论机数控技术与数控机床的兴起及意义.doc

论机数控技术与数控机床的兴起及意义 机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。本文对c6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。结果表明：经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。 数控技术，简称数控（numerical corltrolnc），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（computer numerical controlcnc）。 采用了数控技术进行控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础，它很好地解决了形状结构复杂、精度要求高及小批量零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的发展水平和方向。与普通机床相比，数控机床能够自动换刀、自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线的加工，加工精度和生产效率都比较高，因而应用日益广泛。 在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造业作为新的经济增长行业，生气盎然，正处在黄金时期。由于机床以及数控技术的不断进步，机床改造成了一个“永恒的课题。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，这已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：bertsche工程公司、ayton机床公司、devliegbuuavd（得宝）服务集团、us设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机械公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 我国目前机床总量约400万台，其中数控机床总数只有20万台，即我国机床数控化率仅为5%左右，而国外发达国家的机床数控化率，多年前就达到20%以上。我国机床役龄10年以上的占60%以上;役龄10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%，fmc/fms等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等现象，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。 目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床来替换根本不现实，而且替换下来的旧机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控化改造之路。从美国、日本等国家工业现代化进程看，机床的数控化改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。如日本的大企业中有26%的机床经过数控改造，中小型企业则是74%，在美国有许多数控专业化公司，为世界各地提供机床数控化改造服务。因此，普通机床的数控化改造不但有存在的必要，而且大有可为，尤其对一些中小型企业更是如此。 利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台高效、多功能的数控机床，投资少、见效快，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法，也是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。 另外对普通机床进行数控化改造有许多积极的意义： 1）节省资金。机床的数控改造同购置新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1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，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过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 3）提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多，且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。 4）可实现多工序的集中，提高了相关的加工精度，同时减少了零件在机床间的频繁运转。 5）可缩短新产品试制周期和生产周期，对市场需求做出快速反应。机床数控化还是推行fmc、fms以及cims等企业信息化改造的基础。 6）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好的调节了机床的加工状态。还可以提示操作者机床故障或编程错误等机床运行中出现的问题。 1）根据数控化改造后车床所具备的功能，制订了车床总体改造方案，并绘制了改造后车床总体布置图; 2）为使改造后的车床主轴能够实现无级变速、正转、反转以及停止等功能，本次改造采用了变频器驱动主电机的方式，本文对主轴变频器的选用做了相应的说明; 3）为使改造后的车床能够加工螺纹，改造时，拆除原来的挂轮架部分，在机床轴伸出端安装主轴脉冲编码器，本文对脉冲编码器的安装方法作了简要论述; 4）在利用聚四氟乙烯软带对原车床导轨贴塑的工作中，粘接工艺的好坏将直接影响改造后导轨的性能。本文对粘接工艺的控制作了简要论述; 5）在电气改造方面，设计了车床数控系统的硬件电路图，纵、横向步进电机的计算和选型也作了详细阐述; 6）在机械改造方面，对纵横向伺服进给机构，特别是滚珠丝杠螺母副作了详细设计研究，并对数控转位刀架的安装和选用作了介绍; 7）在软件设计方面，对mcs-51单片机做了简要的介绍，并在