30噸板坯升降臺設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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30噸板坯升降臺的設(shè)計(jì)噸板坯升降臺的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者：蔡建盛指導(dǎo)老師：何正春機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本科2005級畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提要一、本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、目的和意義二、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算三、機(jī)械部分的選擇一、本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、目的和意義 根據(jù)重慶鋼鐵公司中板廠的生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備的現(xiàn)根據(jù)重慶鋼鐵公司中板廠的生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備的現(xiàn)場布置情況，本升降臺是重慶鋼鐵公司中板廠重要的輔助場布置情況，本升降臺是重慶鋼鐵公司中板廠重要的輔助設(shè)備，主要作用是與推鋼機(jī)配合將鋼坯送上爐前輥道，以設(shè)備，主要作用是與推鋼機(jī)配合將鋼坯送上爐前輥道，以滿足重慶鋼鐵股份有限公司中板廠（重鋼五廠）生產(chǎn)工藝滿足重慶鋼鐵股份有限公司中板廠（重鋼五廠）生產(chǎn)工藝要求。設(shè)計(jì)出安全系數(shù)高、壽命長、操作簡單以及在維護(hù)要求。設(shè)計(jì)出安全系數(shù)高、壽命長、操作簡單以及在維護(hù)維修方面比較方便的升降臺。同時(shí)設(shè)計(jì)需完成年生產(chǎn)能力維修方面比較方便的升降臺。同時(shí)設(shè)計(jì)需完成年生產(chǎn)能力不小于不小于100100萬噸的生產(chǎn)任務(wù)。萬噸的生產(chǎn)任務(wù)。液壓升降平臺具有升降平穩(wěn)、安全可靠、操作簡便，液壓升降平臺具有升降平穩(wěn)、安全可靠、操作簡便，經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)。同時(shí)與機(jī)械升降平臺相比液壓升降平臺經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)。同時(shí)與機(jī)械升降平臺相比液壓升降平臺能耗低，效率高，能夠適應(yīng)環(huán)保要求以及有高的可靠性。能耗低，效率高，能夠適應(yīng)環(huán)保要求以及有高的可靠性。二、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.12.1同步回路的設(shè)計(jì)同步回路的設(shè)計(jì) 集流分流閥具有按固定比例自動分配或集中二股油流，集流分流閥具有按固定比例自動分配或集中二股油流，使執(zhí)行元件雙向均起速度同步的作用。因此在本設(shè)計(jì)中使使執(zhí)行元件雙向均起速度同步的作用。因此在本設(shè)計(jì)中使用五個(gè)集流分流閥將油液均勻成三份分別輸送到三個(gè)液壓用五個(gè)集流分流閥將油液均勻成三份分別輸送到三個(gè)液壓缸中，使其同步運(yùn)動。缸中，使其同步運(yùn)動。二、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.2 2液壓缸的選擇液壓缸的選擇 由初始計(jì)算可知選擇的液壓缸額定壓力為由初始計(jì)算可知選擇的液壓缸額定壓力為1 10 0MpaMpa，由于底，由于底部需固定因此選擇冶金專用部需固定因此選擇冶金專用UYUY型底部法蘭連接液壓缸。型底部法蘭連接液壓缸。二、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3 泵的選擇泵的選擇 由由液壓與氣動技液壓與氣動技 得得 泵的工作壓力泵的工作壓力Pb，泵的流量，泵的流量Q二、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.4 4換向閥的選擇換向閥的選擇 使用電磁換向閥，因?yàn)槭褂秒姶艙Q向閥，因?yàn)殡姎庑盘柕目刂婆c傳遞都電氣信號的控制與傳遞都比較方便，便于自動化和比較方便，便于自動化和遠(yuǎn)距離控制。并且使用交遠(yuǎn)距離控制。并且使用交流電磁鐵，因?yàn)榻涣麟姶帕麟姶盆F，因?yàn)榻涣麟姶盆F吸引力大，啟動性能好，鐵吸引力大，啟動性能好，換向時(shí)間短。換向時(shí)間短?；y技能選擇滑閥技能選擇M M型機(jī)能。型機(jī)能。因?yàn)楫?dāng)閥芯處于中位時(shí)，因?yàn)楫?dāng)閥芯處于中位時(shí)，壓力油口與回油口相通，壓力油口與回油口相通，液壓泵輸出的油液直接回液壓泵輸出的油液直接回油箱，使泵處于卸荷狀態(tài)。油箱，使泵處于卸荷狀態(tài)。二、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.5 5液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖三、機(jī)械部分的選擇 臺面和臺面橫梁的材料，螺栓的選擇以及相對應(yīng)的墊臺面和臺面橫梁的材料，螺栓的選擇以及相對應(yīng)的墊片的選擇，各種鋼板和光桿的材料以及褶皺套的選用都是片的選擇，各種鋼板和光桿的材料以及褶皺套的選用都是參考濟(jì)鋼中板廠升降臺的設(shè)計(jì)所選的。所以在機(jī)械部分的參考濟(jì)鋼中板廠升降臺的設(shè)計(jì)所選的。所以在機(jī)械部分的選擇中直接采用了這些值。選擇中直接采用了這些值。光桿部分連接圖光桿底部的連接導(dǎo)向板外形臺面連接液壓缸布置圖感謝各位評委老師
重慶科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
院 （系） 機(jī)械與動力工程學(xué)院
專業(yè)班級 機(jī)設(shè)普05
學(xué)生姓名 蔡建盛 學(xué)號 2005441457
指導(dǎo)教師 何正春 職稱 工程師
題目： 30噸板坯升降臺設(shè)計(jì)
（任務(wù)起止日期 2009年 2月 23日至 2009年6月15日）
教 研 室 主 任 年 月 日
院 長（系主任） 年 月 日
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：
根據(jù)重慶鋼鐵公司中板廠的生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備的現(xiàn)場布置情況，本升降臺是重慶鋼鐵公司中板廠重要的輔助設(shè)備，主要作用是與推鋼機(jī)配合將鋼坯送上爐前輥道，以滿足重慶鋼鐵股份有限公司中板廠（重鋼五廠）生產(chǎn)工藝要求。設(shè)計(jì)原始參數(shù)如下：
設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
1、 單塊鋼坯最大重量：4.5t；升降臺推力為30 t。
2、 鋼坯尺寸：長不大于2000mm，寬1400mm，厚170~240mm。
3、 升降臺行程不小于1500 mm。
4、 年生產(chǎn)能力：不小于100萬噸。
要求振動沖擊小，便于操作和維護(hù)，定位準(zhǔn)確。
設(shè)計(jì)任務(wù)要求：
在作好充分的現(xiàn)場調(diào)研和資料調(diào)研的基礎(chǔ)上，要求設(shè)計(jì)出能完成現(xiàn)場使用要求和符合現(xiàn)場安裝條件的機(jī)器設(shè)備，并且有較好的使用和維護(hù)性能。根據(jù)上述要求，畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)如下：
1、收集重慶鋼鐵公司中板廠生產(chǎn)過程的現(xiàn)場條件和使用條件，分析鋼坯的輸送要求和推鋼機(jī)與升降臺的配合情況，了解鋼鐵公司中厚板生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝要求，分析各種可能的方案，確定采用的最佳方案；
2、進(jìn)行必要的可行性和必要性分析；
3、完成主要零部件的強(qiáng)度、剛度校核；
4、繪制該裝置總裝配圖1份、必要的部件裝配圖與零件圖；
5、完成至少一萬二千字的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1份（主要包含：將設(shè)計(jì)題目、摘要、關(guān)鍵詞〈不得少于400 字〉譯成英文或其它外文文字；方案分析論證、確定設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要零件選型設(shè)計(jì)和部分非標(biāo)準(zhǔn)件的選型等）。
主要參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師指定）：機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 單行本 《機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》《液壓工程手冊》《軋鋼機(jī)械》《設(shè)備潤滑基礎(chǔ)》《潤滑與維護(hù)》（期刊）《軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)》《軋鋼生產(chǎn)》《板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)》等。
同組設(shè)計(jì)者及分工：無
注：該任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前一周下達(dá)給學(xué)生，一式二份，專業(yè)教研室、每個(gè)學(xué)生各一份。其中教研室的一份待學(xué)生做完畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）后作為附件裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料中。
學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表
序號
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作任務(wù)
工 作 進(jìn) 度 安 排 （周）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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15
16
17
18
19
20
1
準(zhǔn)備資料收集、調(diào)研。開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述方案論證
2
完成方案論證
3
原理設(shè)計(jì)
4
機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)總裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說明書
5
繪制總裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說明書
6
答辯準(zhǔn)備及答辯
7
8
9
10
說明：1.此表由指導(dǎo)教師填寫；
2.此表每個(gè)畢業(yè)學(xué)生一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)；
3.進(jìn)度安排計(jì)劃請用藍(lán)或黑色橫條線在相應(yīng)位置標(biāo)出，進(jìn)度安排實(shí)施請用紅色橫條線在相應(yīng)位置標(biāo)出。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段工作情況檢查表
時(shí)間
第一階段（完成開題報(bào)告時(shí)）
第二階段
第三階段（參加畢業(yè)答辯一周前）
內(nèi)容
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
檢
查
情
況
教師（簽字） 年 月 日
教師（簽字） 年 月 日
教師（簽字） 年 月 日
說明：1.此表每個(gè)畢業(yè)學(xué)生一份，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況如實(shí)填寫；
2.對違紀(jì)和不能按時(shí)完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。
重慶科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
外 文 譯 文
院（系） 機(jī)械與動力工程學(xué)院
專業(yè)班級 機(jī)設(shè)普05
學(xué)生姓名 蔡建盛
學(xué) 號 2005441457
譯 文 要 求
1. 外文翻譯必須使用簽字筆，手工工整書寫，或用A4紙打印。
2. 所選的原文不少于2萬字印刷字符，其內(nèi)容必須與課題或?qū)I(yè)方向緊密相關(guān)，注明詳細(xì)出處。
3. 外文翻譯書文本后附原文（或復(fù)印件）。
譯 文 評 閱
評閱要求：應(yīng)根據(jù)學(xué)?！白g文要求”，對學(xué)生譯文的準(zhǔn)確性、翻譯數(shù)量以及譯文的文字表述情況等作具體的評價(jià)。
指導(dǎo)教師評語：
指導(dǎo)教師（簽字）
年 月 日
數(shù)控機(jī)床改造
--國際設(shè)備工程與管理2005年5月第一卷
1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢
1946年誕生了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會奠定了基礎(chǔ)。
6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。
1.1數(shù)控（NC）階段（1952～1970年）
早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。
1.2計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年～現(xiàn)在）
到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的"通用"兩個(gè)字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件--運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。
到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。
到了1990年，PC機(jī)的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。
總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代--小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC（也就是為PC-BASED）。
1.3 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢
1.3.1 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展
基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。
1.3.2 向高速化和高精度化發(fā)展
這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。
1.3.3 向智能化方向發(fā)展
隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。
①應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)
數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。
②引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工
將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。
③引入故障診斷專家系統(tǒng)
④智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置
可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。
2 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性
2.1微觀看改造的必要性
從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。
2.1.1 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。
2.1.2 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。
由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動化"。
2.1.3 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。
2.1.4 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
2.1.5 擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。
2.1.6 由以上五條派生的好處。
如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個(gè)人可以看管多臺機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
2.2宏觀看改造的必要性
從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。
3 數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺
3.1數(shù)控改造業(yè)的興起
在美國、日本和德國等國家，機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。
3.2數(shù)控化改造的內(nèi)容
機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
其一是恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；
其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；
其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；
其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
3.3數(shù)控化改造的優(yōu)缺
3.3.1 減少投資額、交貨期短
同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50％左右。
3.3.2 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限
所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。
3.3.3 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修
購買新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.3.4 可充分利用現(xiàn)有的條件
可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。
3.3.5 可以采用最新的控制技術(shù)
可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。
4 數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
4.1步進(jìn)電機(jī)拖動的開環(huán)系統(tǒng)
??? 該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動的位移量、速度和運(yùn)動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。
4.2異步電動機(jī)或直流電機(jī)拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
??? 該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標(biāo)?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。
4.3交/直流伺服電機(jī)拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
??? 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。
當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司。
??? 選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動電機(jī)的功率和用戶的要求。
5 數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討
一臺新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動態(tài)剛度；運(yùn)動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。
5.1滑動導(dǎo)軌副
??? 對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑。
5.2齒輪副
??? 一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動，因而改造時(shí)，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。
5.3滑動絲杠與滾珠絲杠
??? 絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價(jià)格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。
滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運(yùn)動時(shí)力矩相接近，可以降低電機(jī)啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。
5.4安全防護(hù)
必須以安全為前提。在機(jī)床改造中要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施，切不可忽視。滾珠絲杠副是精密元件，工作時(shí)要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒進(jìn)入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護(hù)罩。大拖板與滑動導(dǎo)軌接觸的兩端面要密封好，絕對防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進(jìn)入滑動面損傷導(dǎo)軌。
6 數(shù)控改造幾個(gè)實(shí)例
6.1用SIEMENS 810M改造X53銑床
??? 2001年，用德國西門子810M數(shù)控系統(tǒng)、611A交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)對公司的一臺型號為X53的銑床進(jìn)行X、Y、Z三軸數(shù)控改造；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的三軸在機(jī)械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機(jī)構(gòu)。整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、PLC程序的編制與調(diào)試、機(jī)床大修，最后是整機(jī)的安裝和調(diào)試。銑床改造后，加工有效行程X/Y/Z軸分別為880/270/280 mm；最大速度X/Y/Z軸分別為5000/1500/800 mm/min；手動速度X/Y/Z軸分別為3000/1000/500 mm/min；機(jī)床加工精度達(dá)到±0.001mm。機(jī)床的三坐標(biāo)聯(lián)動可完成各種復(fù)雜曲線或曲面的加工。
6.2用GSK980T和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)改造C6140車床
??? 2004年，GSK980T數(shù)控系統(tǒng)、DA98交流伺服單元及4工位自動刀架對電機(jī)分廠的一臺C6140車床X、Z兩軸進(jìn)行數(shù)控改造；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的兩軸在機(jī)械上采用了滾軸絲桿及同步帶傳動機(jī)構(gòu)。整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、機(jī)床大修及整機(jī)的安裝和調(diào)試。車床改造后，加工有效行程X/Z軸分別為390/730 mm；最大速度X/Z軸分別為1200/3000 mm/min；手動速度為400mm/min；手動快速為X/Z軸分別為1200/3000 mm/min；機(jī)床最小移動單位為0.001mm。
6.3用SIEMENS 802S改造X53銑床
??? 2004年，用德國西門子802S數(shù)控系統(tǒng)、步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)對公司的另一臺型號為X53的銑床進(jìn)行X、Y、Z三軸數(shù)控改造；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的三軸在機(jī)械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機(jī)構(gòu)。整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、機(jī)床大修，最后是整機(jī)的安裝和調(diào)試。銑床改造后，加工有效行程X/Y/Z軸分別為630/240/280 mm；最大速度X/Y/Z軸分別為3000/1000/600 mm/min；手動進(jìn)給速度X/Y/Z軸分別為2000/800/500 mm/min；最小移動單位為0.001mm。
The Numerical Control Engine Bed Transforms
Harvey B.M ackey
First ， numerical control system development summary brief history and tendency
In 1946 the first electronic accounting machine was born in the world, this indicated the humanity created has been possible to strengthen and partially to replace the mental labor the tool. It with the humanity these which in the agriculture, the industry society created only is strengthens the physical labor the tool to compare, got up the quantitive leap, entered the information society for the humanity to lay the foundation.
After 6 years, in 1952, computer technology applied to the engine bed , the first numerical control engine bed were born in US. From this time on, the traditional engine bed has had the archery target change. Since nearly half century, the numerical control system has experienced two stages and six generation of development.
1.1 Numerical control (NC) stage (1952 ~ 1970)
The early computer operating speed is low, was not big to then science computation and the data processing influence, but could not adapt the engine bed real-time control request. The people can not but use numeral logic circuit "to build" to become an engine bed special purpose computer to take the numerical control system, is called the hardware connection numerical control (HARD-WIRED NC), Jian Chengwei numerical control (NC). Along with the primary device development, this stage has had been through repeatedly three generations, namely 1952 first generation of -- electron tube; 1959 second generation of -- transistor; 1965 third generation -- small scale integration electric circuit.
1.2 Computer numerical control (CNC) stage (in 1970 ~ present)
In 1970, the general minicomputer already appeared and the mass production. Thereupon transplants it takes the numerical control system the core part, from this time on entered the computer numerical control (CNC) the stage ("which should have computer in front of the general" two characters to abbreviate). In 1971, American INTEL Corporation in the world first time the computer two most cores part -- logic units and the controller, used the large scale integrated circuit technology integration on together the chip, called it the microprocessor (MICROPROCESSOR), also might be called the central processing element (to be called CPU).
The microprocessor is applied to 1974 in the numerical control system. This is because minicomputer function too strong, controlled an engine bed ability to have wealthily (therefore once uses in controlling the multi- Taiwan engine bed at that time, called it group control), was inferior to used the microprocessor economy to be reasonable. Moreover then small machine reliability was not ideal. The early microprocessor speed and the function although insufficiently are also high, but may solve through the multi-processor structure. Because the microprocessor is the general-purpose calculator core part, therefore still was called the computer numerical control.
In 1990, PC machine (personal computer, domestic custom had called microcomputer) the performance has developed to the very high stage, may satisfiedly take the numerical control system core part the request. The numerical control system henceforth entered based on the PC stage.
In brief, the computer numerical control stage has also experienced three generations. Namely 1970 fourth generation of -- minicomputer; 1974 five dynasties -- microprocessor and 1990 sixth generation -- (overseas was called PC-BASED) based on PC.
Also must point out, although overseas already renamed as the computer numerical control (namely CNC).
Also must point out, although overseas already renamed as the computer numerical control (namely CNC), but our country still the custom called the numerical control (NC). Therefore we daily say "numerical control", the materially already was refers to "computer numerical control".
1.3 the numerical control future will develop tendency
1.3.1 open style continues to, to develop based on the PC sixth generation of direction
The software and hardware resources has which based on PC are rich and so on the characteristic, the more numerical controls serial production factory can step onto this path. Uses PC machine to take at least its front end machine, processes the man-machine contact surface, the programming, the association
Question and so on net correspondence, undertakes the numerical control duty by the original system. PC machine has the friendly man-machine contact surface, will popularize to all numerical controls system. The long-distance communication, the long-distance diagnosis and the service will be more common.
1.3.2 approaches and the high accuracy development
This is adapts the engine bed to be high speed and the high accuracy direction need to develop.
1.3.3 develops to the intellectualized direction
Along with the artificial intelligence in the computer domain unceasing seepage and the development, the numerical control system intellectualized degree unceasingly will enhance.
(1) applies the adaptive control technology
The numerical control system can examine in the process some important information, and the automatic control system related parameter, achieves the improvement system running status the goal.
(2) introduces the expert system instruction processing
The skilled worker and expert's experience, the processing general rule and the special rule store in the system, take the craft parameter database as the strut, the establishment has the artificial intelligence the expert system.
(3) introduces the breakdown to diagnose the expert system
(4) intellectualized numeral servo drive
May through the automatic diagnosis load, but the automatic control parameter, causes the actuation system to obtain the best movement.
Second, engine bed numerical control transformation necessity
2.1 microscopic looks at the transformation the necessity
From on microscopic looked below that, the numerical control engine bed has the prominent superiority compared to the traditional engine bed, moreover these superiority come from the computer might which the numerical control system contains.
2.1.1 may process the traditional engine bed cannot process the curve, the curved surface and so on the complex components.
Because the computer has the excellent operation ability, may the instant accurately calculate each coordinate axis instant to be supposed the movement physiological load of exercise, therefore may turn round the synthesis complex curve or the curved surface.
2.1.2 may realize the processing automation, moreover is the flexible automation, thus the efficiency may enhance 3 ~ 7 times compared to the traditional engine bed.
Because the computer has the memory and the memory property, may the procedure which inputs remember and save, then the order which stipulated according to the procedure automatic carries out, thus realization automation. The numerical control engine bed so long as replaces a procedure, may realize another work piece processing automation, thus causes the single unit and the small batch of production can automate, therefore is called has realized "flexible automation".
2.1.3 processings components precision high, size dispersion degree small, makes the assembly to be easy, no longer needs "to make repairs".
2.1.4 may realize the multi- working procedures centralism, reduces the components in engine bed between frequent transporting.
2.1.5 has auto-alarm, the automatic monitoring, automatic compensation and so on the many kinds of autonomy function, thus may realize long time nobody to safeguard the processing.
2.1.6 advantage which derives by above five.
For example: Reduced worker's labor intensity, saved the labor force (a person to be possible to safeguard the multi- Taiwan engine bed), reduced the work clothes, reduced the new product trial manufacturing cycle and the production cycle, might to the market demand make rapid reaction and so on.
Above these superiority are the predecessor cannot imagine, is an extremely significant breakthrough. In addition, the engine bed numerical control carries out FMC (flexible manufacture unit), FMS (flexible manufacture system) as well as CIMS (computer integration manufacture system) and so on the enterprise becoming an information based society transformation foundation. The numerical control technology already became the manufacturing industry automation the core technology and the foundation technology.
2.2 great watches the transformation the necessity
From on macroscopic looked that, the industry developed country armed forces, the airplane weapon industry, in the end of the 70's, at the beginning of the 80's started the large-scale application numerical control engine bed. Its essence is, uses the information technology to the traditional industry (including the armed forces, airplane weapon industry) carries on the technological transformations. Except that uses outside the numerical control engine bed, FMC, FMS in the manufacture process, but also includes in the product development carries out CAD, CAE, CAM, the hypothesized manufacture as well as carries out MIS in the production management (management information system), CIMS and so on. As well as increases the information technology in its production product, including artificial intelligence and so on content. Because uses the information technology to the country foreign troops, the airplane weapon industry carries on the thorough transformation (to call it becoming an information based society), finally causes them the product in the international military goods and in the goods for civilian use market the competitive power greatly is the enhancement. But we in the information technology transformation tradition industry aspect compared to the developed country to fall behind approximately for 20 years. Like in our country engine bed capacity, numerical control engine bed proportion (numerical control rate) to 1995 only then 1.9%, but Japan has reached 20.8% in 1994, therefore every year has the massive mechanical and electrical products import. This also on from on macroscopic explained the engine bed numerical control transformation necessity.
Thord, the numerical control transformation content and superiorly lacks
3.1 Transformation industry starting
In US, Japan and Germany and so on the developed country, their engine bed transforms took the new economical growth profession, thrives abundantly, is occupying the golden age. As a result of the engine bed as well as the technical unceasing progress, the engine bed transformation is "the eternal" topic. Our country's engine bed transformation industry, also enters from the old profession to by the numerical control technology primarily new profession. In US, Japan, Germany, have the broad market with the numerical control technological transformations engine bed and the production line, has formed the engine bed and the production line numerical control transformation new profession. In US, the engine bed transformation industry is called the engine bed regeneration (Remanufacturing) industry. Is engaged in the regeneration industry famous company to include: The Bertsche engineering firm, the ayton engine bed company, Devlieg-Bullavd (are valuable) serves the group, the US equipment company and so on. The American valuable company has set up the company in China. In Japan, the engine bed transformation industry is called the engine bed to reequip (Retrofitting) industry. Is engaged in the reequipment industry famous company to include: Big indentation project group, hillock three mechanical companies, thousand substitute fields labor machine company, wild engineering firm, shore field engineering firm, mountain this engineering firm and so on.
3.2 Numerical control transformation content
The engine bed and the production line numerical control transformation main content has following several points:
First is extensively recovers the function, to the engine bed, the production line has the breakdown partially to carry on the diagnosis and the restoration;
Second is NC, the addend reveals the installment on the ordinary engine bed, or adds the numerical control system, transforms the NC engine bed, the CNC engine bed;
Third is renovates, for increases the precision, the efficiency and the automaticity, to the machinery, the electricity partially carries on renovates, reassembles the processing to the machine part, extensively recovers the precision; Does not satisfy the production request to it the CNC system to carry on the renewal by newest CNC;
Fourth is the technology renews or the technical innovation, for enhances the performance or the scale, or in order to use the new craft, the new technology, carries on the big scale in the original foundation the technology to renew or the technical innovation, the great scope raises the level and the scale renewal transformation. The new electrical system transforms after
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