【正文】 NUC、德國的西門子等。有些企業(yè)事先確定較穩(wěn)定的批量加工意向，甚至已經(jīng)接到訂單，選購機(jī)床時(shí)要求機(jī)床廠為其準(zhǔn)備工裝、編制程序、培訓(xùn)工人，即所謂 “ 交鑰匙 ”工程，這是投資數(shù)控機(jī)床最理想的情況。少數(shù)產(chǎn)品附加值高，具有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的企業(yè)，為了生產(chǎn)組織方便而購買用于單件生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床。 選購數(shù)控機(jī)床應(yīng)考慮投資回報(bào) , 能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性是指選用的數(shù)控機(jī)床在滿足加工要求的條件下 , 所支付的 “ 錢 ” 最少或較為合理的。比如，自動(dòng)換刀裝置(ATC) 是加工中心的基本特征， ATC 裝置的投資往往占整機(jī)的 30%～50%。除基本功能以外 , 數(shù)控系統(tǒng)還為用戶提供多種可選功能。綜合加工精度指最后加工出來的工件尺寸與所要求尺寸 之間的誤差。機(jī)床精度的評(píng)定指標(biāo)較多，因數(shù)控機(jī)床類別而異 ,但共有的關(guān)鍵項(xiàng)目是定位精度、重復(fù)定位精度以及綜合加工精度。選購數(shù)控機(jī)床時(shí)，企業(yè)要有明確的目的和出發(fā)點(diǎn)，首先考慮的是數(shù)控機(jī)床的實(shí)用性。 超精密機(jī)床主要用于解決國內(nèi)高新技術(shù)和國防關(guān)鍵產(chǎn)品的超精密加工，雖然需求量不很大，但它是一項(xiàng)受國外技術(shù)封鎖的敏感技術(shù)。 ： 看一臺(tái)機(jī)床水平的高低，要看它的重復(fù)定位精度，一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到 (ISO 標(biāo)準(zhǔn) .、統(tǒng)計(jì)法 ),就是一臺(tái)高精度機(jī)床，在 (ISO 標(biāo)準(zhǔn) .、統(tǒng)計(jì)法 )以下，就是超高精度機(jī)床，高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。 （ 3）不適用類 1）生產(chǎn)批量大的零件。 （ 2）較適用類 1）在通用機(jī)床加工時(shí)極易受人為因素（如：情緒波動(dòng)、體力強(qiáng)弱、技術(shù)水平高低等）干擾，零件價(jià)值又高，一旦質(zhì)量失控會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失的零件； 2）在通用機(jī)床上加工時(shí)必須制造復(fù)雜的專用工裝的零件。凡是符合這三種因素之一的情況，采用數(shù)控機(jī)床，對(duì)于改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益等，都會(huì)獲得顯著的效果 三、數(shù)控機(jī)床的工藝范圍及加工精度 1. 數(shù)控機(jī)床的工藝范圍： 根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點(diǎn)及國內(nèi)外大量應(yīng)用實(shí)踐，一般可按適用程度將零件分為三類： （ 1）最適用類 1）形狀復(fù)雜，加工精度要求高，用通用機(jī)床無法加工或雖然能加工但很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件。概括起來，采用數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的好處： ① 提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； ② 提高生產(chǎn)效率，一般約提高效率 3～ 5 倍，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生產(chǎn)率 5～ 10 倍； ③ 可加工形狀復(fù)雜的零件； ④ 減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件； ⑤ 有利于生產(chǎn)管理和機(jī)械加工綜合自動(dòng)化的發(fā)展。所以我們?nèi)粘Ｖv的 數(shù)控 ，實(shí)質(zhì)上已是指 計(jì)算機(jī)數(shù)控 了。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于 PC 的階段。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的 通 用 兩個(gè)字省略了）。 數(shù)控（ NC）階段（ 1952～ 1970 年） 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但 不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè) 社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。由于我國現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床，自動(dòng)化程度低 ,要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床將向著更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能發(fā)展。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們對(duì)有關(guān)數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造的相關(guān)書籍、刊物進(jìn)行大量閱讀 ,收集了很多資料 ,了解了數(shù)控機(jī)床的基本概念，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況，數(shù)控機(jī)床的組成及其工作原理，擴(kuò)大了我們的知識(shí)面。經(jīng)改造后的機(jī)床加工的精度、效率、速度都有了很明顯的提高，適合我國現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展要求。數(shù)控機(jī)床代替普通機(jī)床被廣泛應(yīng)用是一個(gè)必然的趨勢(shì)。它的優(yōu)點(diǎn)很多 ,可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn) 率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)，但它的價(jià)格昂貴。 關(guān)鍵詞 :數(shù)控、車床、改造、縱向進(jìn)給 2 第一章 概 述 一、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 到 1970 年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。 到了 1990 年， PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（ NC）。 數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，尤其對(duì)于約占機(jī)械加工總量 80%的單件、小批量零件的加工，更 顯示出其特有的靈活性。目前，選用數(shù)控機(jī)床時(shí)主要考慮以下三種因數(shù)：即單件、中小批量的生產(chǎn)； 形狀比較復(fù)雜，精度要求高的加工；產(chǎn)品更新頻繁，生產(chǎn)周期要求短的加工。 4）必須在依次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸或螺紋等多工序的零件。 5）用通用機(jī)床加工時(shí)，生產(chǎn)率很低或體力勞動(dòng)強(qiáng)度很大的零件。 4)必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。當(dāng)前在品種上需發(fā)展超精密磨床和超精密復(fù)合加工機(jī)床，同時(shí)要進(jìn)一步提升超精密主軸單元、超精密導(dǎo)軌副單元、超精密平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、超精密輪廓控制技術(shù)及納米級(jí)分辨率數(shù)控系統(tǒng)的性能并加快其工程化。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 mtbf 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 mtbf 值達(dá)到30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性 四、 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 。零件的尺寸決定機(jī)床的加工范圍；零件關(guān)鍵部位的精度決定了所選機(jī)床的精度等級(jí)。重復(fù)定位精度反映了數(shù)控軸在全行程內(nèi)定位點(diǎn)的穩(wěn)定性，傳動(dòng)鏈剛性直接影響重復(fù)定位精度。數(shù)控系統(tǒng)功能可分為基本功能與選用功能 , 各知名品牌數(shù)控系統(tǒng)的基本功能差別不大。從控制方式、驅(qū)動(dòng)形式、反饋形式、檢測(cè)、操作方式、接口形式和故障診斷等方面來衡量 , 合理地選擇適合機(jī)床的可選功能 ,放棄可有 可無或不實(shí)用的可選功能。 。同時(shí)還得考慮市場(chǎng)占有率 , 市場(chǎng)占有率高的數(shù)控設(shè)備說明是旺銷產(chǎn)品 , 已受到多數(shù)用戶的青睞和肯定 , 一般不會(huì)有太多的質(zhì)量問題。所以用于大批量生產(chǎn)的機(jī)床投資回報(bào)較快。所以沒有定型產(chǎn)品或 產(chǎn)品附加值較低的中小型企業(yè)，在購置貴重?cái)?shù)控設(shè)備之前，一定要充分研究收回投資的周期。目前多數(shù)機(jī)床廠都采購成熟的數(shù)控系統(tǒng)和零部件進(jìn)行組裝。 五、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向 ，基于 PC 的第六代發(fā)展方向，基于 PC 的所具有的開放性的成本，高可靠性，軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)，生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條路，至少采用 PC 機(jī)作為他的前端機(jī)來處理人機(jī)界面、編程 、聯(lián)絡(luò)通訊等問題，由原有的系統(tǒng)擔(dān)任數(shù)控的任務(wù)， PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。 （ 2） .引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工，將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)以及加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立 具有人工智能的專家系統(tǒng)。近 10 年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為 ～ 萬臺(tái)，年產(chǎn)值約為 18 億元。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國際、國內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。 事實(shí)證明：用較少的資金，將普通機(jī)床改造升級(jí)為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 2）數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn) 1） 減小投 資額， 交貨期短 ，同購 置新機(jī) 床相比 ，一般 可節(jié) 省60%~80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低，特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯，一般大型機(jī)床改造，只要新機(jī)床購置費(fèi)用的 1/3，交貨期短，但有些情況比較特殊。 9 4）可以采用最新的控制技術(shù)，可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改造成為今水平的機(jī)床。 （ 3）交 /直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置，它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)內(nèi)部部分元件的誤差，因此它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都比閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。 （ 1）滑動(dòng)導(dǎo)軌幅對(duì)數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有的普通車床的導(dǎo)向和工藝性外，還要有良好的耐磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)，同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影 響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑。 第二章 總體方案的制度與比較 一、車床數(shù)控化改造的實(shí)踐準(zhǔn)備及資料收集 11 在車床數(shù)控化改造這個(gè)工程設(shè)計(jì)之前進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)這一環(huán)節(jié)。 二、數(shù)控化改造方案的制定 通過閱讀資料及參觀成熟數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步擬定以下三個(gè)總體改造方案。 拆除原進(jìn)給箱中進(jìn)給傳動(dòng)鏈內(nèi)容，改