对普通车床进行数控化改造的方法：

数控化加工是机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率发展的趋势。结合我国实际国情，经济型数控车床是我国从普通车床向数控车床发展的及其重要的台阶。利用现有的普通车床，对其进行数控化改造是一条低成本，高效益的途径。

一、总体方案：总体框架说明：

1、 PC机可采用工控PC机，可满足该控制系统的控制要求。 2、运动控制卡。我们采用了由ADVANTECH公司生产的PCL运动控制卡。该卡是一种高速三轴步进电机运动控制卡，它有16位的数字输入、输出口，可实现三轴联动。因此，它可以满足车床X，Z轴联动，实现直线，圆弧插补。 3、光电耦合电路是自己设计的，它的作用是能够隔离外部干扰信号对运动控制卡的信号冲击，提高系统的稳定性。 4、机床本体是由C613改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等，保留原来的三爪卡盘等。 5、步进电机及其驱动器是采用南京四通公司的。驱动器的输入电压式45V，考虑步进电机的步距角和丝杆的螺距，本系统X轴的脉冲当量是0.00125，Z轴的脉冲当量是0.0025。完全能够达到0.005mm的加工精度要求。 6、各种限位开关，减速开关，回零开关均安装在机床本体上，限位开关是起这硬件硬限位的作用，当车床加工工件超出加工范围时，车床自动停止加工。减速开关的作用是当车床刀架回零并走到车床零点附近时，减速开关被开启并通知车床减速走到零位置。

二、进给系统的设计：

考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统尽可能的要减少中间传动环节。本车床的X，Z两轴进给系统去掉了原来的进给系统的中间传动环节，直接采用了步进电机＋刚性联轴器＋滚珠丝杆的传动方案。拆除原来的丝杆，增加少量的机械附件，就可安装步进电机及滚珠丝杆螺母副。根据计算，要求步进电机的扭距是5 Nm。我们选用步进电机是南京四通公司的86BYG250C-SAFRBC-0302，步距角选用0.9/1.8，扭距是7.5Nm。驱动器的型号是SH20806，输入电压是45V。

三、普通车床-控制系统的软件部分：

该车床控制系统的软件部分采用VC＋＋6.0编写，该软件的加工界面如图2。其功能主要有读取零件的加工G代码，编辑和编译G代码，仿真加工（包括加工前仿真和与加工同步仿真，回参考点，手工对刀，加工中断，超程软限位等功能。它可处理进给速度，主轴速度及转速方向，刀具信息，M功能等多种加工信息。该软件的操作平台是Windows98。该软件的操作过程是首先读入*.NC或*.TXT的G代码文件；然后进行编译，编译器能给出不符合本软件的语法错误提示；有错误可也立即修改；然后按照毛胚的实际尺寸输入，软件进行加工前仿真。在确认没有因G代码引起的加工错误的情况下，可以开始机床加工。加工前得首先对刀，对刀的意义在于建立起工件坐标与车床坐标之间得关系。加工过程中，软件界面的状态栏还显示出刀具当前的坐标，加工状态，加工时间等信息。

四、主轴系统改造：

拆除了原来的主轴变速箱，采用变频器＋皮带＋主轴＋编码器。该系统的主轴速度也是有级调速，共7级，速度可以从40rpm到1200rpm，不过每一档的速度可以根据需要通过设置变频器来实现。利用变频器的五个端子，可以用数字量控制电机的正，反转，停止及各档速度。本变频器是松下产品，其中七档频率在A20~A26中设置，端口应该由端口控制器（A1）控制。本系统没有采用手工机械调速，所有的速度均由G代码中的S命令来控制。软件可以读取G代码，自动控制主轴电机转速。

五、刀架结构：

由于本车床刀架改装以后，只能安装两把刀具，一把用于车削普通柱，锥面及端面，一把用于加工螺纹，故没有采用旋转式刀架，刀具是被安装在刀架的前后两端，采用X轴前后走刀以实现自动换刀。

数控系统 让操作如此简单

　　铁路市场  容量巨大

　　目前，我国铁路已经取得了大量新的技术成果，在机车车辆方面，国产时速350km“和谐号”动车组列车实现批量生产；高速动车组关键技术研究不断深化，确定了新一代高速动车组的系统设计方案并开始生产。大功率机车关键技术创新取得重大进展，6轴7200kW、6轴9600kW大功率电力机车和6000hp (1hp=745.700W)大功率内燃机车投入批量生产；70t级新型货车也大量交付使用，货车升级换代加速推进。普通车床

　　“十一五”期间，中国将完成时速在300km以上的客运专线大约5457km。2006～2010年，中国投资1.25万亿元人民币，建设17000km铁路新线。

　　据麦肯锡预测，中国铁路设备（包括车辆、部件以及信号系统等设备）市场的规模，将在2004～2008年年均100亿美元的基础上增加4倍——在2009～2013年间达到年均逾500亿美元。2010年，在全球铁路设备总支出中，中国有望占50%以上。

　　我国的铁路机车现在是采用内燃机车和电力机车两种牵引方式。

　　内燃机车，适合客货两种运输，动力强劲，拉力大，对于输电成本很高的地区来说，是一种比较好的铁路牵引解决方案。但是噪声大，污染环境，速度不会很快，主要应用于货运领域。

　　电力机车，是现代运输业的象征，日本新干线、欧洲之星等高速火车都用电力机车，低碳、安静、平稳、高速、舒适是其优点，尤其适用于客运，比内燃机车更环保（能源来自发电厂，可以集中整治）。

　　中国轨道交通建设全面提速，轨道装备生产企业也迎来了发展机遇，而数控机床是生产机车车辆不可缺少的关键设备。具体到使用哪些数控机床，还要从了解需要加工的部件开始。据中国北车集团大连机车车辆有限公司工艺技术部主任工艺师韦江先生介绍，大连机车是中国既生产内燃机车又生产电力机车的国有大型企业，精密机械加工件主要集中在柴油机和机车转向架这两个大型关键部件上，其中转向架是内燃机车和电力机车共有的部件，其加工精度对高速列车的安全可靠运行而言显得尤为重要。

　　铁路机车车辆的生产模式主要是多品种中、小批量生产，单品种机车的年生产数量不超过300台，柴油机采用的是2000～6000hp中速柴油机，主要加工零部件是我们熟知的机体、曲轴、气缸盖、连杆这些经典零件；转向架主要包括车轴、车轮、变速箱（驱动装置，含有大小齿轮）、构架的加工。目前用到的设备一般都是3轴的，主要有大型龙门加工中心、中型卧式加工中心、立式加工中心、数控立车及数控磨床；一些轴类零件的加工，如车轴、曲轴、凸轮轴使用了5轴数控车铣机床。

　　配套装备  要求严格

　　铁路对数控设备的需求主要体现在三个方面：

　　首先是精度，机车车辆产品加工中遇到的曲面加工非常少，所以，相比较而言，加工车间更注重的是加工精度的提升，因为整个的位置度和尺寸公差都非常小，需要设备的精度更高，尤其是重复精度，而且需要精度保持的更久一些。普通车床

　　其次是效率，韦江先生表示，效率的提升是目前机车车辆加工车间最看重的。据介绍，大连机车的产品处于饱和状态，现有的加工中心基本都是开满24h的，生产能力比较紧张，主要问题是切削效率低和辅助时间长导致整体生产效率低。由于对设备性能缺乏了解，对先进的高速切削技术和刀具技术不敢大胆应用，而且现有设备大多转速低于5000r/min，大部分切削是在2000r/min以下的状态完成加工的，这方面的提高，需要设备制造商的支持。有一种加工中心配交换工作台的方式，是韦江先生非常看好的：“我从国外看到，几台同类型的加工中心使用数个相同的交换工作台，这个交换工作台是厂家的一种交钥匙工程，不同工序的工装都设计在各个交换工作台上。设计工人操作时只需要把工件装卡到交换工作台上，看到哪一台加工中心空闲，输入相应的产品和工装编号送过去就可以了。”HAAS和MAZAK都有这种设计，这是提高效率的一个非常好的手段，对操作人员的技术要求低，一个人就能操作多台设备，限度地降低了机床辅助时间。但问题是，现在大部分机车车辆企业基本都是比较老的、传统的企业，当时购买的设备都是各自为战，集中度较差，无法全面实现这种效率的提升。而相比较之下，国外的企业选用同一家的设备就很多，管理起来也非常容易，这将是国内传统机车车辆制造企业今后发展的一个目标。

　　再次是设备的可靠性，应用先进机床技术多并不完全代表设备可靠性的提高，一些传统而可靠的技术应该保留，一些关键设备的损坏会导致整个生产线的停顿，这是企业最不愿意看到的结果。

　　随着国内铁路机车车辆制造水平的提高，以及与国际铁路机车车辆行业技术合作的升级，计算机辅助制造平台已成为铁路机车车辆生产准备过程中不可或缺的环节。如何在有限的生产时间内进行高效、稳定的数控加工，满足有限的生产周期要求和严格的产品质量要求是业内共同关心的课题。软件平台需要在数据接口、加工范围、智能加工以及易学易用等方面都具有鲜明的特色，才能适合机车生产的CAM需求。

　　大连机车现在使用的都是机床自带的软件包，工人根据图纸编程，但是整个3D设计、CAM转换程序这些基本处于闲置状态，归结其原因，韦江先生认为主要在于两方面，一是从企业自身体制受限。事先调试好的程序在车间没有时间进行试加工。另外，软件的服务团队不能令人满意，如果企业自身没有培养相应的人才，向软件供应商请求帮助，费用还是非常高的。

　　而从整体布局来看，CNC的编程、联网和集中控制还是非常有用的，但在很多同类的企业中还没有普及，而且主要原因在于购买的设备不齐整，现在缺少一个可以将各种数控系统进行整合的平台。普通车床