【正文】 行大批量生產(chǎn)時，才經(jīng)濟(jì)合算；而數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以白動化，故稱之為“柔性自動化”。（2）可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。1．2．2 機(jī)床數(shù)控化改造的內(nèi)容(1)恢復(fù)原功能，對機(jī)床存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)(2)選用成熟的數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造；(3)翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行改造設(shè)計，經(jīng)大修鑒定，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；(4)技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，拓展其功能的更新改造。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在美國機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再(Remanufacturing)業(yè)。1．2．1 美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家把機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家在大量生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的同時，還非常重視普通機(jī)床的數(shù)控化改造，機(jī)床改造正逐步從制造業(yè)中分化出來，并形成了把機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)。4出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備1．2 機(jī)床數(shù)控化改造業(yè)的發(fā)展及前景分析機(jī)床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)，它是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要提出，并隨著機(jī)床行業(yè)以及技術(shù)的不斷進(jìn)步而發(fā)展起來孵，它的內(nèi)容是應(yīng)用成熟數(shù)控技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，以適應(yīng)生產(chǎn)的具體要求為目的，對現(xiàn)有機(jī)床的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。3) 柔性化和集成化數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、工廠自動化FA)、體(cIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。個性化是近幾年來特別明顯的發(fā)展趨勢。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)60000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上。3) 高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠。從精密加工發(fā)展到超精密加工(特高精度加工)，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。上世紀(jì)90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。這些數(shù)控機(jī)床，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。高檔次的數(shù)控機(jī)床及配套部件只能靠進(jìn)口。建立了以中、低檔次數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系和高檔次數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和生產(chǎn)體系，可以說，我國機(jī)床業(yè)整體素質(zhì)有了明顯提高。1992年我國年產(chǎn)數(shù)控機(jī)床僅4200多臺．到2003年這一數(shù)字已為2．48萬多臺，比上年增長了41．6％。機(jī)床業(yè)現(xiàn)狀可以用“三人一小”一一消費(fèi)大國、生產(chǎn)大國、進(jìn)口大國和出口小國。其中出口的數(shù)控機(jī)床有數(shù)拉車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加下機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。我國的機(jī)床消費(fèi)則超過59億美元(約臺人民幣488億元)，首次躍居“世界第一，產(chǎn)值水平260億元，消費(fèi)超出220多億元，其差額自然只有靠進(jìn)口。1．1．2．2 國內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 近年來，隨著機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，我國機(jī)床一“工作母機(jī)～直保持兩位數(shù)增長。1．1．2 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展1．1．2．1 我國數(shù)控技術(shù)經(jīng)過了研制開發(fā)、引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)攻關(guān)幾個過程，并得到了飛速發(fā)展從1958年起，由一些科研院所、高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)，由于受到當(dāng)時國產(chǎn)電子元器件水平低、部門經(jīng)濟(jì)等因素的制約，未能取得較大的進(jìn)展。計算機(jī)數(shù)控(計算機(jī)數(shù)字的控制，簡寫為CNC)階段也經(jīng)歷了三代，即1970年第四代——小型計算機(jī)，1974年第五代——微處理器(MNC)和1990年第六代——基于PC的階段。第一臺工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國本迪克斯公司(Bendix corporation)生產(chǎn)出來，從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。5 5 5 意義及研究目標(biāo) 意義 6 7 7第二章 數(shù)控機(jī)床及控制方式 8 8 8 8 9 9 11 12第三章 機(jī)械傳動系統(tǒng)的改造設(shè)計 13 13 13 13 14 14 16 （X向）設(shè)計計算 16 （Y向）設(shè)計計算 27 34第四章 機(jī)床參數(shù)的設(shè)定與調(diào)試 37 37 40 41 42 42 43 43第五章 結(jié)論與展望 44 44 44 45第6章 致謝 46參考文獻(xiàn) 47第一章 緒 論 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展歷程1．1．1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡史1946年世界上誕生了第一臺電子計算機(jī)，同期美國北密執(zhí)安的小型飛機(jī)承包商帕爾森斯公司(Parsons Corporation)為了制造飛機(jī)機(jī)翼輪廓的板狀樣板，提出了采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的思想，1949年由帕爾森斯公司與美國麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所合作開始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作， 1952年，研制出第一臺實(shí)驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺立式銑床上，成為世界上第一臺數(shù)控機(jī)床，成功實(shí)現(xiàn)了同時控制三軸的運(yùn)動。s retrofitted with NC has bee more and more urgent and arduous for US．After introducing NC machine39。 機(jī)床改造后，顯示了機(jī)床強(qiáng)大的工作能力和高度的可靠性，加工精度和生產(chǎn)率有較大的提高，是提高企業(yè)數(shù)控化率的一條切實(shí)可行的途徑。改造后的銑床除了能加工銑削鍵槽、平面及孔等簡單的零件外，還能加工形狀復(fù)雜（如加工圓弧面、斜面及凸輪等）的零件，具有高精、高效及加工產(chǎn)品范圍廣等特點(diǎn)。本課題選擇了對X5032銑床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造方案，在敘述數(shù)控技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過對X5032舊機(jī)床的分析，結(jié)構(gòu)機(jī)床改造的思想，提出了數(shù)控化改造的技術(shù)方案。摘 要 數(shù)控機(jī)床是當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的代表性先進(jìn)設(shè)備。隨著先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，對舊機(jī)床的數(shù)控化改造，特別是普通股機(jī)床數(shù)控化改造已經(jīng)成為擺在我們面前迫切而艱巨的任務(wù)。改造的主要是機(jī)械部分，即對絲杠、驅(qū)動元件步進(jìn)電機(jī)和減速齒輪的改造。控制方式可以是開環(huán)、閉環(huán)及半閉環(huán)。[關(guān)鍵詞] 數(shù)控改造 進(jìn)給 X5032銑床X5032 MILLING MACHINE FEED SYSTEM OF THE NUMERICAL CONTROLABSTRACT NC(numerical control)machine is the representative of advanced equipment in current mechanical manufacture industry． With the developing of modem manufacture industry,to retrofit old machine with NC，especially to study the ordinary milling—machine39。s history and current status and the analysis of old mathine X5032,a novel scheme for NC machine retrofitted and new NC machine selection is proposed .The main part to improve is the part of machine,which means improving screw,stepper motor and reduction transformation,the milling machine not only can be milling keyway ,flat, and the hole parts, but also processing of plex shaping parts(such as the processing of circular surface,slope,and cam,etc),and has high precision, wide rage of efficient and processed products control way can be open loop,closed loop and semiclosed loop. After retrofitted the work ability and reliability of the secondhand had been enhanced greatly,so as to their working precision and is proved that raising rate of NC control is a feasible way for enterprise to enhance their productivity and profit.【KEY WORDS】 NC transformation feed X5032 milling machine目 錄第一章 緒論 1 1 1 1 4 5 、日本和德國等發(fā)達(dá)國家把機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)1954年11月，在帕爾森斯專利基礎(chǔ)上。50多年過去了，數(shù)控系統(tǒng)由當(dāng)時的電子管起步，經(jīng)歷了兩個階段六代的發(fā)展，即：硬件邏輯數(shù)控，簡稱為數(shù)控∞c)階段經(jīng)歷了三代，即1952年第一代——電子管；1959年第二代——晶體管和印刷電路板；1965年第三代—一小規(guī)模集成電路，由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到了第五代以后，從根本上解決了可靠性低、價格昂貴、應(yīng)用不方便等極為關(guān)鍵的問題，并在上世紀(jì)七十年代末八十年代初以后首先在美國、日本、歐洲等工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到大規(guī)模普及應(yīng)用。在改革開放以后，經(jīng)過“六五”(1981．1985年)的引進(jìn)國外技術(shù)，“七五”(1986．1990年)的消化吸收和“八五”(19911995年)國家組織的科技攻關(guān)和“九五”(1996．2000年)國家組織的產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，才使得我國數(shù)控技術(shù)逐步取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)(五軸聯(lián)動)，分辨率為0．002pm的高精度數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿形數(shù)控系統(tǒng)、為柔性單元配套的數(shù)控系統(tǒng)都開發(fā)出來，并造出樣機(jī)，開始了專業(yè)化生產(chǎn)和使用。2003年產(chǎn)值達(dá)260億元，產(chǎn)量居世界第四。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2003年我國進(jìn)口機(jī)床產(chǎn)品金切機(jī)床及鍛壓設(shè)備約31．5億美元，又是一個“世界第一”!而全行業(yè)出口僅為進(jìn)口的lnO一一3．1億美元。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。 “母機(jī)”水平看“數(shù)控”。10年來，我國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量翻了兩番多，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)加快，一批反映當(dāng)前世界數(shù)控機(jī)床發(fā)展潮流的高檔次數(shù)控機(jī)床問世，如直線電機(jī)驅(qū)動加工中心、五軸車銑復(fù)合中心、五軸龍門加工中心等。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)床數(shù)控化率還不高，目前生產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化率還不到30％；消費(fèi)值數(shù)控化率還不到50％，而發(fā)達(dá)國家大多在70％左右。 我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。1．1．3 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢1 高速、高效、高精度、高可靠性1) 高速、高效加工進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)床向高速化方向發(fā)展，大幅度提高加工效率、降低加工成本，提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。2) 高精度、超精密化加工當(dāng)前，機(jī)械加工高精度的要求較普通的加工精度提高了一倍，達(dá)到5微米；精密加工精度提高了兩個數(shù)量級，超精密加丁精度進(jìn)入納米級(O．OOl微米)，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到O．，加工圓度為O．1微米，加工表面粗糙度Ra=O．003微米等。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級(lOnm)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。對于每天工作兩班的無人工廠而言．如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率P(t)=99％以上的話，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時間MTBF就必須大于3000小時。2 模塊化、智能化、柔性化和集成化1) 模塊化、專門化與個性化為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床多品種、小批量的特點(diǎn)，機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化，機(jī)床性能價格比顯著提高并加快優(yōu)化。2) 智能化在數(shù)控系統(tǒng)中智能化的內(nèi)容包括：①為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；②為提高驅(qū)動性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算等：③簡化編程、簡化操作方面的智能化；④智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容等。3 開放性為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，最重要的發(fā)展趨勢是體系結(jié){每的開放性，設(shè)計生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)，例如美國的OMAC、歐共體的OSACA及日本的OSEC發(fā)展開放式數(shù)控的計劃等。并安裝上新部件、新裝置、新附件，用計算機(jī)控制機(jī)床的工作，提高機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)，使之全部或局部達(dá)到新數(shù)控機(jī)床的水平。如德國的Schicss公司在1981年把一臺加工直徑為19rn的超重型立式車床改裝成數(shù)控機(jī)床。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、 DcvliegBullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。在日本，機(jī)床改造業(yè)