普通冲床数控改造的总体方案设计

摘要： 本文主要普通冲床数控改造总体方案的确定，从系统选择，驱动技术方案，设计参数等三个方面进行阐述普通冲床改装数控的技术问题！

普通冲床冲压工件的开始和停止都是由人工脚踏控制的，这种控制是通过一定的机械机构，而且工件在工作台上的移动是由手动控制的，现将工件的移动改造成由控制系统控制完成。为了实现普通冲床的数控加工，需要对原有的普通冲床进行改造。在保留普通冲床床身的基础上，将原来的工作台改造为具有纵横两个方向的工作台。纵横两个方向的进给运动分别由两个步进电机来驱动，采用滚珠丝杠副作为进给运动的传动元件，通过控制系统对数据进行计算处理，输出脉冲来控制步进电机的转动。步进电机与滚珠丝杠通过联轴器连接，带动滚珠丝杠转动，从而带动工作台在纵向和横向的移动。为保障冲床冲头与进给运动之间的联系需要在冲头上安装一个位置传感器，以实现冲头和进给运动之间的联系。该设计主要包括两部分，一部分是工作台机械部分的设计，另一部分是控制部分的设计。普通冲床经改造后如下图所示：

图2-1 数控改造后的普通冲床

 普通冲床数控改造方案的选择

1、选择数控系统运动方式

由于冲床的数控装置只要求精确地一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不限制从一点到另一点的运动轨迹，且在移动过程中不进行任何加工。为了使生产效率提高和定位能力的精确，采用点位数控系统。

2、控制系统的选择

根据冲床加工要求，数控系统一般采用八位微机。近年来国有一些主要的半导体制造厂家相继生产了各种八位单片微型机，主要有MCS—48系列，CS-51系列，Mostek的3870，Motorolo公司的6801和6805。目前在国内用的较广，开发工具较齐的是MCS-51系列，这里选用MCS-51系列中的8051。硬件设计起来相对比较简单，系统结构比较紧凑是MCS-51系列单片机的特点之一。进行一些简单设计时，MCS-51系统的最小系统可以通过对8031的扩展就能实现功能的要求，进行复杂设计时，由于MCS-51的具有一定扩展功能，可以充分利用这一功能，形成具有强大功能、较大规模的系统。

3、驱动部分的选择

伺服系统有开环、闭环和半闭环三种控制方式。由于开环系统中没有位置检测安装及反馈路线，因此，开环控制系统的精度较差，但由于该系统机构简单，易于调整，在精度不太高的场合中仍得到较为广泛的应用。虽然闭环、半闭环对控制系统能够实现较高精确的位置伺服。由于反馈环节必须的技术条件要控制闭环系统的良好的稳态和动态性能，因此它的难度也随之提高。由于本设计是在普通冲床的基础上进行的改造，故采用步进电动机实现开环驱动控制。其系统框图如下：

普通冲床数控改造的方案设计要求

将普通冲床改造成数控冲床机械部分的设计参数如下：

表2-1冲床改造机械部分设计参数