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[摘 要]随着计算机技术在机械工业的应用，数控机床技术越来越成熟，普通機床已不适应多品种，小批量生产要求。数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先将技术，最适宜中工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。而随着数控技术在我国基础工业中的迅速发展，将普通机床进行数控化改造的技术已经成熟，改造成本较低，而且完全能满足生产的实际需要。
[关键词]数控技术 数控改造 交流伺服电动机 光电编码器 可编程控制器
中图分类号：S305 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0303-01
正文：数控系统是数字控制系统简称，八十年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。
由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用了PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使得系统更加小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
当前市场需求多变，竞争激烈，企业要在这样的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通车床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
1、车床数控改造的目的和意义
我国目前总盘400余万台，而其中数控机床总数有12万台，即我国机床数控化率不到3%。而在10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在着质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际市场、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
而随着数控技术在我国基础工业中的迅速发展，将普通机床进行数控化改造的技术已经成熟，改造成本较低，而且完全能够满足生产的实际需要。数控机床具有以下优点：高速化、精密化、从工序复合到完整加工、信息化、智能化、微型化。
我们利用了台达HUSTCNCH4T数控系统对单柱立式车床CA6116进行了数控改造，下面将简单介绍一下其方案及实施过程。
2、方案与实施
主轴电机改用台达的B系列高性能变频器，同时加装台达光电编码器，利用编码器反馈回来的4到20毫安电流信号，利用台达的数控系统构成一个闭环系统，实现主轴的恒线速运转，同时利用原有横梁升降电机。增加X、Z轴两交流伺服电机，X轴采用模块化的驱动装置ASD-A2023MA配套ASMT20M250AK伺服电机，Z轴由于向下的重力作业，故采用带抱闸的伺服电机，采用模块化的驱动装置ASD-A3023MA配套ASMT30M250BK伺服电机，取消原来的快速移动电机。
在这里采用了光电编码器构成的闭环控制系统。所谓闭环控制系统是指机床上安装有位置检测装置，直接对工作台的位移量进行检测，我们这用的是光电编码器进行检测的。当数控装置发出指令进行给信号后，经伺服驱动使工作台移动时，安装在被测轴上随被测轴一起转动的光电编码器把机械位移量变为电参量，反馈到输入端与输入指令信号进行比较，得到的差值经过转换与放大，最后驱动工作台向减小误差的方向移动，直到差值消除时才停止移动。由于闭环系统的位置检测包含了进给传动链的全部误差，因此可以达到很高的控制精度。安装微型电机数控系统，它包括：CPU，扩展程序存储器，扩展数据存储器，I/O接口电路，能输入加工程序和控制命令的键盘。
为了消除原普通车床中丝杆螺母机构间隙对加工精度的影响，改造的X、Z两轴在机械上采用滚珠丝杠。
在立刀架下端增加一个四工位电动自动回转刀台，可安装多把刀具，一次对刀后通过程序编制，可自动选择刀具。采用贴朔导轨，以减少导轨的摩擦力。
应用标准的PLC的编程语言对系统内置的PLC进行程序编制，使原机床控制内容和功能不变，保持原车床功能、动作和保护等电气逻辑关系不变。
可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行，同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现实状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
控制软件与联机调试，断开驱动电源，调试调机程序，定义NC和611U参数，若能正常运行，则接上驱动电源，确认各轴及刀台运转是否正常，然后，编制程序试运行，并实验其他的数控功能。
用激光干涉仪等标准测量仪器进行精度测量及误差补偿，通过预紧消隙，使间隙误差限制在0.01-0.05mm，并将其作为间隙值输入数控装置进行自动补偿。
试件切削及验收，在有资格的操作工、编程人员配合下进行实验切削，试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，同时将产品零件加工艺编制好程序进行加工，从整个试加工过程和结果来看，机床运行状态良好。
3、结束语
本机床采用HUSTCNCH4T数控系统改造后，实现了两坐标的自动轮廓控制，可加工端面、圆柱面、原锥面、车螺丝及圆弧面等。零件的加工精度提高到±0.005mm，经检查相同尺寸的重复加工精度均可在±0.001mm。各项机械和电气性能均较以前有了大大提高，符合设计要求，用了较低的设备投资费用，就取得了良好的综合效能，也对普通机床的数控化技术改装起到了良好的示范任作业。增强加工零件产品精度，能够扩大车床加工更复杂零件产品，扩大车床使用范围，提高了产品加工范围、工作效率、降低成本、降低工人生产劳动强度，为开拓外部市场打下良好基础。
[关键词]数控技术 数控改造 交流伺服电动机 光电编码器 可编程控制器
中图分类号：S305 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0303-01
正文：数控系统是数字控制系统简称，八十年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。
由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用了PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使得系统更加小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
当前市场需求多变，竞争激烈，企业要在这样的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通车床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
1、车床数控改造的目的和意义
我国目前总盘400余万台，而其中数控机床总数有12万台，即我国机床数控化率不到3%。而在10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在着质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际市场、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
而随着数控技术在我国基础工业中的迅速发展，将普通机床进行数控化改造的技术已经成熟，改造成本较低，而且完全能够满足生产的实际需要。数控机床具有以下优点：高速化、精密化、从工序复合到完整加工、信息化、智能化、微型化。
我们利用了台达HUSTCNCH4T数控系统对单柱立式车床CA6116进行了数控改造，下面将简单介绍一下其方案及实施过程。
2、方案与实施
主轴电机改用台达的B系列高性能变频器，同时加装台达光电编码器，利用编码器反馈回来的4到20毫安电流信号，利用台达的数控系统构成一个闭环系统，实现主轴的恒线速运转，同时利用原有横梁升降电机。增加X、Z轴两交流伺服电机，X轴采用模块化的驱动装置ASD-A2023MA配套ASMT20M250AK伺服电机，Z轴由于向下的重力作业，故采用带抱闸的伺服电机，采用模块化的驱动装置ASD-A3023MA配套ASMT30M250BK伺服电机，取消原来的快速移动电机。
在这里采用了光电编码器构成的闭环控制系统。所谓闭环控制系统是指机床上安装有位置检测装置，直接对工作台的位移量进行检测，我们这用的是光电编码器进行检测的。当数控装置发出指令进行给信号后，经伺服驱动使工作台移动时，安装在被测轴上随被测轴一起转动的光电编码器把机械位移量变为电参量，反馈到输入端与输入指令信号进行比较，得到的差值经过转换与放大，最后驱动工作台向减小误差的方向移动，直到差值消除时才停止移动。由于闭环系统的位置检测包含了进给传动链的全部误差，因此可以达到很高的控制精度。安装微型电机数控系统，它包括：CPU，扩展程序存储器，扩展数据存储器，I/O接口电路，能输入加工程序和控制命令的键盘。
为了消除原普通车床中丝杆螺母机构间隙对加工精度的影响，改造的X、Z两轴在机械上采用滚珠丝杠。
在立刀架下端增加一个四工位电动自动回转刀台，可安装多把刀具，一次对刀后通过程序编制，可自动选择刀具。采用贴朔导轨，以减少导轨的摩擦力。
应用标准的PLC的编程语言对系统内置的PLC进行程序编制，使原机床控制内容和功能不变，保持原车床功能、动作和保护等电气逻辑关系不变。
可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行，同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现实状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
控制软件与联机调试，断开驱动电源，调试调机程序，定义NC和611U参数，若能正常运行，则接上驱动电源，确认各轴及刀台运转是否正常，然后，编制程序试运行，并实验其他的数控功能。
用激光干涉仪等标准测量仪器进行精度测量及误差补偿，通过预紧消隙，使间隙误差限制在0.01-0.05mm，并将其作为间隙值输入数控装置进行自动补偿。
试件切削及验收，在有资格的操作工、编程人员配合下进行实验切削，试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，同时将产品零件加工艺编制好程序进行加工，从整个试加工过程和结果来看，机床运行状态良好。
3、结束语
本机床采用HUSTCNCH4T数控系统改造后，实现了两坐标的自动轮廓控制，可加工端面、圆柱面、原锥面、车螺丝及圆弧面等。零件的加工精度提高到±0.005mm，经检查相同尺寸的重复加工精度均可在±0.001mm。各项机械和电气性能均较以前有了大大提高，符合设计要求，用了较低的设备投资费用，就取得了良好的综合效能，也对普通机床的数控化技术改装起到了良好的示范任作业。增强加工零件产品精度，能够扩大车床加工更复杂零件产品，扩大车床使用范围，提高了产品加工范围、工作效率、降低成本、降低工人生产劳动强度，为开拓外部市场打下良好基础。