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C6140車床數(shù)控化改造之機(jī)械系統(tǒng)改造
內(nèi)容摘要
利用數(shù)控系統(tǒng)改造車床是提高老設(shè)備利用率的一種重要手段。改造后的機(jī)床除了能加工平面及孔等簡單的零件外，還能加工形狀復(fù)雜（如加工圓弧面、斜面及凸輪等）的零件，具有高精、高效及加工面廣等特點(diǎn)，還可以減少人工的工作量，只要輸入一定的加工程序就可以得到相應(yīng)的加工結(jié)果
本文介紹了一種C6140車床數(shù)控改造的機(jī)械系統(tǒng)部分改造的一種方案。改造后機(jī)床利用微型計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，縱橫向進(jìn)給運(yùn)動改造成分別用伺服電機(jī)來控制，普通絲杠被改裝成一對齒輪和滾珠絲杠，伺服電機(jī)帶動齒輪運(yùn)動，再將動能傳到滾珠絲杠，滾珠絲杠轉(zhuǎn)動使工作臺移動。論文最后對系統(tǒng)的誤差及精度進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)的方法、建議。
關(guān)鍵詞：數(shù)控改造 機(jī)械系統(tǒng) 開環(huán)系統(tǒng) 伺服電機(jī)
Abstract
Utilizing NC system reforms lathes is an important method to heighten the rate of old equipments. The innovated lathe characterizes high precision 、high efficiency and wide-machining and so forth, and it can save workload .Only some machining program input ,the corresponding result will be done
This article introduces a way of economic NC reform of C6140 lathe at its mechanical system .The reformed system uses microcomputer to control the servo electromotor. The x-axis and y-axis forward-moving systems are controlled by respective electromotor . The ordinary screw lever will be changed into a pair of gears and rolling-bead screw lever. The servo motor will drive gear to move , and then spread the kinetic energy to rolling-bead screw lever, and the rolling-bead screw lever run and move the gears .In the end ,making an analysis on the error margin and the precision and giving methods for amelioration and advice
Key words: NC reform mechanical system open-hoop system servo motor
目 錄
前言 5
正文 13
1總體設(shè)計(jì)方案 13
1．1對機(jī)床改造的方案 13
1．2實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 14
2.傳動系統(tǒng)的改造 15
2．1機(jī)械部分的數(shù)控化改造 15
2．2進(jìn)給傳動系統(tǒng)的改造 15
2．2．1改造要求 15
2．2．2進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 15
2．2．3導(dǎo)軌副的改造 16
2．3縱向（Ｘ向）進(jìn)給系統(tǒng)改造 16
2．3．1改造要求及目標(biāo) 16
2．3．2縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
2．3．3切削力的計(jì)算 17
2．3．4滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 18
2．3．5有關(guān)齒輪計(jì)算 19
2．3．6轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 20
2．3．7所需轉(zhuǎn)動力矩的計(jì)算 21
2．4橫向（Y向）進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 22
2．4．1切削力計(jì)算 22
2．4．2滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算: 22
2．4．3齒輪及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算： 24
2．4．4轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 24
2．4．5所需轉(zhuǎn)動力矩的計(jì)算 25
3．1步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則 26
3．2步進(jìn)電機(jī)的選擇 27
4．分析誤差來源 28
4．1機(jī)械結(jié)構(gòu)原因 28
4．2齒輪副誤差補(bǔ)償分析 28
4．3滾珠絲杠副誤差補(bǔ)償分析 28
結(jié)論 29
致謝 30
前言
由于現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，普通機(jī)床已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動生產(chǎn)率的要求如果設(shè)備全部更新?lián)Q代，不僅資金投入太大成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又會造成極大的浪費(fèi)。所以最經(jīng)濟(jì)的辦法，就是對原有設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。這樣既可以提高生產(chǎn)率，改善加工工藝還可以減少資金投入。因此方法對于中小型企業(yè)是十分有效的。
該課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐的需要，利用大量閑置舊機(jī)床，對起進(jìn)行數(shù)控化改造后，成為一種高效的、多功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，是一種推陳出新、盤活存量資金的有效辦法，是低成本自動化的必由之路。
數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)，對傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品：數(shù)控機(jī)床；其技術(shù)范圍涉及很多領(lǐng)域：
機(jī)械制造技術(shù)；信息處理技術(shù)；自動控制技術(shù)；伺服驅(qū)動技術(shù)；傳感器技術(shù)；軟件技術(shù)等。
機(jī)床數(shù)控化改造的必要性、目的和背景
（1）微觀看改造的必要性
1） 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
2） 可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動化，大大提高加工效率。實(shí)現(xiàn)“柔性自動化”加工。
? 3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
? 4）可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
? 5） 擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。
6）降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。
此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS （計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。
（2）宏觀看改造的必要性
從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械工業(yè)，由于對其機(jī)械工業(yè)進(jìn)行信息化改造，使得他們的產(chǎn)品競爭力大為增強(qiáng)。而我國在這方面比發(fā)達(dá)國家約落后近20年，數(shù)控化率極低。這也說明了數(shù)控化改造的必要性。進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床開發(fā)，是符合我國國情的有效的機(jī)床更新途徑。
在當(dāng)前的市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中，企業(yè)需要迅速地開發(fā)出新產(chǎn)品，以低價(jià)、好質(zhì)量、快速去滿足市場需求的變化。而數(shù)控機(jī)床最適宜加工小批量、多品種、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期短的零件；數(shù)控機(jī)床的柔性化加工，符合產(chǎn)品頻繁變化的要求。
國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r
目前，數(shù)控技術(shù)正由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
而我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動控制器。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。所以，對數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢在必行。
數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
數(shù)控系統(tǒng)的伺服驅(qū)動從直流向交流全數(shù)字式轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)從封閉向開放轉(zhuǎn)變，控制系統(tǒng)由專用計(jì)算機(jī)向通用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變，能根據(jù)控制對象迅速、靈活地更改軟硬件，具有聯(lián)網(wǎng)通信功能等，主要就是：
1、智能化 2、網(wǎng)絡(luò)化 3、集成化 4、微機(jī)電控制系統(tǒng) ?5、數(shù)字化
1） 性能發(fā)展方向
??? 隨著柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床信息化正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。
????(1)高速高精高效化 采用高速芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，并改善機(jī)床動、靜態(tài)特性等有效措施。
(2)柔性化 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性；群控系統(tǒng)的柔性。
(3)工藝復(fù)合性和多軸化 指一次裝夾后，完成多工序、多表面的復(fù)合加工，以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工。
(4)實(shí)時(shí)智能化 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展將通過快速作出實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策，對機(jī)床的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過程處于最佳狀態(tài)?；贑AD和CAM的數(shù)控編程自動化。
（6）發(fā)展可靠性最大化。它采用更高集成度的電路芯片，同時(shí)通過自動運(yùn)行診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。
2）功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化 圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。
(2)科學(xué)計(jì)算可視化 可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM。
(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化 插補(bǔ)如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等。補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、帶平滑接近和退出刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?
(4)內(nèi)裝高性能PLC 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。
(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用 可以做到信息處理綜合化、智能化。
3) 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
（1）集成化、模塊化、采用高度集成化和大規(guī)?？删幊碳呻娐芬约皩Ｓ眉呻娐稟SIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。
（2）網(wǎng)絡(luò)化 機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。
通用型開放式閉環(huán)控制模式 采用此模式易于將實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等融于一體，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
(3)智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng) 它將各高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。
我國機(jī)床行業(yè)已擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和從低檔到高檔次的產(chǎn)品，但是，我國數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域與美國、日本和歐洲還有相當(dāng)?shù)牟罹唷?
目前，越來越多的企業(yè)都在推廣和普及使用數(shù)控車床。為降低設(shè)備采購成本，一些中小企業(yè)通過將普通車床改造為數(shù)控車床，不但可以取得較好的應(yīng)用效果，還可以充分利用舊的普通車床，從而延長了設(shè)備的使用壽命，提高了設(shè)備的利用率。為使數(shù)控改造取得滿意的效果，在改造過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問題。
1 ）普通車床改造的工藝流程
一般情況下，機(jī)床可以保留的部分包括主軸箱，床身，大、中溜板，尾座等。機(jī)床改造前，應(yīng)先將要改造的機(jī)床進(jìn)行大修處理，大修處理范圍包括：主軸箱傳動精度調(diào)整，主軸徑向跳動及軸向竄動精度修復(fù)，機(jī)床導(dǎo)軌平面度及直線度、卡盤裝夾精度調(diào)整等，達(dá)到一定精度要求后再進(jìn)行數(shù)控改造。數(shù)控改造部分包括增加數(shù)控裝置，X，Z軸驅(qū)動器及驅(qū)動電機(jī)，換裝X，Z軸滾珠絲杠及電動刀架，增加必要的控制電器、開關(guān)，冷卻液及潤滑裝置改造等。
2 ）數(shù)控裝置和驅(qū)動方式的選擇
一般情況下，數(shù)控改造有2種方案：
（1） 步進(jìn)電機(jī) 的開環(huán)系統(tǒng)方案，系統(tǒng)中沒有反饋電路，不帶檢測裝置，控制指令單向傳遞，系統(tǒng)對工作臺的實(shí)際偏差不能修正，控制精度取決于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)精度和傳動機(jī)構(gòu)的精度，其控制精度不高。
（2） 采用伺服電機(jī)的半閉環(huán)系統(tǒng)，檢測元件裝在電機(jī)軸或絲杠軸的端部(一般是集成在伺服電機(jī)內(nèi))，系統(tǒng)的閉環(huán)控制環(huán)內(nèi)不包括機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，反饋的僅是進(jìn)給傳動系統(tǒng)的部分誤差，一般是電機(jī)軸或絲杠軸的角位移、角速度經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后成為工作臺的實(shí)際位移，由于采用高分辨率的反饋檢測元件(主要是編碼器)，且傳動部位具有補(bǔ)償功能，因此，可以獲得比較滿意的精度與速度。
二種方案相比，前者經(jīng)濟(jì)性好，后者加工精度較高。采用哪種方案關(guān)鍵要看加工對象的精度要求，如果能夠滿足零件的加工精度要求，應(yīng)優(yōu)先采用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)方案，既可以保證零件的加工質(zhì)量，又可以有效降低改造成本。此外，數(shù)控裝置的控制精度一定要和電機(jī)以及滾珠絲杠精度匹配，這樣才能實(shí)現(xiàn)最佳的加工效果。目前，國內(nèi)一些數(shù)控品牌如廣州數(shù)控、四維數(shù)控、華中數(shù)控、新方達(dá)等采用步進(jìn)電機(jī)的數(shù)控裝置都將PLC集成在數(shù)控裝置中，改造起來非常方便，控制精度也比較高，許多品牌和型號已經(jīng)可以達(dá)到微米級的控制精度，有著較高的性價(jià)比，可以優(yōu)先選用。3 數(shù)控裝置要求數(shù)控裝置的選擇是數(shù)控改造的關(guān)鍵，性能過高，功能過多，會造成改造成本的增加，反之如果性能較低，功能較少，則不一定能夠滿足加工需要，因此，需要結(jié)合零件的性能要求和基本屬性進(jìn)行合理選用
滾珠絲杠的選用和安裝
按照循環(huán)結(jié)構(gòu)來分，滾珠絲杠可以分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式，其中內(nèi)循環(huán)式又可分為浮動式法蘭型螺母結(jié)構(gòu)，浮動式法蘭、直筒型墊片預(yù)緊螺母結(jié)構(gòu)，浮動式法蘭、直筒型螺紋預(yù)緊螺母結(jié)構(gòu)等；外循環(huán)式包括插管埋入式法蘭型螺母結(jié)構(gòu)，插管埋入式法蘭、直筒型墊片預(yù)緊螺母結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造方案最常用的是內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭型螺母結(jié)構(gòu)滾珠絲杠，該種結(jié)構(gòu)的絲杠具有成本低，傳動精度可靠的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是能夠承受的額定靜、動載荷較低，不適合大余量強(qiáng)力切削。滾珠絲杠的精度一般可以分為7個(gè)等級，即1，2，3，4，5，7，10級，1級精度最高，依次逐漸降低，選擇的原則也要結(jié)合加工零件的精度要求以及與數(shù)控裝置和電機(jī)的控制精度相匹配。一般情況下，傳動精度主要有2個(gè)指標(biāo)，即行程偏差和行程變動量。雖然數(shù)控系統(tǒng)可以對滾珠絲杠傳動誤差進(jìn)行補(bǔ)償，但從應(yīng)用角度來講，絲杠的傳動精度要求也不能過低。對于一般使用要求，滾珠絲杠在任意300 mm軸向行程內(nèi)的變動量應(yīng)不能超過0．05mm，行程偏差小于0．02 mm，這樣才能確保整個(gè)工藝系統(tǒng)的改造精度。滾珠絲杠在安裝時(shí)應(yīng)注意調(diào)整絲杠間隙，可用百分表測出具體的間隙值，在加工程序中予以補(bǔ)償或重新調(diào)整絲杠間隙。絲杠兩端軸承座及其連接處剛性要好，否則易產(chǎn)生絲杠軸向竄動，造成工件加工過程中軸向或徑向尺寸不穩(wěn)定。
驅(qū)動器和驅(qū)動電機(jī)
如果采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方案，驅(qū)動器和驅(qū)動電機(jī)可采用三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和驅(qū)動電機(jī)(目前國內(nèi)一些品牌驅(qū)動器已采用五相混合式)，驅(qū)動器結(jié)構(gòu)一般為高速單片機(jī)嵌入式，通過優(yōu)化電路，提高控制性能；驅(qū)動方式采用PWM(脈寬調(diào)制)恒流斬波控制，三相正弦波電流輸出，并提供零位信號輸出；應(yīng)具備矢量細(xì)分技術(shù)，電機(jī)每轉(zhuǎn)細(xì)分應(yīng)不小于12 000脈沖(0．03。)以確保驅(qū)動精度的可靠性，并具備完善的過載、過熱、過壓、短路等保護(hù)功能；控制精度要與CNC裝置的控制精度和滾珠螺母絲杠精度相匹配；功放電壓應(yīng)達(dá)到DC300 V，以確保電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍有高轉(zhuǎn)矩輸出；具備掉電相位記憶功能，驅(qū)動斷電后自動記憶當(dāng)前相位；位置脈沖方式為單／雙脈沖控制，整／半步運(yùn)行模式；步進(jìn)電機(jī)要求低速運(yùn)行平穩(wěn)，最高轉(zhuǎn)速不小于1 500 r／min，以滿足高速加工的需要；額定功率、額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩可視比，可以優(yōu)先選用。
主軸調(diào)速改造
普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)主軸調(diào)速一般有自動和手動2種方案可供選擇，自動方案是主軸電路上增加主軸變頻器，通過在程序中指令設(shè)定，調(diào)整變頻器輸出頻率，從而達(dá)到改變電機(jī)運(yùn)行頻率和速度的目的，采用變頻器變頻的最大優(yōu)點(diǎn)是可以采用機(jī)床原來的主軸普通電機(jī)，方便的進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)控，因而改造成本較低；缺點(diǎn)是普通電機(jī)通過變頻在較低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定性較差，不利于提高零件的加工精度，因此，采用此種方法進(jìn)行主軸變速時(shí)不能設(shè)定太低的轉(zhuǎn)速。如果零件加工確實(shí)需要在低轉(zhuǎn)速情況下進(jìn)行，且加工精度有一定要求，則應(yīng)將主軸電機(jī)更換為專用變頻電機(jī)。如果采用手工變速方案，則不需要對主軸傳動系統(tǒng)的電路做任何改制，只需要在變速的程序段指令前加暫停指令(Go4或MO)，使機(jī)床暫時(shí)停止運(yùn)行，手工調(diào)整主軸箱轉(zhuǎn)速后，繼續(xù)執(zhí)行后面程序指令加工零件即可。
數(shù)控裝置應(yīng)具備以下基本性能要求。
1） 硬件的要求
數(shù)控裝置應(yīng)能滿足交流伺服、混合式步進(jìn)、反應(yīng)式步進(jìn)等多種驅(qū)動系統(tǒng)的要求。采用16位以上的CPU，主頻速度較高，大規(guī)模的CPLD可編程芯片，以確保復(fù)雜曲面的插補(bǔ)計(jì)算速度；液晶顯示屏幕可盡量大一些，以方便進(jìn)行編程、數(shù)據(jù)的觀察；中文菜單全屏幕編輯，具備快捷鍵功能，操作簡單；具有試刀、對刀功能，可實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)起動，任意點(diǎn)結(jié)束；具有刀補(bǔ)、換刀、主軸倍率、進(jìn)給倍率功能；若對切削有特殊需要，還應(yīng)考慮增加D／A無級變速功能，使之滿足恒線速切削要求。
2） 對性能的要求
控制精度應(yīng)小于0．01 mii1，加工程序存儲量應(yīng)不小于32 kB并具有斷電保護(hù)功能；工作狀態(tài)應(yīng)包括文件管理、空運(yùn)行、手動、自動、回零、MDI及對刀等基本的功能；編程方式包括增量編程和絕對編程，能實(shí)現(xiàn)各坐標(biāo)反向間隙補(bǔ)償及刀具補(bǔ)償；可實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、循環(huán)加工等基本G指令，以滿足零件結(jié)構(gòu)多樣化加工需要；T(刀具)功能完備，一般應(yīng)具有8刀位控制，8組刀補(bǔ)功能，并可實(shí)現(xiàn)換刀偏置、試切對刀、自動補(bǔ)償?shù)裙δ埽籑功能完備，應(yīng)可實(shí)現(xiàn)4個(gè)停止指令(MOO，M01，M02，M30)、主軸正／反轉(zhuǎn)、發(fā)信、程序跳轉(zhuǎn)、子程序調(diào)用等。
3 ）對通信接口的要求
由于數(shù)控裝置程序存儲量有限，為方便地實(shí)現(xiàn)程序的輸入、輸出和外部存儲，數(shù)控裝置上最好具有通信接口，常用的RS232接口就可以滿足其要求。
4 ）對參數(shù)設(shè)定功能的要求
參數(shù)設(shè)定功能應(yīng)包括設(shè)定工件號、快進(jìn)速度、刀架反轉(zhuǎn)時(shí)間、主軸最高轉(zhuǎn)速、順序號增量、間隙補(bǔ)償、換刀偏置等，通過對上述參數(shù)的設(shè)置，可使編程及對絲杠和刀具參數(shù)的設(shè)置更加方便，有利于加工效率和加工精度的提高。
5 ）文件管理功能
基本的文件管理功能應(yīng)包括程序段號、容量的顯示，可以使程序段清晰并及時(shí)提醒操作者對程序進(jìn)行管理；全屏幕程序編制、檢查和修改使編程操作舒適方便；程序診斷、復(fù)制、刪除等功能，可實(shí)現(xiàn)程序管理的簡便以及對程序的校驗(yàn)和相似程序的復(fù)制修改。
6） 對通信接口的要求
由于數(shù)控裝置程序存儲量有限，為方便地實(shí)現(xiàn)程序的輸入、輸出和外部存儲，數(shù)控裝置上最好具有通信接口，常用的RS232接口就可以滿足其要求。
7） 對參數(shù)設(shè)定功能的要求
參數(shù)設(shè)定功能應(yīng)包括設(shè)定工件號、快進(jìn)速度、刀架反轉(zhuǎn)時(shí)間、主軸最高轉(zhuǎn)速、順序號增量、間隙補(bǔ)償、換刀偏置等，通過對上述參數(shù)的設(shè)置，可使編程及對絲杠和刀具參數(shù)的設(shè)置更加方便，有利于加工效率和加工精度的提高。
8) 冷卻液及潤滑系統(tǒng)改造
一般情況下，不需要對機(jī)床原來的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行特殊改動，從經(jīng)濟(jì)性上考慮，可以采用手工打開卻液泵進(jìn)行加工過程中零件的冷卻，如果有特殊要求，一般CNC系統(tǒng)上都有冷卻液接口，可通過PLC設(shè)置，實(shí)現(xiàn)冷卻液的自動開關(guān)。機(jī)床潤滑系統(tǒng)改造可以采用加裝潤滑泵，通過PLC設(shè)定潤滑時(shí)間的方法進(jìn)行改造，潤滑時(shí)間可設(shè)定為工作若干時(shí)間進(jìn)行潤滑加油的定時(shí)潤滑方式，這樣可極大地降低手工潤滑的勞動強(qiáng)度，提高設(shè)備的保養(yǎng)水平。
9)電器系統(tǒng)改造
如果改造的車床使用年限已經(jīng)較長，可以利用數(shù)控改造將現(xiàn)有的電器部分進(jìn)行更新。如果設(shè)備沒有特殊的功能要求，電器改造比較簡單，主要增加的電器元件包括主軸、絲杠電機(jī)變壓器，X，Z軸驅(qū)動器，電動刀架控制器，以及必要的控制開關(guān)、繼電器等，若主軸有變速需要，則需要增加變頻電機(jī)或變頻器。
10)數(shù)控改造后機(jī)床應(yīng)達(dá)到的基本技術(shù)要求
無論是采用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)系統(tǒng)還是采用伺服電機(jī)的半閉環(huán)系統(tǒng)，數(shù)控改造后機(jī)床的主要技術(shù)性能必須滿足如下要求：
床身導(dǎo)軌平行度
可知，主切削力
FZ=CFZapXFZfYfzKFZ
查表得： CFZ=188kgf/mm2=1880Mpa
XFZ=1 YFZ=0.75 KFZ=1
則可計(jì)算FZ如表2-2所示：
表2-2
ap(mm)
2
2
2
3
3
3
f(mm)
0.2
0.3
0.4
0.2
0.3
0.4
FZ(N)
1125
1524
1891
1687
2287
2837
當(dāng)FZ=1520N時(shí)，切削深度ap=2mm,走刀量f=0.3，以次參數(shù)作為下面計(jì)算的依據(jù)。
從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》中可知，在一般車削外圓時(shí)：
FX=（0.1~0.6）FZ FY=（0.154~0.7）FZ
取FX=0.5 FZ =0.5*1527.6=763.8N
FY=0.6 FZ=0.6*1527.6=916.5N
2．3．4滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算
綜合導(dǎo)軌車床絲桿的軸向力：
P=K FX+f”(FZ+W)
式中 K+1015，f＇=0.15~0.18,取K=0.16。
則：P=1.15*763.8+0.16（1527.6+800）=1250.8N
(1)強(qiáng)度計(jì)算：
壽命值
Li=60niTi/106
Ni=n主f/L0=1000vf/(DL0)
取工件直徑 D=80mm，查表得 Ti=15000h
則：ni=100*100*0.3/(3.14*80*6)=20r/min
Li=18
最大動負(fù)載 Q=PfWfh
查表得運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fW=1.2 硬度系數(shù)fH=1
則
Q=*1.2*1*1250.8=3933.6N
根據(jù)最大動負(fù)載荷Q的值，可以選擇滾珠絲杠的型號。參照汗江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠直徑為,型號為FC1B32——5——E2，其額定動載荷是10689N，所以強(qiáng)度足夠。
(2)效率計(jì)算
根據(jù)《機(jī)械原理》公式，絲杠螺母副的傳動效率為：
式中 摩擦角=10‘ 螺旋升角3》25‘
=0.935166
(3)剛度驗(yàn)算：
滾珠絲杠工作負(fù)載p引起的道程變化量
1=
式中 L0=6mm=0.6cm:
E=20.6166N/cm2
滾珠絲杠截面積 F=2=（2.8031/2）23.14
則 L1==5.910-6
滾珠絲杠受扭拒引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略，即L=L1，所以：導(dǎo)程變形總誤差為=100/L0L=100/0.6*5.9*10-6=9.8m/m
查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為15m/m,故剛度足夠。
(4)穩(wěn)定性驗(yàn)算：
由于機(jī)床原絲桿直徑為30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為32mm，支撐方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題，可不進(jìn)行驗(yàn)算。
2．3．5有關(guān)齒輪計(jì)算
傳動比
I=L0/360P=0.75*6/(360*0.01)=1.25
齒輪材料極其許用應(yīng)力的確定：
小齒輪用45#表面淬火 齒面硬度為45HRC
大齒輪用45#調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為220HBS。
因Hlim1=1120Mpa, Hlim2=550Mpa
SH=1.1 故
[H1]=1190Mpa
[H2]=500Mpa
因Flim1=240Mpa Flim2=190Mpa SF=1.3
[F1]=185Mpa
[F2]=146Mpa
齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)齒輪按8級精度選，取載荷系數(shù)K=1.5齒寬a=0.4
粗取 Z1=32 Z2= Z1i=23*1.25=40
滿足誤差要求，取齒輪壓力角a=200粗選模數(shù)m=2則
小齒輪直徑d1=m Z1=64mm
大齒輪直徑d2=m Z2=80mm
da1=d1+2ha*=68mm
da2=d2+2ha*=68mm
中心距a=m(Z1+Z2)/2=72mm
齒寬為
大齒輪 b2=a*a=30mm
小齒輪 b1=35(補(bǔ)償安裝誤差)
2．3．6轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算
工作太折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：
J1=（180P/）2W=（180*0.01/3.14*0.75）2*80=0.468kg.cm2=4.68N.cm2
絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：
JS=7.8*10-4D4L1=114.75N.cm2
齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：
JZ1=7.8*10-4*6.44*2=26.17N.cm2
JZ2=7.8*10-4*84*2=63.9N.cm2
電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量很小可忽略。
因此總的轉(zhuǎn)動慣量：
J=（JS+ JZ2）/i2+ JZ1+ JS=145.19N.cm2
2．3．7所需轉(zhuǎn)動力矩的計(jì)算
快速空載啟動時(shí)所需力矩
M=Mamx+Mf+M0
最大切削負(fù)載所需力矩
M=Mat+Mf+M0+Mt
快速進(jìn)給時(shí)所需力矩
M= Mf+M0
式中 Mamx——空載啟動時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩：
Mf——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩：
M0——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩：
Mat——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩：
Mt——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。
Ma=(Jn/9.6T)*10-4N.m
當(dāng)n=nmax=Ma
nmax=vmaxi/L0=416.7r/min
Mamax=2.52N.m=25.72kgf.cm
當(dāng)n=nt時(shí) Ma=Mat:
nt=n主要 的ft/L0==24.88r/min
Mat =0.1505N.m=1.536kgf.cm
Mf=
當(dāng)=0.8 f’=0.16時(shí)
Mf=12.23N.cm
M0=-(1-)
當(dāng)=0.9時(shí)預(yù)加載荷P0=3/1FS 則
M t==76.38*0.6/(2*3.14*0.8*1.25)=0.462kg.cm=72.97N.cm
所以，快速空載起動所需力矩
M=Mamax+Mf+M0=274.05N.cm
切削時(shí)所需力矩：M= Mf+M0+Mamax=105.18
快速進(jìn)給時(shí)所需力矩
M= +Mf+M0=16.85N.cm
由以上分析計(jì)算可知：
所需最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動時(shí)，
Mamax=27.405kgf.cm=274.05N.cm
2．4橫向（Y向）進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡單，一般是步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動精度，
已知條件：
工作臺重（估算）W=40kgf=300N
時(shí)間常數(shù): T=4mm左旋
行程?。樱剑玻矗癿m
脈沖當(dāng)量?。校剑埃埃埃?
步矩角 ?。剑埃罚担埃痵tep
快速進(jìn)給速度 vmax=1m/min
2．4．1切削力計(jì)算
橫向進(jìn)給量為縱向的１／２～１／３，取１／２，則切削力約為縱向力的１／２
ＦＺ＝１／２＊１５２．７６＝７６．３８kgf=763.8N
在切斷工件時(shí)：Ｆy=0.5FZ=0.5*76.38=38.19kgf=381.9N
2．4．2滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算:
（1）強(qiáng)度計(jì)算：
對于燕尾型導(dǎo)軌：
Ｐ＝ＫFy+f’(FZ+W)
取?。耍剑保础 ’=0.2
則Ｐ＝１．４＊３８．１９＋０．２（７６．３８＋３０）＝７４．７４kgf=747.4N
壽命值
Ｌi＝６０niTi/106=13.5
最大動負(fù)載
Ｑ＝ｆＷfHP=213.55kgf=2135N
根據(jù)最大負(fù)荷Ｑ的值，可選擇滾珠絲杠的型號．滾珠絲杠直徑為２０mm,型號為Ｆc1B204----5-----E2左，其額定動負(fù)荷５３９３Ｎ，所以強(qiáng)度足夠用．
效率計(jì)算：
根據(jù)《機(jī)械原理》公式，絲杠螺母副的傳動效率為：
式中 摩擦角=10‘ 螺旋升角3》28‘
=0.956
（2） 剛度驗(yàn)算：
滾珠絲杠工作負(fù)載p引起的道程變化量
1=
式中 L0=4mm=0.4cm:
E=20.61＝106N/cm2
滾珠絲杠截面積 F=2= 3.14
則 L1==5.9610-6
滾珠絲杠受扭拒引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略，即L=L1，所以：導(dǎo)程變形總誤差為=100/L0L=100/0.4*5.96*10-6=14.9m/m
查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為15m/m,故剛度足夠。
（3）穩(wěn)定性驗(yàn)算：
由于選用滾珠絲杠的直徑不變，而支撐方式由原來的一端固定，一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭ǎ欢藦较蛑?，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不在驗(yàn)算．
2．4．3齒輪及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：
傳動比
I=L0/360P=0.75*4/(360*0.005)=1.67
齒輪材料極其許用應(yīng)力的確定：
小齒輪用45#表面淬火 齒面硬度為45HRC
大齒輪用45#調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為220HBS。
因Hlim1=1120Mpa, Hlim2=550Mpa
SH=1.1 故
[H1]=1190Mpa
[H2]=500Mpa
因Flim1=240Mpa Flim2=190Mpa SF=1.3
[F1]=185Mpa
[F2]=146Mpa
齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)齒輪按8級精度選，取載荷系數(shù)K=1.5齒寬a=0.4
粗取 Z1=18 Z2= Z1i=18*1.67=30
滿足誤差要求，取齒輪壓力角a=200粗選模數(shù)m=2則
小齒輪直徑d1=m Z1=36mm
大齒輪直徑d2=m Z2=60mm
da1=d1+2ha*=40mm
da2=d2+2ha*=64mm
中心距a=m(Z1+Z2)/2=96mm
齒寬為
大齒輪 b2=a*a=40mm
小齒輪 b1=45(補(bǔ)償安裝誤差)
2．4．4轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算
工作太折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：
J1=（180P/）2W=（180*0.005/3.14*0.75）2*3/100=0.0439kg.cm2
絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：
JS=7.8*10-4D4L1=0.624kg.cm2
齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：
JZ1=7.8*10-4*3.6*2=0.262kg.cm2
JZ2=7.8*10-4*64*2=2.022kg.cm2
電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量很小可忽略。
因此總的轉(zhuǎn)動慣量：
J=（JS+ JZ2）/i2+ JZ1+ JS=1.258kg.cm2
2．4．5所需轉(zhuǎn)動力矩的計(jì)算
快速空載啟動時(shí)所需力矩
M=Mamx+Mf+M0
最大切削負(fù)載所需力矩
M=Mat+Mf+M0+Mt
快速進(jìn)給時(shí)所需力矩
M= Mf+M0
式中 Mamx——空載啟動時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩：
Mf——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩：
M0——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩：
Mat——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩：
Mt——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。
Ma=(Jn/9.6T)*10-4N.m
當(dāng)n=nmax=Ma
nmax=vmaxi/L0=416.7r/min
Mamax=0.2184N.m=2.23kgf.cm
當(dāng)n=nt時(shí) Ma=Mat:
nt=n主要 的ft/L0==33.17r/min
Mat =0.0174N.m=0.1775kgf.cm
Mf=
當(dāng)=0.8 f’=0.2時(shí)
Mf=0.028N.cm
M0=-(1-)
當(dāng)=0.9時(shí)預(yù)加載荷P0=3/1FS 則
M t==38.19*0.4/(2*3.14*0.8*5)=0.287kg.cm=0.028N.cm
所以，快速空載起動所需力矩
M=Mamax+Mf+M0=2.633N.cm
切削時(shí)所需力矩：M= Mf+M0+Mamax=24.04N.cm
快速進(jìn)給時(shí)所需力矩
M= +Mf+M0=4.03N.cm
由以上分析計(jì)算可知：
所需最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動時(shí)，
Mamax=2.633kgf.cm=26.33N.cm
3．步進(jìn)電機(jī)的選擇
3．1步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則
合理選擇步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確的選擇，基本原則如下
（1）、步矩角mn/i
式中 i－傳動比；
mn－系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動部件的最小轉(zhuǎn)角．
（2）、精度 步進(jìn)電機(jī)的精度可用步距誤差或積累誤差衡量．積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用積累誤差衡量精度比較實(shí)用．所選用的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足
Ｑi[]
式中 m－步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；
s－系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動部分允許的角度誤差．
（3）、轉(zhuǎn)矩 為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步，不越步），正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：
１）啟動力矩 一般啟動力矩選取為：M
式中 Mq－電動機(jī)啟動力矩;
ML0－電動機(jī)靜負(fù)載荷．
2） 在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動機(jī)的靜載力矩與電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量）引起的慣性矩之和．
（4）．啟動頻率 由于步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的極限啟動頻率應(yīng)滿足：
ft[fop]m
式中 ft－極限啟動頻率；
[fop]m－要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動頻率。
3．2步進(jìn)電機(jī)的選擇
（1） C6140縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定:
Ｍq=
為滿足最小步距的要求，電動機(jī)選用三想六拍工作方式，查表知：Ｍq/Mjm=0.866
所以，步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm
Mjm＝Ｍq／0.866=791.14N.cm步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率
fmax=vmax/60=2000/(60*0.01)=3333.3Hz
綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能夠滿足使用要求．
（2） Ｃ６１４０橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定
?。蛁=
電動機(jī)仍選用三相六拍工作方式，查表知：
Ｍq／Ｍim=0.866
所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Ｍim為：
Ｍim=N.cm
步進(jìn)電動機(jī)最高工作頻率
fmax===3333.3Hz
為了便于設(shè)計(jì)和采購，仍選用110BF003型直流步進(jìn)電動機(jī)，能夠滿足使用要求
4．分析誤差來源
4．1機(jī)械結(jié)構(gòu)原因
由于系統(tǒng)的縱、橫向都是開環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng)，沒有反饋檢測系統(tǒng)，無法消除機(jī)械傳動部件間隙誤差，如滾珠絲杠反向間隙誤差、齒輪隙誤差及支撐結(jié)構(gòu)和軸系變形引起的誤差、步距角精度和導(dǎo)軌副的精度等，從而產(chǎn)生累積誤差。
而滾珠絲杠的誤差主要是指反向間隙誤差，由于滾珠絲杠與螺母之間的軸向間隙，導(dǎo)致反向運(yùn)動時(shí)的空程誤差，引起失步，它將直接影響到工作臺的進(jìn)給精度。引起齒輪傳動誤差最主要的是側(cè)隙誤差。
4．2齒輪副誤差補(bǔ)償分析
對于由齒輪間隙引起的誤差可采取雙片薄齒齒輪錯齒調(diào)整法來消除，兩個(gè)嚙合的直齒圓柱齒輪中的小齒輪采用寬齒輪，另一個(gè)由兩片可以相對轉(zhuǎn)動的薄片齒輪組成。裝配時(shí)使一片薄齒輪的齒左側(cè)分別緊貼在寬齒輪的左、右兩側(cè)，通過兩薄片齒輪錯齒，消除齒側(cè)間隙，反向時(shí)也不會出現(xiàn)死區(qū)。錯齒齒輪如圖5.2.1所示，兩薄片齒輪上各裝入有螺紋的凸耳1、3，轉(zhuǎn)動螺母7可改變彈簧6的張力大小，而調(diào)節(jié)齒輪2、4的相對位置，達(dá)到錯齒的目的。
4．3滾珠絲杠副誤差補(bǔ)償分析
滾珠絲杠副可采用預(yù)緊方式來減小滾珠絲杠副的軸向回程間隙誤差。工作原理是在滾珠螺母體內(nèi)的兩側(cè)循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向預(yù)制ΔL0的導(dǎo)程突變量，在兩列滾珠間產(chǎn)生軸向錯位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，ΔL0的大小和單列滾珠徑向間隙決定預(yù)緊力大小，如圖4-3所示。
圖4-3 單螺母變位導(dǎo)程式預(yù)緊
結(jié)論
依照我國目前的數(shù)控機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r及我國的國情，對原有的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造是符合當(dāng)前狀況的。對普通C6140車床的數(shù)控化改造是為了擴(kuò)大產(chǎn)品加工范圍和提高加工精度、效率、質(zhì)量，進(jìn)而滿足市場多變的要求：小批量、多品種、柔性化加工。改造后的C6140車床不僅能夠完成加工圓柱面，孔等一般加工，還能加工復(fù)雜的零件，且精度高。
對普通C6140車床改造的總體思路是把C6140改造成X，Y兩坐標(biāo)能聯(lián)動的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，由程序控制實(shí)現(xiàn)柔性化加工。從總體方案設(shè)計(jì)開始，確定了改造的目標(biāo)—經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，全文進(jìn)行了機(jī)械部分和數(shù)控部分的改造設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了系統(tǒng)的誤差分析。在C6140的數(shù)控化改造中有如下特點(diǎn)：
（1）為了不大量改變原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)保留原有手動功能手柄，且只把原機(jī)床的普通絲杠改為滾動絲杠。
（2）在橫向和縱向的改造設(shè)計(jì)計(jì)算中，突出步進(jìn)電機(jī)、減速箱和滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算的連貫性，計(jì)算合理的準(zhǔn)確性。
（3）在論文的最后進(jìn)行系統(tǒng)的誤差分析，并提出自己的建議、方法。
但是還有一些不足之處，如：
（1）在對整個(gè)系統(tǒng)的改造中，由于缺乏實(shí)踐的條件，對機(jī)床改造的結(jié)構(gòu)還欠合理。只有理論與實(shí)踐相結(jié)合才能改造設(shè)計(jì)出理想的結(jié)構(gòu)。
（2）對論文的結(jié)構(gòu)安排還有待進(jìn)一步的權(quán)衡。
致謝
首先我要感謝我的指導(dǎo)老師楊健老師，是楊健老師不厭其煩、悉心的教導(dǎo)，讓我能地完成該課題的論文。我還要感謝在大學(xué)本科四年學(xué)習(xí)期間的各位任課老師的解惑授業(yè)，讓我習(xí)得了扎實(shí)的基礎(chǔ)及專業(yè)知識。楊老師的治學(xué)態(tài)度、執(zhí)著的科學(xué)精神、對學(xué)生的耐心指導(dǎo)，所有的這一切都讓我受益匪淺，讓我懂得了治學(xué)、做人的道理。并將讓我終身受益。
還有我特別要感謝的是我的父母，是他們一直在默默地支持著我，不斷給我以關(guān)懷和信心，讓我學(xué)會積極的人生態(tài)度和樹立正確的人生觀、世界觀。
豐富的大學(xué)生活，自然不能少了我的同窗之友，彼此的互相幫助、互相關(guān)心，生活中分享彼此的歡樂、共擔(dān)煩惱，這一切都讓我的大學(xué)生活變的無比多彩。生活在這樣一個(gè)彼此充滿關(guān)愛團(tuán)隊(duì)中，各位好友的優(yōu)點(diǎn)就是我不斷進(jìn)步的源泉。借此機(jī)會，我向諸位同窗好友表示感謝——好運(yùn)伴左右！
大學(xué)的學(xué)習(xí)生活給了我面對未來一切挑戰(zhàn)的技能，開創(chuàng)美好未來的資本，所以我還要感謝給予我機(jī)會感受大學(xué)生活、給予我能力的母?！啥祭砉ご髮W(xué)！
參 考 文 獻(xiàn)：
【1】，楊可楨，程光蘊(yùn)主編·機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)·北京：高等教育出版社，1988
【2】， 董玉紅·數(shù)控技術(shù)·高等教育出版社·2004.2
【3】，中國機(jī)工業(yè)教育協(xié)會組編·數(shù)控技術(shù)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
【4】，周德儉主編·數(shù)控技術(shù)·重慶：重慶大學(xué)出版社，2000
【5】，陸劍中，孫家寧主編·金屬切削原理與刀具·北京：機(jī)械工業(yè)出版2001
【6】，成大先主編·機(jī)械設(shè)計(jì)手冊·北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
【7】，廖效果，朱啟逑主編·數(shù)字控制機(jī)床·武漢：華中科技大學(xué)出社，1992
【8】，于俊主編·滾動軸承計(jì)算·北京：高等教育出版社，1993.7
【9】，張新義主編·經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995
【10】，張柱銀