【正文】 業(yè)，如燃?xì)廨啓C、直流輸電關(guān)鍵設(shè)備、半喂入式水稻聯(lián)合收割機、機電一體化的汽車發(fā)動機附配件等；二是單靠有限市場難以發(fā)揮企業(yè)生產(chǎn)能力、迫切需要全球市場支撐的行業(yè)，如高壓開關(guān)、大型變壓器、高檔科學(xué)儀器、高檔數(shù)控系統(tǒng)、智能化工業(yè)控制系統(tǒng)等；三是國內(nèi)外制造成本相差較大、外方享有明顯的品牌優(yōu)勢、在華設(shè)廠可以在世界市場獲取豐厚利潤的勞動密集型或易于流通的裝配型產(chǎn)品行業(yè)，如照相機、復(fù)印機、部分工業(yè)和民用儀表、高品質(zhì)低壓電器等。2工程成套行業(yè)將面臨更嚴(yán)峻的競爭。隨著服務(wù)貿(mào)易領(lǐng)域?qū)ν忾_放，實力雄厚的國外公司可能更積極地到國內(nèi)舉辦由其控制的、以工程承包為主要業(yè)務(wù)的工程公司，以其母公司產(chǎn)品為后盾，以熟悉國內(nèi)情況的中方雇員為業(yè)務(wù)骨干，與我內(nèi)資企業(yè)展開激烈的競爭。 　　3我國機械工業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新的積極性有可能被抑制。由于外資在華機械企業(yè)主要承擔(dān)制造車間的角色，技術(shù)來源主要依靠其母公司，而原本就實力有限的內(nèi)資企業(yè)在完全開放的市場競爭中堅持自行研制開發(fā)將冒很大風(fēng)險，為了節(jié)省投入，提高產(chǎn)品的形象，多數(shù)內(nèi)資企業(yè)將盡可能與外方合作，采用國際同行的技術(shù)進行生產(chǎn)。4處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴(yán)峻。由于國外企業(yè)將更加不愿轉(zhuǎn)讓技術(shù)，更愿意通過在華舉辦由他們控制的企業(yè)來與內(nèi)資機械企業(yè)爭奪中國用戶的訂單，國內(nèi)用戶也有了更多的便利采購?fù)赓Y產(chǎn)品，從而部分處于成長初期的重要產(chǎn)品自主產(chǎn)業(yè)的培育壯大將更困難。3數(shù)控機床的改造的必要性1微觀看改造的必要性 微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。 （1） 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。（2）由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 （3）可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。（4）由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了柔性自動化。 （5）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要修配。 （6）可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。 （7）擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 2宏觀看改造的必要性 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）％，％，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。這是一批很大的設(shè)備存量資產(chǎn)，修好了就是財富。只要找出主要的技術(shù)難點，解決好關(guān)鍵技術(shù)問題，就能以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，即可爭取到最大的經(jīng)濟效益和社會效益。尤其對引進的CNC機床，已經(jīng)花費了幾十萬到上千萬美元，若在出現(xiàn)故障后不能及時維修、排除故障，就會造成較大的經(jīng)濟損失。數(shù)控機床維修、升級改造與購買新機床相比，只需花費購買相同新機床30%以下的費用即可獲得相同的使用效果，因此，機床的數(shù)控維修改造具有很多優(yōu)勢。4數(shù)控機床改造的經(jīng)濟性技術(shù)分析1 品種多樣 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)最早應(yīng)用于普通車床的數(shù)控化改造，現(xiàn)已擴展到車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪機床、拉床、刨床、沖床、螺紋磨床、氣割機和各種專機以及各種輔助裝置等，行業(yè)的分布也從傳統(tǒng)的機床行業(yè)為主向其它行業(yè)發(fā)展，比如汽車、航天航空、兵器工業(yè)以及一些檢測設(shè)備等。同時一些非傳統(tǒng)用戶如印刷、包裝、醫(yī)療、縫紉、化工等行業(yè)對經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的需求也在增加。針對于不同的行業(yè)，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)有它自己不同的功能。2功能較全 目前高檔型數(shù)控系統(tǒng)和普及型數(shù)控系統(tǒng)的功能雖然越來越齊全，但因價格較貴，且在某些具體應(yīng)用的場合，這些系統(tǒng)的功能得不到充分應(yīng)用。所以，為了降低價格，追求實用性，便出現(xiàn)了適應(yīng)不同加工要求，功能簡化的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)型數(shù)控系統(tǒng)可以滿足一般的精度要求，用于加工形狀簡單的直線、斜線、圓弧以及帶有螺紋的零件。它適用于多品種、大、中、小批量的自動化生產(chǎn)，對產(chǎn)品的適應(yīng)性強。加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高?？梢怨?jié)省大量工裝費用，減輕工人的勞動強度，提高工人素質(zhì)，促進技術(shù)進步，增強企業(yè)應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競爭力創(chuàng)造條件。目前的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)具有一定的開放性，用戶可以根據(jù)需要增加系統(tǒng)的功能。控制軸數(shù)可達15軸，并可實現(xiàn)4軸聯(lián)動。既可采用開環(huán)控制，也可實現(xiàn)閉環(huán)控制。具有刀具半徑補償、長度補償、絲杠螺距補償?shù)妊a償功能。，快移速度可達8000mm/min，并有完整的S、M、T功能。多數(shù)系統(tǒng)采用大尺寸高分辨率LCD顯示屏，人機界面友好，全中文顯示，全屏幕編輯，動態(tài)顯示運動軌跡?？梢赃M行故障自診斷，可與PC機通訊實現(xiàn)“海量”存儲[25]。一些經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)已從單CPU發(fā)展到多CPU并行工作，提高了加工精度，減少了輔助時間，自動化程度進一步提高。3可靠性較高 在工業(yè)環(huán)境中，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)由于采用了一定的硬件抗干擾和軟件抗干擾措施，因此，對于電網(wǎng)的電壓波動、射頻干擾均具有一定的抵抗能力；在有油污、粉塵的環(huán)境中能夠比較可靠地地工作，防塵、防濺能力較強。目前，諸如燒功率管的系統(tǒng)性故障與5年前相比明顯降低，MTBF一般可達500010000小時。4價格低廉 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)一個最明顯的優(yōu)勢就是它的經(jīng)濟性——價格低廉。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的成本通常不超過主機成本的1/3，具有可觀的經(jīng)濟性，其價格大約是同等配置帶伺服電機系統(tǒng)的1/4，甚至更低，它特別適合于普通機床的數(shù)控化改造，易于在生產(chǎn)一線大面積推廣。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)在今后的發(fā)展中只有繼續(xù)保持價格方面的優(yōu)勢，才能不斷擴大其市場的占有份額。5 操作簡單 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)之所以在我國具有強大的生命力，能夠生存并迅速發(fā)展，除了價格方面的優(yōu)勢外，另一個突出的特點就是其使用方面的“簡易”性，與中、高檔數(shù)控系統(tǒng)相比，它具有操作簡單、方便易學(xué)的特點，適合目前我國企業(yè)的員工水平，容易掌握和使用，不需要花大力氣進行培訓(xùn)，用戶樂意接受。6 維修方便 數(shù)控系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)故障是不可避免的，問題的關(guān)鍵在于，一旦發(fā)生故障，怎樣在最短的時間內(nèi)予以排除，盡可能不影響生產(chǎn)。中、高檔的數(shù)控系統(tǒng)因為系統(tǒng)環(huán)節(jié)比較多、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，出現(xiàn)問題后，使用單位的維修人員不能準(zhǔn)確判斷，常常要依賴系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家來解決問題。這樣，既影響了生產(chǎn)，又增加了使用單位的維修費用。并且一些進口的數(shù)控系統(tǒng)，即使你能判斷出問題的所在，但你沒有可替換的備件或元件，最后也只得求助系統(tǒng)的制造商或代理商，花去的費用相當(dāng)可觀。而經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)因為系統(tǒng)環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)生故障后，維修人員很容易查出問題，只要更換備件或個別器件即可排除故障，修理耗時短、費用低，企業(yè)自己能夠掌握。7 售后服務(wù)有保障 目前，比較大的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，在全國范圍內(nèi)都建立有售后服務(wù)網(wǎng)，并在主要工業(yè)城市設(shè)有售后服務(wù)點。利用這些網(wǎng)點一方面可以進行設(shè)備的維修，一方面可以對用戶進行使用培訓(xùn)，解決了用戶的后顧之憂，鞏固了自己的銷售市場。從實際可操作性出發(fā)列出幾種應(yīng)考慮的情況：從機床自身的價值考慮，分析要達到改造目標(biāo)所需投入是否偏高；從該機床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來分析改造價值；從該機床的投入產(chǎn)出率估算，是否能較快收回投資，然后迅速產(chǎn)生較好效益； 機床改造后提高了機床精度，增加了功能，是否能使本單位產(chǎn)品提高水平，或者能有利于開發(fā)新產(chǎn)品，從而獲得附加效益。改造資金來源可靠。5數(shù)控改造的可行性分析主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對象，對被改造機床進行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；機床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好；普通機床改為數(shù)控機床，要考察各坐標(biāo)軸的機械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用；測量機床目前的各項精度與出廠精度進行對比，是否存在差距； 綜合總結(jié)目前機床存在的一切故障和歷史上出現(xiàn)過的重大故障。針對上述問題，對照改造目標(biāo)和典型工件，編寫改造任務(wù)書，做到改造后的機床達到一定的先進性和實用性。第2章 數(shù)控銑床改造總體方案的擬訂1設(shè)計目的和意義通過畢業(yè)設(shè)計，學(xué)習(xí)了系統(tǒng)地綜合運用所學(xué)的知識和技能解決實際工程問題的本領(lǐng)，鞏固和加深時所學(xué)知識的理解，并且通過畢業(yè)設(shè)計的實踐擴大和補充了知識，使認(rèn)識提高到一個新的水平，通過畢業(yè)設(shè)計的實踐，培養(yǎng)了調(diào)查研究的習(xí)慣和工作能力，練習(xí)查閱查閱資料和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，查閱工具書或參考書，合理選擇設(shè)計計算公式，正確計算，并能以圖紙和說明書表達設(shè)計的思想和結(jié)果，通過畢業(yè)設(shè)計，不但提高了解決具體問題的獨立工作能力，具體動腦動手能力，而且建立了正確的設(shè)計和科研思想和牢固樹立實事求是的態(tài)度。1節(jié)省資金機床的數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省60%左右的費用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機嚴(yán)肅認(rèn)真的改造只需工作床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結(jié)構(gòu)進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。2性能穩(wěn)定可靠因原機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。3提高生產(chǎn)效率機床經(jīng)數(shù)控改造后可實現(xiàn)加工的自動化效率比傳統(tǒng)機床提高 3至5倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以少用工裝，不僅節(jié)約了費用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。將萬能臥式銑床的本體進行適當(dāng)?shù)男迯?fù)和改造，配上經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，改造成性能和價格比較高的經(jīng)濟型數(shù)控銑床，具有重大的社會經(jīng)濟意義。2設(shè)計任務(wù)與要求 1設(shè)計任務(wù) 將萬能銑床改造成經(jīng)濟型數(shù)控銑床，要求該銑床能夠加工復(fù)雜機械零件，主要用于加工面或成型表面，借助于圓工作臺、分度頭等機床附件加工圓弧、凸輪等特殊類平面。在縱向和橫向具有直線和圓弧插補功能。（1）、設(shè)計計算、編程、操作說明書一份。（2）、數(shù)控銑床改造傳動系統(tǒng)圖一份。（3）、改造后的整理布置圖一份。（4）、縱向進給系統(tǒng)改造裝配圖一份。（5）、橫向進給系統(tǒng)改造裝配圖一份。2設(shè)計參數(shù)X6132銑床數(shù)控改造技術(shù)，設(shè)計參數(shù)如下：工作臺尺寸(長*寬)（）： 1250*320工作臺最大行程: （）： 縱向 800橫向 300垂直 400主軸轉(zhuǎn)速范圍(18級)：(r/min) 30～1500 主軸端孔錐度： 7:24刀桿直徑(三種) ：（） 22 27 32主軸孔徑 ： （）： 29快速進給量: （）縱向 橫向 垂直 進給量范圍: （） 縱向 橫向 垂直 定位精度：（） 主電機:功率 () 轉(zhuǎn)速 (r/min) 1450進給電動機：功率 () 轉(zhuǎn)速 (r/min) 1410起動加速時間 ： () 25滾珠絲杠導(dǎo)程 ： （mm） 縱向 6橫向 6垂直 6機外形尺寸：（mm） 1831*2064*17183設(shè)計應(yīng)注意的問題1應(yīng)盡量保留銑床的手動功能，以便操作人員對刀及調(diào)整機床。2改造前先測出絲桿傳動間隙，并在編程時予以補償，改造后應(yīng)測出有關(guān)參數(shù)，如最大實載切削速度、最大背刀吃刀量等，作為編程時參考依據(jù)。3應(yīng)盡量消除齒輪副和絲桿副的間隙，齒輪全部采用雙片薄齒輪錯齒法消除嚙合間隙。也可采用軟件補償進給量的方法消除。4銑床工作臺重，而且銑削力也較大，垂直絲桿要配備較大功率的驅(qū)動電動機，要在工作臺上加配重或平衡液壓缸來平衡。5滾動絲桿沒有自鎖能力，垂直坐標(biāo)不能鎖住，工作臺會自動下降，可采用超越離合器和摩擦離合器產(chǎn)生制動達到自鎖。4總體設(shè)計方案的擬訂1主傳動的數(shù)控化改造：（1）、主傳動的電氣部分的數(shù)控改造：保留原來的電氣系統(tǒng)的方案。因X6132是小型銑床改造故主傳動用普通交流電動機拖動。（2）、主傳動機械部分的數(shù)控改造：因保留原電氣系統(tǒng)，因此主傳動鏈維持不變。主軸箱體內(nèi)的傳動部分不需要改造，主傳動機械部分改造主要是主軸部件和支承或工作臺導(dǎo)軌的改造。2進給傳動的數(shù)控化改造：（1）、進給傳動電氣的數(shù)控改造：電氣部分的改造主要是確定控制方式；選擇伺服系統(tǒng)和測量元件。(a)、確定控制方式：因X6132屬小型機床，數(shù)控化改造采用開環(huán)控制方式，數(shù)控系統(tǒng)多為以單板機或單片機為主控制單元的簡易控制系統(tǒng)。（b）、選擇伺服系統(tǒng)：因步進電機驅(qū)動系統(tǒng)價格低，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試和維修方便，故X6132伺服系統(tǒng)采用步進電動機驅(qū)動。 因所選開環(huán)控制方式，故無須位置檢測元件。（2）、進給傳動機械部分的數(shù)控改造：進給系統(tǒng)機械部分?jǐn)?shù)控化改造主要是提高移動部件的靈活性，減少或消除傳動間隙；特別是減少反向間隙等內(nèi)容。其改造量較大，通常改造部位有導(dǎo)軌副、進給箱和移動元件等。（a）、采用滾動導(dǎo)軌副。（b）、將步進電動機直接與絲杠相連接。（c）、采用滾珠絲杠副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。第三章 伺服進給系統(tǒng)機械部分的設(shè)計計算和選型1工作臺總質(zhì)量的估算 數(shù)控系統(tǒng)的工作臺包括溜板箱、床鞍、拖板等零部件，則工作臺的總質(zhì)量等于上述零部件的質(zhì)量和?？v向工作臺質(zhì)量為：=2200N橫向工作臺質(zhì)量為：=4500N垂直工作臺質(zhì)量為： =10000N2確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量控制系統(tǒng)給出一個脈沖指令，機床工作臺就前進一個單位的位移量，這個最小的運動單元稱為脈沖當(dāng)量，它決定了數(shù)控機床的加工精度和驅(qū)動系統(tǒng)的最高頻率?！?。所以取 : 縱向進給的脈沖當(dāng)量為：；