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一、绪论

随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品的性能和质量不断提高,产品的更新换代也不断加速,因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率,而且应能迅速地适应产品零件的变换。生产的需要促使了数控机床的产生,随着电子技术,特别是计算机技术的发展,数控机床迅速的发展起来。
从第一台数控机床(1952年美国)问世至今,机床的数控化率在不断的提高。世界各工业国家已普遍生产和应用,日本生产机床的数控化率在1988年就已达到70%。
我国从开放搞活以来,加快了数控机床技术的引进,促使我国的机床数控技术的普及和发展。当前普遍应用的微型计算机数控机床,它综合了电子技术、计算机技术、自动化技术、测量技术和机械制造等方面的最新成果,是一种灵活高效的自动化机床,是机电一体化的典型产品之一。各大企业不断设置数控机床扩大再生产和替换陈旧设备。数控机床的普及率不断提高,这种情况下,普通机床的数控改造是否必要可从以下几点说明。
数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件的加工问题,能够稳定的加工质量和提高生产效率,但是应用数控机床还是受到其他条件的限制。
⑴数控机床价格昂贵,一次性投资巨大,对中小企业常是力不从心。
⑵目前各企业都有大量的普通机床,完全用数控机床替换根本不可能,而且替代的机床闲置起来又造成浪费。
⑶国内订购新数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产需要。
⑷通过数控机床对具体生产有多余功能。
要较好地解决上述问题,应走普通车床数控改造之路,从一些工业化国的经验者,机床的数控改造也必不可少,数控改造机床占有较大比例。如:日本的大企业中有近30%的机床经过数控改造,中小企业则是70%以上。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供机床数控改造服务。我国作为机床大国-为了提高机床的数控化率对普通机床进行数控改造不失为一种良策。一些发达国家如德国、美国、日本等就非常重视对旧机床的改造, 而且已形成了一个完善的产学研结合的改造体系。由于技术的不断进步,机床改造已成为一个永恒的课题。我国应在这方面加大宣传力度, 走出一条适合我国国情的机床的数控改造之路。机床数控改造节省资金,同购置新机床相比一般可节省60%~80%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。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。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3-7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。因此,普通机床的数控不但存在的必要,而且大有可为,尤其对一些中小企业更是如此
。
1. 2机床数控改造的目的
设备是企业发展生产技术和实现经营目标的物质基础。设备的技术性能
和技术状态不但直接影响产品质量,还关系工时、材料和能源的有效利用,同时对企业的经济效益也会产生深远影响。设备的技术改造和更新直接影响企业的技术进步、产品开发和市场开拓。因此,从企业产品更新替代、发展品种、提高质量、降低能耗,提高劳动生产率和经济效益的实际出发,进行充分的技术分析,有针对性的用新技术改造和更新现有设备,是提高企业素质和市场竞争力的一种有效方法。
据全国工业普查的统计资料介绍,截止到2000年底,数量较多涉及面较宽的金属加工机床的拥有量约为384万台,其中役龄在6~ 15年约为153. 2万台,约占39. 9%,役龄在16a以上约为133. 7万台,约占34. 8%。这表明我国工业制造业的装备,乃至各行各业的设备仍有相当大数量比较落后,有待改造或更新。鉴于此,采用数控技术对普通机床进行数控改造,尤其适合我国机床拥有量大,生产规模小的具体国情。
1. 3数控系统的产生和发展
1. 3. 1数控系统的出现和发展
第二次世界大战后,美国为革新飞机制造业中用于仿形机床的靠模和样件的加工设备,开始研制新型机床。1952年,美国帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室合作,研制成功第一代数控系统。用于三坐标立式铣床。其插补装置采用脉冲乘法器,整个控制装置由真空管组成。1959年,晶体管元件问世,数控系统中广泛采用晶体管和印制板电路,从此数控系统进入第二代。 1965年,出现了小规模集成电路,由于其体积较小,功耗低,抗干扰能力较强,使数控系统的可靠性得到进一步提高,数控系统发展到第三代。上述三代数控系统均为硬接线数控系统,称为普通数控系统o随着计算机技术的发展,出现了以小型计算机替代专用硬接线装置,以控制软件实现数控功能的计算机数控系统,