隨著工業(yè)技術的發(fā)展和激烈的市場競爭，機械加工業(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)控技術所具有的高精度、高柔性、高效率等優(yōu)點現(xiàn)在已被人們廣泛認可。因此，在生產(chǎn)中應用數(shù)控技術是勢在必行的。但是對廣大中小型企業(yè)來說，成型的數(shù)控機床價格比較昂貴。所以對舊機床、普通機床進行經(jīng)濟型數(shù)控設計，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。

　　對普通機床進行數(shù)控設計，一般需要進行三部分的設計：機械部分設計，電器部分的設計，軟件程序的設計。

　　下面就以利用SIEMENS機床數(shù)控系統(tǒng)對龍門刨床進行CNC數(shù)控化設計，加工羅茨風機兩葉葉輪為例來說明。

1 為何選擇對龍門刨進行改造

　　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個加工件，大大地提高了加工效率。

2 機械部分設計

　　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步進電機以減少故障率。

3 電器部分設計

　　電器部分是由以卜設備組成

　　機床控制系統(tǒng)SINUMERIK 8025

　　驅(qū)動變壓器

　　步進馬區(qū)動器STEPDRIVE C

　　步進電機SIEMENS

　　RS232串口線(帶光電隔離)電纜

　　SINUMERIC 8025是由操作而板(OP020),機床控制而板(MCP),NC單元(ECU)和輸入輸出模塊(DI/0)組成的，可以控制2到3個步進電機進給軸和一個伺服卞軸(或變頻器)。步進電機的控制信號為脈沖，步角為0.36(即每轉(zhuǎn)1000步)。NC單元(ECU)帶有全部接口，出廠設定為車床并預裝了車床PLC應用程序。輸入輸出模塊(DI/O)16輸入和16輸出(ECU最多可配4個DI/O模塊)。可利用RS232串行通信與PC機進行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)。

　　步進電機采用五相棍合式步進電機。

　　馭動系統(tǒng)需配置380/85 VAC變壓器和24VDC電源。

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

　　SINUMERIC 8025出廠時已經(jīng)將一個適用于經(jīng)濟型數(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床參數(shù)設定，以滿足不同型號機床的要求，用戶也可根據(jù)自己的不同需要來設計適用于自己的PLC應用程序，利用RS232串行通信接口，從PC機上卜載給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機設計，然后再進行傳輸。

4 PC機軟件程序設計

　　我們采用Visual Basic編寫程序源代碼，由于此加工件是由多個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行編程計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并重新安排數(shù)據(jù)，然后將計算好的數(shù)據(jù)依次送入AutoCAD中進行實際線型的繪制，根據(jù)圖紙?zhí)峁┑母鼽c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算角度的參數(shù)，可以很好很方便地控制進刀量。當程序計算好的數(shù)據(jù)送入AutoCAD中進行實際線型繪制并滿足圖紙要求后，程序?qū)凑誗IEMENS機床數(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機床數(shù)控系統(tǒng)的通訊軟件將計算數(shù)據(jù)方便地送入SIEMENS機床數(shù)控系統(tǒng)，省去了人工送數(shù)的大量時間，提高了效率。

5 結論

　　對于某一特殊線型零件的加工來說，進行經(jīng)濟型數(shù)控設計的機床是作為專機使用。進口數(shù)控機床雖然功能強大，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，以目前市場價格作參考，對一臺普通龍門刨床進行經(jīng)濟型數(shù)控設計的費用大約是人民幣近60萬元（含普通龍門刨床價格），而購買一臺新的數(shù)控龍門刨床的價格是300萬左右，兩者在加工精度、質(zhì)量、效率上相比，水平相當。所以對于中小型企業(yè)來說，應用數(shù)控技術對現(xiàn)有的普通機床、舊機床進行數(shù)控化設計，既節(jié)省了資金、避免了浪費，又可以做到物盡其用，是非常經(jīng)濟、可行的。