普通车床数控化改造装配工艺
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1．我国的数控系统产业，经过长期的拼搏、奋斗，在长期为国际巨擘所垄 断的国内市场上已争得了一席之地，但这仍处于抵挡系统迅速增长，中档稳步推 进，高档系统开发进展缓慢的进程当中，高档系统仍被进口系统所垄断的局面。 国家重点工程需要的关键设备及其系统主要依靠进口，自主知识产权的数控系统 及其应用技术和技术集成方面的能力还较为薄弱，相关技术规范和标准比较缓 慢，相对国外数控系统的技术水平与规范管理还有较大的差距。
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机床加以数控化改造的项目，往往要去花几倍甚至几十倍代价去购置新的数控机 床，这与我国国情是背道而驰的。
目前，在我国各类机床设备保有量约 550 万台，居世界第一，但数控化率不 到其中的数控化率还不到 3%。超过 10 年的机床近 60%以上，未来 5-10 年将有大 量机床面临淘汰。并且每年新产销的机床产品中，仍有大量的普通机床进入用户， 使普通机床的总量不断扩大。即使只有 5％可以数控化改造，市场容量就高达近 20 万台。这么大的市场潜力，若加以挖掘，不仅可以带来巨大的经济效益，还 可以带来环保效益，在国内，机床数控化属于再制造工程的范畴，以机床全寿命 周期理论为指导，改造后的质量和性能达到甚至超过新购得数控机床，成本只为 新数控机床的 50%，节能 60%，节材 70%，对环境的不良影响与制造新机床相比 显著降低。
2.自 80 年代初期起，我国兴起了以采用步进电机驱动为特征的经济型数控 系统的数控化改造，取得了巨大的经济效益，但是，这种改造方式受步进电机扭 矩小、速度低和开环控制精度低的限制，对企业的一些精度和效率均有较高要求 的机床，以及一些重点关键设备的改造无能为力。而以交/直流伺服电机驱动为 特征的普及型和高级型的数控化改造，正好在企业的上述装备上可以大有作为。 这对我们企业加工制造上水平具有重大的意义。
第 1 章 机床数控化改造概述
1.1 旧机床数控化改造
机床数控化改造也称之为机床再制造，主要是采用先进的纳米表面工程技术 对其进行精度恢复，通过更换电气控制元件，加装数控系统，从而提升旧机床的 机械性能，改善其控制及加工精度，实现装备整体性能恢复与提升及精确化加工 的过程。近年来，我国机床数控的需求及产出持续高增长，机床作为机械工业中 的加工母机和工业发展的基础，是国民经济各部门制造能力与水平的体现。同时， 机床数控化程度逐步升高，反映出我国加工自动化水平及加工能力的不断提升。 大量普通机床、旧数控机床（含进口的二手设备）实现了采用国产的、具有自主 知识产权的普及型和高级型数控系统进行的数控化改造，其中 70%的用户群体来 自于汽车、摩托车工业、国防工业以及民营、外资资本。
相当数量的旧机床，和汽车等类机电产品不同，是可以通过改造而实现现代 化的。这是因为机床的支承类的大型结构件一般是铸铁制成的，而铸铁件年代愈 久，时效愈充分，精度比新铸件更为稳定。机床现代化往往不需要改变支承类大 型构件。因此，只要修复或更换若干中、小部件就可获得与新机床类似的效果。 正因为如此，在发达国家中，早已有一批专业厂从事旧机床改造，已形成了一个 小行业。还有些主机厂也兼营本厂产品的现代化改造。这是他们讲究投资效益和 投入、产出比的结果，在客观上对节约社会资源、保护环境和可持续发展均是有 利的。我们是发展中国家，反而没有改造旧机床的专业厂，也没有主机厂兼营改 造旧机床的业务。究其原因，只能是我们虽已向市场经济转轨，但在计划经济体 制下的粗放经营的惯性仍在起作用。技术改造不讲究投入产出比，明明可以用旧
1.2 机床数控化改造的必要性及其改造方法
1.2.1 机床进行数控化改造的必要性
1. 微观看改造的必要性
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。
3.当前，衡量一个国家军、民机械制造业现代化水平的一个重要指标是，机 床拥有量中的数控化机床的比重（数控率）,其本质是，采用信息技术对传统产 业（包括军、民机械工业）进行技术改ຫໍສະໝຸດ Baidu，提升军民用品在市场上的竞争力。而
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我国在信息技术改造传统产业方面比发达国家落后约 20 年，要想在拥有量的数 控化率上赶上国外对手，仅仅依靠添置新的数控机床，是不够的。为此，必须积 极推广投入少、收效大的旧机床的数控化改造的经验。
4.由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的社 会资源来支持机械方面的改造。如可随意采购到各种尺寸的滚珠丝杠副，而且交 货期很短；70 年代出现的贴塑导轨新技术，不仅可使传统的滑动导轨的摩擦系 数降低 5～10 几倍来防止爬行，还使得刮研极为容易。而这种塑料导轨带和粘结 剂，国内已有多家厂生产，可敝开供应。此外，国产数控系统还具有导轨精度自 动补偿的功能，最终可以获得高于导轨实际具有的精度，这正是数控机床优于普 通机床之处。又如，当采用其他方式恢复主轴回转精度有困难时，国内现已有多 家专业工厂从事将主轴轴承改造为静压或动静压轴承的业务；现已有专业的润滑 系统、冷却系统、防护件生产厂；北京机床研究所已专业化生产加工中心的刀库 和机械手；洛阳轴承研究所为北京第一机床厂和南通机床厂配套电主轴部件，不 仅将电机和主轴制成一体，而且主轴内还包含了自动夹紧和松开刀柄的机构，某 些旧机床改造时，可以用电主轴部件来替代原来的主轴等等。在国内通过生产机 床辅助装置、机床通用配件、机床夜宴气动、机床化工产品、机床电器、机床附 件、机床工具系统、磨料、磨具等配套件的企业已达 300 多家。这些例子，说明 机床数控化改造的背后有一大批社会资源可供利用。
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。数控机床只要更换一个程序， 就可实现另一工件加工的自动化，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”。
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机床加以数控化改造的项目，往往要去花几倍甚至几十倍代价去购置新的数控机 床，这与我国国情是背道而驰的。
目前，在我国各类机床设备保有量约 550 万台，居世界第一，但数控化率不 到其中的数控化率还不到 3%。超过 10 年的机床近 60%以上，未来 5-10 年将有大 量机床面临淘汰。并且每年新产销的机床产品中，仍有大量的普通机床进入用户， 使普通机床的总量不断扩大。即使只有 5％可以数控化改造，市场容量就高达近 20 万台。这么大的市场潜力，若加以挖掘，不仅可以带来巨大的经济效益，还 可以带来环保效益，在国内，机床数控化属于再制造工程的范畴，以机床全寿命 周期理论为指导，改造后的质量和性能达到甚至超过新购得数控机床，成本只为 新数控机床的 50%，节能 60%，节材 70%，对环境的不良影响与制造新机床相比 显著降低。
2.自 80 年代初期起，我国兴起了以采用步进电机驱动为特征的经济型数控 系统的数控化改造，取得了巨大的经济效益，但是，这种改造方式受步进电机扭 矩小、速度低和开环控制精度低的限制，对企业的一些精度和效率均有较高要求 的机床，以及一些重点关键设备的改造无能为力。而以交/直流伺服电机驱动为 特征的普及型和高级型的数控化改造，正好在企业的上述装备上可以大有作为。 这对我们企业加工制造上水平具有重大的意义。
第 1 章 机床数控化改造概述
1.1 旧机床数控化改造
机床数控化改造也称之为机床再制造，主要是采用先进的纳米表面工程技术 对其进行精度恢复，通过更换电气控制元件，加装数控系统，从而提升旧机床的 机械性能，改善其控制及加工精度，实现装备整体性能恢复与提升及精确化加工 的过程。近年来，我国机床数控的需求及产出持续高增长，机床作为机械工业中 的加工母机和工业发展的基础，是国民经济各部门制造能力与水平的体现。同时， 机床数控化程度逐步升高，反映出我国加工自动化水平及加工能力的不断提升。 大量普通机床、旧数控机床（含进口的二手设备）实现了采用国产的、具有自主 知识产权的普及型和高级型数控系统进行的数控化改造，其中 70%的用户群体来 自于汽车、摩托车工业、国防工业以及民营、外资资本。
相当数量的旧机床，和汽车等类机电产品不同，是可以通过改造而实现现代 化的。这是因为机床的支承类的大型结构件一般是铸铁制成的，而铸铁件年代愈 久，时效愈充分，精度比新铸件更为稳定。机床现代化往往不需要改变支承类大 型构件。因此，只要修复或更换若干中、小部件就可获得与新机床类似的效果。 正因为如此，在发达国家中，早已有一批专业厂从事旧机床改造，已形成了一个 小行业。还有些主机厂也兼营本厂产品的现代化改造。这是他们讲究投资效益和 投入、产出比的结果，在客观上对节约社会资源、保护环境和可持续发展均是有 利的。我们是发展中国家，反而没有改造旧机床的专业厂，也没有主机厂兼营改 造旧机床的业务。究其原因，只能是我们虽已向市场经济转轨，但在计划经济体 制下的粗放经营的惯性仍在起作用。技术改造不讲究投入产出比，明明可以用旧
1.2 机床数控化改造的必要性及其改造方法
1.2.1 机床进行数控化改造的必要性
1. 微观看改造的必要性
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。
3.当前，衡量一个国家军、民机械制造业现代化水平的一个重要指标是，机 床拥有量中的数控化机床的比重（数控率）,其本质是，采用信息技术对传统产 业（包括军、民机械工业）进行技术改ຫໍສະໝຸດ Baidu，提升军民用品在市场上的竞争力。而
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我国在信息技术改造传统产业方面比发达国家落后约 20 年，要想在拥有量的数 控化率上赶上国外对手，仅仅依靠添置新的数控机床，是不够的。为此，必须积 极推广投入少、收效大的旧机床的数控化改造的经验。
4.由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的社 会资源来支持机械方面的改造。如可随意采购到各种尺寸的滚珠丝杠副，而且交 货期很短；70 年代出现的贴塑导轨新技术，不仅可使传统的滑动导轨的摩擦系 数降低 5～10 几倍来防止爬行，还使得刮研极为容易。而这种塑料导轨带和粘结 剂，国内已有多家厂生产，可敝开供应。此外，国产数控系统还具有导轨精度自 动补偿的功能，最终可以获得高于导轨实际具有的精度，这正是数控机床优于普 通机床之处。又如，当采用其他方式恢复主轴回转精度有困难时，国内现已有多 家专业工厂从事将主轴轴承改造为静压或动静压轴承的业务；现已有专业的润滑 系统、冷却系统、防护件生产厂；北京机床研究所已专业化生产加工中心的刀库 和机械手；洛阳轴承研究所为北京第一机床厂和南通机床厂配套电主轴部件，不 仅将电机和主轴制成一体，而且主轴内还包含了自动夹紧和松开刀柄的机构，某 些旧机床改造时，可以用电主轴部件来替代原来的主轴等等。在国内通过生产机 床辅助装置、机床通用配件、机床夜宴气动、机床化工产品、机床电器、机床附 件、机床工具系统、磨料、磨具等配套件的企业已达 300 多家。这些例子，说明 机床数控化改造的背后有一大批社会资源可供利用。
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。数控机床只要更换一个程序， 就可实现另一工件加工的自动化，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”。