纵向进给系统改造方案的确定各零部件的设计-机械制造与自动化本科毕业设计论文.doc

1、机 械 制 造 与 自 动 化 毕 业 设 计 论 文前 言数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。经改造后的机床加工的精度、效率、速度都有了很明显的提高，适合我国现在经济水平的发展要求。本次毕业设计中，我们对有关数控机床及数控改造的相关书籍、刊物进行大量阅读,收集了很多资料,了解了数控机床的基本概念，数控机床的发展概况，数控机床的组成及其工作原理，扩大了我们的知识面。随着科学技术的发展,现代机械制造要求产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样化要求的增强，产品品种增多,产品更新换代加速。数控机床代替普通机床被广泛应用是一个必然的趋势。同

2、时，数控机床将向着更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能发展。1摘 要摘要:了解数控机床的概念，所谓数字控制是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。它的优点很多,可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。本次设计主要为纵向进给系统的设计，其中包括纵向进给系统改造方案的确定，各零部件的设计。关键词:数控、车床、改造、纵向进给

3、2第 一 章 概 述一、数控系统发展简史1946 年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6 年后，即在 1952 年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1、数控（NC）阶段（19521970 年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭“成一台机床专用计算机作为数控

4、系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即 1952 年的第一代-电子管；1959 年的第二代-晶体管；1965 年的第三代-小规模集成电路。2、计算机数控（CNC）阶段（1970 年现在）到 1970 年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的“通用“两个字省略了）。到 1971 年，美国 INTEL 公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROP

5、ROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称 CPU）。到 1974 年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了 1990 年，PC 机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于 PC 的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即 1970 年的第四代-小型计算机

6、；1974 年的第五代-微处理器和 1990 年的第六代-基于 PC（国外称为 PC-BASED）。3还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即 CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的“数控“，实质上已是指“计算机数控“了。二 、 数 控 机 床 及 其 特 点数 控 机 床 （ Numerical Control Machine Tools） 是 指 采 用 数 字 形式 信 息 控 制 机 床 。 详 言 之 ， 凡 是 用 数 字 化 的 代 码 将 零 件 加 工 过 程 中 所需 的 各 种 操 作 和 步 骤 以 及 刀 具 与 工 件 之 间 的 相 对 位

7、 移 量 等 记 录 在 程 序 介 质上 ， 送 入 计 算 机 或 数 控 系 统 ， 经 过 译 码 、 运 算 以 及 处 理 ， 控 制 机 床 的 刀 具与 工 件 的 相 对 运 动 ， 加 工 出 所 需 要 的 工 件 的 一 类 机 床 即 为 数 控 机 床 。 数 控 机 床 较 好 地 解 决 了 复 杂 、 精 密 、 小 批 、 多 变 的 零 件 加 工 问 题 ， 是一 种 灵 活 的 、 高 效 能 的 自 动 化 机 床 ， 尤 其 对 于 约 占 机 械 加 工 总 量 80%的 单 件 、 小 批 量 零 件 的 加 工 ， 更 显 示 出 其 特 有

8、 的 灵 活 性 。 概 括 起 来 ， 采 用数 控 机 床 有 以 下 几 方 面 的 好 处 ： 提 高 加 工 精 度 ， 尤 其 提 高 了 同 批 零 件 加 工 的 一 致 性 ， 使 产 品 质 量稳 定 ； 提 高 生 产 效 率 ， 一 般 约 提 高 效 率 3 5 倍 ， 使 用 数 控 加 工 中 心 机床 则 可 提 高 生 产 率 5 10 倍 ； 可 加 工 形 状 复 杂 的 零 件 ； 减 轻 了 劳 动 强 度 ， 改 善 了 劳 动 条 件 ； 有 利 于 生 产 管 理 和 机 械 加 工 综 合 自 动 化 的 发 展 。 然 而 ， 数 控 机 床

9、 毕 竟 是 一 种 高 度 自 动 化 的 机 床 ， 技 术 复 杂 ， 成 本 较 高 。在 实 际 采 用 时 ， 一 定 要 充 分 考 虑 其 技 术 经 济 效 果 。 目 前 ， 选 用 数 控 机 床 时主 要 考 虑 以 下 三 种 因 数 ： 即 单 件 、 中 小 批 量 的 生 产 ； 形 状 比 较 复 杂 ， 精 度要 求 高 的 加 工 ； 产 品 更 新 频 繁 ， 生 产 周 期 要 求 短 的 加 工 。 凡 是 符 合 这 三 种因 素 之 一 的 情 况 ， 采 用 数 控 机 床 ， 对 于 改 进 产 品 质 量 、 减 轻 工 人 劳 动 强 度

10、 、提 高 经 济 效 益 等 ， 都 会 获 得 显 著 的 效 果三 、 数 控 机 床 的 工 艺 范 围 及 加 工 精 度1. 数 控 机 床 的 工 艺 范 围 ： 根 据 数 控 加 工 的 优 缺 点 及 国 内 外 大 量 应 用 实 践 ， 一 般 可 按 适 用 程 度 将零 件 分 为 三 类 ：（ 1） 最 适 用 类1） 形 状 复 杂 ， 加 工 精 度 要 求 高 ， 用 通 用 机 床 无 法 加 工 或 虽 然 能 加 工 但4很 难 保 证 产 品 质 量 的 零 件 。2） 用 数 学 模 型 描 述 的 复 杂 曲 线 或 曲 面 轮 廓 零 件 。3

11、） 有 难 测 量 、 难 控 制 进 给 、 难 控 制 尺 寸 的 不 开 敞 内 腔 的 壳 体 或 盒 型 零件 。4） 必 须 在 依 次 装 夹 中 合 并 完 成 铣 、 镗 、 铰 或 螺 纹 等 多 工 序 的 零 件 。（ 2） 较 适 用 类1） 在 通 用 机 床 加 工 时 极 易 受 人 为 因 素 （ 如 ： 情 绪 波 动 、 体 力 强 弱 、 技术 水 平 高 低 等 ） 干 扰 ， 零 件 价 值 又 高 ， 一 旦 质 量 失 控 会 造 成 重 大 经 济 损 失的 零 件 ；2） 在 通 用 机 床 上 加 工 时 必 须 制 造 复 杂 的 专 用

12、 工 装 的 零 件 。3） 需 要 多 次 更 改 设 计 后 才 能 定 型 的 零 件 。4） 在 通 用 机 床 上 加 工 需 要 作 长 时 间 调 整 的 零 件 。5） 用 通 用 机 床 加 工 时 ， 生 产 率 很 低 或 体 力 劳 动 强 度 很 大 的 零 件 。（ 3） 不 适 用 类1） 生 产 批 量 大 的 零 件 。2） 装 夹 困 难 或 完 全 靠 找 正 定 位 来 保 证 加 工 精 度 的 零 件 。3） 加 工 余 量 不 稳 定 ， 且 数 控 机 床 上 无 在 线 检 测 系 统 可 自 动 调 整 零 件 坐标 位 置 的 零 件 。4

13、)必 须 用 特 定 的 工 艺 装 备 协 调 加 工 的 零 件 。2.数 控 机 床 的 加 工 精 度 ：看 一 台 机 床 水 平 的 高 低 ， 要 看 它 的 重 复 定 位 精 度 ， 一 台 机 床 的 重 复 定位 精 度 如 果 能 达 到 0.005mm(ISO 标 准 .、 统 计 法 ),就 是 一 台 高 精 度 机 床 ，在 0.005mm(ISO 标 准 .、 统 计 法 )以 下 ， 就 是 超 高 精 度 机 床 ， 高 精 度 的 机床 ， 要 有 最 好 的 轴 承 、 丝 杠 。 超 精 密 加 工 目 前 是 指 尺 寸 和 位 置 精 度 为 0

14、.01 0.3 m， 形 状 和轮 廓 精 度 为 0.003 0.1 m， 表 面 粗 糙 度 钢 件 Ra 0.05 m、 铜 件Ra 0.01 m。 国 内 研 制 的 超 精 密 数 控 车 床 、 数 控 铣 床 已 投 入 生 产 使 用 。当 前 在 品 种 上 需 发 展 超 精 密 磨 床 和 超 精 密 复 合 加 工 机 床 ， 同 时 要 进 一 步 提升 超 精 密 主 轴 单 元 、 超 精 密 导 轨 副 单 元 、 超 精 密 平 稳 驱 动 系 统 、 超 精 密 轮廓 控 制 技 术 及 纳 米 级 分 辨 率 数 控 系 统 的 性 能 并 加 快 其 工

15、 程 化 。 超 精 密 机 床 主 要 用 于 解 决 国 内 高 新 技 术 和 国 防 关 键 产 品 的 超 精 密 加工 ， 虽 然 需 求 量 不 很 大 ， 但 它 是 一 项 受 国 外 技 术 封 锁 的 敏 感 技 术 。 另 一 方5面 ， 超 精 密 加 工 技 术 的 深 化 研 究 ， 它 的 成 果 的 下 延 将 有 助 于 需 要 量 大 的 加工 精 度 在 亚 微 米 级 的 高 精 密 机 床 的 研 发 和 产 业 化 。 在 加 工 精 度 方 面 ， 近 10 年 来 ， 普 通 级 数 控 机 床 的 加 工 精 度 已 由10 m 提 高 到

16、5 m， 精 密 级 加 工 中 心 则 从 3 5 m， 提 高 到1 1.5 m， 并 且 超 精 密 加 工 精 度 已 开 始 进 入 纳 米 级 (0.01 m)。 在可 靠 性 方 面 ， 国 外 数 控 装 置 的 mtbf 值 已 达 6 000h 以 上 ， 伺 服 系 统 的mtbf 值 达 到 30000h 以 上 ， 表 现 出 非 常 高 的 可 靠 性四 、 数 控 机 床 的 经 济 分 析1.实 用 性 。 选 购 数 控 机 床 时 ， 企 业 要 有 明 确 的 目 的 和 出 发 点 ， 首 先考 虑 的 是 数 控 机 床 的 实 用 性 。(1)数 控

17、 机 床 规 格 、 精 度 的 实 用 性 。 在 选 择 数 控 机 床 时 ,首 先 应确 定 数 控 机 床 上 加 工 的 典 型 零 件 。 零 件 的 尺 寸 决 定 机 床 的 加 工 范 围 ； 零件 关 键 部 位 的 精 度 决 定 了 所 选 机 床 的 精 度 等 级 。 机 床 精 度 的 评 定 指 标 较多 ， 因 数 控 机 床 类 别 而 异 ,但 共 有 的 关 键 项 目 是 定 位 精 度 、 重 复 定 位 精度 以 及 综 合 加 工 精 度 。 定 位 精 度 与 传 动 链 各 环 节 的 弹 性 、 间 隙 等 因 素 有关 ,反 映 了 机

18、 械 系 统 中 的 扭 曲 、 挠 度 、 爬 行 、 共 振 等 诸 因 素 造 成 的 综 合误 差 。 这 些 指 标 既 反 映 了 伺 服 机 构 的 刚 度 ,也 说 明 了 位 置 反 馈 测 量 系统 的 质 量 。 重 复 定 位 精 度 反 映 了 数 控 轴 在 全 行 程 内 定 位 点 的 稳 定 性 ， 传动 链 刚 性 直 接 影 响 重 复 定 位 精 度 。 综 合 加 工 精 度 指 最 后 加 工 出 来 的 工 件尺 寸 与 所 要 求 尺 寸 之 间 的 误 差 。 选 购 时 应 避 免 盲 目 追 求 高 精 度 ， 注 意 机床 精 度 与 工

19、 件 精 度 相 匹 配 。(2)数 控 系 统 功 能 的 实 用 性 。 数 控 系 统 功 能 可 分 为 基 本 功 能 与 选 用功 能 , 各 知 名 品 牌 数 控 系 统 的 基 本 功 能 差 别 不 大 。 除 基 本 功 能 以 外 , 数 控 系 统 还 为 用 户 提 供 多 种 可 选 功 能 。 通 常 数 控 系 统 具 备 的 基 本 功 能 比较 便 宜 , 而 特 定 选 择 的 功 能 很 贵 。 在 可 供 选 择 的 功 能 模 块 中 , 性 能差 别 很 大 ,价 格 也 相 差 数 倍 ， 所 以 要 根 据 加 工 要 求 和 机 床 性 能

20、 的 需 要 来选 择 。 从 控 制 方 式 、 驱 动 形 式 、 反 馈 形 式 、 检 测 、 操 作 方 式 、 接 口 形 式和 故 障 诊 断 等 方 面 来 衡 量 , 合 理 地 选 择 适 合 机 床 的 可 选 功 能 ,放 弃 可有 可 无 或 不 实 用 的 可 选 功 能 。 比 如 ， 自 动 换 刀 装 置 (ATC) 是 加 工 中心 的 基 本 特 征 ， ATC 装 置 的 投 资 往 往 占 整 机 的 30% 50%。 因 此 在 满足 使 用 要 求 的 前 提 下 尽 量 选 用 结 构 简 单 和 可 靠 性 高 的 ATC, 以 提 高机 床

21、的 可 靠 性 和 降 低 整 机 的 价 格 。 应 当 注 意 ， 单 独 签 订 合 同 购 买 附 件 的6单 价 大 大 高 于 随 同 主 机 一 起 供 货 的 附 件 单 价 ,应 尽 可 能 在 购 买 主 机 时一 并 购 置 部 分 易 损 部 件 及 其 他 附 件 。2.经 济 性 。 经 济 性 是 指 选 用 的 数 控 机 床 在 满 足 加 工 要 求 的 条 件 下 , 所 支 付 的 “钱 ”最 少 或 较 为 合 理 的 。 经 济 性 往 往 是 和 实 用 性 紧 密 相 连 的 , 机 床 选 得 实 用 、 经 济 , 可 避 免 不 必 要 的

22、 浪 费 , 避 免 以 高 代 价 换 来 功能 过 多 而 又 不 实 用 的 较 复 杂 的 数 控 机 床 ， 避 免 在 操 作 使 用 、 维 护 保 养 等诸 多 方 面 带 来 困 难 。数 控 机 床 的 设 计 使 用 寿 命 一 般 为 7 年 , 主 要 以 数 控 方 面 的 使 用 寿命 为 准 。 同 时 还 得 考 虑 市 场 占 有 率 , 市 场 占 有 率 高 的 数 控 设 备 说 明 是旺 销 产 品 , 已 受 到 多 数 用 户 的 青 睐 和 肯 定 , 一 般 不 会 有 太 多 的 质 量 问题 。选 购 数 控 机 床 应 考 虑 投 资

23、回 报 , 能 够 在 短 期 内 收 回 投 资 的 机 床 才是 好 机 床 。 因 为 数 控 机 床 的 主 要 优 势 是 实 现 工 序 集 中 ， 从 而 提 高 生 产 率和 加 工 精 度 ， 所 以 数 控 机 床 既 适 于 单 件 小 批 生 产 ， 又 适 于 大 批 量 生 产 。多 数 中 小 型 企 业 购 买 的 数 控 机 床 用 于 批 量 生 产 ， 因 为 批 量 生 产 不 仅 节 省编 程 、 对 刀 等 辅 助 时 间 ， 提 高 机 床 利 用 率 ； 而 且 对 操 作 者 的 技 术 要 求 不高 ， 人 工 费 用 也 相 对 较 低 。

24、 所 以 用 于 大 批 量 生 产 的 机 床 投 资 回 报 较 快 。少 数 产 品 附 加 值 高 ， 具 有 一 定 经 济 实 力 的 企 业 ， 为 了 生 产 组 织 方 便 而 购买 用 于 单 件 生 产 的 数 控 机 床 。 机 床 利 用 率 较 低 时 ， 不 仅 要 考 虑 设 备 的 使用 费 用 ， 比 如 润 滑 油 、 冷 却 液 、 电 力 消 耗 等 ， 还 要 计 算 设 备 折 旧 。 另 外一 个 不 可 忽 视 的 因 素 是 设 备 的 贬 值 ， 数 控 机 床 的 升 级 、 更 新 较 快 ， 同 配置 的 一 台 机 床 ， 现 在

25、售 价 40 万 ， 三 年 后 可 能 降 至 35 万 ， 这 样 算 起来 贬 值 和 折 旧 一 样 不 可 忽 视 。 所 以 没 有 定 型 产 品 或 产 品 附 加 值 较 低 的 中小 型 企 业 ， 在 购 置 贵 重 数 控 设 备 之 前 ， 一 定 要 充 分 研 究 收 回 投 资 的 周 期 。有 些 企 业 事 先 确 定 较 稳 定 的 批 量 加 工 意 向 ， 甚 至 已 经 接 到 订 单 ， 选 购 机床 时 要 求 机 床 厂 为 其 准 备 工 装 、 编 制 程 序 、 培 训 工 人 ， 即 所 谓 “交钥 匙 ”工 程 ， 这 是 投 资 数

26、 控 机 床 最 理 想 的 情 况 。3. 稳 定 可 靠 性 。 数 控 设 备 的 可 靠 性 是 广 大 数 控 设 备 用 户 必 须 关 心的 焦 点 问 题 , 因 此 在 选 用 数 控 设 备 时 应 注 意 生 产 厂 家 的 规 模 和 市 场 占有 率 , 确 认 其 产 品 是 否 达 到 国 家 规 定 的 平 均 无 故 障 时 间 标 准 (规 定 为500h)。 目 前 多 数 机 床 厂 都 采 购 成 熟 的 数 控 系 统 和 零 部 件 进 行 组 装 。 国内 应 用 较 多 的 数 控 系 统 有 日 本 FANUC、 德 国 的 西 门 子 等

27、。 立 式 加 工 中7心 的 床 身 出 自 昆 明 和 南 京 的 居 多 ， 而 床 身 中 的 直 线 导 轨 、 主 轴 又 分 别 来自 德 国 和 台 湾 等 地 。 所 以 机 床 的 主 要 零 部 件 的 质 量 一 般 是 可 靠 的 ， 需 要重 点 考 察 的 是 数 控 机 床 组 装 企 业 的 售 后 服 务 网 络 是 否 健 全 ,服 务 队 伍的 素 质 是 否 能 胜 任 工 作 ,服 务 能 否 及 时 ,是 否 能 履 行 承 诺 等 。五 、 数 控 机 床 的 发 展 趋 向1.继 续 开 放 式 ， 基 于 PC 的 第 六 代 发 展 方 向

28、 ， 基 于 PC 的 所 具 有 的开 放 性 的 成 本 ， 高 可 靠 性 ， 软 硬 件 资 源 丰 富 等 特 点 ， 更 多 的 数 控 系 统 ， 生产 厂 家 会 走 上 这 条 路 ， 至 少 采 用 PC 机 作 为 他 的 前 端 机 来 处 理 人 机 界 面 、编 程 、 联 络 通 讯 等 问 题 ， 由 原 有 的 系 统 担 任 数 控 的 任 务 ， PC 机 所 具 有的 友 好 的 人 机 界 面 ， 将 普 及 到 所 有 的 数 控 系 统 。2.向 高 速 化 和 高 精 度 发 展 这 是 适 应 机 床 向 高 速 和 高 精 度 发 展 方 向

29、 的 需要 。3.向 智 能 化 方 向 发 展随 着 人 工 智 能 在 计 算 机 领 域 的 不 断 深 入 和 发 展 ， 数 控 系 统 的 智 能 化 程度 将 不 断 提 高 。（ 1） .自 适 应 控 制 技 术 ， 数 控 系 统 能 检 测 过 程 中 的 一 部 分 重 要 信 息 ，并 自 动 调 整 好 系 统 的 有 关 系 数 ， 达 到 改 进 整 个 系 统 运 行 状 态 的 目 的 。（ 2） .引 入 专 家 系 统 指 导 加 工 ， 将 熟 练 工 人 和 专 家 的 经 验 以 及 加 工 的一 般 规 律 和 特 殊 规 律 存 入 系 统 中

30、 ， 以 工 艺 参 数 数 据 库 为 支 撑 ， 建 立 具 有 人工 智 能 的 专 家 系 统 。（ 3） .引 入 故 障 诊 断 专 家 系 统 。（ 4） .智 能 化 数 字 伺 服 驱 动 装 置 ， 可 以 通 过 自 动 识 别 负 载 ， 而 自 动 调整 参 数 ， 使 驱 动 系 统 获 得 最 佳 的 运 行 状 态 。六 、 数 控 化 改 造 的 必 要 性 及 如 何 改 造 进 行 论 述我 国 目 前 机 床 总 量 380 余 万 台 ， 而 其 中 数 控 机 床 总 数 只 有 11.34万 台 ， 即 我 国 机 床 数 控 化 率 不 到 3%

31、。 近 10 年 来 ， 我 国 数 控 机 床 年 产 量约 为 0.6 0.8 万 台 ， 年 产 值 约 为 18 亿 元 。 机 床 的 年 产 量 数 控 化 率 为 6%。我 国 机 床 役 龄 10 年 以 上 的 占 60%以 上 ； 10 年 以 下 的 机 床 中 ， 自 动 /半自 动 机 床 不 到 20%， FMC/FMS 等 自 动 化 生 产 线 更 屈 指 可 数 （ 美 国 和 日 本自 动 和 半 自 动 机 床 占 60%以 上 ） 。 可 见 我 们 的 大 多 数 制 造 行 业 和 企 业 的生 产 、 加 工 装 备 绝 大 数 是 传 统 的 机

32、 床 ， 而 且 半 数 以 上 是 役 龄 在 10 年以 上 的 旧 机 床 。 用 这 种 装 备 加 工 出 来 的 产 品 普 遍 存 在 质 量 差 、 品 种 少 、 档8次 低 、 成 本 高 、 供 货 期 长 ， 从 而 在 国 际 、 国 内 市 场 上 缺 乏 竞 争 力 ， 直 接 影响 一 个 企 业 的 产 品 、 市 场 、 效 益 ， 影 响 企 业 的 生 存 和 发 展 。 所 以 必 须 大 力提 高 机 床 的 数 控 化 率 。 经 过 大 量 实 践 证 明 普 通 机 床 数 控 化 改 造 具 有 一 定 经 济 性 、 实 用 性 和 稳定

33、性 。 所 以 很 多 企 业 纷 纷 将 现 有 机 床 改 造 成 经 济 型 数 控 机 床 ， 这 种 做 法 具有 投 资 少 、 见 效 快 的 特 点 。 事 实 证 明 ： 用 较 少 的 资 金 ， 将 普 通 机 床 改 造 升级 为 数 控 机 床 ， 可 以 为 企 业 带 来 可 观 的 经 济 效 益 。2.如 何 进 行 机 床 数 控 化 改 造（ 1） 国 外 改 造 业 的 兴 起 ： 在 美 国 、 日 本 和 德 国 等 发 达 国 家 ， 它 们 的机 床 改 造 作 为 新 的 经 济 增 长 行 业 ， 生 意 盎 然 ， 正 处 在 黄 金 时

34、代 ， 由 于 机 床以 及 技 术 的 不 断 进 步 ， 机 床 改 造 是 个 ”永 恒 ”的 话 题 ,我 国 的 机 床 改 造业 也 从 老 的 行 业 进 入 到 以 数 控 技 术 为 主 的 新 行 业 ， 在 美 国 、 日 本 和 德 国 用数 控 技 术 改 造 机 床 和 生 产 线 具 有 广 阔 的 市 场 ， 已 形 成 了 机 床 和 生 产 线 数 控改 造 的 新 的 行 业 。 在 美 国 ， 机 床 改 造 业 称 为 机 床 再 生 业 ， 从 事 再 生 业 的 著名 公 司 有 ： bertsche 工 程 公 司 ， orgbon 机 床 公

35、司 等 。 在 日 本 ， 机 床 改造 业 称 为 机 床 改 造 业 ， 从 事 改 装 的 公 司 有 ： 大 限 工 程 集 团 ， 山 本 工 程 公 司等 。（ 2） 数 控 化 改 造 的 优 缺 点1） 减 小 投 资 额 ， 交 货 期 短 ， 同 购 置 新 机 床 相 比 ， 一 般 可 节 省60%80%的 费 用 ， 改 造 费 用 低 ， 特 别 是 大 型 、 特 殊 机 床 尤 其 明 显 ， 一 般 大型 机 床 改 造 ， 只 要 新 机 床 购 置 费 用 的 1/3， 交 货 期 短 ， 但 有 些 情 况 比 较特 殊 。 如 高 速 主 轴 、 托

36、盘 自 动 交 换 装 置 的 制 作 与 安 装 过 于 费 工 费 钱 ， 往 往改 造 成 本 提 高 23 倍 ， 与 购 置 新 机 床 相 比 ， 只 能 节 约 50%左 右 。2） 机 械 性 能 稳 定 可 靠 ， 结 构 受 限 制 ， 所 利 用 的 床 身 、 立 柱 等 机 床 件都 是 重 而 坚 固 的 铸 造 件 ， 儿 不 是 焊 接 构 件 ， 改 造 后 的 机 床 性 能 高 ， 质 量 好 ，可 以 作 为 新 设 备 继 续 使 用 多 年 ， 但 是 受 到 后 来 机 械 结 构 的 限 制 ， 不 宜 做 突破 性 的 改 造 。3） 可 采

37、用 最 新 的 控 制 技 术 ， 可 充 分 利 用 现 有 的 条 件 ， 可 以 利 用 现 有基 础 ， 不 必 像 购 入 新 设 备 时 那 样 需 要 重 新 构 建 地 基 。4） 可 以 采 用 最 新 的 控 制 技 术 ， 可 根 据 技 术 革 新 的 发 展 速 度 ， 及 时 提高 生 产 设 备 的 自 动 化 水 平 和 效 率 ， 提 高 设 备 质 量 和 档 次 ， 将 旧 机 床 改 造 成为 今 水 平 的 机 床 。93. 数 控 系 统 的 改 造 型数 控 系 统 主 要 有 三 种 类 型 ， 改 造 时 ， 应 根 据 具 体 情 况 进 行

38、 选 择 ， 即 步进 电 机 拖 动 的 开 环 系 统 ， 异 步 电 动 机 或 直 流 电 动 机 拖 动 ， 当 检 测 量 反 馈 的闭 环 系 统 以 及 交 /直 流 伺 服 电 机 拖 动 ， 编 码 器 反 馈 的 半 闭 环 系 统 这 三 种 。（ 1） 步 进 电 机 拖 动 的 开 环 系 统该 系 统 的 伺 服 驱 动 装 置 主 要 是 步 进 电 动 机 ， 功 率 步 进 电 机 电 液 脉 冲 马达 等 ， 由 数 控 系 统 送 出 的 进 给 指 令 脉 冲 ， 经 驱 动 电 路 控 制 和 功 率 放 大 后 ，使 步 进 电 机 转 动 ， 通

39、 过 齿 轮 副 与 滚 珠 丝 杠 幅 驱 动 执 行 部 件 ， 只 需 控 制 指 令脉 冲 的 数 量 、 频 率 以 及 通 电 顺 序 ， ， 便 可 控 制 执 行 部 件 运 动 的 位 移 量 ，速 度 和 运 动 方 向 ， 这 种 系 统 不 需 要 将 所 测 得 的 实 际 位 置 和 速 度 反 馈 到 输 入端 ， 故 称 为 开 环 系 统 ， 该 系 统 的 位 移 精 度 主 要 取 决 于 步 进 电 机 的 角 位 移 精度 ， 齿 轮 丝 杠 等 传 动 元 件 的 节 距 精 度 ， 所 以 系 统 的 位 移 精 度 较 低 ， 该 系 统结 构

40、简 单 ， 调 试 维 修 方 便 ， 工 作 可 靠 ， 成 本 低 易 改 装 成 功 。（ 2） 异 步 电 动 机 或 直 流 电 动 机 拖 动 ， 光 栅 测 量 反 馈 的 闭 环 数 控 系 统该 系 统 与 开 环 系 统 的 区 别 是 ， 由 光 栅 感 应 同 步 器 等 位 置 检 测 装 置 测 得的 实 际 位 置 反 馈 信 号 ， 随 时 与 给 的 的 值 进 行 比 较 ， 将 两 者 的 差 值 放 大 和 变换 ， 驱 动 执 行 机 构 ， 以 给 定 速 度 向 着 消 除 偏 差 的 方 向 运 动 ， 直 到 给 定 位 置与 反 馈 的 实

41、际 值 差 距 等 于 零 为 止 ， 闭 环 进 给 系 统 在 结 构 上 比 开 环 系 统 复 杂 、成 本 高 ， 对 环 境 室 温 要 求 严 ， 设 计 和 调 试 都 比 开 环 系 统 难 ， 但 是 可 以 获 得比 开 环 进 给 系 统 更 高 的 精 度 ， 更 快 的 速 度 ， 驱 动 功 率 更 大 的 特 性 指 标 ， 可根 据 产 品 技 术 要 求 决 定 是 否 采 用 这 样 系 统 。（ 3） 交 /直 流 伺 服 电 机 拖 动 ， 编 码 器 反 馈 的 半 闭 环 数 控 系 统 ， 半 闭环 系 统 检 测 元 件 安 装 在 中 间 传

42、 动 件 上 ， 间 接 测 量 执 行 部 件 的 位 置 ， 它 只 能补 偿 系 统 环 内 部 部 分 元 件 的 误 差 ， 因 此 它 的 精 度 比 闭 环 系 统 的 精 度 低 ， 但是 它 的 结 构 与 调 试 都 比 闭 环 系 统 简 单 。 在 将 角 位 移 检 测 元 件 的 安 装 问 题 ，当 前 国 内 生 产 线 数 控 系 统 的 公 司 厂 家 比 较 多 ， 如 珠 峰 公 司 、 北 京 航 天 机 床数 控 系 统 集 团 公 司 、 华 中 数 控 公 司 等 。 选 择 数 控 系 统 时 主 要 是 依 据 数 控 改造 后 机 床 要 达 到 的 各 种 精 度 ， 驱 动 电 机 的 功 率 和 用 户 的 要 求 。4、 数 控 化 改 造 中 主 要 部 件 的 改 造 探 讨一 台 新 的 数 控 机 床 ， 在 设 计 上 要 达 到 ： 有 高 的 静 动 态 刚 度 ， 运 动 幅 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 ， 尽 量 达 到 上 述 要 求 ， 不 能 认 为 将 数 控 装 置 与 普 通 机 床 连 接 在 一 起 就 达