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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造也就顯得比較重要，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)與改造也成為工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面。銑床的應(yīng)用十分廣泛，主要用于加工面或成型表面。若要在立式銑床上加工圓弧、凸輪等特殊類平面時(shí)，就要借助于圓工作臺(tái)、分度頭等機(jī)床附件，并對(duì)機(jī)床進(jìn)行整體調(diào)整，加工精度較低，基礎(chǔ)調(diào)整工作費(fèi)事。所以，為提高工件的加工精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，便于加工圓弧面和凸輪的曲面等，可以利用數(shù)控方法對(duì)銑床進(jìn)行數(shù)控化改造。

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一．普通銑床數(shù)控化改造的條件

　　并不是所有的普通機(jī)床都適合于數(shù)控改造。改造的機(jī)床應(yīng)具備如下幾個(gè)條件:

　　（一）機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度

　　數(shù)控機(jī)床屬于高精密機(jī)床，要求有很高的移動(dòng)精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為0.001mm,開環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為0.005mm或0.01mm。高的定位精度和輪廓加工精度要

　　求機(jī)床的基礎(chǔ)件具有很高的動(dòng)、靜剛度,基礎(chǔ)件剛性不好則受力后容易變形，且這種變形具有很大的不確定性，無法用數(shù)控系統(tǒng)中的補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償。因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機(jī)床不適宜改造為數(shù)控機(jī)床。

　　（二）改造費(fèi)用合適、經(jīng)濟(jì)性好

　　機(jī)床改造費(fèi)用分為機(jī)床和電氣兩部分。一方面是維修和改動(dòng)原機(jī)床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原機(jī)床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電裝置代替。改造費(fèi)用與原機(jī)床零件的利用多少有關(guān)，也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)上的考慮，目前通常采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床改造。改造總費(fèi)用多少才算合適要因用戶而異,一般來說，不*類規(guī)格設(shè)備價(jià)格的一半，在經(jīng)濟(jì)上就算合適。

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二．普通銑床數(shù)控化改造的一般步驟

　　（一）機(jī)械部分設(shè)計(jì)

　　對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造zui主要的部分就是對(duì)其縱、橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造，以便使其具有更加合理的結(jié)構(gòu)和更全面的控制系統(tǒng)，便于其真正的應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)中。

　　1.工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

　　因?yàn)楦脑旌笾饕庸A弧、凸輪一類的平面曲線輪廓，所以采用微機(jī)數(shù)控實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)兩軸聯(lián)動(dòng)控制，工作臺(tái)縱向（軸）、橫向（軸）及垂直方向（軸）的運(yùn)動(dòng)，分別由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)齒輪減速后，由滾珠絲杠螺母副拖動(dòng)。由于銑削時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，所以要選擇大功率的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。而大功率的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)較困難,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有過載能力，在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩下降很多，容易丟步。要使改造后的銑床進(jìn)給伺服性能較好，在改造時(shí)采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

　　2. 機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　（1）保留原機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)升降運(yùn)動(dòng)仍采用手動(dòng)操作，縱、橫向進(jìn)給改造后既可機(jī)動(dòng)進(jìn)行復(fù)雜零件的計(jì)算機(jī)數(shù)控加工，又可手動(dòng)操作完成簡(jiǎn)單零件的加工或用于數(shù)控加工前的對(duì)刀工作。

　　（2）保留原機(jī)床縱向進(jìn)給的機(jī)動(dòng)部分，將離合器脫開，去掉手輪,將手輪軸通過一對(duì)齒輪與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)，用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。加工時(shí)，將離合器脫開，使原來的機(jī)動(dòng)進(jìn)給停止工作。

　　（3）工作臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)方面，在原手輪安裝位置，安裝減速齒輪及步進(jìn)電機(jī)，用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

　　（4）采用直流伺服電動(dòng)機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件，伺服電動(dòng)機(jī)的軸端為光軸，齒輪與電動(dòng)機(jī)軸，電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)軸采用錐環(huán)無鍵連接消除連接器的結(jié)構(gòu)。這種連接的特點(diǎn)是不需要開鍵槽，而且兩連接件的相對(duì)角度可任意調(diào)節(jié)。由于錐環(huán)之間的楔緊作用，內(nèi)外環(huán)分別產(chǎn)生徑向彈性變形，靠磨擦力與套連接，消除配合間隙，保證對(duì)中性。

　　（二） 數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　數(shù)控部分采用MCS-51系列的8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的主控制。用8031外接3片2764（E-PROM）,一片6264（RAM）及一片8255（擴(kuò)展I/O），一片8155芯片，擴(kuò)展成一個(gè)較簡(jiǎn)單的微機(jī)控制系統(tǒng)。2764用作程序存儲(chǔ)器，6264用來擴(kuò)展8031的RAM存儲(chǔ)器， 8155用作鍵盤和顯示接口，8255用于接收控制面板上多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制信號(hào)。圖2為控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖。

當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)控制X、Y軸某一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)單動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)銑床橫向、縱向的直線進(jìn)給；當(dāng)控制X-Y軸配合聯(lián)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)水平面內(nèi)直線、斜線、圓弧及復(fù)合軌跡的加工，可以近似地復(fù)合出水平面內(nèi)非圓曲線。在銑床原有加工功能的基礎(chǔ)上，其控制精度和加工精度遠(yuǎn)高于普通銑床。

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