郭茂濱

摘 要：在當(dāng)前階段，單位提升自身的自動(dòng)化水平的一個(gè)關(guān)鍵方法就是把常見(jiàn)的機(jī)床進(jìn)行積極的革新，使之成為數(shù)控體系。文章重點(diǎn)的分析了該項(xiàng)革新活動(dòng)相關(guān)的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；機(jī)床；數(shù)控化；改造；方案

1 簡(jiǎn)介數(shù)控機(jī)床

具體的講，它是說(shuō)把加工工作中的多項(xiàng)活動(dòng)和程序，包括刀具以及部件間的各項(xiàng)位移數(shù)據(jù)都通過(guò)數(shù)字的形式體現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)控制介質(zhì)（如穿孔紙帶或磁帶、磁盤(pán)等）將數(shù)字信息送入專用的或通用的計(jì)算機(jī)，電腦負(fù)責(zé)分析信息內(nèi)容，進(jìn)而管控設(shè)備的伺服體系等，確保設(shè)備能夠制造出所需的零件。

2 如何進(jìn)行改造活動(dòng)

2.1 認(rèn)真的開(kāi)展可行性測(cè)評(píng)工作

2.1.1 評(píng)價(jià)它的價(jià)值。比如具體的加工處，它的關(guān)鍵機(jī)電零件有如下的一些：①系統(tǒng)及操作子系統(tǒng)；②伺服系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)；③機(jī)床電氣；④機(jī)械本體床身、立柱、導(dǎo)軌和絲杠等；⑤刀庫(kù)機(jī)械手系統(tǒng)；⑥自動(dòng)工作臺(tái)交換系統(tǒng)等。所有的分支體系結(jié)合其具體的狀態(tài)，都能夠進(jìn)行合理的價(jià)值測(cè)評(píng)。

2.1.2 對(duì)于革新中可以實(shí)現(xiàn)的意義展開(kāi)測(cè)評(píng)，也就是說(shuō)有何種形式的精準(zhǔn)性以及使用特征等。

2.1.3 對(duì)費(fèi)用進(jìn)行預(yù)估，也就是花費(fèi)的費(fèi)用的測(cè)評(píng)?；ㄙM(fèi)的費(fèi)用的多少和設(shè)置改造意義有著非常緊密的關(guān)聯(lián)。使用的費(fèi)用大體上有如下的一些組成部分。①數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)伺服系統(tǒng)；②電氣和備用件的替代；③機(jī)械零件精準(zhǔn)性的維護(hù)；④機(jī)床輔助系統(tǒng)如液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等維修保養(yǎng)；⑤設(shè)備外在形象的處理。⑥革新后的調(diào)測(cè)；⑦革新活動(dòng)要使用的技術(shù)勞務(wù)資金。如果受到改造資金影響的話，能夠更改其意義，減少規(guī)定以此來(lái)降低花費(fèi)的資金。

2.1.4 認(rèn)真地評(píng)價(jià)方案內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)性。在設(shè)置方案的時(shí)候，要想對(duì)裝置開(kāi)展全方位的分析是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，所以，在后續(xù)的建設(shè)的時(shí)候還是會(huì)遇到許多的不利現(xiàn)象。所以，應(yīng)該認(rèn)真的開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)活動(dòng)，而且要制定有序的方法。常見(jiàn)的措施是在項(xiàng)目資金中，設(shè)置不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用。

2.1.5 開(kāi)展性價(jià)比的測(cè)評(píng)活動(dòng)。要想確保其費(fèi)用合理，就要認(rèn)真的進(jìn)行性價(jià)比的測(cè)評(píng)活動(dòng)。一般是對(duì)市面上的功效大致相同的設(shè)備來(lái)對(duì)比。

2.2 認(rèn)真的選取體系

體系作為設(shè)備的關(guān)鍵要素，在選取的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)它的性能以及花費(fèi)的資金和維護(hù)活動(dòng)等開(kāi)展全方位的測(cè)評(píng)。它有三類形式：步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其中步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。它的精確性通常是取決于步進(jìn)電機(jī)的角位移準(zhǔn)確度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距準(zhǔn)確度，因此相對(duì)來(lái)講，其并不是非常的精準(zhǔn)。不過(guò)體系的構(gòu)造比較的單一，比較安穩(wěn)，而且花費(fèi)的資金也不多，能夠進(jìn)行有序的改裝。

2.3 合理的選擇伺服體系

該體系是設(shè)備的關(guān)鍵構(gòu)成要素，不僅僅是信息輸送的關(guān)鍵步驟，同時(shí)還對(duì)能量的體現(xiàn)起到很關(guān)鍵的意義。其性能取決于體系的性能。比如，設(shè)備最佳的位移速率等等的關(guān)進(jìn)要素都是由伺服體系的發(fā)展方向來(lái)明確的。結(jié)合其控制樣式來(lái)分析的話，它通常由三種模式，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類。如果是一般的設(shè)備的話，通常是選取費(fèi)用不高的體系，也就是第一種。

2.4 設(shè)備零件的革新

任何全新的數(shù)控設(shè)備，開(kāi)展設(shè)計(jì)的時(shí)候，要確保其動(dòng)態(tài)剛性合理，而且還應(yīng)該確保傳動(dòng)沒(méi)有空隙，方便進(jìn)行維護(hù)。在革新的時(shí)候，最好是朝著這個(gè)方向發(fā)展，而且要做好如下的一些事項(xiàng)。

2.4.1 導(dǎo)軌副。針對(duì)此類設(shè)備來(lái)講，它不僅僅要有一般的設(shè)備的導(dǎo)向性以及技術(shù)，還應(yīng)該在耐磨性等方面合理，而且要降低由于摩擦而導(dǎo)致的不利現(xiàn)象。

2.4.2 齒輪副。普通的設(shè)備齒輪關(guān)鍵是聚集于主軸箱和變速箱中。要想確保傳動(dòng)的精確性合乎規(guī)定，它用到的齒輪的精確性就要高于一般的設(shè)備。

2.4.3 滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈準(zhǔn)確度。它的選取關(guān)鍵在于零件的精準(zhǔn)性等要素。

2.4.4 聯(lián)軸器。要想提升體系反向中的間隙問(wèn)題，就要確保所用的聯(lián)軸器多數(shù)采用無(wú)鍵連接。

2.4.5 回轉(zhuǎn)刀架。一般改裝的車床多數(shù)采用四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。

2.4.6 安全防護(hù)。任何革新活動(dòng)都應(yīng)該將安全作為必須要考慮的事項(xiàng)。在革新活動(dòng)進(jìn)行的時(shí)候，要結(jié)合具體狀態(tài)來(lái)研究應(yīng)對(duì)方法，千萬(wàn)不能忽略。

3 簡(jiǎn)述數(shù)控體系的研發(fā)措施

3.1 以單片機(jī)為前提的體系

基于單片機(jī)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)一般采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，步進(jìn)電機(jī)采用脈沖方式工作，基本原理是：系統(tǒng)中的鍵盤(pán)用于向計(jì)算機(jī)輸入和編輯零件加工程序；采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息；存儲(chǔ)器用來(lái)存放監(jiān)控程序、鍵盤(pán)掃描程序、顯示驅(qū)動(dòng)程序及用戶控制代碼程序等；功率放大器用來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)送來(lái)的脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。應(yīng)該開(kāi)展的活動(dòng)內(nèi)容有如下的一些：

3.1.1 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般采用51系統(tǒng)單片機(jī)作為主控制器，以它為前提進(jìn)行器件擴(kuò)展。

3.1.2 軟件設(shè)計(jì)。包括：監(jiān)控與操作軟件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、系統(tǒng)監(jiān)控、指揮整個(gè)系統(tǒng)軟件協(xié)調(diào)工作等，包括系統(tǒng)的初始化、命令處理循環(huán)、零件加工程序的編輯修改等；步進(jìn)電機(jī)控制軟件，包括：通電狀態(tài)代碼和電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。

3.2 以ARM和運(yùn)動(dòng)控制器為前提的體系

3.2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)硬件采用主從式雙CPU結(jié)構(gòu)模式。主CPU為ARM處理器，用于鍵盤(pán)、顯示，網(wǎng)絡(luò)通訊等管理工作，而從CPU即為運(yùn)動(dòng)控制芯片，專門(mén)負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制的處理工作。ARM處理器通過(guò)總線操作，把命令寫(xiě)入運(yùn)動(dòng)控制芯片，使運(yùn)動(dòng)控制芯片來(lái)完成運(yùn)動(dòng)控制。

3.2.2 關(guān)于操作體系以及編程用語(yǔ)。要想合理的發(fā)揮出硬件內(nèi)容，而且還保證它的實(shí)時(shí)特點(diǎn)，就要使用了μC/OS多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。使用到μC/OS操作系統(tǒng)，經(jīng)由其來(lái)開(kāi)展多項(xiàng)內(nèi)容的管控活動(dòng)。程序的編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言以及ARM匯編語(yǔ)言。

3.3 以PC機(jī)為前提的體系

最近一段時(shí)間中，這種體系已經(jīng)被大量的應(yīng)用到活動(dòng)中。采用工業(yè)PC機(jī)在WIN-DOWS操作系統(tǒng)下通用的數(shù)控系統(tǒng)，早就變成了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵方向?；诠I(yè)PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是標(biāo)準(zhǔn)的PC硬件和操作系統(tǒng)，所以方便開(kāi)展模塊化的分析。當(dāng)今的全新的體系發(fā)展方向就是開(kāi)放式的數(shù)控體系。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文的敘述，我們得知，要想開(kāi)展好數(shù)控化革新工作，就要將關(guān)鍵放到電氣以及控制體系的革新方向上，對(duì)于機(jī)械區(qū)域，只需要對(duì)那些容易影響到精準(zhǔn)性的零件進(jìn)行處理就可以了。此舉能夠降低革新所需的時(shí)間，減少費(fèi)用，而且方便對(duì)體系升級(jí)。由于社會(huì)高度前進(jìn)，工藝不斷發(fā)展，該項(xiàng)工藝的發(fā)展，必然會(huì)帶動(dòng)改性革新工藝朝著更加健康合理的層次進(jìn)步。

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