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随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大 所理解。在 内工厂技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂 面购置数控机床 面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我 经济资源有限， 大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我 的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我 的 情。1984年，我 开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂 生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。机床数控化改造的必要性
（1）微观看改造的必要性
从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
2、可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换 个程序，就可实现另 工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。
3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。
4、可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
6，由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（ 个人可以看管多台机床），减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是 个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
（2）宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达 的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行
11华南理工大学硕士学位论文
12技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对 外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化）， 终使得他们的产品在 际军品和民品的市场上竞
争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达 约落后20年。如我 机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9%，而日本在1994年已达20.8%因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
普通车床数控化改造的三种基本类型
（1）普通车床所有功能部件保留型
这种结构是由数控系统、伺服驱动、伺服电机、原有普通车床各功能部件及电动刀架等组成。该结构横向、纵向均采用伺服电机驱动。横向的伺服电机用电机座固定在床鞍的后端面上，通过 对同步带轮将运动传给普车原有横向丝杆副,实现横向快移和进给。纵向的伺服电机用电机座固定在进给箱的左端，通过联轴器将运动传给普通车床进给箱，变换普车进给箱上的手柄，使运动传给普车原有纵向丝杆，这时闭合开合螺母，实现纵向快移和
进给。这种数控化改造结构保留了原普通车床的所有功能。如要还原普通车床，只须拆下纵向电机座和电动刀架，装上挂轮部件和普通刀架即可。此结构因利用了普车原有功能部件，新增零件较少，改造费用低廉，改机工作量较小。改造后，不仅能保持原有机床的精度，而且能大大提高所加工零件尺寸的 致性。因未更换丝杆，车床的各项精度取决于原有车床的精度，适用于对零件进行粗加工。这种改造型式在普车数控化改造初期曾被采用，现因精度难以保证，较少采用。
（2）普通车床部分功能部件保留型
这种普车数控化改造是将普车的挂轮、进给箱、溜板箱、三杆、托架及横向丝杆副等尽皆拆除，然后安装纵向、横向滚珠丝杆组件、数控系统、驱动装置和驱动电机，根据用户要求可以加装全防护或半防护装置。因更换了滚珠丝杆，如果床身导轨磨损了必须重新磨削导轨，这样才能保证纵向丝杆与导轨的平行以及纵向滑板运动的顺畅。但因为每台机床外形各异，在改造时，要对每台机床的有关尺寸仔细测量，然后才能设计横向、纵向丝杆装配图以及防护装配图。这样改机，机床的精度可以得到保证。但设计工作量较
大，改机周期较长。适合于距离较近、能较长时间停机的用户改造。副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。 般对于小型车床如C6116型，由于空间尺寸有限，特别是X轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动；对于大型车床如C6150,床身长5米的车床，由于丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的问题，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的问题，往往电机都要通过几 减速来传动。无论是采用齿轮还是同步带论来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法、偏心轴调整法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法
车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。普通车床由主电动机经皮带传动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自动变速获得（9～24） 转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。普通车床在数控化改造时大部分情况下保留原主轴箱，不做改动或少做改动。如需改动则要注意以下几点：如原主轴含液压操纵主轴的变速、正反转和润滑功能，则需对其增装单独普通电机加以驱动，避免液压系统受到主电机正反转或转速变换而失灵。如不需要原有机械变速换挡时，
则需将主轴箱内齿轮组固定在 恒定的速度链上，摩擦片也应焊死以免因为误操作出现事故。机床能否进行螺纹加工是主轴部分数控化改造的另 重要部分，传统车床加工螺纹时往往是通过挂轮组来完成，加工不同的螺纹则需不同的挂轮组，操作起来十分麻烦。改造时如图2，我们通常在主轴末端或挂轮架处增装 光电编码器，其转速与主轴转速 致，主轴转 周，光电码盘转 转，通过反馈给系统控制进给轴与主轴的同步性，从而加工出理想螺距的螺纹。根据其编码方式的不同，光电码盘可分为增量式光电码盘和***式光电码盘，目前 内常用的为增量式光电码盘。根据光电码盘上刻线条数可分为1024线、2048线等，我们常用的为1024线即可满足要求。