数控技术应用原理

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到

3％。

用普通机床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，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。本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方
法，包括其结构的改造设计，性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。

关键词：数控；改造；车床

0 机床数控改造的意义

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。

1 普通车床的数控化改造设计

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理
想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。
然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的
基础上，仅对局部加以改进而成（那些受资金等条件限制，而将传统机床改装成建议数控
机床的另当别论）。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的
摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率
以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、
进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很
大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过
程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。

2 数控车床的性能和精度的选择

并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：第一，机
床基础件必须有足够的刚性。第二，改造的费用要合适，经济性好。在改装车床前，要对机
床的性能指标做出决定。改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机
功率等一般都不会改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机
床本身原有水平。主要有下述性能和精度的选择需要在改装前确定。

1）轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。

2）进给运动：

进给速度：

Z 向（通常为 8～400mm/min）；X 向（通常为 2～100 mm/min）。

快速移动：

Z 向（通常为 1.2～4m/min）；X 向（通常为 1.2～3m/min）。

脉冲当量：在 0.025～

0.005mm 内选取，通常 Z 向为 X 向的 2 倍。

加工螺距范围：包括能加工螺距类型（公制、英制、模数、径节和锥螺纹等），一般螺距在
10mm 以内都不难达到。

3）进给运动驱动方式（一般都选用步进电机驱动）。

4）给运动传动是否需要改装成滚珠丝杠传动。

5）刀架是否需要配置自动转位刀架，若配置需要确定工位数。

6）其他性能指标选择：