毕业设计（论文）-数控机床设计改造.doc

西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 【摘要】 数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、 网络通讯技术于一体的机电一体化产品。它的发展与应用开创了制造业的新时 代。特别是近年来，数控技术的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化的核 心标志。 我国是世界上机床产量最多的国家，随着经济的发展，数控机床的市场占 有量和需求量都在不断的增加。但是一些机床的使用时间过长或着相关技术跟 不上时代、市场的要求，需要对其进行改造。机床改造已经成为机床发展的趋 势，也已经形成了一种产业。 数控仿形铣床是一种重要的数控铣床。随着数控相关技术的快速发展，为 了使其更好的适应现代机械生产加工的要求，对其进行改造已经成为必然。 本文阐述数控机床的产生与发展，对数控仿形铣床的组成、结构形式与工 作原理作了相应的介绍和分析。并对数控仿形铣床的主传动系统和进给传动系 统，及相应的零部件进行了一定的分析与改造：如主传动系统的主轴、轴承及 轴承支撑部件，进给传动系统的联轴器、减速机构等。同时对数空仿形铣床的 数控系统和改造时要注意的问题进行了简要的表述与说明。 关键词：数控仿形铣床 数控系统 数控改造 abstract:abstract: cnc machine is a kind of electromechanical integration product that involves computer technology, electronic technology, automatic control, sensing measurement, mechanical produce, ict network. the 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 development and application of it and created a new era of manufacturing. especially in recent years, nc technology t have become the signs of measure of a country signs the core of modern manufacturing. china is the worlds largest country in machine tool production . with the development of economy, cnc machine tool market share and demand are constantly increase. because some machines were used for too much long time or the technology keep up with the market. we must transform the machines. machine transformation has become the trend of development of machine tools, has also formed an industry. cnc milling machine profiling is an important cnc milling machine. with the rapid development of technology nc, in order to better adapt to modern machinery production and processing requirements, their transformation has become inevitable. in this paper with a cnc machine tool development, then conducts the comprehensive corresponding description and analysis to the cnc milling machine copying of the composition, structure and working principle. analysis and the transformation of the cnc milling machine copying the main transmission system and feed drive system, and the corresponding parts and components: for example the transmission spindle, bearings and bearing components support, feed transmission coupling, deceleration institutions. at the same time the number of empty profiling systems and cnc milling machine of the issue to be taken when a brief presentation and explanations. keywords： cnc milling machine profiling nc system nc transformation 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 目录目录 1 1 概述概述 5 1.1 数控机床的产生与发展5 1.1.1数控机床的产生5 1.1.2数控机床的发展5 1.1.3国内数控机床的发展。6 1.1.4 国内数控机床的发展趋势6 1.1.5国外数控技术的发展8 1.2 数控仿形铣床的组成、加工原理与系统构成10 1.2.2数控仿形铣床的加工原理与系统构成11 1.3 数控仿形铣床的分类12 1.4 数控仿形铣床的主要功能13 1.5 机床改造的意义14 2 数控仿形铣床的主传动系统数控仿形铣床的主传动系统 14 2.1 主传动系统的特点15 2.2 主传动系统的变速方式15 2.3 主轴部件16 2.3.1主轴轴承16 2.3.2主轴部件的支承17 2.3.3主轴切屑清除装置20 2.4 主轴准停装置20 2.5 主轴润滑与密封20 2.5.1主轴润滑21 2.5.2主轴密封21 2.6 电主轴21 2.7 主传动系统故障诊断与维修23 3 数控仿形铣床的进给传动系统数控仿形铣床的进给传动系统 25 3.1 进给传动系统的特点25 3.2 滚珠丝杠螺母副26 3.3 联轴器27 3.4 减速机构28 3.5 导轨副28 3.6 导轨润滑30 4 数控仿形铣床的数控系统数控仿形铣床的数控系统 32 4.1 数控系统的基本组成32 4.2 数控仿形系统34 4.3 数控仿形系统的数字化功能35 4.4 数控仿形系统的硬件结构36 4.5 数控仿形系统的软件体系结构38 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 4.5.1系统软件介绍39 结束语结束语 41 谢辞谢辞 42 参参 考考 文文 献献 43 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 1 1 概述概述 近年来，随着国内各种类型机床改造需求的扩大，机床改造已经逐渐形成 了一个产业，其中绝大部分是数控机床的改造。本文以数控龙门铣床为例介绍 一下数控机床的改造。 1.11.1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的发展和生产率提出越来越 高的要求。特别是宇航、造船、军工等领域所需的机械零件，精度高、形状复 杂、而批量小。用一般的机床或专用程度化高的机床来加工这些零件显得很不 合理，因为生产中要经常改装与调整设备。 为了解决这些问题，满足多品种、小批量的自动化生产，数控机床这一新 型的机床应运而生了。 1.1.1 数控机床的产生数控机床的产生 1952 年美国的帕森斯公司与麻省理工学院合作研制了世界上第一台数控机 床，这就是直线插补连续控制的三坐标立式铣床。 数控仿形铣床是数控机床的一种，是数控铣床的重要发展。它是铣削复杂 形面零件的一种专用数控铣床，主要用于各种复杂型腔模具或工件的铣削加工， 特别是对不规则的三维曲面和复杂边界构成的工件更是显示出了其优越性。 1.1.2 数控机床的发展数控机床的发展 数控机床的发展过程从其产生到现在，经历了两个阶段和六代的发展： （1） 数控（cnc）阶段（19521970） 早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响并不大，但 不能适应机床的实时控制要求，人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专 用计算机作为数控系统，这被称为硬件连接数控，简称数控。随着器件的发展， 这个阶段经历了三代，即 1952 年的第一代电子管数控机床；1959 年的第 二代晶体管数控机床；1965 年的第三代集成电路数控机床。 （2）计算机数控（cnc）阶段（1970现在） 1970 年，通用小型计算机业已经出现并成批生产，其运算速度比 20 世纪 五六十年代有了大幅度提高，这比逻辑电路专用计算机成本低、可靠性高，于 是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（cnc）阶段。 1971 年，美国 intel 公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件运 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器， 又称为中央处理器，1974 年，微处理器应用于数控系统。 因为微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控，到了 1990 年，pc 机性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，而 且 pc 机生产批量很大，价格便宜，可靠性高。数控系统从此进入基于 pc 机的 阶段。 总之，计算机数控阶段与经历了三代，即 1970 年的第四代小型计算机 数控机床；1974 年的第五代微型计算机数控机床；1990 年的第六代基 于 pc 机的数控机床 1.1.3 国内数控机床的发展国内数控机床的发展。 我国自 1958 年开始研制数控机床。在研制与使用数控机床方面取得了一定 成绩。近年来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，我国数控 机床的品种、数量和质量方面得到了飞速发展。 进入 21 世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。 机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机， 也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控铣床 的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控铣床的大量 需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控铣床的应用范围还在不 断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。 目前我国已有几十家机床厂能生产不同型号的数控机床和加工中心。我国 经济型数控机床的研究、生产和推广工作也取得了较大发展，它必将对我国各 行业的技术改造上起到积极的推动作用。 现在我国已经建立了以中、低档数控机床为主的产业体系。同时对国外数 控技术的引进与消化的基础上，进行了大量的研究开发工作，一些高档的数控 系统（五轴联动） ，分辨率为 0.002 微米的高精度数控系统，数控仿形系统相继 出现，推进了数控装备的专业化生产和使用。在未来的几十年，我国将成为数 控机床生产和使用大国。 1.1.41.1.4 国内数控机床的发展趋势国内数控机床的发展趋势 随着计算机技术的发展，数控机床不断计算机、控制理论等领域的最新技 术成就，它的性能日趋完善，应用领域日益扩大。同时为了满足市场和科学技 术发展需要，为了达到现代制造技术对数控机床提出的更高的要求，数控技术 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 及其装备正朝下述几个方向发展： （1） 继续向开放式、基于 pc 的第六代方向发展 基于 pc 所具有的开放式、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更 多的数控系统生产厂家会走上这条路。至少采用 pc 机作为它的前端机，来处理 人机界面，编程、联网通信的问题，由原有的系统承担数控的任务。pc 机所具 有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修 将更加普遍。 （2）向高速化发展 在刀具材料和刀具结构不断发展的支持下，切削速度不断地提高。在实际 生产中，车、铣 45 号钢由 1950 年的 80100m/min，至 2000 年普遍达到 500600m/min，50 年内切削速度提高了 5 倍。高速化加工另一个特点是大多 从单一的高速切削发展至全面高速化，不仅要缩短切削时间，也要力求降低辅 助时间和技术准备时间。 （3）向高精度化发展 工件加工精度主要取决于机床精度、编程精度、插补精度和伺服精度。提 高机床精度，在设计阶段可利用计算机辅助设计和模拟技术提高机床的动态， 静态刚度；减速变形，提高其稳定性；克服爬行和提高传动精度。对机床床身 等支撑件采用丙烯树脂“混凝土”制成，动刚度比铸件可提高 6 倍，此外。陶 瓷新材料和人造花岗岩也开始用于机床支撑件的制造。 （4）向智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将 不断提高。 应用自适应控制技术：数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整 系统有关数据，达到改进系统运行状态的目的。 引入专家系统指导加工：将熟练工人的经验，加工的一般规律和特殊规律 存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 引入故障诊断专家系统：利用 cnc 系统的内装程序实现在线诊断，即在整 个工作状态中，系统随时对 cnc 系统本身以及相连的各种设备进行诊断，检查， 一旦出现故障，立即采用停机的措施，并通过 crt 进行故障报警，提示发生的 部位、原因等，并利用：“冗余”技术自动使故障模块脱块，而接通备用模块， 一确保无人化工作环境的要求。 智能化数字伺服驱动装置：可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使 驱动系统获得最佳运行。同时数控机床还向复合化，网络化等方向发展。而且 由于采用了神经网络控制技术、模糊控制技术、数字化网络技术、机械加工向 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 虚拟制造的方向发展。 1.1.5 国外数控技术的发展国外数控技术的发展 数控仿形铣床的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成 为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计 民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作 用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数 控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面： （1）高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效 率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先 端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将 其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒/辆，而且多品种加工是 轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件 多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力 很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料 “掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、 螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对 加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从 emo2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/min，甚至更 高，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海 通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美 国 cincinnati 公司的 hyper mach 机床进给速度最大达 60m/min，快速为 100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/min。加工一薄壁飞机零件， 只用 30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h； 德国 dmg 公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12000r/mm 和 1g。在加 工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m，精密级加工中心则从 35m，提高到 11.5m，并且超精密加工精度 已开始进入纳米级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的 mtbf 值已达 6 000h 以上，伺服系统的 mtbf 值达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工， 与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步 扩大。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 （1）轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削， 不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1 台 5 轴联动机床的效率 可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速 铣削淬硬钢零件时，5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去 因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高 出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简 化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复 合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。在 emo2001 展会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂 直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上 实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 dmg 公司展出 dmuvoution 系列加 工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 cnc 系统控制或 cad/cam 直接或间接控制。 （1） 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控 系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的 自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化， 如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等； 简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面 等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。 目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的 ngc(the next generation work-station/machine control)、欧共体的 osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的 osec(open system environment for controller)，中国的 onc(open numerical control system)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系 统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户， 通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能） ，形成系列化，并可方便地将用户 的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开 放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结 构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能 软件开发工具等是当前研究的核心。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的 网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实 现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著 名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 emo2001 展中，日本山崎马扎克（mazak）公司展出的“cyber production center” （智能生产控制中心，简称 cpc） ；日本大隈（okuma）机床公司展出 “it plaza” （信息技术广场，简称 it 广场） ；日本大隈（okuma）机床公司展 出“it plaza” （信息技术广场，简称 it 广场） ；德国西门子(siemens)公司展 出的 open manufacturing environment（开放制造环境，简称 ome）等，反映 了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 1.21.2 数控仿形铣床的组成、加工原理与系统构成数控仿形铣床的组成、加工原理与系统构成 数控仿形铣床是数控机床的一种，是数控铣床的重要发展。它是铣削复杂 形面零件的一种专用数控铣床，主要用于各种复杂型腔模具或工件的铣削加工， 特别是对不规则的三维曲面和复杂边界构成的工件更是显示出了其优越性。 1.2.11.2.1 数控仿形铣床的组成数控仿形铣床的组成 数控仿形铣床由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等 几大部分组成。 （1）主轴部件：主轴部件是切削加工的功率输出部件，它由主轴箱、主轴 电动机、主轴和主轴轴承的零件组成。主轴的启、停和变转速等动作均由数控 系统控制，并且通过装在主轴上的刀具与切削运动。 （2）进给伺服系统：它由进给电机和进给执行机构组成。按照程序设定的 进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 （3）控制系统：控制系统部分由 cnc 装置、可编程控制器、伺服驱动装置、 以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。 （4）辅助装置：辅助装置包括润滑、冷却、排屑、防护、液压气动和检测 系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但是对机床加工效率、加工 精度和可靠性起着保障作用。因此也是数控仿形铣床不可缺少的部分 （5）机床基础件：机床基础件通常指底座、立柱、横梁等。它是整个机床 的基础和框架，它们主要承受机床的静载荷以及在加工时产生的切削负载。因 此必须足够的刚度。这些大件可以是铸铁件，也可以是焊接而成的钢结构件， 它们是机床中体积和质量最大的部件。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 1.2.2 数控仿形铣床的加工原理与系统构成数控仿形铣床的加工原理与系统构成 数控仿形测量和加工的基本原理如图 1 所示。数控仿形测量和加工的过程 可以表述如下：数控仿形测量和加工，首先利用三维接触式或非接触式模拟测 头检测实物模型的表面信息（主要指测头变形偏移量和它在机床坐标系中的坐 标值） ，然后由 ad 转换电路把模拟量转换成数字量（有些数字化测头直接输 出数字量） 。仿形控制系统根据所测得的信息，按照仿形控制策略分配各个坐标 轴的进给速度，并且把所分配的速度送给数控平台，由数控系统驱动各轴电机， 完成仿形测量和加工的全部动作。因此数控仿形加工的控制过程可以概括为数 据获取、数据处理、决策和控制四个阶段。 由于实物模型是各种各样的，我们需要根据不同的模型表面状况，采用不 同加工方式和行刀路线。实践表明，如果数控仿形加工系统具备以下三种仿形 加工方式，基本上就能够加工现代工业所需要的绝大多数型面。这三种方式是： 一维行切仿形方式、二维层切仿形方式和三维清根仿 图 1-1 数控仿形加工的基本原理 形方式。在实际应用中，这三种仿形方式之间可以进行实时切换4。 数控仿形加工系统是基于数控系统之上的设备集成，是数控测量与加工在 软件、硬件上的集成化与一体化。数控仿形加工系统由数控系统、仿形测量系 统和仿形控制软件系统三部分组成。 （1）数控系统 这是整个系统的底层平台，仿形控制系统和仿形测量系统 的所有动作，最终都必须通过数控系统才能实现。数控系统底层软件是 dos 内 存驻留程序，开机后通过运行批处理文件驻入内存。 （2）仿形测量系统 测量是仿形的基础，因为仿形控制原理是检测头在 x、y 和 z 方向上的偏移量，分配 x 轴、y 轴和 z 轴的进给速度。而且通过测量 测点的坐标值，为后续的曲面建模或直接编制数控加工代码提供原始数据1。 仿形测量系统包括数字化测头、测头接口电路以及相应的采样程序。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 （3）仿形控制软件系统 测头在测量区域中按生成的路径运动时，需要解 决测头对曲面的跟随性问题。也就是说，需要对测头的运动设计控制算法，使 得测头在仿形运动过程中动态跟随曲面形状的变化，保证测头始终与型面接触， 避免测头因变形过大而造成测头超程或变形过小而脱离型面。这是仿形控制软 件系统的核心部分。 1.31.3 数控仿形铣床的分类数控仿形铣床的分类 数控仿形铣床是铣削复杂形面零件的一种专用铣床，它是利用靠模或样模， 通过铣刀与工件间所形成的复合相对运动来实现仿形加工，所以又称靠模铣床。 根据铣刀形状的种类、铣削加工的方向和铣削零件的形状，数控仿形铣床可分 为以下几种： （1）杯形铣刀数控仿形铣床 采用杯形铣刀（或碗形铣刀）对工件外表面或内表面进行立体仿形铣削加 工，如脚型、弯腿、鞋楦、假肢等。其工作原理是按零件形状尺寸要求先作一 个样模（可以是金履，木质或其它材料，要求有一定的强度和刚度） ，将仿形辊 轮紧靠样模，样模和工件都绕自身轴线作同步回转运动，而安装在仿形刀架上 的杯形铣恨，除主切削运动外（铣刀回转运动轴线与工件回转运动轴线相平行） ， 仿型刀架还随仿形辊轮一起同步摆动，使铣刀沿工件纵向（轴线方向）和横向 （半径方向）的作同步进给运行，仿形辊轮滚过样模的过程也就是铣刀同步铣 削工件的过程，从而将工件加工成与样模形状尺寸都完全相同的复制品。 有些杯形铣刀数控仿形铣床还带有砂光装置，在铣削成型后可对型面进行 砂光处理。根据被铣削工件的排列形式不同，杯形铣刀数控仿形铣床有立式和 卧式两种其刀架上一般装有 2 个以上（立式多为 3-6 个，卧式多为 4-16 个）铣 刀头（直径为 100-250mm） ，每个铣刀头上都安装 3 个杯形铣刀（刀刃圆弧直径 为 26mm 或 40mm） ，一次可同时铣削多个零件（加工直径常为 75-250mm，加工长 度常为 130-800mm） 。 （2）柱形铣刀数控仿形型铣床 利用各种圆柱形雕刻铣刀（端铣刀） ，既可对工件外表面进行立体仿形铣削 加工，也可根据样模形状，在板状工件的表面上铣削各种不同花纹图案或比较 复杂的型面（即表面仿型铣削）等，通常又称为仿形雕花机。 该类数控仿形型铣床与杯形铣刀数控仿形铣床的区别：一是采用柱形铣刀 和仿型销针代替杯形铣刀和仿型辊轮；二是铣刀回转运动轴线与工件回转运动 轴线相垂直。除此之外，其工作原理与杯形铣刀数控仿形铣床基本相同。该类 仿型雕花机有手动和自动铣削加工两种类型，手动仿型雕花机可以安装 2-16 铣 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 刀进行同时加工，自动仿型雕花机最多可同时加工 36 个工件， 。 数控仿形铣床的操作方法是调整好样模及工件之间的相互回转位置，并用 顶尖或卡轴顶紧和固定，以保证样模和工件同步回转。加工完毕后，先进行铣 刀复位，然后退回顶或卡轴，最后卸取工件。 数控仿形铣床所能加工零件的形状受到仿型辊轮（或仿型销针）曲率半径 的影响，同时也受到加工时杯形铣刀（或柱形铣刀）的曲率半径影响，换言之， 加工曲线的曲率半径要大于仿型辊轮（或仿型销针）的曲率半径，杯形铣刀 （或柱形铣刀）的刀妨曲率半径要小于被加工曲线的曲率半径。数控仿形铣床 加工时，零件的加工质量和加工精度主要决定于样模的制造精度、铣刀的刀刃 曲率半径大小、以及铣刀与工件之间的复合相对运动是否协调一致。数控仿形 铣床的生产率取决于机床的自动化程度以及同时加工工件的数量。 1.41.4 数控仿形铣床的主要功能数控仿形铣床的主要功能 各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功 能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。 （1） 、数控铣床的点位控制功能 数控铣床的点位控制功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。 （2） 、数控铣床的连续轮廓控制功能 数控铣床的连续轮廓控制功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线 的加工。 （3） 、数控铣床刀具的半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际 半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。 （4） 、数控铣床刀具的长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要 求。 （5） 、数控铣床的比例及镜像加工功能 数控铣床的比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。 数控铣床的镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称， 那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工 来实现。 （6） 、数控铣床的旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。 （7） 、数控铣床的子程序调用功能 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状 的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加 工。 （8） 、数控铣床的宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行 运算，使程序更具灵活性和方便性。 1.51.5 机床改造的意义机床改造的意义 由于机床数控技术的不断进步，机床改造是一个“永恒”的课题，我国的 机床改造业，也已经进入到以数控技术为主的新的行业。 那些不能使用，使用效率低的，以及老化的机床设备是一种包袱，但也是 一批存量资源，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问 题，就可以以最小的投资盘活最大的存量资产争取到最大的经济效益和社会效 益。 数控仿形铣床因长时间工作，设备、电器控制元件会老化，整体可靠性差， 故障频繁，机械传动偏差大，造成精度不高，速度慢；单轴控制，电路复杂， 操作繁琐，性能不稳定，且效率低下。为解决上述问题，也为了适应现代制造 工业发展，合理利用资源，针对数控仿形铣床的结构特点，对其进行改造。 对数控机床进行改造有一下几点意义： （1）节省资源：机床的改造同购置新的机床相比一般可节省 60左右的费 用，大型及特殊设备尤为明显，一般大型机床改造只需花新机床购置费的 13，即使将原机床的结构进行彻底的改造升级，也只需花购买新机的 60费 用，并可以利用现有地基。 （2）性能稳定可靠：因原机床各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变 形而影响精度。 （3）提高生产效率：机床经改造后即可实现加工，效率比原机床提高数倍，对复杂零 件而言难度越高功效提高的越多。 2 数控仿形铣床的主传动系统数控仿形铣床的主传动系统 数控仿形铣床主传动系统，是指主轴电动机的原动力通过该传动系统变成 可供切削加工用的切削力矩和切削速度。为了适应各种不同材料的加工及各种 不同加工方法，要求数控仿型铣床的主传动系统要有较宽的转速范围及相应的 输出转矩。此外，由于主轴部件直接装夹