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1、摘 要 数控机床是当今机械制造业中实现机电一体化的代表性先进设备。随着先进制造业的发展，对旧机床的数控化改造，特别是普通股机床数控化改造已经成为摆在我们面前迫切而艰巨的任务。本课题选择了对X5032铣床进给系统的数控改造方案，在叙述数控技术的历史、现状和发展的基础上，通过对X5032旧机床的分析，结构机床改造的思想，提出了数控化改造的技术方案。改造的主要是机械部分，即对丝杠、驱动元件步进电机和减速齿轮的改造。改造后的铣床除了能加工铣削键槽、平面及孔等简单的零件外，还能加工形状复杂（如加工圆弧面、斜面及凸轮等）的零件，具有高精、高效及加工产品范围广等特点。控制方式可以是开环、闭环及半闭环。 机床
2、改造后，显示了机床强大的工作能力和高度的可靠性，加工精度和生产率有较大的提高，是提高企业数控化率的一条切实可行的途径。关键词 数控改造 进给 X5032铣床X5032 MILLING MACHINE FEED SYSTEM OF THE NUMERICAL CONTROLABSTRACT NC(numerical control)machine is the representative of advanced equipment in current mechanical manufacture industry With the developing of modem manufactur
3、e industry,to retrofit old machine with NC，especially to study the ordinary millingmachines retrofitted with NC has become more and more urgent and arduous for USAfter introducing NC machines history and current status and the analysis of old mathine X5032,a novel scheme for NC machine retrofitted a
4、nd new NC machine selection is proposed .The main part to improve is the part of machine,which means improving screw,stepper motor and reduction gear.After transformation,the milling machine not only can be milling keyway ,flat, and the hole parts, but also processing of complex shaping parts(such a
5、s the processing of circular surface,slope,and cam,etc),and has high precision, wide rage of efficient and processed products features.The control way can be open loop,closed loop and semi-closed loop. After retrofitted the work ability and reliability of the second-hand had been enhanced greatly,so
6、 as to their working precision and productivity.It is proved that raising rate of NC control is a feasible way for enterprise to enhance their productivity and profit.【KEY WORDS】 NC transformation feed X5032 milling machine目 录第一章 绪论11.1数控机床的产生和发展1 1.1.1数控机床的发展简史11.1.2我国数控技术的发展11.1.3数控机床发展趋势41.2机床数控化
7、改造业的发展及前景分析5 1.2.1链美国、日本和德国等发达国家把机床改造作为新的经济增长行业51.2.2机床数控化改造内容51.2.3机床数控化改造的优越性51.2.4机床数控化改造的现实意义和市场前景61.3课题背景、意义及研究目标61.3.1课题背景、意义61.3.2设备现状及鉴定71.3.3研究目标7第二章 数控机床及控制方式82.1数控机床的组成及工作原理82.1.1数控机床的组成82.1.2数控机床的工作原理82.2数控机床的控制方式选择92.2.1位置控制方式分类9 2.2.2步进电机的开环控制11 2.2.3数控机床开环系统速度计算12第三章 机械传动系统的改造设计13 3.1
8、机械传动系统改造设计方案13 3.1.1改造设计任务13 3.1.2总体方案设计的确定13 3.2机械传动系统改造设计与计算14 3.2.1已知条件14 3.2.2进给系统计算设计16 3.2.2.1纵向（X向）设计计算16 3.2.2.2横向（Y向）设计计算27 3.3数控铣床的导轨34第四章 机床参数的设定与调试374.1系统常用技术参数设定37 4.2反向间隙补偿40 4.3丝杠螺距误差补偿41 4.4调试内容42 4.4.1调试步骤42 4.4.2常见故障及解决方法43 4.5本章小结43第五章 结论与展望44 5.1结论44 5.2尚需完善之处44 5.3建议45第六章 致谢46参考
9、文献47I第一章 绪 论1.1 数控机床的产生和发展历程111 数控机床的发展简史1946年世界上诞生了第一台电子计算机，同期美国北密执安的小型飞机承包商帕尔森斯公司(Parsons Corporation)为了制造飞机机翼轮廓的板状样板，提出了采用数字控制技术进行机械加工的思想，1949年由帕尔森斯公司与美国麻省理工学院伺服机构研究所合作开始从事数控机床的研制工作， 1952年，研制出第一台实验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上，成为世界上第一台数控机床，成功实现了同时控制三轴的运动。1954年11月，在帕尔森斯专利基础上。第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(Bendix corpo
10、ration)生产出来，从此，传统机床产生了质的变化。50多年过去了，数控系统由当时的电子管起步，经历了两个阶段六代的发展，即：硬件逻辑数控，简称为数控c)阶段经历了三代，即1952年第一代电子管；1959年第二代晶体管和印刷电路板；1965年第三代一小规模集成电路，由于它体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。计算机数控(计算机数字的控制，简写为CNC)阶段也经历了三代，即1970年第四代小型计算机，1974年第五代微处理器(MNC)和1990年第六代基于PC的阶段。数控系统发展到了第五代以后，从根本上解决了可靠性低、价格昂贵、应用不方便等极为关键的问题，并在
11、上世纪七十年代末八十年代初以后首先在美国、日本、欧洲等工业发达国家得到大规模普及应用。112 我国数控技术的发展1121 我国数控技术经过了研制开发、引进技术、消化吸收、科技攻关和产业攻关几个过程，并得到了飞速发展从1958年起，由一些科研院所、高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发，由于受到当时国产电子元器件水平低、部门经济等因素的制约，未能取得较大的进展。在改革开放以后，经过“六五”(19811985年)的引进国外技术，“七五”(19861990年)的消化吸收和“八五”(1991-1995年)国家组织的科技攻关和“九五”(19962000年)国家组织的产业化攻关，才使得我国数控技
12、术逐步取得实质性的进展，一些较高档次的数控系统(五轴联动)，分辨率为0002pm的高精度数控系统、数字仿形数控系统、为柔性单元配套的数控系统都开发出来，并造出样机，开始了专业化生产和使用。1122 国内数控机床现状 近年来，随着机床工业的发展，我国机床一“工作母机直保持两位数增长。2003年产值达260亿元，产量居世界第四。我国的机床消费则超过59亿美元(约台人民币488亿元)，首次跃居“世界第一，产值水平260亿元，消费超出220多亿元，其差额自然只有靠进口。据海关统计，2003年我国进口机床产品金切机床及锻压设备约315亿美元，又是一个“世界第一”!而全行业出口仅为进口的lnO一一31亿美
13、元。其中出口的数控机床有数拉车床、数控磨床、数控特种加下机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。机床业现状可以用“三人一小”一一消费大国、生产大国、进口大国和出口小国。 “母机”水平看“数控”。1992年我国年产数控机床仅4200多台到2003年这一数字已为248万多台，比上年增长了416。10年来，我国数控金切机床产量翻了两番多，数控机床产品开发加快，一批反映当前世界数控机床发展潮流的高档次数控机床问世，如直线电机驱动加工中心、五轴车铣复合中心、五轴龙门加工中心等。建立了以中、低档次数
14、控机床为主的产业体系和高档次数控机床的研发和生产体系，可以说，我国机床业整体素质有了明显提高。但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率还不到30；消费值数控化率还不到50，而发达国家大多在70左右。高档次的数控机床及配套部件只能靠进口。 我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。这些数控机床，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。113 数控机床发展趋势1 高速、高效、高精度、高可靠性1) 高速、高效加工进入21世纪，机床向高速化方向发展，大幅度提
15、高加工效率、降低加工成本，提高零件的表面加工质量和精度。上世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。2) 高精度、超精密化加工当前，机械加工高精度的要求较普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加丁精度进入纳米级(OOOl微米)，主轴回转精度要求达到O01-0.05微米，加工圆度为O1微米，加工表面粗糙度Ra=O003微米等。从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工)，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(lOnm)，其应用范围日趋广泛。3) 高可靠性是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠。对于
