時(shí)間：2023-12-18 10:04:55
序論：在您撰寫(xiě)數(shù)控機(jī)床筆記時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；改造技術(shù)；加工效率；安全水平
在我國(guó)，應(yīng)用的數(shù)控機(jī)床大多是從國(guó)外引進(jìn)的，我國(guó)在數(shù)控機(jī)床自主研發(fā)能力方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家之間仍存在一定的差距。引進(jìn)國(guó)外數(shù)控機(jī)床不僅增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)也對(duì)數(shù)控機(jī)床的維修工作提出了更高的要求。在這樣的情況下，工作人員要及時(shí)排除數(shù)控機(jī)床故障，提升生產(chǎn)效率，就必須從數(shù)控機(jī)床的改造工作入手，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。本文從數(shù)控機(jī)床改造的必要性出發(fā)，對(duì)其改造技術(shù)要求進(jìn)行了論述，現(xiàn)作如下總結(jié)。
1改造數(shù)控機(jī)床的必要性
1.1可有效提升加工效率
對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造主要是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)改造的方法，在傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，突出其使用性能。改造數(shù)控機(jī)床后，由之前的工人一人控制1臺(tái)變?yōu)橐蝗丝刂?臺(tái)。這有利于提高加工效率，節(jié)省人力資源。除此之外，還可以提升加工精度，降低廢品率，對(duì)于縮短生產(chǎn)周期、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的促進(jìn)意義。
1.2可有效提高安全水平
基于當(dāng)前我國(guó)機(jī)床數(shù)控化程度普遍不高，在安全水平方面也處于相對(duì)落后的狀態(tài)，機(jī)床在未得到及時(shí)改造的情況下，極易在使用過(guò)程中發(fā)生安全事故。而對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行合理改造后，工作人員可充分遵循人機(jī)工程的相關(guān)要求，提升機(jī)床的自動(dòng)化、智能化水平，由此提升數(shù)控機(jī)床的安全水平，大幅降低工作人員在操作時(shí)與危險(xiǎn)部位接觸的概率，進(jìn)而降低事故發(fā)生率。
1.3可有效提高維修便捷性
如果工作人員對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)備缺乏相應(yīng)的了解，便難以判斷其實(shí)際性能是否符合實(shí)際加工要求，維修的工序也因此變得較復(fù)雜。通過(guò)改造數(shù)控機(jī)床，工作人員可精確計(jì)算機(jī)床的實(shí)際加工能力，同時(shí)，在熟知機(jī)床特性的情況下，維修難度也隨之明顯降低，這有助于提升機(jī)床的加工效率。通常情況下，對(duì)經(jīng)改造后的機(jī)床進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試后，便可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
1.4可有效降低機(jī)床成本
部分大型機(jī)床的價(jià)格相對(duì)較高，導(dǎo)致機(jī)床的購(gòu)置成本難以得到有效降低。這一問(wèn)題可通過(guò)對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造進(jìn)行解決。研究表明，對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造后，所花的費(fèi)用僅為原機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3，且可在一定程度上縮短購(gòu)置時(shí)間。除此之外，還可以有效降低機(jī)房更新過(guò)程中造成的污染排放量和能源消耗量。
2改造數(shù)控機(jī)床的相關(guān)技術(shù)要求
對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的實(shí)質(zhì)就是將普通機(jī)床與數(shù)控裝置進(jìn)行連接，使其充分滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。在數(shù)控機(jī)床改造過(guò)程中，除了要確保機(jī)床能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求外，還要盡可能地發(fā)揮機(jī)床的使用性能。為從根本上提高數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用效能，筆者特對(duì)其改造技術(shù)要求作了如下總結(jié)。
2.1滑動(dòng)導(dǎo)軌副
導(dǎo)軌是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，對(duì)機(jī)床的整體性能具有重要影響。通常情況下，工作人員在改造數(shù)控機(jī)床時(shí)，要確保其導(dǎo)軌性能與實(shí)際改造需求相符，具體要注意以下幾點(diǎn)：
①在導(dǎo)向精度與工藝性方面，應(yīng)與普通車(chē)床的基本要求相符；
②應(yīng)具備一定的耐摩擦和耐磨損能力，由此盡可能地減少摩擦阻力，減少致死區(qū)；
③應(yīng)具有一定的剛度，以保障導(dǎo)軌的防護(hù)性和度以及產(chǎn)品的加工精度。
2.2滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠
絲杠會(huì)對(duì)傳動(dòng)鏈精度產(chǎn)生直接影響，加工件的精度要求與拖動(dòng)扭矩要求可對(duì)其主要指標(biāo)產(chǎn)生決定性的影響。在加工件要求較低且原絲杠基本未受磨損的情況下，可將滑動(dòng)絲杠作為首選。通常情況下，滑動(dòng)絲杠的等級(jí)應(yīng)不小于6級(jí)。如果螺母存在間隙過(guò)大的現(xiàn)象，就應(yīng)及時(shí)更換。滾珠鋼絲具有傳動(dòng)效率較高、摩擦損失較小、使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)、傳送精度相對(duì)較高的特點(diǎn)，可有效降低電機(jī)的啟動(dòng)力矩，滿(mǎn)足對(duì)精度要求較高的零件加工需求。與滾珠絲杠相比，滑動(dòng)絲杠的價(jià)格相對(duì)較低，但由于其精度也相對(duì)較低，因此，對(duì)于具有較高精度要求的零件加工，應(yīng)將滾珠絲杠作為首選。
2.3齒輪副
機(jī)床的變速箱和主軸箱是齒輪的主要集中點(diǎn)，對(duì)傳動(dòng)精度有著至關(guān)重要的影響。在改造機(jī)床的過(guò)程中，為進(jìn)一步提高傳動(dòng)精度，工作人員應(yīng)在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升齒輪精度，由此實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)精度的提升。要保障機(jī)床的加工精度，就要確保傳動(dòng)結(jié)構(gòu)無(wú)間隙，同時(shí)還要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際要求，對(duì)機(jī)床的齒輪作出相應(yīng)改造。
2.4安全防護(hù)
要從根本上提升數(shù)控機(jī)床的改造效果，就要對(duì)其安全防護(hù)性能進(jìn)行有效改造。首先，應(yīng)重視滾珠絲杠副的安全防護(hù)工作，采取相應(yīng)的措施防止硬砂礫、切屑等塵粒進(jìn)入滾道當(dāng)中，對(duì)元件的精密度產(chǎn)生不良影響；其次，應(yīng)將整體鐵板防護(hù)罩加在縱向絲杠上，由此對(duì)其形成防護(hù)；最后，應(yīng)確保大拖板與滑動(dòng)導(dǎo)軌接觸兩端面的密封性，防止硬質(zhì)異物進(jìn)入，對(duì)導(dǎo)軌造成損傷。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造是實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)械自動(dòng)化的必經(jīng)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化、智能化的有效途徑。在改造數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中，工作人員需充分遵循機(jī)床運(yùn)作的客觀規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)不斷革新、改造機(jī)床，由此實(shí)現(xiàn)機(jī)床應(yīng)用效率的大幅提升。
參考文獻(xiàn)
［1］韓沖.數(shù)控機(jī)床電氣改造問(wèn)題研究［J］.科技與企業(yè)，2014（08）：269.
［2］周霞瑜.數(shù)控機(jī)床維修改造中需要注意的要點(diǎn)探析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（08）：95.
［3］王小軍.論職業(yè)院校數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造的必要性及改造方法［J］.電子制作，2014（24）：205.
1實(shí)施
我院在2010級(jí)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)執(zhí)行時(shí)采用上述模式，進(jìn)行了數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革試點(diǎn)。試點(diǎn)選取30名數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生進(jìn)行，分為4組，根據(jù)學(xué)生綜合能力高低每組題目各有差異。第一階段，指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生情況選題。在試點(diǎn)階段，為了保質(zhì)保量完成教改全過(guò)程，除風(fēng)力推料機(jī)構(gòu)為我院參加全省機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽機(jī)構(gòu)難度較大外，其他的如裝卸器，槽輪機(jī)構(gòu)，大力神杯相對(duì)難度都較小。風(fēng)力推料機(jī)構(gòu)由15人分別完成葉輪加工，凸輪軸加工，齒輪加工，偏心輪加工，底板、推桿、料筒等部分加工，其余3項(xiàng)目共有15人完成。第二階段，畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行造型、編程、加工、裝配。本階段，由指導(dǎo)老師指導(dǎo)學(xué)生完成料單上報(bào)，所需工裝清單；院部進(jìn)行材料的準(zhǔn)備，并由數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心提供相應(yīng)的工裝，機(jī)床；在不影響正常教學(xué)的前提下，畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的加工我們主要安排在課余時(shí)間進(jìn)行，如晚自習(xí)、周末。學(xué)生進(jìn)行零件工藝設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)計(jì)算、造型、數(shù)控編程、數(shù)控加工；在整個(gè)加工過(guò)程中，老師指導(dǎo)學(xué)生選用合適的刀具、夾具、量具、切削用量保證零件的加工精度。最終各小組成員完成零部件加工后，進(jìn)行裝配。標(biāo)準(zhǔn)件：如軸承、螺釘、螺母、墊片由項(xiàng)目組統(tǒng)一購(gòu)買(mǎi)；在裝配過(guò)程中，出現(xiàn)問(wèn)題，老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修正，直至完成機(jī)構(gòu)裝配達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。第三階段，畢業(yè)設(shè)計(jì)資料整理完善。各小組成員根據(jù)自己完成的指定零件進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)資料整理，主要內(nèi)容有零件圖繪制，零件結(jié)構(gòu)分析，工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，各工序工裝的選擇，各工序切削用量的選擇，數(shù)控加工程序的編制，畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)幾個(gè)部分。本階段不僅僅要對(duì)零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，更重要的是提高工藝規(guī)程資料的填寫(xiě)、畢業(yè)設(shè)計(jì)文本資料的規(guī)范，通過(guò)本階段的總結(jié)，真正實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)涵的升華，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，為走上工作崗位做好鋪墊。第四階段，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。在答辯過(guò)程中我們一改以往提問(wèn)基礎(chǔ)理論知識(shí)的模式，重點(diǎn)讓學(xué)生陳述自己在機(jī)構(gòu)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，以及問(wèn)題的解決方案，真正通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己動(dòng)腦、動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題。圖1為數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革實(shí)施流程圖。
2畢業(yè)設(shè)計(jì)教改效果
通過(guò)2013屆數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革試點(diǎn)后座談，學(xué)生普遍反映收獲頗豐，既鞏固了原本所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，同時(shí)又加強(qiáng)了數(shù)控編程、加工、裝配等知識(shí)的學(xué)習(xí)，尤其對(duì)數(shù)控刀具、夾具、量具、切削用量這些知識(shí)理解更深刻，還教會(huì)了學(xué)生如何處理實(shí)際問(wèn)題，如何獨(dú)立解決問(wèn)題，學(xué)生的積極性很高，效果很好。
3總結(jié)
關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)；閉環(huán)控制；PID
一、引言
數(shù)控系統(tǒng)中伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，均要考慮穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、魯棒性等方面的性能指標(biāo)。
穩(wěn)定性：這是伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本要求?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性可分為系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定性和系統(tǒng)外部的穩(wěn)定性。所謂系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定性即在任意初始狀態(tài)下伺服控制系統(tǒng)都能精準(zhǔn)定位；系統(tǒng)外部的穩(wěn)定性即為伺服控制系統(tǒng)有外部干擾時(shí)，也能自我調(diào)節(jié)，使得位移和速度達(dá)到控制目標(biāo)。
動(dòng)態(tài)特性：即系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)渡過(guò)程的形式和速度，其中包括響應(yīng)速度和超調(diào)量。系統(tǒng)的響應(yīng)速度可用系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間來(lái)表示；而超調(diào)量是指系統(tǒng)的最大振幅度。一般而言，不同的系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)特性會(huì)有不同的要求，對(duì)于數(shù)控伺服系統(tǒng)而言，響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)跟隨誤差越小，控制精度就越高。
穩(wěn)態(tài)特性：當(dāng)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其被控量的穩(wěn)態(tài)值與望值一致性程度。對(duì)于任何數(shù)控伺服系統(tǒng)，由于存在著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、外部干擾、以及內(nèi)摩擦等非線性因素的影響，被控量的穩(wěn)態(tài)值與期期望值之間總會(huì)有誤差存在，該誤差稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)控制精度的重要標(biāo)志，有好的穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償，伺服系統(tǒng)將獲得良好的位置控制精度和跟蹤速度。
魯棒性：當(dāng)系統(tǒng)的約束條件發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)的功能特性不會(huì)受到什么影響。系統(tǒng)的魯棒性好，當(dāng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)依然能夠保持其穩(wěn)定性；在過(guò)渡過(guò)程中，系統(tǒng)的響應(yīng)速度和超調(diào)量基本上不受參數(shù)變化的影響。機(jī)床在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，有機(jī)械磨損及其他硬件的變化，伺服系統(tǒng)必須保持加工誤差在一定范圍內(nèi)，因此，魯棒性很重要。
二、PID算法在數(shù)控伺服閉環(huán)控制中應(yīng)用
PID（Proportional Integraland Differential）控制技術(shù)是最早發(fā)展起來(lái)的控制策之一，至今已有數(shù)十年歷史。它以算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。在實(shí)際工程應(yīng)用中，根據(jù)需要也可用PI控制和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的偏差，通過(guò)比例、積分和微分運(yùn)算來(lái)對(duì)控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
數(shù)控伺服閉環(huán)速度控制如圖1所示，在數(shù)控加工中，加工軸雖然隨著負(fù)載特性變化而變化，但由于采用了PID控制，可以修正到等于指令速度。
PID控制器作為一種線性控制器，它將速度指令r（t）和反饋的實(shí)際速度y（t）進(jìn)行比較后構(gòu)成控制偏差e（t），再將該偏差按比例（P）、積分（I）和微分（D）通過(guò)線性組合構(gòu)成系統(tǒng)控制量u（t）來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器，輸出功率控制伺服電機(jī)，對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行精確控制。上述PID控制器的輸出函數(shù)可描述為：
u（t）=Kpe（t）+Ki■e（t）dt+Kd■
三、PID參數(shù)調(diào)試的具體方法
以FANUCOi機(jī)床為例，有菜單操作，顯示伺服參數(shù)設(shè)置畫(huà)面如圖2所示。
當(dāng)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器為速度模式控制時(shí)，在完成對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的優(yōu)化后，引入控制器對(duì)速度環(huán)的作用。控制器可調(diào)的基本伺服參數(shù)即為比例常數(shù)KP、微分常數(shù)Kd以及積分器Ki?？刂破鳛V波傳遞函數(shù)為：
D（z）=4 ×Kp+■+■
手動(dòng)調(diào)整PID各項(xiàng)參數(shù)：
第一，確定速度比例增益Kp值。當(dāng)伺服系統(tǒng)安裝畢，必須調(diào)整各項(xiàng)PID參數(shù)，使得系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。可首先調(diào)整速度比例增益Kp值，因?yàn)镵p值是PID參數(shù)中對(duì)超調(diào)影響最大，可再調(diào)整之前將積分增益Ki及微分增益Kd設(shè)置為零，接著逐漸加大Kp值，主要考量伺服電機(jī)停止時(shí)是否有振蕩現(xiàn)象，以此手動(dòng)方式調(diào)整Kp參數(shù)，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度有無(wú)明顯忽快忽慢現(xiàn)象。若Kp值加大到產(chǎn)生上述現(xiàn)象時(shí)，必須將Kp值降低，減少超調(diào)量，消除振蕩，穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度。以此初步確定Kp值。
第二，確定積分增益Ki值。逐漸加大積分增益Ki值，使積分效應(yīng)逐漸產(chǎn)生。由PID控制原理可知，Kp值配合積分效應(yīng)增加到臨界值后會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，此時(shí)回調(diào)Ki值，消除振蕩現(xiàn)象，穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度。此時(shí)的Ki值既可為初步確定的參數(shù)值。
第三，調(diào)整微分增益Kd值。微分增益主要目的就是平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)速度，降低超調(diào)量，微分控制也是一種預(yù)先控制，在超調(diào)量發(fā)生之前做適當(dāng)?shù)男Ｕ??？芍饾u加大Kd的值，改善速度穩(wěn)定性。
最終，數(shù)控機(jī)床伺服閉環(huán)控制速度曲線如圖3所示。
四、總結(jié)
數(shù)控機(jī)床伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)的調(diào)整主要是針對(duì)閉環(huán)控制器的PID參數(shù)增益進(jìn)行調(diào)整，使得機(jī)床工作誤差最小，達(dá)到一個(gè)最優(yōu)狀態(tài)。其中速度環(huán)的調(diào)整是整個(gè)系統(tǒng)調(diào)整中最關(guān)鍵的，也是最難調(diào)整的。通常，在了解伺服增益的限制因素上，先調(diào)整比例增益參數(shù)，再調(diào)試積分參數(shù)，最好調(diào)整微分參數(shù)。對(duì)于每個(gè)增益參數(shù)的調(diào)整，都是從低慢慢地增加，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
1.包杰,李亮,何寧.基于PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)微銑削伺服控制的研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2009(9).
關(guān)鍵詞：閉環(huán)控制；數(shù)控機(jī)床；PID；應(yīng)用
1引言
在現(xiàn)代化的設(shè)備生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，而且對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度和速度的要求也越來(lái)越高。為了更高精度、更高自動(dòng)化水平的控制數(shù)控機(jī)床的加工，需要在加工過(guò)程中加入反饋調(diào)節(jié)，從而對(duì)機(jī)床加工過(guò)程中的誤差因素進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使誤差不會(huì)隨時(shí)間的延續(xù)進(jìn)行累積，即在數(shù)控機(jī)床上實(shí)施閉環(huán)控制。目前，在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)備很多，并且這些機(jī)床在加工復(fù)雜精密零件時(shí)取得了很好的效果。本文根據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論研究，對(duì)閉環(huán)控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用理論及具體案例進(jìn)行了詳細(xì)的論述，為閉環(huán)控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用和推廣提供了有力的技術(shù)支撐。
2閉環(huán)控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用
2.1數(shù)控機(jī)床中的閉環(huán)控制特點(diǎn)
在數(shù)控系統(tǒng)中，伺服控制系統(tǒng)必須具備較好的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、魯棒性等。在所有的伺服系統(tǒng)中，穩(wěn)定性是其最根本的要求，系統(tǒng)的穩(wěn)定性有兩種重要的作用，一是能自動(dòng)排除外界對(duì)系統(tǒng)的干擾，能在有外部干擾的環(huán)境下，精確調(diào)節(jié)定位，二是自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，不管系統(tǒng)處于什么樣的初始狀態(tài)，都能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行定位；在閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)特性是其最重要的衡量指標(biāo)，它主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的響應(yīng)速度和振幅，在通常狀態(tài)下，系統(tǒng)的最大振幅就表達(dá)這系統(tǒng)的控制精度，振幅越小，精度越高，而系統(tǒng)的響應(yīng)速度是影響振幅的重要因素，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)間就越小，系統(tǒng)的誤差就越小，控制精度也就越高；穩(wěn)態(tài)特性閉環(huán)控制系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)特性，主要是是指控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)過(guò)渡階段后，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，其最終輸出的穩(wěn)態(tài)指與預(yù)期的穩(wěn)定指相符合的程度，通常情況下，伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)、內(nèi)部摩擦力、外界干擾等非線性的因素導(dǎo)致系統(tǒng)的實(shí)際的穩(wěn)態(tài)值與期望值存在一定的誤差，這種誤差就是穩(wěn)態(tài)誤差，穩(wěn)態(tài)誤差是衡量閉環(huán)控制精度的重要指標(biāo)，而通過(guò)加入穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償，可以有效的調(diào)整伺服控制系統(tǒng)的控制精度和跟蹤速度；魯棒性的主要作用是幫助閉環(huán)控制系統(tǒng)控制誤差，其主要特點(diǎn)是在系統(tǒng)的約束條件發(fā)生變化時(shí)，保持系統(tǒng)自身的功能特性不變，即對(duì)于具有較好魯棒性特征的閉環(huán)控制系統(tǒng)，即使參數(shù)發(fā)生了變化，控制自身仍有保持穩(wěn)定性不變，系統(tǒng)的響應(yīng)速度和振幅也不會(huì)隨參數(shù)變化而變化，如魯棒性好的數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)期使用造成的機(jī)械零件磨損不會(huì)導(dǎo)致機(jī)床自身誤差的增大。
2.2閉環(huán)控制系統(tǒng)中的PID控制技術(shù)
PID控制技術(shù)是閉環(huán)控制中最早發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)，它以算法簡(jiǎn)單、可靠性高、調(diào)整方便、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其在一些被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有一定的不確定性，沒(méi)法得到精確的數(shù)學(xué)模型的情況下，可以采用PID控制技術(shù)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和經(jīng)驗(yàn)確定系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，也有僅采用PI控制和PD控制的控制系統(tǒng)。PID控制技術(shù)是一種線性調(diào)節(jié)技術(shù)，它將系統(tǒng)的偏差分為比例、積分、微分三類(lèi)運(yùn)算對(duì)被控量進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。它對(duì)速度的調(diào)節(jié)主要是根據(jù)速度指令（rt）與傳感器反饋的回來(lái)的實(shí)際y（t）進(jìn)行比較構(gòu)成控制的偏差e（t），并將此偏差按比例（P）、積分（I）、微分（D）的方式進(jìn)行線性組合，最終形成控制量u（t）對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，從而達(dá)到對(duì)電機(jī)速度的精確控制的目的，具體列公式如下：
2.3閉環(huán)控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用
在數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，PID控制技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛。本文以FANCOi機(jī)床為例，其控制器的調(diào)試就主要分為比例增益、積分增益、微分增益三個(gè)部分，具體調(diào)試過(guò)程如下：首選將驅(qū)動(dòng)器設(shè)置成速度控制模式控制，對(duì)便于對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。伺服驅(qū)動(dòng)器的調(diào)節(jié)參數(shù)就是比例常數(shù)Kp、微分參數(shù)Kd和積分參數(shù)Ki，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)控制需要，手動(dòng)對(duì)PID的三項(xiàng)控制常數(shù)進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。首先，確定速度比例增益常數(shù)Kp的值。當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)安裝完畢后，第一步是對(duì)比例增益常數(shù)Kp就進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)樵谌齻€(gè)增益參數(shù)中，比例增益對(duì)振幅起到最主要的作用，確定比例參數(shù)的值后，再對(duì)積分增益Ki和微分增益Kd進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)比例參數(shù)的方式是在對(duì)先將積分增益Ki和微分增益Kd設(shè)置為零，再?gòu)牧阒饾u增加比例參數(shù)Kp的值，觀察伺服電機(jī)停止時(shí)的振蕩情況以及電機(jī)轉(zhuǎn)速的忽快忽慢現(xiàn)象，如果隨著Kp值的增加，系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，就降低Kp值，消除振蕩，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，從而初步確定Kp的值。在確定Kp的值后，保持Kp不變，從零逐漸增加系統(tǒng)的積分增益常數(shù)Ki的值，觀察積分增益的效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)積分增益參數(shù)超過(guò)臨界值后就會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的振動(dòng)不穩(wěn)定，這時(shí)將Ki值進(jìn)行回調(diào)，消除振蕩，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，此時(shí)的Ki值就是初步確定的控制系統(tǒng)參數(shù)。最后，對(duì)控制系統(tǒng)的微分增益進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。微分增益的調(diào)節(jié)可以有效的降低控制系統(tǒng)的振幅，它的主要工作原理是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先控制，就是在系統(tǒng)的振蕩發(fā)生之前對(duì)其進(jìn)行校正，在實(shí)際調(diào)節(jié)時(shí)，從零開(kāi)始逐步增加Kd的值，從而改善旋轉(zhuǎn)速度的穩(wěn)定性。
3結(jié)論
本文根據(jù)自身實(shí)踐和理論研究，對(duì)伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了論述，并對(duì)PID控制技術(shù)的原理以及實(shí)際生產(chǎn)中的參數(shù)調(diào)節(jié)方法進(jìn)行了具體的闡述，不僅為閉環(huán)控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐，也為閉環(huán)控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的推廣應(yīng)用提供了有效的理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]包杰,李亮,何寧.基于PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)微銑削伺服控制的研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2009，28(9)：1230-1234
[2]關(guān)鍵,舒志兵.基于PCI總線的全閉環(huán)交流伺服控制系統(tǒng)[J].機(jī)床與液壓,2008,36(7):283-285.
機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類(lèi)提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開(kāi)創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開(kāi)和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：1.適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；5.良好的經(jīng)濟(jì)效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類(lèi)產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿(mǎn)足國(guó)家建設(shè)的需要。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。隨著數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買(mǎi)新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿(mǎn)足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。1984年，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說(shuō)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性和實(shí)用性。
第二章總體方案的設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)CA6140普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，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，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。2.2總體方案的論證對(duì)于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本。（1）數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求CA6140車(chē)床加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。（3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。在設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中，CPU的選擇是關(guān)鍵，選擇CPU應(yīng)考慮以下要素：1.時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)與被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度和精度密切相關(guān)；2.可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量與數(shù)控功能的強(qiáng)弱相關(guān)；3.I/O口擴(kuò)展的能力與對(duì)外設(shè)控制的能力相關(guān)。除此之外，還應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合、控制對(duì)象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來(lái)考慮以確定CPU。在我國(guó)，普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機(jī)，主要是因?yàn)樗鼈兊呐涮仔酒阋?，普及性、通用性?qiáng)，制造和維修方便，完全能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。本設(shè)計(jì)中是以MCS-51系列單片機(jī)，51系列相對(duì)48系列指令更豐富，相對(duì)96系列價(jià)格更便宜，51系列中，是無(wú)ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是8031單片機(jī)。本設(shè)計(jì)以8031芯片為核心，增加存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、接口和面板操作開(kāi)關(guān)組成的控制系統(tǒng)。2.3總體方案的確定經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的論證后，確定的CA6140車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造示意圖如圖所示。CA6140車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機(jī)床的功能，即手動(dòng)變速。車(chē)床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由8031單片機(jī)組成微機(jī)作為數(shù)控裝置的核心，由I/O接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪減速后帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)床的縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架改成由微機(jī)控制的經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發(fā)生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號(hào)：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)和一個(gè)同步信號(hào)，經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給微機(jī)。如圖2－1所示：
第三章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
3.1微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路總體方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選用8031CPU作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機(jī)。外接一片2764EPROM，作為監(jiān)控程序的程序存儲(chǔ)器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機(jī)修改的零件程序、工作參數(shù)。采用譯碼法對(duì)擴(kuò)展芯片進(jìn)行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統(tǒng)的輸入輸出口擴(kuò)展，分別接鍵盤(pán)的輸入、輸出顯示，8255接步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進(jìn)電機(jī)。另外，還要考慮機(jī)床與單片機(jī)之間的光電隔離，功率放大電路等。8031芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖各引腳功能簡(jiǎn)要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機(jī)有P0、P1、P2、P34個(gè)端口，每個(gè)端口8根I/O線。當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口用來(lái)輸出低8位并行數(shù)據(jù)，P2口用來(lái)輸出高8位地址，P3口除可作為一個(gè)8位準(zhǔn)雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數(shù)據(jù)輸入端。P3.1TXD：串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0：外部中斷0請(qǐng)求信號(hào)輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請(qǐng)求信號(hào)輸入端。P3.4T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端P3.5T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端P3.6WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。P3.7RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。在進(jìn)行第二功能操作前，對(duì)第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號(hào)控制線RST/VPD：RST為復(fù)位信號(hào)線輸入引腳，在時(shí)鐘電路工作以后，該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，完成一次復(fù)位操作。8031單片機(jī)采用兩種復(fù)位方式：一種是加電自動(dòng)復(fù)位，另一種為開(kāi)關(guān)復(fù)位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號(hào)。它的作用是把CPU從P0口分時(shí)送出的低8位地址鎖存在一個(gè)外加的鎖存器中。外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。當(dāng)其為低電平時(shí)有效。
VPP：當(dāng)EA為高電平且PC值小于0FFFH時(shí)CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入，使用外部震蕩器時(shí)必須接地；XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出，使用外部震蕩器時(shí)，接收震蕩信號(hào)；（2）片外三總線結(jié)構(gòu)單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，常常要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器、I/O口等。單片機(jī)的引腳，除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘輸入以及用戶(hù)I/O口外，其余的引腳都是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的，這些引腳構(gòu)成了三總線形式：⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此，外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為64KB。由P0口經(jīng)地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉數(shù)據(jù)總線DB數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態(tài)下的P3口和4根獨(dú)立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3－3所示：3.1.28255A可編程并行I/O口擴(kuò)展芯片8255A可編程并行I/O口擴(kuò)展芯片可以直接與MCS系列單片機(jī)系統(tǒng)總線連接，它具有三個(gè)8位的并行I/O口，具有三種工作方式，通過(guò)編程能夠方便地采用無(wú)條件傳送、查詢(xún)傳送或中斷傳送方式完成CPU與設(shè)備之間的信息交換。8255A的結(jié)構(gòu)及引腳功能：1、8255A的結(jié)構(gòu)8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3－4所示。其中包括三個(gè)8位并行數(shù)據(jù)I/O端口，二個(gè)工作方式控制電路，一個(gè)讀/寫(xiě)控制邏輯電路和一個(gè)8位數(shù)據(jù)總線緩沖器。各部分功能介紹如下：（1）三個(gè)8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器?？删幊虨?位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口：具有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口：具有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，C口可分作兩個(gè)4位口，用于輸入或輸出，也可作為A口和B口選通方式工作時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)。（2）工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個(gè)端口分成A、B兩組，A組控制A口各位和C口高四位，B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個(gè)控制命令寄存器，用來(lái)接收由CPU寫(xiě)入的控制字，以決定兩組端口的工作方式。也可根據(jù)控制字的要求對(duì)C口按位清“0”或置“1”。（3）讀/寫(xiě)控制邏輯電路它接收來(lái)自CPU的地址信號(hào)及一些控制信號(hào)，控制各個(gè)口的工作狀態(tài)。（4）數(shù)據(jù)總線緩沖器它是一個(gè)三態(tài)雙向緩沖器，用于和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，以實(shí)現(xiàn)CPU和8255A之間信息的傳送。
摘要：針對(duì)現(xiàn)有常規(guī)CA6140普遍車(chē)床的缺點(diǎn)提出數(shù)控改裝方案和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高加工精度和擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。本論文說(shuō)明了普通車(chē)床的數(shù)90控化改造的設(shè)計(jì)過(guò)程，較詳盡地介紹了CA6140機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)及數(shù)控系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)。采用以8031為CPU的控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后，帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床，單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，改裝設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)：
[1]王潤(rùn)孝，秦現(xiàn)生.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)
.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2000
[2]李華，MCS-51單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)
.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993
[3]李圣怡等，Windows環(huán)境下軟硬件接口設(shè)計(jì)
.長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2001
[4]顧京，數(shù)控加工編程及操作.北京:高等教育出版社,2002
關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)機(jī)床 數(shù)控化改造 必要性 特點(diǎn) 步驟
隨著制造業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，機(jī)床數(shù)控化率相應(yīng)提高。利用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造，對(duì)提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量、進(jìn)一步提高車(chē)床設(shè)備的先進(jìn)性，不僅具有可行性，還具有經(jīng)濟(jì)性。本文就車(chē)床的數(shù)控化改造談幾點(diǎn)看法。
一、車(chē)床數(shù)控化改造的必要性
數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均與計(jì)算機(jī)有關(guān)。
一是數(shù)控機(jī)床可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床不能加工的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。
二是數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，相比傳統(tǒng)機(jī)床效率提高了3～7倍。計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)功能，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更改一個(gè)程序，就可以實(shí)現(xiàn)另一個(gè)工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批量生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱(chēng)作實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。
三是數(shù)控機(jī)床加工的零件精度高，尺寸分散度小，裝配容易，不再需要修配。
四是數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減小零件在機(jī)床間的搬運(yùn)頻率。
五是數(shù)控機(jī)床擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而加工可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管。
由于數(shù)控機(jī)床具有以上五大優(yōu)越性，因此大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
從宏觀上看，大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還在產(chǎn)品中開(kāi)發(fā)CAD、CAE、虛擬制造，在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理系統(tǒng)）、CIMS等，在生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)包括人工智能等，最終使得產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。我國(guó)機(jī)床擁有量中數(shù)控機(jī)床的比例（數(shù)控化率）還比較低，因此每年都需進(jìn)口大量機(jī)電產(chǎn)品。這也就從宏觀上再次說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
二、車(chē)床數(shù)控化改造的特點(diǎn)
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前我國(guó)車(chē)床主要是臥式車(chē)床，型號(hào)陳舊，技術(shù)水平落后，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)的發(fā)展。采用先進(jìn)的數(shù)控車(chē)床，已經(jīng)成為當(dāng)今世界制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。鑒于國(guó)內(nèi)制造業(yè)中普通機(jī)床的占有率較高，提高車(chē)床數(shù)控化率有兩個(gè)可行的途徑，一是購(gòu)置新的數(shù)控車(chē)床，二是把臥式車(chē)床改裝成數(shù)控車(chē)床。
花大量的資金更換全新的數(shù)控車(chē)床，給企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較大，同時(shí)報(bào)廢大量的普通車(chē)床也是很大的浪費(fèi)。因此，各個(gè)企業(yè)可根據(jù)自身的情況，酌情提高車(chē)床的數(shù)控化率，可以購(gòu)置一批精度高、性能強(qiáng)的數(shù)控車(chē)床，或數(shù)控化改造一批尚有一定精度的臥式車(chē)床。
1.臥式車(chē)床數(shù)控化改造的特點(diǎn)
（1）車(chē)床改造針對(duì)性強(qiáng)，能滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求。因?yàn)檐?chē)床的改造方案是根據(jù)原機(jī)床中存在的問(wèn)題提出的，要改哪些地方、改到什么程度都要有的放矢，能與生產(chǎn)結(jié)合，可以直接將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，企業(yè)有積極性。
（2）車(chē)床改造可以充分利用原車(chē)床的絕大部分零、部件，大大節(jié)約原材料和資金，見(jiàn)效快，改造周期短，可滿(mǎn)足生產(chǎn)急需。因?yàn)榕f車(chē)床數(shù)控化改造中，大部分床身、立柱等基礎(chǔ)件和許多傳動(dòng)部分都不需更換，費(fèi)用只有購(gòu)買(mǎi)新車(chē)床費(fèi)用的l/15～1/10，工期大大縮短，節(jié)約了成本。
（3）改造后的車(chē)床性能穩(wěn)定可靠，車(chē)床應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大，能適應(yīng)多品種、小批量零件的生產(chǎn)。因?yàn)檐?chē)床的大型構(gòu)件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久時(shí)效越充分，精度比新鑄件更加穩(wěn)定。改造不需要改變支撐類(lèi)大型構(gòu)件，只需修復(fù)或更換中小型部件就可以獲得與新車(chē)床類(lèi)似的效果。改造后的車(chē)床功能有較大的提高，除了保有原有功能外，還可以滿(mǎn)足各種復(fù)雜型面類(lèi)零件的加工要求，擴(kuò)大了車(chē)床的應(yīng)用范圍。
（4）經(jīng)過(guò)數(shù)控化改造，可以有效提高工件加工精度和生產(chǎn)效率。改造依據(jù)了生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展要求，及時(shí)提高了生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高了設(shè)備質(zhì)量。
（5）可以充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)力量的作用，調(diào)動(dòng)技術(shù)人員的積極性，同時(shí)對(duì)工人技術(shù)水平的要求也不會(huì)太高。
（6）在改造期間，通過(guò)拆解舊車(chē)床、裝配新的零部件等改造過(guò)程，間接培養(yǎng)了數(shù)控人才，讓其對(duì)機(jī)床的特性有更詳細(xì)的了解，從而縮短了操作使用和維護(hù)方面的培訓(xùn)時(shí)間，見(jiàn)效快。
2.車(chē)床數(shù)控化改造的成效
通過(guò)車(chē)床數(shù)控化改造，可以使其具有如下優(yōu)點(diǎn)：可以加工出臥式車(chē)床加工不了的曲線、曲面等復(fù)雜零件；可以實(shí)現(xiàn)加工柔性自動(dòng)化，效率比靠凸輪或擋塊等實(shí)現(xiàn)模擬自動(dòng)化的機(jī)床高3.7倍；加工精度高，尺寸分散度小，易于裝配；可實(shí)現(xiàn)多工序集中加工，提高了加工精度，同時(shí)減小了被加工零件在機(jī)床間的搬運(yùn)頻率；擁有自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)機(jī)床加工工藝中的工序，機(jī)床利用率得以大幅提高；若購(gòu)置一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床價(jià)格也要10萬(wàn)元，進(jìn)口設(shè)備的價(jià)格更高，而對(duì)臥式車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造也能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，改造的成本只要2萬(wàn)～3萬(wàn)元；由于采用了自動(dòng)化加工技術(shù)，可以大大降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少?gòu)U品率，提高工作效率。
三、車(chē)床數(shù)控化改造的基本步驟
1.設(shè)計(jì)總體改造方案
數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和設(shè)備三部分組成。臥式車(chē)床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制原有車(chē)床自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù)，提高車(chē)床的加工精度和生產(chǎn)率。
在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造的具體方案時(shí)，所遵循的原則是，在滿(mǎn)足需要的前提下，對(duì)原有車(chē)床盡可能減少改動(dòng)量，以降低改造成本。改造中需要解決的問(wèn)題是：增加數(shù)控裝置，設(shè)計(jì)微機(jī)控制裝置或選用經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控系統(tǒng)；將現(xiàn)有機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給控制裝置改造成數(shù)控控制的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速的進(jìn)給系統(tǒng)；將絲杠換成滾珠絲杠，提高傳動(dòng)精度；把手動(dòng)控制的刀架轉(zhuǎn)位裝置改造成數(shù)控裝置控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架；加裝脈沖編碼器，實(shí)現(xiàn)螺紋的自動(dòng)切削。若對(duì)改造后機(jī)床的要求較高，則要改造主軸，重新設(shè)計(jì)主軸箱，使用主軸伺服電動(dòng)機(jī)或電主軸。
2.數(shù)控化改造項(xiàng)目
（1）控制系統(tǒng)的選定。目前市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型比較多，選擇前首先應(yīng)對(duì)擬改造的臥式車(chē)床的功能有一個(gè)充分的了解，可按照價(jià)格合理、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)方便的原則選擇微機(jī)系統(tǒng)式數(shù)控系統(tǒng)。若選擇微機(jī)系統(tǒng)，需要完成軟、硬件的設(shè)計(jì)，即要完成X軸、Z軸的進(jìn)給控制。分別完成X、Z向的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)車(chē)削端面、外圓、任意錐度圓弧面、球面等加工。為了能夠加工螺紋，配用主軸同步脈沖傳感器，可加工導(dǎo)程在6mm以下的螺紋工件。整個(gè)系統(tǒng)屬于開(kāi)環(huán)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)力大，成本較低，抗干擾性能強(qiáng)，能很好地滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，但是設(shè)計(jì)工作量大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高。
另外，還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)型車(chē)床的數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)制、安裝簡(jiǎn)單，可靠性較高，價(jià)格較貴。
（2）機(jī)械部分的改造。
①滑動(dòng)導(dǎo)軌副。對(duì)數(shù)控車(chē)床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除了應(yīng)該具有臥式車(chē)床導(dǎo)軌的精度和工藝性外，還要有良好的耐磨性，并減少因摩擦力而致死區(qū)。同時(shí)還要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和。一般臥式車(chē)床的導(dǎo)軌材料為HT200，機(jī)床改造時(shí)可在原床鞍下滑面經(jīng)機(jī)械加工后貼一層聚四氟乙烯軟帶。聚四氟乙烯軟帶與鑄鐵配合時(shí)，具有良好的減磨性能，動(dòng)摩擦因數(shù)約為鑄鐵的1/8～1/3，能有效地防止機(jī)床的爬行。此外，床鞍與床身、中滑板與小滑板應(yīng)接觸均勻，接觸面積不應(yīng)小于70%，接觸點(diǎn)數(shù)不應(yīng)小于10點(diǎn)/cm2，這是保證加工精度和尺寸一致性的關(guān)鍵之一。
②絲杠傳動(dòng)副。一般數(shù)控車(chē)床或數(shù)控系統(tǒng)要求采用滾珠絲杠副傳動(dòng)，目的是為了提高機(jī)床的進(jìn)給精度，減小傳動(dòng)副的摩擦阻力。根據(jù)JB/T 2886—2008絲杠精度標(biāo)準(zhǔn)可知，滾珠絲杠分為九級(jí)。臥式車(chē)床使用的是7級(jí)精度的滑動(dòng)絲杠。將3級(jí)精度的滾珠絲杠與7級(jí)精度的滑動(dòng)絲杠比較，從精度來(lái)講，二者的差異并不大，因此建議選用3級(jí)滾珠絲杠來(lái)替換原有絲杠。這樣的好處是傳動(dòng)速度快，反向靈敏，精度較高，所需轉(zhuǎn)矩小。
③拖板系統(tǒng)。拖板的運(yùn)動(dòng)是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是連續(xù)控制。被加工零件的最后坐標(biāo)精度將受拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，尤其是用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)元件的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)更是如此。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動(dòng)，而沒(méi)有位置檢測(cè)和反饋，故實(shí)際移動(dòng)值和系統(tǒng)指令值的差別造成加工誤差。因此，除了床鞍、中滑板（小滑板已被取消）配合精度要求較高外，在傳動(dòng)裝置的布局上還應(yīng)采用減速齒輪箱來(lái)提高傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)精度（分辨率為0.01mm）。
④主軸同步傳感器。主軸同步傳感器的作用就是傳遞信息給數(shù)控裝置，保持主軸的速度和刀架進(jìn)給量一致。安裝時(shí)要求機(jī)床主軸轉(zhuǎn)一圈，傳感器也要轉(zhuǎn)一圈，這樣才能保證發(fā)給數(shù)控裝置的信號(hào)準(zhǔn)確，車(chē)削螺紋時(shí)不亂扣。
關(guān)鍵詞 塑料導(dǎo)軌 基本特點(diǎn) 選用原則
在金屬導(dǎo)軌基體的表面上覆蓋一層塑料或塑料和金屬混合物，稱(chēng)之為塑料導(dǎo)軌。塑料導(dǎo)軌自七十年代被推出，就以摩擦系數(shù)小，且動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相近，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，能有效防止低速爬行現(xiàn)象；且耐磨性好，有自作用；抗振性及化學(xué)穩(wěn)定性好；工藝簡(jiǎn)單、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)迅速成為數(shù)控機(jī)床廣泛使用的新型導(dǎo)軌材料。
1、塑料導(dǎo)軌的兩種類(lèi)型
（1）貼塑導(dǎo)軌
貼塑導(dǎo)軌上的塑料常用聚四氟乙烯軟帶，其摩擦副的形式為鑄鐵-塑料摩擦副。以聚四氟乙烯為基體，加入石墨、銅粉和二硫化鉬混合均勻，然后燒結(jié)成軟帶狀態(tài)，就稱(chēng)為聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。
聚四氟乙烯軟帶是通過(guò)粘接劑粘接在導(dǎo)軌面上的，通常被固定在導(dǎo)軌副中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌或者較短的導(dǎo)軌上，使其與支承導(dǎo)軌或者較長(zhǎng)的導(dǎo)軌相對(duì)滑動(dòng)。
（2） 注塑導(dǎo)軌
注塑導(dǎo)軌也可以叫做涂塑導(dǎo)軌，其上使用的塑料是環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層。
以二硫化鉬和環(huán)氧樹(shù)脂為基體，添加增塑劑，使其混合成膏狀作為一組分，再以固化劑為另一組分，這樣形成的雙組份塑料涂層就是環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層。
常用的有SKC-3或SKC-60耐磨涂層。
2、兩者之特點(diǎn)
這兩種導(dǎo)軌除了前面所述塑料導(dǎo)軌所共有的優(yōu)點(diǎn)以外，它們還各有自己的特點(diǎn)：
（1）貼塑導(dǎo)軌的特點(diǎn)及長(zhǎng)處
除了有良好的摩擦特性外還有良好的阻尼特性，能保證部件移動(dòng)的均勻性和靈敏性，這對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床的定位精度是至關(guān)重要的；抗咬傷性能好，數(shù)控機(jī)床在使用中混入導(dǎo)軌中的極少量灰塵或雜物可被軟帶嵌入，而不損傷配合面；可加工性好，軟帶粘貼好后可方便的在其上開(kāi)油槽；可在干摩擦下工作；能確保導(dǎo)軌有足夠的剛度；成本低。
聚四氟乙烯軟帶導(dǎo)軌的另一個(gè)最顯著優(yōu)點(diǎn)是使用工藝簡(jiǎn)單，要求條件很容易達(dá)到并能快速掌握。這就使得生產(chǎn)效率大大提高，并且使用過(guò)程中的維護(hù)維修方便，損壞后更換容易。
（2）注塑導(dǎo)軌的特點(diǎn)及長(zhǎng)處
注塑導(dǎo)軌所用SKC-3或SKC-60涂層與金屬的親和力好，從而導(dǎo)致其附著力強(qiáng)，具有良好的可加工型，可經(jīng)車(chē)、銑、刨、鉆、磨削和刮削加工；涂料固化時(shí)體積不收縮，尺寸穩(wěn)定；有極好的摩擦性和耐磨性；其抗壓強(qiáng)度比聚四氟乙烯軟帶導(dǎo)軌要高；能彌補(bǔ)一些導(dǎo)軌面的鑄造缺陷，有利于解決傳統(tǒng)刮研工藝費(fèi)工費(fèi)時(shí)的弊端；可有效縮短機(jī)床裝配周期、提高裝配精度、簡(jiǎn)化裝配工藝。
SKC-3或SKC-60耐磨涂層導(dǎo)軌有別于軟帶導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)在于它特別適合在不能用軟帶的復(fù)雜配合型面中使用。因其固化前是半流體狀態(tài)，在高壓油槍的注入壓力下，它很容易在復(fù)雜型面中流動(dòng)、成型。對(duì)于重型機(jī)床和大型機(jī)床，可以在調(diào)整好固定導(dǎo)軌和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌間的相關(guān)位置精度后再注入涂料，這樣可以很大程度的節(jié)省加工時(shí)間。
3、貼塑導(dǎo)軌與注塑導(dǎo)軌的選用原則
一般聚四氟乙烯軟帶和SKC-3或SKC-60常與鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬的鑲鋼導(dǎo)軌相配合使用。
（1）貼塑導(dǎo)軌的選用
常根據(jù)PV值來(lái)進(jìn)行選用。PV值是摩擦副的重要技術(shù)指標(biāo)，在設(shè)計(jì)機(jī)床導(dǎo)軌尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)滑動(dòng)速度v與比壓p之值，使P、V的交點(diǎn)處于曲線的下方。如果滿(mǎn)足不了要求，可以加大導(dǎo)軌面積，以降低p值來(lái)滿(mǎn)足要求。一般導(dǎo)軌的比壓p=0.1～0.2Mpa。
還要考慮到導(dǎo)軌的承載能力，在設(shè)計(jì)機(jī)床導(dǎo)軌尺寸時(shí)，應(yīng)注意減小導(dǎo)軌的比壓，以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。導(dǎo)軌軟帶的厚度有很多種，一般選用1.5～2.0mm為宜。
采用導(dǎo)軌軟帶時(shí)常配以定程、定量系統(tǒng)，這樣可進(jìn)一步提高導(dǎo)軌的使用壽命。
粘貼工藝原則：
導(dǎo)軌軟帶一般粘在短的動(dòng)導(dǎo)軌上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌都可以粘貼；
粘貼軟帶的金屬導(dǎo)軌面一般是采用刨削或銑削的方式加工成凹槽，以防止軟帶黏結(jié)時(shí)發(fā)生移動(dòng)。粘貼軟帶相配合的金屬導(dǎo)軌面的粗糙度要適宜，該粗糙度值太大，容易使軟帶產(chǎn)生劃痕，太小則不能形成聚四氟乙烯的轉(zhuǎn)移膜，會(huì)使軟帶加快磨損，一般推薦為1.6 um或3.2 um；
相配金屬導(dǎo)軌如為鑲鋼淬硬導(dǎo)軌，其硬度一般為52HRC以上；
按粘貼軟帶導(dǎo)軌面的幾何尺寸，將軟帶切割成形，適當(dāng)考慮工藝余量；
采用各種清洗劑分別將軟帶與黏結(jié)導(dǎo)軌面清洗干凈，曬干備用；
粘結(jié)時(shí)，分別均勻涂布于軟帶表面和黏結(jié)導(dǎo)軌面的涂膠層不易太厚，一般以0.05～0.1mm之間為宜；
粘結(jié)好之后，將貼塑導(dǎo)軌副的貼塑導(dǎo)軌壓在與之相配合的金屬導(dǎo)軌上，使固化壓力達(dá)到規(guī)定值；
經(jīng)過(guò)24小時(shí)室溫固化后，再檢查粘結(jié)質(zhì)量。合格后可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在軟帶上開(kāi)出油槽，寬度為5mm左右為宜。
（2）注塑導(dǎo)軌的選用
常在不能或不便用軟帶的復(fù)雜配合型面中使用；
特別適用于大型或重型機(jī)床導(dǎo)向基礎(chǔ)件的長(zhǎng)動(dòng)導(dǎo)軌。
注塑工藝原則：
在為導(dǎo)軌涂抹環(huán)氧型耐磨涂層之前，要先將導(dǎo)軌的涂層面加工成鋸齒形狀，然后對(duì)與塑料導(dǎo)軌相配合的金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行清洗，并且為其涂上薄薄一層專(zhuān)用脫模劑或者硅油，以防其與耐磨導(dǎo)軌涂層的粘接。在為導(dǎo)軌涂抹完環(huán)氧型耐磨涂層之后，等待其固化，最后將兩導(dǎo)軌分離。
本論文為江漢大學(xué)機(jī)電與建筑工程學(xué)院院級(jí)項(xiàng)目《在數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)突出創(chuàng)新性、綜合性、實(shí)踐性的研究》資助。
參考文獻(xiàn)：
[1]宋明寬等.型機(jī)床橫梁與立柱導(dǎo)軌副注膠成型工藝淺析[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2011（10）.
