业中有的机床经过数控化改造，而中小企业则占美国有许多数控专业化公司为用户提供数控改造服务。我国拥有万台机床，其中大量的是通用车床。因此，普通车床的数控改造，大有可为。数控改造般是指对普通车床些部位作定的改造，配上数控装置，从而使车床具有数控加工能力。技术分析在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术计算机技术的发展更快。应用到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，有些企业已在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品精度，增大了设备适应能力和型面加工范围。经济分析由于新型机床价格昂贵，次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用数控技术对旧机床加以改造，和购买新机床相比，则可以节省以上的资金。套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的到，般用户都能够承担得起，这为资金紧张的中小型企业的技术改造开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。市场分析据国内资料统计，订购新的数控机床的交货周期般较长，往往不能满足用户需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。生产分析在现代机械制造工业中，多品种中小批量甚至单件生产占有相当大的比重。若要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。综合分析从上述分析中不难看出，数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上，具有可靠性高柔性强易于实现机电体化经济性可观等优点。为此，在旧有机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较大的经济效益。数控机床的基本结构及工作原理数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写程序。所编程序指令输入机床数控装置中。数控装置对程序代码进行翻译运算之后，向机床各个坐标的伺服驱动机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助运动。在机床上加工出合格的零件。下面对其各组成部分加以介绍。输入装置数控加工程序可通过键盘，用手工方式直接输入数控系统。还可由编程计算机用或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式种是边读入边加工，另种是次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从存储器中逐段调出进行加工。数控装置数控装置是数控机床的中枢。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的段或几段数控加工程序，经过数控装置它的逻辑电路或系统软件进行编译运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求。因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行数据点的密化，求出系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴即进给运动各执行部件的进给速度进给方向和进给位移量等。驱动装置和检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，以加出符合图样要求的零件。驱动装置包括控制器含功率放大器和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按指令设定值运动。辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译逻辑判别和运算，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械液压气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却润滑装置的启停，工件和机床部件的松开夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。现广泛采用可编程控制器作数控机床的辅助控制装置。机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置进给传动装置床身工作台以及辅助运动装置液压气动系统润滑系统冷却装置等组成。数控机床的分类按加工工艺方法分类金属切削类数控机床有数控车床铣床钻床磨床齿轮加工机床和加工中心等。特种加工类数控机床数控电火花线切割机床数控电火花成型机床数控等离子弧切割机床数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。板材加工类数控机床数控压力机数控剪板机和数控折弯机等。非加工设备，如数控多坐标测量机自动绘图机及工业机器人等。按控制运动的方式分类点位控制数控机床机床移故齿根弯曲强度足够，满足要求。二级齿轮副强度校核小齿轮转矩式中η小齿轮的圆周速度动载荷系数式中使用系数取动载荷系数取齿向载荷系数取齿向载荷分配系数由查表并插值得则许用弯曲应力式中弯曲疲劳极限弯曲寿命系数尺寸系数取安全系数取则齿要弯曲疲劳强度校核计算由式式中齿形系数应力修正系数重合度系数则故齿根弯曲强度足够，满足要求。横向进给步进电动机的计算和选型等效转动惯性量计算传动系统折算到电机轴上总的转动惯量式中步进电机转子转动惯量齿轮，的转动惯量滚珠丝杠转动惯量参考同类机床，初选磁滞式反应式步进电机，其转子转动惯量对材料为钢的圆柱形零件,其转动惯量计算式中圆柱形零件直径零件轴向长度，查表查出长丝杠转动惯量为，则，得则总的转动惯量负载转矩计算及最大静转矩选择快速空载起动时所需力矩式中快速起动时所需力矩快速空载时折算到电动机轴上的最大加速力矩折算到电动机轴的摩擦力矩丝杠预紧时折算到电动机轴上的附加摩擦力矩当工作台快速移动时,电动机转速折算到电动机轴上的摩擦力矩η式中导轨的摩擦力垂直方向切削力η主传动效率ηη附加摩擦力矩ηη式中滚珠丝杠预加负荷取η滚珠丝杠未预紧时的传动效率取为快速移动时所需力矩最大切削负载时所需力矩式中折算到电动机轴上的切削负载力矩η则从上面计算可以看出，三种工况下，以快速空载起动所需力矩最大。以此项作为初选步进电机的依据。查表，查表，当步进电机为五相十拍时最大静力矩按此最大静转矩，查表，型最大静转矩为。大于所需最大静力矩，可作为初选型号，但还必须进步考核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率步进电动机的最高工作频率根据计算综合考虑选型步进电动机磁阻式步进电动机技术数据型号相数步距角电压相电流最大静转矩空载起动频率空载运行频率电感电阻分配方式五相十拍外形尺寸质量滚珠丝杠的安装滚珠丝杠的安装形式采用两端固定，可在丝杠端安装碟形弹簧和调整螺母，既能对丝杠施加预紧力，又能让弹簧来补偿丝杠的热变形，保持预紧力近乎不变。这种支承的特点是刚度最高，只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度为端固定的四倍。安装时需要螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难丝杠般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比般固定要高。滚珠丝杠的支承轴承应采用滚珠丝杠专用轴承，这是种特殊的向心推力球轴承，其接触角增大到度，增加了滚珠数目并相应减小了滚珠直径，使轴向刚度增大到普通向心推力球轴承的两倍。该轴承般是成套出售，出厂时已调好预紧力，使用极为方便。我们纵向进给系统中左端选用成对滚珠丝杠专用轴承，右端选用深沟球轴承。横向进给系统中选用深沟球轴承。滚珠丝杠轴承的校核纵向右端深沟球轴承的校核左端选用了滚珠丝杠专用双列成对向心推力球轴承，不需要校核。已知,轴承所受轴向载荷,所受径向载,选用型轴承，查手册,由得,由查表得径向载荷系数轴向载荷系数则因轴承工作温度不高故查表取,故轴承满足设计要求。使用机械设计手册电子版常用设计计算程序中滚动轴承设计，查询结果如下滚动轴承设计报告设计信息设计者李晓瑞设计单位中国矿业大学设计日期设计时间二设计参数径向力轴向力轴颈直径转速要求寿命温度系数润滑方式油润滑三被选轴承信息轴承类型深沟球轴承轴承型号轴承内径轴承外径轴承宽度基本额定动载荷基本额定静载荷极限转速油四当量动载荷接触角度负荷系数判断系数径向载荷系数轴向载荷系数当量动载荷轴承所需基本额定动载荷五校核轴承寿命轴承寿命验算结果合格横向深沟球轴承的校核已知,轴承所受轴向载荷,所受径向载,选用型轴承，查手册,由得,由查表得径向载荷系数轴向载荷系数则因轴承工作温度不高故查表取,故轴承满足设计要求。深沟球轴承使用机械设计手册电子版常用设计计算程序中滚动轴承设计，查询结果如下滚动轴承设计报告设计者李晓瑞设计单位中国矿业大学设计日期设计时间二设计参数径向力轴向力轴颈直径转速要求寿命温度系数润滑方式油润滑三被选轴承信息轴承类型深沟球轴承轴承型号轴承内径轴承外径轴承宽度基本额定动载荷基本额定静载荷极限转速油四当量动载荷接触角度负荷系数判断系数径向载荷系数轴向载荷系数当量动载荷轴承所需基本额定动载荷五校核轴承寿命轴承寿命验算结果合格改造后的纵向进给机构，由于用步进电机作驱动元件，所以要拆除原车床上的进给箱溜板箱刀架光杆操作杆等，用滚珠丝杠螺母副代替原梯形螺纹丝杠螺母副。滚珠丝杠仍安装在原梯形丝杠的位置上，两端采用滚动轴承固定，减速机端的固定仍采用原方式。由于滚珠丝杠的摩擦因数小于原丝杠，使纵向进给整体刚度增加。横向进给机构仍保留手动机构，用于微进给及手动操作。原来支承结构亦保留，步进电机及减速箱体安装在车床后侧。溜板箱上安装了纵横向快速进给按钮和急停按钮，以适应机床调整时的操作需要和意外情况时消除齿轮间隙的措施由于步进电机和滚珠丝杠之间采用齿轮传动后，引入了传动间隙，步进电机转个步距角未能使滚珠丝杠同步转个相应的角度，从而降低加工精度。这种传动间隙如不加以补偿，可能使零件加工积累误差越来越大，造成死区和回程误差。消除齿轮间隙的措施，方面利用计算机软件修正，另方面采用无隙齿轮传动。纵横向进给机构均采用