控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。在普通机床的数控化改
造中，一般选用价格较低的开环控制系统。

  2.4 机床机械部件的改造 

  一台新的数控机床，在设计上要达到很高的动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无
间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到此要求，并注意下述几方面。

  

 2.4.1 导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向度和工艺外，还要有良好的耐
摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。

 

  2.4.2 齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机
床上使用的齿轮准确度等级都比普通机床高。

 

  2.4.3 滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链准确度。丝杠的选用主要取决于加
工件的准确度要求和拖动扭矩要求。

 

  2.4.4 联轴器。为了消除传动系统中的反向间隙,提高重复定位度，伺服驱动元件所用的联轴
器多数采用无键连接，如锥销刚性联轴器

,锥环联轴器等。

 

  2.4.5 回转刀架。一般改装的车床多数采用四工位自动回转刀架。

 

  2.4.6 安全防护。改造效果必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措
施，切不可忽视。

   3 数控系统开发方法 

  3.1 基于单片机的数控系统

 

  基于单片机的经济型数控系统一般采用步进电机作为驱动元件，步进电机采用脉冲方式工
作，基本原理是：系统中的键盘用于向计算机输入和编辑零件加工程序；采用数码管显示
加工数据及机床状态等信息；存储器用来存放监控程序、键盘扫描程序、显示驱动程序及用
户控制代码程序等；功率放大器用来对计算机送来的脉冲进行功率放大，以驱动步进电机
带动负载运行。需要完成的具体任务有：

   3.1.1 硬件系统的结构设计。一般采用 51 系统单

片机作为主控制器，在此基础上扩展一些必要的器件如

ROM、键盘等。

 

  3.1.2 软件设计。包括：监控与操作软件,用来实现人机对话、系统监控、指挥整个系统软件协
调工作等，包括系统的初始化、命令处理循环、零件加工程序的编辑修改等；步进电机控制
软件，包括：通电状态代码和电动机正、反转的实现；步进电机转速的控制。

   3.2 基于

ARM 与运动控制器的数控系统

 

  3.2.1 系统硬件结构。系统硬件采用主从式双 CPU 结构模式。主 CPU 为 ARM 处理器，用于
键盘、显示，网络通讯等管理工作

,而从 CPU 即为运动控制芯片，专门负责运动控制的处理

工作。

ARM 处理器通过总线操作，把命令写入运动控制芯片，使运动控制芯片来完成运动

控制。

 

 3.2.2 操作系统及编程语言。为了最大地利用系统硬件资源，并且还要保证实时性，所以使
用了

μC/OS 多任务实时操作系统。使用到 μC/OS 操作系统,通过它实现多任务实时控制。程

序的编程语言为

C 语言以及 ARM 汇编语言。

   3.3 基于 PC 机的数控系统   近年来，以工业

PC 机为核心的控制系统已广泛地被工业控制领域所接受。采用工业 PC 机在 WIN-DOWS 操
作系统下通用的数控系统，已成为数控系统发展的潮流。基于工业

PC 机的数控系统采用的

是标准的

PC 硬件和操作系统，因此易于进行模块化和开放式的设计。开放式数控系统是目

前新型数控系统研发的主流。系统采用工业

PC 机+运动控制器结构组成,主要包括工业计算

机、运动控制卡以及伺服系统等。

   4 结论 

  进行机床数控化改造要将改造的重点放在电气、控制系统的改造上，机械部分只对影响准
确度的重点部件进行改造。这样可缩短改造周期，降低改造成本，并利于对系统进行再次升
级。随着社会的不断发展以及技术的不断进步，数控技术的发展，必将带动数控机床改造技
术的进步与发展。

   参考文献 

  [1]赵中敏.机床数控化改造的研究［J］.煤矿机电，2005.   [2]杨有君.数控技术［M］.北京：
机械工业出版社，

2005.