性强，改造成本较低。但普通丝杠传动效率低，对步
０．０１ ｍｍ。此外磨削加工对椭圆度和粗糙度的要求
进电机性能要求较高；方案２由于采用了滚珠丝杠，
均高于车加工一个数量级。随机抽检记录表明，人 ７传动平稳且效率高。但对原机床的进给部分改动较
工控制超差较多，质量难以保证。因此，为了提高合
大，不能手动进给，改造费用较高。结合实际情况，
主动测量仪包括自动检测规（测量装置）、驱动 装置及自动测量控制仪，如图３所示。自动检测主 要由测头、测杆、传感器３部分组成，传感器有气隙 式、差动变压器式和差动电感式３种。我们选用气 隙式传感器，因为这种传感器结构简单，灵敏度高。 图４ａ所示的外圆磨削中，工件３装夹在磨床头及尾
架的两顶尖上，用夹头带动工件旋转进行磨削加工， 驱动装置６将检测装置５送到测位，对工件进行测 量，测量信号经过测量与控制电路４放大和处理后 反馈给执行机构１控制砂轮架２的进给运动，当工 件尺寸达到要求时控制电路发出停止加工信号，使 执行机构动作，砂轮架退回停止加工。这种检测方 式，从控制理论的角度看，实际上是一个闭环控制系 统，以工艺要求的尺寸Ｄ为被控制量，磨床砂轮架 的进给运动为控制量，在加工过程中，仪器对工件实 际尺寸Ｄ进行动态测量，并与给定量Ｄ。比较，得出 ＡＤ＝Ｄ。一Ｄ，据此给出控制信号，使机床按工艺要 求完成粗磨转精磨、精磨转光磨的程度转换，最后在 ＡＤ＝０的瞬时给出砂轮架退出信号，完成一个工件 的加工循环，其过程可由图４ｂ表示。
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００３—０５０６（２００１）０４—０００４—０２
外圆磨削是轴类零件机械加工的最后一道工
对比以上２种方案可以看出，方案ｌ对原机床
序，要求精度高，公差一般在０．０１５ ｍｍ左右，考虑到
的改动小，且保留了原机构中的手动进给部分，适用
圆柱度误差０．００４ ｍｍ，留给操作者的工序公差只有
３结束语
图３ 自动测量仪示意图 砂轮架进给
（ａ）原理示意图
测量反馈 （ｂ）原理框图
普通磨床改成了半自动机床，提高了机床的技 术性能和生产效率。在数控技术改造的基础上，加 装主动测量仪，基本上消除了人为因素的影响，操作 者的技术及经验对加工质量影响减小，确保了磨削 零件的产品质量。废品率由改半装前的４％下降至 ０．２％，在大批量生产中，经济效益可观。实现了一 人多机操作，通过数控技术、主动测量技术改装的磨 床，一人可操作２～３台，降低了操作者的劳动强度， 改造１台磨床的费用一般仅在２．５万元左右。⑦
矸石骨料空隙和表面被石灰、粉煤灰和矸石粉末组
成的可塑性物质裹覆和填充，经过机械压实后，空隙 大大缩小，由于矸石颗粒之间的嵌锁作用和结合料
的粘结作用，产生一定的初期强度。另一因素，由于 粉煤灰和矸石粉末中含有硅、铝、铁、钙、镁等氧化
物，具有一定的活性，在适量的水分和温度的条件
下，能与Ｃａ（ＯＨ），起化学反应（叫做火山灰效应）， 主要生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，呈凝胶状态或 纤维状结晶体，还生成部分氢氧化钙和碳酸钙结晶，
方案２：拆卸砂轮架底部的油缸、丝杆螺母副、 闸缸以及床身前面的进给手轮、刻度盘等零部件，安 装上滚珠丝杠、步进电机（带减速箱）。步进电机的 脉冲当量Ｃ＝０．００５ ｍｍ（直径量０．０１ ｍｍ），配套滚 珠丝杠螺距Ｔ＝４ ｍｍ。为提高砂轮径向进给的控制 精度，在步进电机与砂轮进给丝杠的联接间增加一 级齿轮传动。砂轮的径向进给由步进电机控制，可 实现砂轮径向进给的准确位移。
最先进的ＰＶＣＭ恒流电路，出力大，功耗低，即使电 源电压大范围变化也不会引起步进电机失控；采用 １ＳＯ国际代码编程，非常方便。
２００１年第４期
刘 文等：普通磨床的数控技术改装
总第１１２期
２主动测量仪的应用
由于ＺＪ一２经济型数控装置是开环控制，不能对 磨削过程中砂轮的磨损和修整量进行补偿，因此安 装了在线主动测量系统，由主动测量控制磨削零件 的尺寸精度。
收稿日期：２００１—０４—０５ 作者简介：刘文（１９６６一），女，河南郑州人，讲师，１９８７年毕业于郑 州大学数学系，现从事教学工作。
·ｄ· 万方数据
图１方案１改装结构 ．
１一传动齿轮；２一联接套；３一刻度盘； ４一转动手轮；５一小齿轮；６一惰轮
图２方案２改装结构 １～减速箱；２一步进电机 数控系统采用ｚＪ一２经济型数控装置，由性能优 越的ＭＣＳ一５２系列单片机控制，采用了开关电源、电 源滤波网络、光电隔离等一整套抗干扰措施，保证了 整机运行的稳定性。步进电机驱动电路采用了目前
万方数据
５ ·
·
２００１年第４期
中州煤炭
普通磨床的数控技术改装
总第１１２期
刘 文１，王文胜２ （１．郑州经济管理干部学院，河南郑州４５００５２；２．中原工学院，河南郑州４５０００７）
摘要：提出了将普通磨床改装成带主动测量装置的半自动数控磨床的方案，并介绍了控制原理。源自关键词：磨床；主动测量；数控
中图分类号：ＴＧ５８０．２
图４ 自动测量控制原理图
孚蛆诤韭守蛐博蛐曹蚰守９埘±‰印％鼬Ｂ守鲫谆蚋诤曲诤驴球蚋诤！％ｐ守蛐诤鲫博蚰诤驷诤韭净曲守旦９谆业沪守蚋诤驷帮哪嚼Ｂ％肚‰肚％ｐ守Ｒ９守业渊溥蜱乎ｉ桫守ｉ９归‰肚‰ｐ壮守蛐母廿亭曲谆辨孚蜱乎驷秽
（上接第３页）
以消解石灰为粘结料，以粉煤灰
（活性材料）为掺合料，加水拌和均匀的混合材料。
格率，我们对通用外圆磨床Ｍ１４３２Ａ进行了数控半
我们采用了第一种方案。
自动技术改造，使之成为主动半自动数控磨床。
１ 改造方案
将普通磨床改造成主动测量半自动数控磨床， 就是将手动进给改为自动进给、伺服驱动，以实现砂 轮架快进、粗磨、精磨、光磨及复位自动化。
方案１：将原传动装置的手动轮改用ＢＦｌｌ０步 进电机驱动，即用图１中齿轮１及联接套２取代原 进给手轮，砂轮进给轴与套２之问由锥销联接。当 系统发生故障时，可转动手轮４继续工作，件３是刻 度盘。系统正常工作时，步进电机通过小齿轮５、惰 轮６、传动齿轮１完成工作进给。在机械传动中磨 床进给刻度盘分为２００格，每进给一格，砂轮迸给 ０．００５ ｍｍ，步进电机的步距角为０．７５。，可以算出一 步所对应的进给当量亦为０．００５／３１／／１。
（２）煤矸石基层的施工工艺。路槽修整与压实 一进料与配料一拌和（干拌与湿拌）一摊铺整形一碾 压一养护
（３）路用效果。路面整体强度符合设计要求，经 过２ ａ的行车，路面坚实，明显裂纹少见，行车效果 良好。
通过在道路基层中对煤矸石的应用，证明只要 对原材料的质量和规格加以控制，按照施工技术规 范进行施工，路面工程质量完全能够保证。⑧
使矸石颗粒之间的碳结和粘结力加强。随着龄期的
增长，这些水化物日益增多，从而改变了矸石混合料
分子的结构组成，使矸石混合料基层获得越来越大
的抵抗荷载作用的能力，这就是矸石混合料基层强
度的形成机理。
５试验路面
（１）概况。焦作市丰收路长３００ ｍ试验段，宽 ７．５ ｍ路面结构及材料配比：底基层片石承托层２５ ｃｍ；石灰粉煤灰稳定未燃矸石（８：２２：７０）１２ ｃｍ；中粒 式沥青４ ｅｍ。