目录摘要 (1)前言 (2)1. 机床数控化改造的任务 (3)2. 机床数控改造的基本要求 (3)3. 机床数控改造的一般步骤 (5)4.机床数控改造的总体方案 (6)4. 1 机床数控改造总体方案设计的依据 (6)4. 2 机床数控改造的工艺分析 (7)4. 3 机床数控改造的总体方案 (8)4. 4 机床数控改造主要参数确定 (8)5. 机床进给系统的改造设计 (9)5. 1 进给系统的组成 (9)5. 2 机床进给系统的参数选择和计算 (10)5. 3 进给电动机的选择 (12)5. 4 进给系统设计计算实例 (13)6. 步进电动机的控制 (20)7. 机床数控改造中常用部件 (23)设计小结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)机床数控化改造摘要本论文简要介绍了机床数控改造的目的和任务，介绍了机床数控改造总体方案设计及步骤，结合卧式车床CA6140 进给系统进行了设计计算及举例，同时简要介绍了在数控改造中的常用的典型部件的结构、连接和调试，以及机床数控系统的选型、机床数控系统改造过程中的安装及调试。
机床数控改造的设计计算主要由机械设计计算和电气设计计算组成。
机械部分设计计算内容包括进给传动部件结构的设计及使用，传动系统的转动惯量、切削力、转矩等的计算，进给步进电动的选择。
关键词：数控改造进给系统步进电动机Abstract：This papar briefly introduced the purpose of machine tools and task of CNC machine tools on the overall programme design and steps , with horizontal lathe CA6140 feeding system for the design and calculation , for example At the same time briefly in the NC, typical of the common parts of the structure ,linking and debugging,and the selection of NC machine tools , CNC machine tools in the process of installation and debugging.The design of CNC machine tools ca1culated mainly by mechanical and electrical design and calculation of design and calculation.Mechanical design calculautions to include the contents of transmission parts of design and use of the transmission system moment of inertia , cutting force , torque ,and so on , into the stepper motor choice .Key words : NC to transform into the stepper motor system前言随着现代工业技术的飞速发展，机械加工设备的自动化程度越来越高，各种类型机床已相当普及。
数控机床所占比例逐步增加，原有的普通机床己越来越不能满足现代加工工艺及自动化的要求。
如果将现有设备全部更新换代，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备闲置又将造成极大的浪费。
提高机床的数控化率有两个途径：一是购买新的数控机床，二是把普通的旧机床改装成数控机床。
最经济的办法就是对机床进行数控改造，这样既可以满足现代加工工艺及自动化的要求，又可以减少资金的投入，采用此种方法对中小企业和乡镇企业是十分理想的选择。
目前，很多企业采用数控改造的办法来提高机床数控化率，加强设备的自动化技术水平。
微型计算机技术应用到工业自动化控制的普及表明机床的数控化改造己有了一定的发展，并为下一步的改造的进行指明了方向。
计算机数控技术的应用不仅提高了机床的自动化程度，而且解决了普通机床无法完成复杂型面数控的零件加工问题，实践证明，采用现代的数控系统改造旧机床，投资少见效快，且在结构和原理上和传统的金属切割机床几乎相同。
改造后的机床基本能满足现代加工工艺的需要，提高产品的加工精度和生产效率，增强了机床的加工能力和适用范围。
用数控技术改造机床和生产线具有广阔的前景和市场，已形成机床和生产线数控改造新行业，在美国，从事机床改造著名公司有Bertsche工程公司、Ayton 机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团公司和US设备公司，且美国得宝已在中国开办公司。
在日本，从事机床改造的著名公司有大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工公司和三本工程公司等。
而我国机械制造水平与发达国家相比距离很大，机械设备陈旧，技术水平落后。
虽然我国的机床拥有量极大，但大部分机床的役龄较长，在经济财力不足的情况下，采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控率，是一个极有效和实用的途径。
机床改造业作为一个新的行业，生机盎然。
在我国的武汉、沈阳、北京、烟台、西安、广州、南京等省市的许多数控厂家和专门的数控改造公司，一直在从事旧机床的数控改造。
从这可以看出我国的数控改造业有一定的基石，但还有待进一步提高。
1 机床数控化改造的任务普通机床的数控化改造的任务，一般是指对原有机床的机械、液压、气动和电气系统做一定的改造，并在原有的普通机床上加装数控系统，使改造后的机床具有数控加工能力，从而提高机床的自动化程度、加工精度和生产效率。
普通机床的数控改造过程如图 1 所示。
由此可以看出普通机床数控化改造的主要任务是：1) 对加工对象进行工艺分析确定工艺方案，根据已制定工艺方案选定被改造机床的类型。
2) 根据工艺和已选定的机床拟定机、电、液、气的数控改造总体实施方案。
3) 机床数控改造实施及调试运行验收。
图 1 普通机床数控改造框图2 机床数控改造的基本要求1、一定的加工范围机床所能完成的加工零件、零件尺寸、毛坯形式和工艺工序都是有一定的范围的。
一般数控改造根据使用要求分为两种形式：一是将普通机床改造成通用数控机床，即可以完成一定的尺寸范围内的各种零件的多工序加工；另一种是为了完成一类和几类或一种和几种零件的加工，将普通机床改造成专用数控机床。
一般说来，工艺范围越窄，结构越复杂，越容易实现高的生产率，同时，也可以适当降低机床的改造成本。
2、保证加工精度和表面粗糙度机床应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，并能在长时间内保持这一精度和表面粗糙度。
工件的精度和表面粗糙度是由机床、刀具、夹具、切削条件和操作者等方面因素决定的。
就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和表面粗糙度，机床本身应具备一定的几何精度、传动精度和动态精度。
3、有足够高的生产率和自动化程度生产率常用单位时间内机床所能加工的零件数量来表示：Q=1/T总=1/ (T切+T辅+T准N)件=/小时式中Q——-单位时间内的产品数量；T总一—单位总时间；T切——-单位切削时间T辅——-单位辅助时间(如装卸工件、开停机床、快进快退等)T准——加工一批零件的准备终结时间(如调整机床，装卸工夹具等循环外的辅助时间)N———-每批工件数量从上式可以看出，要提高生产率，须缩短T切、T辅、T准。
缩短T切的办法是提高切削用量，采用多工件多工位加工等。
缩短T辅和T准的办法有自动化、快进快退、快速换刀、快速装夹等。
机床自动化程度化系数表示：K=T自/T循式中T自-------一个工作循环中由机床自动工作的时间：T循----------完成一个工作循环的总时间。
提高机床的生产率和自动化程度，就是在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理利用刀具，最大限度地缩短机动时间和辅助时间。
因此，在机床数控改造时要在工艺分析的基础上，合理选择机床的主要参数(如主轴电动机功率、主轴转速、工作台或刀架的移动速度等)和数控应具备的功能。
4、操作维修方便，使用安全可靠机床的操作、观察、调整、装卸工件和刀具应方便。
机床的维护维修应简单，部件便于装卸，易于查找故障和修理。
使用安全主要是指设备和人身的安全，包括操作者的安全，机床误动作的防止，主轴和工作台(刀架)超程、超载的保护，有关动作的互锁等。
5、精心设计，降低成本在机床数控改造中，应在满足机床使用要求和质量的基础上，尽量降低改造成本。
机械技改件、数控伺服系统的功率转矩是关键，一定要精心设计计算，特别是专用机床数控改造无可比性，设计计算和实践经验尤为重要，精确的设计计算才能避免大马拉小马和小马拉大车的现象。
3 机床数控改造的一般步骤机床的数控改造中，就是将旧普通机床改造为数控机床的过程。
虽然各种类型机床数控改造的细节上有差别，但归纳起来，机床数控改造的一般步骤可分为加工零件工艺分析、改造方案的设计、结构设计与计算、机床改造过程实施、改造后机床的调试运行等几个阶段。
1、零件的工艺分析加工零件工艺分析是数控改造的第一步，是用来选择被改造机床的依据，也是机床改造中设计计算和方案设计的主要依据。
针对加工零件形状、尺寸、工艺工序、切削用量、工作效率，估算出切削力及切削功率，确定机床运动方式、机械传动及结构。
在此基础上，设计机床主轴、进给系统等的总体方案。
2、改造方案设计方案主要包括机床运动方式的确定、机床执行机构的结构及传动方式的确定、数控系统和伺服系统的选择、机床电气系统的连接等内容。
方案设计应根据设计任务书和具体要求进行调研，查阅相关的技术资料，提出机床改造的总体方案，在此基础上对方案进行分析论证，确定方案。
其中应考虑自动化、高效能的要求和经济的合理性。
3、结构设计及计算在零件工艺分析的基础上，根据初步确定的刀具、切削用量和效率，计算总切削力和切削功率，从而计算出进给系统的转矩和功率等，出此来选择数控系统的步进电动机或其他类型驱动系统。
性能好的一般选择交流或直流伺服驱动系统。
机械部分的整体品质将直接影响零件加工精度，选择滚珠丝杠螺母和同步齿轮带传动，将大大提高机床传动精度。
4、数控机床改造过程的施1) 对机床原有零部件精度达不到设计技术要求的进行恢复或更换，如主轴、导轨、丝杠、轴承、工作台、床鞍、中滑板等。
2) 改造和制造主要零部件，如床鞍、中滑板、主轴编码器支架、连轴器等。
3) 选购零部件，如数控系统、伺服系统、电动刀架、滚珠丝杠副等。
4) 零部件、数控系统、整机安装。
5、改造后的调试运行。
这主要是指机床机械安装精度和传动链的间隙调整，机床电气控制、数控系统的功能调试与运行，进给传动系统纵向和横向的间隙进行测试等，并设置和选择数控系统的参数, 还对系统的抗干扰能力进行评估。