数控铣床的改造
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1.2数控技源自文库的发展过程
随着计算机技术应用到机床上，机械产品的质量在很大程度上不再依赖于机床操作者的操作水平，能实现复杂零件的加工。
近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段、六代的发展。
（1）硬件数控阶段
50年代至70年代初期，计算机的运算速度低，不能适应对机床进行实时控制的要求，人们不得不采用数字逻辑电路搭成机床专用的计算机，作为数控系统，被称为硬件数控系统。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代：
赶上计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度，已成为数控发展的最主要趋势。以第四代计算机的工程结构和微电子工艺技术为基础，充分利用现有微机的硬件、软件资源，发展总线式、模块式、开放型、嵌入式的柔性数控系统，使之既适合加工复杂零件、分立式机床用的数控系统的组成，又适合未来自动化升级时功能可扩展的要求。
在美国、日本和德国等发达国家，它们将机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，己形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。美国得宝公司己在中国开办公司。在日本机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。从事改装业的著名公司有:大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
3)1990年以后的第三代—PC机。
从1970年开始，通用小型计算机业己出现，并成批生产，它比专用计算机成本低，可靠性高，数控系统进入CNC阶段。1971，产生了微处理器，1974年，微处理器被应用于数控系统，1990年，PC机的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，而且PC机生产批量大，价格便宜，可靠性高，数控系统从此进入基于PC的阶段。
（1）自动化程度高，劳动强度低。
（2）加工精度、加工质量稳定可靠。
（3）对零件加工的适应性强，灵活性好，能加工形状复杂的零件。
（4）加工生产率高。
（5）有利于生产管理的现代化。
（6）对加工对像的适应性强。
并且目前在机械行业中，随着市场经济的发展，产品更新周期越来越短，中小批量的生产所占有的比例越来越大，对机械产品的精度和质量要求也在不断地提高与推进。所以普通机床越来越难以满足加工的要求，同时由于技术水平的提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍，而对原有普通机床的数控化改造也应是越来越广泛，依照设计任务本设计对X53K立式铣床进行了数控化改造。
第一章概述
1.1课题研究的背景必要性
随着科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂、而且产品的生产周期短、改型频繁。这不仅对机床设备提出精度与效率的要求提出了通用性与灵活的要求。特别是航空、造船、武器、模具生产等精密加工的零件具有精度高、形状复杂、经常变动的特点。因此机械产品部件的生产设备机床也相应的提出了高性能、高精度化的要求。
1)1952年开始的第一代—电子管元件。
2）1959年开始的第二代—晶体管元件。
3)1965年开始的第三代—小规模集成电路。
（2）软件数控阶段
软件数控阶段也叫计算机数控(CNC)阶段，是数控系统的第二阶段(1970年～现在)，这个阶段同样经历了三代：
1)1970年开始的第一代—小型计算机。
2)1974年开始的第二代—微处理器。
利用计算机控制数控机床进行加工使得零件的加工变得十分的方便、快速，很大程度上节约了人力和物力的使用，使得工业自动化程度更高。但是许多企业由于资金等方面的约束不能及时引进先进数控机床，这样制约了生产率的提高，不利于自动化程度的提高。因此各种机床的数控改造开发成为众多专业技术人员研究的一。
数控，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，其对零件的加工相比普通机床有着很多的优点：
（3）智能化
1)应用自适应控制技术、数字伺服驱动装置
数控系统能检测加工过程中的一些重要信息并自动调整系统的有关参数，使机床处于最佳工作状态。
2)引入专家系统指导加工、故障诊断
将熟练工人和专家的经验、加工的一般规律与特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
（4）网络化
通过网络连接，构成一个整体的系统解决方案，通过网络高速传输数据，进行整体化、一元化管理。
数控系统经历了几十年来的发展，到了20世纪70年代后期，才从根本上解决了可靠性低、价格昂贵、应用不便等关键问题。因此，即使在工业发达国家，数控机床也是在70年代末80年代初才开始得到大规模应用和普及的。
1.3数控技术的发展趋势
随着计算机技术及信息处理的发展,数控技术未来发展的趋势主要体现在以下几个方面：
（1）开放式、低成本、高可靠性
PC机所具有的人机界面将普及到所有的数控系统，远程通讯诊断和维修将更加普遍。
（2）高速化、高精度
数控系统高速处理并计算出伺服电机的移动量，并要求伺服电机能高速度地做出反应，为使在极短的时间内达到高速度和高速度下实现高定位精度，必须具备高加减速和高精度的位置检测系统和伺服品质。
（5）直线交流伺服系统
直线交流伺服系统是21世纪数控机床不可缺少的功能部件。目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究，开发和推广应用。
1.4国内外现状
当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。较著名的控制系统有:日本 FANUC系列、Mitsubishi系列、OKUMA系列、SODICK系列、日立系列、德国SIEMENS系列、DECKEL系列、Heidenhain系列、HELLER系列、美国ALLEN-BRADLEY (AB)系列、CINCINNANTI系列、法国Num系列、意大利FIDIA系列、西班牙FAGOR系列、瑞士的AG系列、国产系列等。
随着计算机技术应用到机床上，机械产品的质量在很大程度上不再依赖于机床操作者的操作水平，能实现复杂零件的加工。
近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段、六代的发展。
（1）硬件数控阶段
50年代至70年代初期，计算机的运算速度低，不能适应对机床进行实时控制的要求，人们不得不采用数字逻辑电路搭成机床专用的计算机，作为数控系统，被称为硬件数控系统。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代：
赶上计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度，已成为数控发展的最主要趋势。以第四代计算机的工程结构和微电子工艺技术为基础，充分利用现有微机的硬件、软件资源，发展总线式、模块式、开放型、嵌入式的柔性数控系统，使之既适合加工复杂零件、分立式机床用的数控系统的组成，又适合未来自动化升级时功能可扩展的要求。
在美国、日本和德国等发达国家，它们将机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，己形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。美国得宝公司己在中国开办公司。在日本机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。从事改装业的著名公司有:大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
3)1990年以后的第三代—PC机。
从1970年开始，通用小型计算机业己出现，并成批生产，它比专用计算机成本低，可靠性高，数控系统进入CNC阶段。1971，产生了微处理器，1974年，微处理器被应用于数控系统，1990年，PC机的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，而且PC机生产批量大，价格便宜，可靠性高，数控系统从此进入基于PC的阶段。
（1）自动化程度高，劳动强度低。
（2）加工精度、加工质量稳定可靠。
（3）对零件加工的适应性强，灵活性好，能加工形状复杂的零件。
（4）加工生产率高。
（5）有利于生产管理的现代化。
（6）对加工对像的适应性强。
并且目前在机械行业中，随着市场经济的发展，产品更新周期越来越短，中小批量的生产所占有的比例越来越大，对机械产品的精度和质量要求也在不断地提高与推进。所以普通机床越来越难以满足加工的要求，同时由于技术水平的提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍，而对原有普通机床的数控化改造也应是越来越广泛，依照设计任务本设计对X53K立式铣床进行了数控化改造。
第一章概述
1.1课题研究的背景必要性
随着科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂、而且产品的生产周期短、改型频繁。这不仅对机床设备提出精度与效率的要求提出了通用性与灵活的要求。特别是航空、造船、武器、模具生产等精密加工的零件具有精度高、形状复杂、经常变动的特点。因此机械产品部件的生产设备机床也相应的提出了高性能、高精度化的要求。
1)1952年开始的第一代—电子管元件。
2）1959年开始的第二代—晶体管元件。
3)1965年开始的第三代—小规模集成电路。
（2）软件数控阶段
软件数控阶段也叫计算机数控(CNC)阶段，是数控系统的第二阶段(1970年～现在)，这个阶段同样经历了三代：
1)1970年开始的第一代—小型计算机。
2)1974年开始的第二代—微处理器。
利用计算机控制数控机床进行加工使得零件的加工变得十分的方便、快速，很大程度上节约了人力和物力的使用，使得工业自动化程度更高。但是许多企业由于资金等方面的约束不能及时引进先进数控机床，这样制约了生产率的提高，不利于自动化程度的提高。因此各种机床的数控改造开发成为众多专业技术人员研究的一。
数控，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，其对零件的加工相比普通机床有着很多的优点：
（3）智能化
1)应用自适应控制技术、数字伺服驱动装置
数控系统能检测加工过程中的一些重要信息并自动调整系统的有关参数，使机床处于最佳工作状态。
2)引入专家系统指导加工、故障诊断
将熟练工人和专家的经验、加工的一般规律与特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
（4）网络化
通过网络连接，构成一个整体的系统解决方案，通过网络高速传输数据，进行整体化、一元化管理。
数控系统经历了几十年来的发展，到了20世纪70年代后期，才从根本上解决了可靠性低、价格昂贵、应用不便等关键问题。因此，即使在工业发达国家，数控机床也是在70年代末80年代初才开始得到大规模应用和普及的。
1.3数控技术的发展趋势
随着计算机技术及信息处理的发展,数控技术未来发展的趋势主要体现在以下几个方面：
（1）开放式、低成本、高可靠性
PC机所具有的人机界面将普及到所有的数控系统，远程通讯诊断和维修将更加普遍。
（2）高速化、高精度
数控系统高速处理并计算出伺服电机的移动量，并要求伺服电机能高速度地做出反应，为使在极短的时间内达到高速度和高速度下实现高定位精度，必须具备高加减速和高精度的位置检测系统和伺服品质。
（5）直线交流伺服系统
直线交流伺服系统是21世纪数控机床不可缺少的功能部件。目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究，开发和推广应用。
1.4国内外现状
当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。较著名的控制系统有:日本 FANUC系列、Mitsubishi系列、OKUMA系列、SODICK系列、日立系列、德国SIEMENS系列、DECKEL系列、Heidenhain系列、HELLER系列、美国ALLEN-BRADLEY (AB)系列、CINCINNANTI系列、法国Num系列、意大利FIDIA系列、西班牙FAGOR系列、瑞士的AG系列、国产系列等。