【正文】 和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時間的問題。所以，對于面臨日益全球化競爭的現(xiàn)代制造工廠來說，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例；第二就是所擁有的必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的RS232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。 　　專家分析預(yù)測 　 1推廣應(yīng)用逐步由經(jīng)濟(jì)型為主向普及型為主轉(zhuǎn)變。在20012010年，經(jīng)濟(jì)型所占比重繼續(xù)減少，普及型所占比重繼續(xù)增長，高級型的需求緩慢增長。工序集中的加工特點，將使具有復(fù)合功能的高效的需求增長，這將導(dǎo)致?lián)碛辛亢褪袌鱿M量中各類的構(gòu)成比不同于傳統(tǒng)的機(jī)床構(gòu)成比.3數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用由向單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。而我國FMC、FMS和FML的擁有量不足50套，相當(dāng)于日本80年代的水平，占消費額不到5%。1998年及前幾年我國機(jī)床工具的出口額徘徊在5億美元左右，隨著東南亞經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和我國出口多極化市場的形成和鞏固，以及我國加入WTO，今后幾年我國機(jī)床出口將實現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)增長?！　∪胧缹χ袊鴻C(jī)械工業(yè)的結(jié)構(gòu)性沖擊 　　1部分行業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)有可能受到?jīng)_擊。2工程成套行業(yè)將面臨更嚴(yán)峻的競爭。 　　3我國機(jī)械工業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新的積極性有可能被抑制。4處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴(yán)峻。3 （1） 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。 （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(jī)床提高3~7倍。數(shù)控機(jī)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。 （6）可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運。 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(jī)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。此外，機(jī)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(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。 2宏觀看改造的必要性 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)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(jī)床。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)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。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)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。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）％，％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這是一批很大的設(shè)備存量資產(chǎn)，修好了就是財富。尤其對引進(jìn)的CNC機(jī)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(jì)損失。4數(shù)控機(jī)床改造的經(jīng)濟(jì)性技術(shù)分析1 品種多樣 經(jīng)濟(jì)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(kuò)展到車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪機(jī)床、拉床、刨床、沖床、螺紋磨床、氣割機(jī)和各種專機(jī)以及各種輔助裝置等，行業(yè)的分布也從傳統(tǒng)的機(jī)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。針對于不同的行業(yè)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)有它自己不同的功能。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(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。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?？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(jìn)技術(shù)進(jìn)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?？刂戚S數(shù)可達(dá)15軸，并可實現(xiàn)4軸聯(lián)動。具有刀具半徑補償、長度補償、絲杠螺距補償?shù)妊a償功能。多數(shù)系統(tǒng)采用大尺寸高分辨率LCD顯示屏，人機(jī)界面友好，全中文顯示，全屏幕編輯，動態(tài)顯示運動軌跡。一些經(jīng)濟(jì)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(jìn)一步提高?？煽啃暂^高 在工業(yè)環(huán)境中，經(jīng)濟(jì)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。4價格低廉 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)一個最明顯的優(yōu)勢就是它的經(jīng)濟(jì)性——價格低廉。經(jīng)濟(jì)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(kuò)大其市場的占有份額。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)。這樣，既影響了生產(chǎn)，又增加了使用單位的維修費用。而經(jīng)濟(jì)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。利用這些網(wǎng)點一方面可以進(jìn)行設(shè)備的維修，一方面可以對用戶進(jìn)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。改造資金來源可靠。其中包括機(jī)床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；機(jī)床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好；普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床，要考察各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用；測量機(jī)床目前的各項精度與出廠精度進(jìn)行對比，是否存在差距； 綜合總結(jié)目前機(jī)床存在的一切故障和歷史上出現(xiàn)過的重大故障。第2章1節(jié)省資金機(jī)床的數(shù)控改造同購置新機(jī)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。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費購買新機(jī)床60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。3提高生產(chǎn)效率機(jī)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(jī)床提高 3至5倍。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。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(jì)型數(shù)控銑床，要求該銑床能夠加工復(fù)雜機(jī)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(jī)床附件加工圓弧、凸輪等特殊類平面。（1）、設(shè)計計算、編程、操作說明書一份。數(shù)控銑床改造傳動系統(tǒng)圖一份。、（4）、縱向進(jìn)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(jìn)給量: （）縱向 橫向 垂直 進(jìn)給量范圍: （） 縱向 橫向 垂直 定位精度：（） 主電機(jī):功率 () 轉(zhuǎn)速 (r/min) 1450進(jìn)給電動機(jī)：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(jī)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(jī)床。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。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(jī)，要在工作臺上加配重或平衡液壓缸來平衡。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。（2）、主傳動機(jī)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。2進(jìn)給傳動的數(shù)控化改造：（1）、進(jìn)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。（b）、選擇伺服系統(tǒng)：因步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電動機(jī)驅(qū)動。（2）、進(jìn)給傳動機(jī)械部分的數(shù)控改造：進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)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。（a）、采用滾動導(dǎo)軌副。（c）、采用滾珠絲杠副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。縱向工作臺質(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(jī)床工作臺就前進(jìn)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(jī)床的加工精度和驅(qū)動系統(tǒng)的最高頻率。所以取 : 縱向進(jìn)給的脈沖當(dāng)量為：； 橫向進(jìn)給的脈沖當(dāng)量為：； 垂直進(jìn)給的脈沖當(dāng)量為：。 主切削力Fz(N)按經(jīng)驗公式估算（取為η=）Fz=60000N切削功/V線=600006247。且運動部件重量不大，切削力也不大，行程較小，所以確定采用有預(yù)加載荷燕尾形滾動導(dǎo)軌。5滾珠絲杠螺母副的計算和選型工作臺負(fù)載Fm計算公式矩形導(dǎo)軌Fm= KFx+f39。(Fy+2Fz+G)三角形導(dǎo)軌Fm=KFx+f39。G—移動部件的重力(N)；K—考慮顛覆力矩影響的試驗系數(shù)；f39?！鬏S直徑（mm）。(Fy+2Fz+G)=[+(1440+2+2200)]N =551 6N （3）正常情況下燕尾形導(dǎo)軌?。篕=；f39。計算最大動負(fù)載= （4） 式中：—最大動負(fù)載(N)； —工作負(fù)載(N), =5516N。 T—使用壽命時間（h）。n=1000υs/L （6）式中：υs— 最大切削力下的進(jìn)給速度,可取最高進(jìn)給速度的1/2∽1/3,； L0— 滾珠絲杠導(dǎo)程,初取6mm；所以由公式（4）（5）（6）計算得： n=1000υs/L0=10001247。 = ==5516N= （3）滾珠絲杠螺母副的選型查閱《機(jī)床設(shè)計手冊》，可采用WCh5012型（無襯套）外循環(huán)齒差調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動負(fù)載為40500N，精度等級查表選為4級。22185。；所以由公式（7）得： η=tan4186。/tan(4186。+10185。項目目標(biāo)行程公差υmp315 6 8 12 16 23315∽400 6 8 12 17 25400∽500 7 10 13 19 26500∽630 7 11 14 21 29300內(nèi)行程變動量 υ300pυ2p 4 5 6 7 8）滾珠絲杠工作時受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程L0發(fā)生變化。 （8） 式中： E —彈性模量，鋼為E=N/ mm178。），（按絲杠底徑d1=46 mm確定）； F= mm178。“+”用于拉伸時，“—”用于壓縮時；則由公式（8）得：ΔL=177。 所以導(dǎo)程變化的總誤差：Δ=100ΔL/ L0=100 因為4級精度的絲杠允許的螺距誤差為20 um/m，故剛度足夠。(N) Fm180。+f180。+FX180。)式中： K=。=。=1080+(1440+3960+4500)N=2673N（2）計算最大動負(fù)載FQ180。= （9） 式中： FQ180?！ぷ髫?fù)載(N), =2673N。 T—使用壽命時間（h）。 n=1000υs/L0 （11） 式中：υs— 最大切削力下的進(jìn)給速度,可取最高進(jìn)給速度的1/2∽1/3,； L0— 滾珠絲杠導(dǎo)程,初取6mm；所以由公式（9）（10）（11）計算得： n=1000υs/L0=10001247。= ==2673N= （3）（4）傳動效率的計算 η=tanγ/tan(γ+φ) （12）式中：γ— 螺紋的螺旋升角,取3186。；φ— 摩擦角，取10185。39185。39185。)=（5）因滾珠絲杠受扭時引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計，故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量： ΔL180。 （13）F180。），（按絲杠底徑d1=36 mm確定）； F180。= mm178。=177。 所以導(dǎo)程變化的總誤差：Δ180。/ L0180。3 垂直方向進(jìn)給絲杠的計算和選型(選導(dǎo)軌為矩形導(dǎo)軌)（1）計算進(jìn)給牽引力 Fm180。(N) Fm180。=KFy180。+f180。180。180。180。 f180。 G180。=10000N所以 Fm180。=1440+(1080+3960+10000)N=3840N（2）180。180。180。180。180。 —運轉(zhuǎn)系數(shù), —；—；取=； —硬度系數(shù)，硬度為60HRC時=；硬度小于60HRC時＞； L—壽命（以轉(zhuǎn)為單位1，）；壽命L可按下列公式計算：L= （16）式中：n—滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速()。取數(shù)控機(jī)床T=15000h。180。180。180。6r/min= r/minL=60nT/ =6015000247。（4）傳動效率的計算 η=tanγ/tan(γ+φ) （18）式中：γ— 螺紋的螺旋升角,取2186。；φ— 摩