摘要：我國數控系統雖取得了較大發展，但是我國高檔數控機床配套的數控系統90%以上的都是國外產品，特別是對于國防工業急需的高檔數控機床，高檔數控系統是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素。文章發表在《當代體育科技》上，是核心畢業論文發表范文，供同行參考。

　　關鍵詞：進口數控系統,臥式加工中心,系統改造

　　數字控制系統簡稱，英文名為Numerical Control System，早期是與計算機并行發展演化的，用于控制自動化加工設備的，由電子管和繼電器等硬件構成具有計算能力的專用控制器的稱為硬件數控(Hard NC)。20世紀70年代以后，分離的硬件電子元件逐步由集成度更高的計算機處理器代替，稱為計算機數控系統。

　　CINCINNATIl0HC是我校機械工程學院實驗室80年代末進口的臥式加工中心，原配該公司ACRAMATIC900MC數控系統，直流伺服驅動;其加工范圍X軸1000mm、Y軸1000mm、Z軸800mm，并帶有￠800mm分度工作臺，轉盤型刀庫的容量為3把刀，屬大中型加工中心。由于進口時間較早，電氣控制單元集成度低，近幾年系統經常出現故障，最終由于缺乏備件，導致機床不能使用。

　　首先對機床進行了全面測試，發現機床的伺服系統、液壓系統尚可使用，機械部件仍然保持較高的精度，但計算機控制系統及部分接口單元已經損壞。

　　在考慮價格和恢復原有機床的各種控制功能的前提下，決定選配西門子810M系統實現四軸控制三軸聯動，保留原有的機械、液壓系統和伺服驅動裝置，采用增量式編碼器代替原有的直線感應同步器作為位置反饋元件，采用西門子內裝PLC控制機床的I/O點，提高接口的可靠性。

　　原機床采用感應同步器作為位置反饋元件進行閉環反饋，而西門子810M系統基本配置只能處理編碼器的反饋信號，需增加轉換模塊才能處理感應同步器的輸出信號。考慮到轉換模塊價格較高，而原機床的精度不太高(定位精度為0.02mm)，數控系統補償單元有1000個之多，因此確定，增加脈沖編碼器與伺服電動機軸端直接相聯，實現位置的半閉環反饋控制。

　　這樣也可使整個系統調整容易，運行更加穩定。這里選用雙軸端編碼器實現與電動機軸和測速發電機相聯接，分別構成速度及位置反饋。并且，利用數控系統提供的眾多的補償單元，進行正、反向絲杠螺距補償和間隙補償，達到原有的機床精度。

　　采用西門子內裝PLC完成對機床限位開關、液壓系統、冷卻系統、主軸換刀、刀庫管理、主軸和進給倍率以及操作面板等控制操作。

　　原系統的PLC工作電壓為交流110V，而西門子PLC工作電壓為直流24V，所以需要配置直流繼電器模塊，在交直流隔離的情況下，實現西門子PLC與機床原輸人、輸出點的連接。

　　主軸部分：機床主軸驅動只是一個速度單元，開環控制;主軸的準停由機械裝置和PLC控制。控制過程為：取消主軸使能、掛空擋、主軸減速至20r/min以下、插定位銷使主軸定位、發出完成信號。

　　主軸掛擋過程為：收到掛擋信號、取消使能、延時確認主軸停，齒輪搖擺掛擋、發出完成信號。

　　刀庫管理：主要完成刀庫四零、手動、自動操作、刀座號自動記憶、及其按最短路徑決定刀具的運動方向及旋轉的步數。

　　自動換刀：當系統發出換刀指令時，Z軸退到換刀位置，同時主軸啟動定位程序，刀庫啟動選刀程序，通過機械手自動換刀，Z軸重回加工位置并啟動主軸。

　　DNC接口程序：數控系統的內存較小，對復雜曲面的數控加工程序只能采用邊加工邊傳程序的方法。這種通訊方法利用循環緩沖寄存器，由PLC編程實現。

　　機床報警文本的建立：對機床的電壓、電流、液壓回路的壓力、液壓油面高度、潤滑狀態等傳感器進行檢測，建立異常情況的報警文本，并在監視器顯示，為操作者提供檢修依據。

　　改造后的機床經激光干涉儀測試補償后，機床的定位精度、重復定位精度達到原有機床的精度;試切標準試件經三坐標測量機測量，其直線度、圓度、孔的定位精度均達到原機床試件的加工精度。表明改造方案經濟可行，價值200萬元的設備又重新投入使用。目前該機床在本科生教學和實驗室生產中發揮重要作用。

　　畢業論文發表國家級期刊：《當代體育科技》于2011年創刊，是由新聞出版總署批準，黑龍江省體育局主管，當代體育雜志社主辦的專業類體育學術期刊。國內統一刊號：CN23-1579/G8;國際標準刊號：ISSN1002-6177，郵發代號：14-131。國際大16開本印刷。