車床數(shù)控改造，不言而喻數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動電路的設(shè)計應(yīng)用是重中之重。 兩者直接決定了車床數(shù)控改造能否達到改造目的和正常高效使用。 探討兩者的設(shè)計運用具有很高的研究實用價值。

1 車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計

圖 1 數(shù)控系統(tǒng)簡易框架圖

　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理

　　車床數(shù)控運行的控制系統(tǒng)就叫做車床數(shù)控系統(tǒng)。

　　1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)組成。 數(shù)控系統(tǒng)和控制介質(zhì)、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、車床共同組成數(shù)控車床。 數(shù)控系統(tǒng)籠統(tǒng)來講，一般可分為硬件數(shù)控系統(tǒng)和計算機數(shù)控系統(tǒng)。 硬件數(shù)控系統(tǒng)不難理解，就是車床數(shù)控系統(tǒng)的硬件載體部分。 計算機數(shù)控系統(tǒng)在硬件數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展成形， 簡單說計算機數(shù)控系統(tǒng)就是一種包含計算機在內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)， 相較硬件數(shù)控系統(tǒng)具有隨時可以通過軟件來更改擴充功能的優(yōu)勢。 數(shù)控系統(tǒng)主要由輸入裝置、存儲器、控制器、運算器、輸出裝置和完整處理數(shù)控加工軟件組成。

　　1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)工作原理 。 當車 床開始運行 ，數(shù)控系統(tǒng)開始接收由穿孔帶、閱讀機、磁盤、鍵盤等代碼信息的輸入，進行識別譯碼后儲存到指定存儲區(qū)， 以此作為控制與運算車床工作的原始數(shù)據(jù)。 數(shù)控系統(tǒng)貫穿車床工作運行始終。

　　1.2 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計方向

　　1.2.1 高速高效化。 以車床加工高速高效化為原則 ，努力提高數(shù)控系統(tǒng)的效率， 降低成本， 促進數(shù)控車床高速高效化發(fā)展。

　　1.2.2 高精度。 機械加工的高精度要求在車床加工當中不斷被強調(diào)，說明車床加工產(chǎn)品高精度的重要性，當前機械制造工業(yè)產(chǎn)品精度從微米級要求到亞微米級要求， 再到納米級精度需求，需要數(shù)控系統(tǒng)不斷的提高車床數(shù)控精度。

　　1.2.3 高可靠性。 車床數(shù)控系統(tǒng)作為控制方 ，其可靠性必須要高于作為被控對象的車床至少一個數(shù)量級。 保證車床數(shù)控系統(tǒng)的適度可靠性， 對于全天候工作的自動化車床加工具有重大意義。

　　1.2.4 模塊專門化。 數(shù)控車床具有多樣，小批量等特點，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)功能的模塊化專門化， 能顯著提高和優(yōu)化數(shù)控車床的性價比。

　　1.2.5 智能化。 數(shù)控系統(tǒng)智能化包括為提升效率和質(zhì)量方面的智能化，為提高性能連接方便快捷方面的智能化，為簡化編程操作方面的智能化，為系統(tǒng)診斷監(jiān)控方面的智能化。

　　1.2.6 柔性集成化。 數(shù)控系統(tǒng)柔性化就是努力將數(shù)控系統(tǒng)的點、線數(shù)控方式向面和整體數(shù)控方式發(fā)展。 數(shù)控系統(tǒng)集成化就是數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)施設(shè)備及應(yīng)用性經(jīng)濟性的綜合性設(shè)計集成發(fā)展。

　　1.2.7 開放性。 數(shù)控車床加工產(chǎn)品的需求多變性 ，數(shù)控系統(tǒng)也應(yīng)適應(yīng)數(shù)控進線、聯(lián)網(wǎng)、普及、個性化、多品種、小批量、柔性化等發(fā)展需求，加大設(shè)計生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)力度。

　　1.3 數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　車床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計需要具體實踐來證明其自身實用價值，數(shù)控系統(tǒng)的選擇是數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的最終效益效果的關(guān)鍵。 數(shù)控系統(tǒng)的選擇應(yīng)具有一定的標準和原則保障。 首先數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具備良好性價比、較高可靠性功能性，以及優(yōu)質(zhì)的售后市場服務(wù)供應(yīng)。 其次，一套數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命可以達到 8 年，但是隨著科技技術(shù)的飛躍式發(fā)展， 大多數(shù)的較高端數(shù)控系統(tǒng)制造基本 5 年甚至更短時間內(nèi)就會出現(xiàn)新產(chǎn)品。 要求數(shù)控系統(tǒng)的使用更換和生產(chǎn)更換速度步調(diào)一致不符合車床數(shù)控加工發(fā)展需求且不夠現(xiàn)實。這就要求數(shù)控系統(tǒng)需要具備可級可拓寬功能作用的條件。這對數(shù)控車床使用消費者而言意義重大。 最后，在數(shù)控系統(tǒng)的選用上盡量選用現(xiàn)成的數(shù)控系統(tǒng)作少量的適應(yīng)性改動或配接， 而不必整體更換。 這不僅能實現(xiàn)經(jīng)濟成本節(jié)約，同時能夠有效最小化數(shù)控系統(tǒng)更換交接帶來的生產(chǎn)問題。

　　數(shù)控系統(tǒng)的選擇具有多方案性， 可以全部自行設(shè)計制作，當然也可以采用 STD 模塊改制，單片機改制等。模塊化，開放式，多 CPU 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)今后的發(fā)展大致方向。 在數(shù)控系統(tǒng)選擇中，除了要考慮到各微處理器并行工作，提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度，分散軟件職能，實現(xiàn)各環(huán)境多任務(wù)處理等功能目的外，要有機結(jié)合企業(yè)條件，社會經(jīng)濟環(huán)境等內(nèi)外部因素，從宏觀角度努力實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控系統(tǒng)選擇的最優(yōu)化。

2 車床驅(qū)動電路設(shè)計

　　2.1 驅(qū)動電路組成及意義

　　位于主電路和控制電路之間，用來對控制電路的信號進行放大的中間電路，稱為驅(qū)動電路。 數(shù)控車床驅(qū)動電路就是驅(qū)動車床步進機電工作的電氣動力的驅(qū)動電路。 數(shù)控車床驅(qū)動電路主要包括整流橋，三端穩(wěn)壓器，集成可調(diào)脈寬調(diào)節(jié)器，定時器，恒流斬波管，開關(guān)管，步進電機一相定子繞組等。 步進電機是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行元件,步進電機需要專用電源供給輸入電脈沖,脈沖輸入引起步進電機步距角移動,再把脈沖信號轉(zhuǎn)變成位移執(zhí)行的元件。 電量供應(yīng)是車床加工工作的動力源，是數(shù)控車床加工工作的前提條件，是數(shù)控系統(tǒng)及車床正常運行工作的保障。 依照科學發(fā)展指導原則進行數(shù)控車床的驅(qū)動電路設(shè)計， 是實現(xiàn)車床數(shù)控改造的重要內(nèi)容。

　　2.2 驅(qū)動電路的設(shè)計

　　車床數(shù)控驅(qū)動電路最基本任務(wù)，就是將反饋信號按照其控制目標的要求，轉(zhuǎn)換為可以使車床數(shù)控使開通或關(guān)斷的信號。 對半控型驅(qū)動只需提供開通控制信號， 對全控型驅(qū)動既需要提供控制開通信號，又要提供控制關(guān)斷信號，以保證車床數(shù)控加工運行的需求可靠導通或關(guān)斷,這是車床數(shù)控驅(qū)動電路設(shè)計的目的，也是進行設(shè)計實施的行為準則。 車床數(shù)控驅(qū)動電路通常設(shè)計詳細見圖 2。

圖 2 驅(qū)動電路設(shè)計圖

3 結(jié)束語

　　在車床數(shù)控改造當中，有很多現(xiàn)實問題需要解決，其中，數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動電路的設(shè)計應(yīng)用時關(guān)鍵難點所在， 同時二者對車床成功數(shù)控改造和數(shù)控運行加工有著重大的決定性意義。 以科學發(fā)展觀為指導，注重實踐經(jīng)驗積累，不斷的研究和探索更優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動電路設(shè)計， 是實現(xiàn)機械制造全面數(shù)控化的重要一步，意義重大。

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