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1、. . . . 摘要我国目前的机床总量约为380万台，而且其中数控机床总数约为11万台，数控化率不到3，与国际上数控化率50相差甚远。因此，机床数控化改造对于我国制造业信息化是很有必要性的。针对某厂X5040型普通铣床数控化改造项目，提出了该机床数控化改造的方案并实施了改造。完成的主要工作如下：1、机械部分改造。通过对机床各部分结构、运动及参数的分析，确定了机械部分改造方案。保留原机床主轴箱，取消进给箱的传动装置，改为用交流伺服电机代替；导轨进行打磨、刮研；丝杠改为滚珠丝杠。2、数控系统选择。通过对国外数控系统的比较，遵从性价比高、综合成本低的原则，最后确定采用国产DTM5T数控系统。3、电气
2、部分改造。电气部分分别对强电和弱电进行了改造，将主轴电机更换为交流伺服电机，实现宽的调速围；进给部分增加交流伺服电机，实现数控化控制。通过各项参数的设定和PLC程序，实现机床电气控制。4、精度测试和标准样件试加工。机床改造后，对机床静态的几何精度进行检测；通过标准样件的试加工，利用三坐标仪对其进行检测，从而来检查机床的工作精度。检测的结果各项精度达到指标，因此机床改造满足客户的要求。关键词：数控机床；数控化改造；数控系统 AbstraotThe number of machine tools is thirty eight thousands in China now days， among
3、which，eleven thousands are the numerical control onesThe rate ofnumerical control is not up to 3far less than 50in the developed countries The modification of nonnumerical machine tools is of great importance in thedevelopment of MSEs in manufacturing sectorThis project was focused on the modificati
4、on of milling machine typedX5040The process Was as follow：1Modification of mechanical partsAfter the analysis of structure，motion and parameters of the machine inquestion，the headstock was remained，the transmission elements of feed box wascancelled and replaced with AC servo motorThe ways were grind
5、ing andscrapingand the lead screw was replaced、th ball screw2Selection of numerical control systemCompared with ratio of performance and cost in this country and abroad，thenumerical control system was selected called DTM-5T3Modification of electrical appliancesThe spindle motor Was replaced with AC
6、servo motor dynamo for widervelocity modulationWith step motor and selected PLC program，the electricalcontrol Was carried out4Measurements and specimenmachiningThe static and geometrical precisions were tested with this milling tool，andthe standard specimen Was machinedWith the measurements of speci
7、men bymeans of threedimensional coordinates test machine，the test results shown thatthe requirements of modification were reachedKey words：NC machine tool；modification of machine tool；NC system第1章绪论11机床数控技术概述机床数控技术是20世纪70年代发展起来的一种机床自动控制技术。30多年来，随着电子器件、计算机、传感与检测、机械制造技术的不断进步，以电子信息技术为基础，集传统的机械制造技术、计算机技
8、术、成组技术与现代控制技术，传感测控技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体的数控技术得到迅猛发展和广泛应用，使得普通机械逐渐被高效率、高精度的数控设备所替代，从而形成了巨大的生产力，导致了制造业发生了根本性变化。数控技术已成为现代制造技术的基础，其水平高低和数控机床拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志12J。数控技术在机械制造业中得到广泛的应用，是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能适应各种机械产品迅速更新换代的需要，使企业快速响应市场需求的能力大大加强，其经济效益显著，具体表现在以下几个方面：l、生产效率高，比普通机床提高35倍：2、减少
9、工装，减少人为误差，提高加工精度，具有广泛的适用性和灵活性；3、缩短新产品的试制和生产周期，易于组织多品种生产，使企业能对市场需求做出快速响应；4、能加工普通机床不能加工的大型复杂零件；5、能减轻劳动强度，改善劳动条件，节省人力，能降低劳动成本；6、可实现软件误差补偿和优化控制。111课题研究的目的、意义众所周知，设备是企业生产技术发展和实现经营目标的物质基础，设备的技术性能和技术状况的好坏，直接影响到企业的产品质量和经济效益。设备的技术改造和更新速度又直接影响企业技术进步、产品开发和市场开拓后劲。因此，加快设备更新和改造，以提高企业在国、外市场的竞争力，是企业的一项重大战略任务。更新改造旧机
10、床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。国近几年才有较多的用户使用数控机床，大多数用户当前最关心的还是怎样用好、维护好数控机床，机床改造还处于起步阶段。改造旧机床是一项高新技术，风险大，承担者必须具备比较全面的知识和经验，不仅要熟悉各种类型的机床和不同类型的数控及驱动系统，还要熟悉用户的使用要求和机床的优缺点。因此我们决定对现有设备进行机床数控化改造。112国、外机床数控化改造的现状随着科学生产力的发展，机床设备数控化
11、率的提高已是衡量一个国家机械制造业现代化水平的重要标志。根据最近有关资料表明，我国机床总量为380余万台，其中数控机床总数只有l 134万台，即我国机床数控化率还不到3，而一些发达国家早己达到20以上。因此，我国机械制造水平与发达国家相比差距很大，设备旧，技术水平落后，严重地影响了生产力的发展。对于一个企业要想在竞争激烈的市场中赢得生存，适应当前产品更新日新月异的发展，要求在最短时间生产出优质、高产、低价的新产品。采用先进的工艺设备，包括采用数控机床，已显得越来越重要。因此，逐步提高数控机床的占有比，己经成为我国制造技术发展的总趋势。提高机床数控化率有两个途径：一是购买新的数控机床；二是对旧机
12、床进行数控改造。这对于我国一个机床拥有量极大(其部分机床役龄较长)而当前经济财力又不足的发展中国家来说，采用旧机床改造来提高设备的先2进性和数控化率，是一个极其有效和实用的途径。即使在发达的工业幽家，在大量制造数控机床的同时，也在组建维修改造专业公司，专门从事旧机床的维修和数控化改造，尤其在美国、日本和德国等发达国家机床工业处于不景气的今天，它们的机床改造却是作为新的经济增长行业，生意盎然，处在黄金时代。用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，己形成了机床和生产线数控改造的新行业。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：Borsches工
13、程公司、Anton机床公司、DevliegBullavd(得宝)服务集团、US设备公司等【6J。美国得宝公司己在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装(Retrofitting)XJk。从事改装业的著名公司有：大限工程集团、岗三机械公司、千代田工程公司、野琦工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。由于机床本身的特点，以及相应技术的不断发展进步，机床改造仍是一个“永恒”的课题，并且正在向着更高层次发展。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新行业。结合我国机床业的实际和当前相关新技术的发展，采用数控技术改造旧机床主要有下述适应性和特点：(1)减少投资、交货期短同购置新机床相比
14、，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的13，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、刀具自动交换装置、托盘自动交换装置的制作与安装等过于费工、费钱，往往使改造成本提高23倍，与购置新机床相比，只能节省投资50左右。(2)机械性能稳定可靠，但结构受限由于机床本身的特点，它与汽车等类机电产品不同，机床所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件，而不是焊接构件。而铸铁件年代久，自然时效愈充分，应力的消除使得精度比新铸件更稳定。从另一方面来说，这些铸铁件的重复使用，即节约了社会资源，又减少了铸铁件生产时对环保的影响。但旧机床的
15、改造，由于受到原机床机械结构的限制，不宜做突破性的改进。(3)熟悉了解设备结构性能，便于操作维修购买新设备时，事先不能全面了解机床结构性能，以致很难预计是否能3完全适合其加工要求。改造则不然，由于旧设备已多年使用，机床操作者和维修人员已对其机械性能和结构了解透彻，对机床的加工能力能较准确地估算。机床数控改造时，可根据企业自身的技术力量和有关条件，采用自己改造或委托专业改造公司，并派原设备维修技术人员参加相结合的方法进行。这样，既可在数控改造过程中，培养提高相关人员的数控技术水平和有关专业知识，又便于合理选择更换原机床设备中的部份元器件，更主要的通过改造，大大提高了企业自身对数控机床维修的技术力
16、量，并且也大大缩短了对数控机床在操作使用和维修方面的培训时间，机床一旦改造调试完毕，就可很快投入正常全负荷运转，见效甚快。(4)可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基，同时工夹具、样板及外围设备也能再利用。以加工中心为例子，工艺装备的费用一般要占整个机床售价的10以上。(5)可更好地因地制宜，合理筛选功能购买现成的通用数控机床，往往对一个具体的生产加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一专用的特殊功能。如向机床制造厂提出特殊订货，增加某些专用功能，往往费用大、交货期长。而采用改造的方案，就可灵活选取所要的功能，并可根据生产加工要求，采用组合的方法，增添某些部件，设计改
