)控系統(tǒng)的孩心。其硬件框圖見。
由于9/：-51系列在我國(guó)機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍其配套芯片價(jià)廉，性能芫美能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的要求，故選用8031作為數(shù)控系統(tǒng)的處理單元。
6）存儲(chǔ)器擴(kuò)展由于主控器cpu選用8031，031單片機(jī)內(nèi)只有128個(gè)字節(jié)的ram，沒有rom，而機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)需要的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量都較大必須外接程序存儲(chǔ)器（epro9湘數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram）芯片。故選用一片2764作為程序存儲(chǔ)器，一片6264作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。為了把8031p0接口的地址信息分離出來(lái)保存，以便為外接存儲(chǔ)器提供低8位地址信息本系統(tǒng)還采用74l373作為地址鎖存器。為主要芯片連接線路圖。
統(tǒng)的擴(kuò)展，完成鍵盤/顯示器的輸入和輸出。
數(shù)控裝置送來(lái)的一系列連續(xù)脈沖必須通過環(huán)形分配器，按一定的順序分配給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，使各相繞組按照預(yù)先規(guī)定的控制方式通電或斷電。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用yb013環(huán)形分配器。同時(shí)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中還應(yīng)考慮功率放大電路、光電隔離電路等。
3.6軟件設(shè)計(jì)本單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，即包拮主模塊、子程序模塊及中斷處理模塊。主模塊的功能：155i/o初始化，單片機(jī)t0，t1定時(shí)器/記數(shù)器初始化，鍵盤數(shù)據(jù)區(qū)，顯示緩沖區(qū)初始化各種軟件標(biāo)志初始化等。主模塊中的監(jiān)控主要是判別是否有功能鍵按下若有，則轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的功能子程序模塊。
子程序模塊根據(jù)功能鍵設(shè)計(jì)。
中斷處理中包拮3個(gè)模塊，依據(jù)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中不同事件的輕重緩急約定優(yōu)先排隊(duì)序列，他們分別是：急修處理及行程開關(guān)越界報(bào)警模塊；實(shí)時(shí)修改顯示器緩沖區(qū)數(shù)據(jù)模塊嬪盤、顯示、定時(shí)掃描管理模塊。
3.7機(jī)電安裝芫成后試機(jī)e斷開功放電源實(shí)驗(yàn)調(diào)機(jī)程序。若調(diào)出程序準(zhǔn)確運(yùn)行芫畢，說(shuō)明控制系統(tǒng)狀態(tài)良好；e）用手動(dòng)功能操作步進(jìn)電機(jī)鹿動(dòng)方向必須與規(guī)定方向一致否則應(yīng)調(diào)換電機(jī)的接線；e入加工程序進(jìn)行空載運(yùn)轉(zhuǎn)；e）試車加工零件；e）測(cè)量加工零件精度，根據(jù)加工尺寸，誤差，調(diào)整程序的各部分尺寸；e）加工一組零件檢查重復(fù)加工精度，如果零件尺寸分布的分散性大須具體分析產(chǎn)生誤差的原因再進(jìn)行改進(jìn)，直到達(dá)到預(yù)期的目的。
4結(jié)語(yǔ)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展我國(guó)的機(jī)床數(shù)控化在近十多年來(lái)有了很大的發(fā)展，而普通機(jī)床的數(shù)控化改造在滿足芫成同樣的加工任務(wù)的前提下，可大大降低技術(shù)改造的投資經(jīng)費(fèi)，在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。