隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和激烈的市場競爭，機(jī)械加工業(yè)加工件精度和線型的要求也逐步增高。在傳統(tǒng)加工方法中，通常采用人工靠模的方法來加工某些特殊線型的零件。這種方法生產(chǎn)效率低，加工精度難以得到保障，工人工作量大，大大增加了產(chǎn)品的成本。而數(shù)控技術(shù)所具有的高精度、高柔性、高效率等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在已被人們廣泛認(rèn)可。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)是勢在必行的。但是對廣大中小型企業(yè)來說，成型的數(shù)控機(jī)床價(jià)格比較昂貴。所以對舊機(jī)床、普通機(jī)床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)計(jì)，既提高了生產(chǎn)效率，保障了加工精度，又可以對企業(yè)現(xiàn)有資源加以利用，降低了成本投入，避免資源浪費(fèi)。

　　對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控設(shè)計(jì)，一般需要進(jìn)行三部分的設(shè)計(jì)：機(jī)械部分設(shè)計(jì)，電器部分的設(shè)計(jì)，軟件程序的設(shè)計(jì)。

　　下面就以利用SIEMENS機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)對龍門刨床進(jìn)行CNC數(shù)控化設(shè)計(jì)，加工羅茨風(fēng)機(jī)兩葉葉輪為例來說明。

1 為何選擇對龍門刨進(jìn)行改造

　　由于加工件尺寸較大，用龍門刨工作臺行程大，可一次加工, 個(gè)加工件，大大地提高了加工效率。

　　由于加工件尺寸較大，用龍門刨工作臺行程大，可一次加工3個(gè)加工件，大大地提高了加工效率。

2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

　　為了確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作的平穩(wěn)性，我們采用滾珠絲杠螺母副替代了原有的絲杠，以提高傳動效率，降低摩擦，提高精度;采用SIEMENS步進(jìn)電機(jī)以減少故障率。

3 電器部分設(shè)計(jì)

　　電器部分是由以卜設(shè)備組成

　　機(jī)床控制系統(tǒng)SINUMERIK 8025

　　驅(qū)動變壓器

　　步進(jìn)馬區(qū)動器STEPDRIVE C

　　步進(jìn)電機(jī)SIEMENS

　　RS232串口線(帶光電隔離)電纜

　　SINUMERIC 8025是由操作而板(OP020),機(jī)床控制而板(MCP),NC單元(ECU)和輸入輸出模塊(DI/0)組成的，可以控制2到3個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給軸和一個(gè)伺服卞軸(或變頻器)。步進(jìn)電機(jī)的控制信號為脈沖，步角為0.36(即每轉(zhuǎn)1000步)。NC單元(ECU)帶有全部接口，出廠設(shè)定為車床并預(yù)裝了車床PLC應(yīng)用程序。輸入輸出模塊(DI/O)16輸入和16輸出(ECU最多可配4個(gè)DI/O模塊)。可利用RS232串行通信與PC機(jī)進(jìn)行PLC程序和零件加工程序的上傳和下載。

　　馭動系統(tǒng)采用STEPDRIVE C或STEP-DRIVE C+驅(qū)動系統(tǒng)。

　　步進(jìn)電機(jī)采用五相棍合式步進(jìn)電機(jī)。

　　馭動系統(tǒng)需配置380/85 VAC變壓器和24VDC電源。

　　以加工羅茨風(fēng)機(jī)的漸開線葉型的葉輪為例，只需要控制刀架在X方向和Z方向上的進(jìn)給，故只需要2臺步進(jìn)電機(jī)馭動器及步進(jìn)電機(jī)來控制效杠的轉(zhuǎn)動。利用龍門刨床上的工作臺限位開關(guān)來控制加工程序指令的運(yùn)行，即將程序運(yùn)行模式設(shè)置在單步運(yùn)行上，將控制而板上的程序運(yùn)行按鈕與限位開關(guān)和繼電器連接，限位開關(guān)每動作一次，加工程序便運(yùn)行一條指令，步進(jìn)電機(jī)便按程序指令運(yùn)行X向和Z向移動若干步。

　　SINUMERIC 8025出廠時(shí)已經(jīng)將一個(gè)適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的PLC適用程序(IAP集成在系統(tǒng)之中，具體的控制可通過機(jī)床參數(shù)設(shè)定，以滿足不同型號機(jī)床的要求，用戶也可根據(jù)自己的不同需要來設(shè)計(jì)適用于自己的PLC應(yīng)用程序，利用RS232串行通信接口，從PC機(jī)上卜載給802S。同理，零件的加工程序既可以在而板上直接編程，也可利用PC機(jī)設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行傳輸。

4 PC機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)

　　我們采用Visual Basic編寫程序源代碼，由于此加工件是由多個(gè)圓和漸開線共同組成，所以我們將程序分為了5段，

　　根據(jù)圓的理論線型方程式

　　分別由以上公式和根據(jù)加工件圖紙所提供的尺寸進(jìn)行編程計(jì)算求出加工件的圓和漸開線部分的X和Y增量(程序界面如圖)，然后找出加工件各段的接點(diǎn)并重新安排數(shù)據(jù)，然后將計(jì)算好的數(shù)據(jù)依次送入AutoCAD中進(jìn)行實(shí)際線型的繪制，根據(jù)圖紙?zhí)峁┑母鼽c(diǎn)數(shù)據(jù)測量漸開線到基圓切線距離，如滿足圖紙的要求則完成，如不滿足則程序中提供了公差數(shù)值的參數(shù)，可修改公差重新計(jì)算數(shù)據(jù)，直到滿足圖紙要求為止，另外我們在程序中還加入了計(jì)算角度的參數(shù)，可以很好很方便地控制進(jìn)刀量。當(dāng)程序計(jì)算好的數(shù)據(jù)送入AutoCAD中進(jìn)行實(shí)際線型繪制并滿足圖紙要求后，程序?qū)凑誗IEMENS機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的RS232通訊的格式將數(shù)據(jù)保存為MPF格式，以便利用SIEMENS機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的通訊軟件將計(jì)算數(shù)據(jù)方便地送入SIEMENS機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，省去了人工送數(shù)的大量時(shí)間，提高了效率。

5 結(jié)論

　　對于某一特殊線型零件的加工來說，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)計(jì)的機(jī)床是作為專機(jī)使用。進(jìn)口數(shù)控機(jī)床雖然功能強(qiáng)大，但是在特殊線型零件加工比較單一的情況下，并不能做到物盡其用。另外，以目前市場價(jià)格作參考，對一臺普通龍門刨床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)計(jì)的費(fèi)用大約是人民幣近60萬元（含普通龍門刨床價(jià)格），而購買一臺新的數(shù)控龍門刨床的價(jià)格是300萬左右，兩者在加工精度、質(zhì)量、效率上相比，水平相當(dāng)。所以對于中小型企業(yè)來說，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對現(xiàn)有的普通機(jī)床、舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化設(shè)計(jì)，既節(jié)省了資金、避免了浪費(fèi)，又可以做到物盡其用，是非常經(jīng)濟(jì)、可行的。