(天津钢管集团股份有限公司 天津市 300301)
摘要：计算机数控机床的改造，对于提升机械加工制造的工作效率和工作质量有着积极的影响。在计算机数控机床的改造过程中，需要考虑到当前机械加工生产的实际情况，了解其未来的发展需求，有针对性的进行改造、升级。基于此，本文围绕着计算机数控机床的改造及应用展开讨论，对于计算机数控机床的结构组成和工作原理进行分析，明确机床设备改造的要点，结合新型计算机数控机床的研发和应用进行深入的探讨。
关键词：计算机数控机床；改造；应用
前言：计算机数控机床的工作运行，主要通过计算机数字控制装置进行操作，执行工作制定，启动数控加工程序，并在操作系统、软件、硬件的协同作用下，控制机床进行加工制造。在计算机数控机床的改造过程中，应该明确需要重点改造的部件，在有限的时间内，以更小的成本投入来完成该项工作。进一步提升计算机数控机床的的自动化水平，还需要对其进行改造，完善其功能，提升机械的精度，其对于机械加工制造行业的发展与进步有着积极的促进作用。
1.计算机数控机床的结构组成和工作原理
在机械加工制造中，计算机数控机床是重要的设备，利用计算机系统进行操作和控制，在伺服系统及相关执行元件的协同作用下，完成对工件的加工。在计算机数控机床的改造过程中，需要对其结构组成和工作原理进行全面的了解，从中寻找值得改进的部分，能够有效提升改造工作的效率。在计算机数控机床系统中，以数控机床控制器为主体，其硬件和软件与输入设备（操作面板、纸带阅读机、光驱、软驱、磁带机等）、输出设备（打印机、穿孔机、电传机和显示器）、速度控制单元以及位置检测单元（旋转变压器、位置同步器）连接，可编程控制器PLC则与主轴控制单元、电气控制单元连接。计算机数控机床装置主要具备控制、准备、插补、固定循环加工、刀具及通信等多种功能。
在计算机数控机床的工作运行中，利用计算机进行输入程序信息的译码、和处理，将加工零件的数据信息传送至控制轴，并进行转换处理，驱动伺服系统，并进行插补处理，完成位置控制和速度控制。
2.计算机数控机床的改造的要点分析
2.1可行性评估
在计算机数控机床的改造中，需要对于机床的精确度和应用性能提出明确的要求，进而设定具体的目标。根据计算机数控机床的结构组成，了解各个机电部件的功能，结合其在机械加工制造中的应用情况，进行价值评估。计算机数控机床改造的精确度和性能目标，需要切合实际情况。针对数控中各个系统和子系统的缺陷和不足，按照既定目标予以改进。在完成计算机数控机床的改造后，其改造效果能够达到目标要求。在实施改造之前，应对此进行准确的评估。根据设定的改造目标，进行成本估算，具体到系统升级、机电元件更换、维修保养、调适检测等多个方面，了解其资金需求。在满足数控机床改造需求的同时，最大限度的降低成本投入。在评估改造价值、目标和成本的基础上，还需要考虑到数控机床改造过程中存在的风险评估。对于改造进程中可能出现意外突发情况，应该预先做好准备，便于快速反应，及时处理[1]。
2.2数控系统改造
数控系统改造是计算机数控机床改造的核心环节，需要提出更为严格的改造要求。在选择数控系统时，应对其性能进行全面的检查，同时考虑到经济性和风险性问题。不同类型的数控系统有着各自的优势和不足，需要根据机械生产加工的实际需要，合理选择数控系统。开环数控系统、闭环数控系统以及半闭环数控系统在驱动方式上存在着一定的差异。其中开环数控系统的操作和调试更加简单、便捷，并能够充分保障开环数控系统的位移的准确度。在数控机床改造中选择开环数控系统，在提升改造质量的同时，还能够提高其工作效率。
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2.3伺服系统改造
在伺服系统的改造过程中，需要考虑到伺服系统在数控机床中的功能和作用，其在信息和能量传递的过程中，发挥着重要的功能和作用。在伺服系统的工作运行中，开环、闭环以及半闭环等不同类型的控制系统均可作为选择。控制系统的选择，在很大程度上影响着数控机床的性能，主要体现在跟踪度、定位度等方面。其中，开环控制系统在经济性方面有着显著的优势。
2.4机械部件改造
计算机数控机床是由多个机械部件组成，机械部件之间摩擦系数、传动间隙和功率影响着数控机床的工作运行性能。在计算机数控机床的机械部件中，导轨副应具备良好的导向度和耐磨程度，对于齿轮副、丝杠（滑动、滚珠）的传动精度有着严格的要求。无键连接联轴器，以减小或完全消除反向间隙，进而提高传动系统的工作运行效率。另外，在完成机械部件的改造后，需要对于数控机床工作运行的安全性作出评估，及时发现其中的风险因素，采取有效的安全防护措施，以保障工作人员的人身健康安全。
3.新型计算机数控机床的研发与应用
3.1硬件设计
天津钢管集团股份有限公司是一家无缝钢管生产厂商，面对日益增长的市场需求，需要持续进行技术革新和升级，进而提高炼钢、轧管和管加工的工作效率，同时保障产品质量。为了不断提升自身的生产能力，天津钢管集团股份有限公司持续引进先进的技术手段，并在计算机数控机床改造方面投入了大量的资金和技术力量，研发新型计算机数控机床，并取得了十分显著的成效。在新型计算机数控机床的研发过程中，根据轧管和管加工等工作的实际需要，对不同类型的数控系统进行硬件设计。
基于单片机的数控系统，主控制器选用51系统单片机，必要时，需要安装所需的扩展设备（ROM、键盘等），其驱动元件选择步进电机，在功率放大器的作用，驱动电机以脉冲方式工作，运行状态为负载。在输入机械零部件加工的程序后，观察数码管显示的信息，从中了解机床运行状态，并从中获取加工数据。基于ARM与运动控制器的数控系统，需要建立双CPU结构模式（ARM处理器为主CPU、运动控制器为从CPU），将其作为系统硬件结构的主体，并与键盘、显示，网络通讯设施连接。在总线操作的过程中，由主CPU发布指令，由从CPU执行，进行运动控制，有效控制机床进行机械加工制造。基于PC机的数控系统，使用WINDOWS操作系统，配制标准PC硬件，与运动控制器连接，构成开放式数控系统结构。
3.2软件设计
计算机数控机床的工作运行，需要硬件设备和软件设备协同工作。基于单片机的数控系统，需要安装监控软件、操作软件（系统初始化、命令处理、加工程序修改等）以及步进电机控制软件（控制电机转速）。在计算机数控机床的工作运行过程中，可进行人机对话，有效提升了机械生产的自动化和智能化水平。基于ARM与运动控制器的数控系统，需要充分利用其系统硬件资源，应用μC/OS
操作系统，使用ARM汇编语言和C语言进行程序编程，可以满足多任务实时控制的需求[2]。
结论：综上所述，在计算机数控机床的改造过程中，需要从机床设备的结构组成和工作原理出发，了解其技术性和经济性要求，对于机床设备改造的可行性进行评估，判断其数控系统、伺服系统以及机械部件改造的必要性。在新型计算机数控机床的研发，需要应用先进的技术手段，进行硬件和软件设计，构建功能完善、性能良好的计算机数控机床系统。
参考文献：
[1]阎岳.智能集成计算机数控关键技术探讨与研究[J].数字技术与应用,2016(02):41+43.
[2]郭茂滨.计算机数控机床改造应用研究[J].科技创新与应用,2013(06):83.
论文作者:孙连亮,刘春振
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/17
标签：数控机床论文; 计算机论文; 数控系统论文; 开环论文; 工作论文; 过程中论文; 加工论文; 《电力设备》2018年第34期论文;