时间：2023-02-16 15:31:37
【关键词】普通机床；数控化改造；CA6410；设计引言
机械制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，具有举足轻重的作用，机床是发展机械制造业必不可少的生产工具。我国机械制造业与发达国家相比，总体水平较低，通过提升制造业的装备水平，特别是机床数控化率，能够有效的提高产品质量、降低产品成本，增强市场竞争力。以机电一体化技术为核心的数控机床集计算机技术、信息技术、自动化技术于一体，在零件加工精度、加工效率、加工表面的复杂性以及加工柔性的适应性等方面比传统的普通机床具有明显的优越性。
1 机床数控化改造的分类
机床的数控化改造可以分为以下几种：
1.1 其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；
1.2 其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；
1.3 其三是翻新，为进步精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；
1.4 其四是技术更新或技术创新，为进步性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地进步水平和档次的更新改造。
2 普通机床数控化改造前提
普通机床的数控化改造是建立在充分利用原有机床部件的基础上，对基础部件作一定的改装，并配上经济型数控装置或标准型数控系统，使原机床具有数控加工功能。改造中主要应注意的是：一是增加相应的数控系统，二是对原机床部件的翻新。对普通机床进行数控化改造在技术上是成熟可行的，但并不是所有的机床都适合改装成数控机床，是否适宜改装应进行技术经济分析和论证，视其是否满足结构的刚度要求和技术经济性要求而定。
2.1 机床基础零部件要有足够的刚度。
数控机床属于高精度机床，工件定位精度和刀具重复定位精度要求很高，一般在0.001-0.01mm之内。较高的定位精度要求机床基础部件应具有较高的静刚度和运动刚度，基础部件稳定性不好，受力后易变形的机床不适宜作数控化改造。
2.2 数控化改造要有合理的经济性
机床数控化改造包含两部分，一是维修和改造机械部分，二是用新的数控系统代替旧机床的控制系统，如果全部改造费用在同类规格数控新机床价格的40%以内，就具有较好的技术经济性。一般说来，大中型机床，尤其是重型机床、专用机床最适宜于数控化改造。
3 普通机床数控化改造的总体方案
3.1 数控系统和伺服驱动系统的选择
数控系统是机床数控化改造的核心。数控改造的目的是要求机床稳定可靠，运转故障率低。数控系统的选择应依据价格合理，技术先进、服务方便的原则，不应单纯追求高性能指标。根据改造实际，可采用进口的数控系统如日本的FANUC系统，德国的Siemens系统，国产的主要有华中数控、广州数控等，也可综合机床实际自行设计研制数控系统，改造成本会更低。伺服驱动系统主要有闭环、半闭环、开环3种方式。前两种控制方式为实现高精度的伺服控制提供了可能，但由于在系统中增加了位置控制，反馈及伺服放大等环节，安装调试更复杂，同时要实现系统良好的动态性能难度较大，由于开环伺服系统不存在位置检测与反馈控制等环节。故一般经济型数控化改造多采用微机控制的步进电机开环伺服系统，具有较好的技术经济性。
3.2 滚珠丝杆螺母副的改造
为保证进给伺服系统的传动精度，运转平稳性和机床的加工精度，取消原机床的滑动丝杆螺母副，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应用预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。
3.3 步进电机的选用
机床经济型数控改造一般是拆除原机床的机械传动机构，用步进电机经齿轮机构减速驱动滚珠丝杆，带动刀架纵向或横向运动。在步进电机转矩足够大，构件许可时，可以不用减速驱动机构，由步进电机直接与丝杆副相连。
3.4 自动转位刀架设计
刀架改造是数控改造的重要内容，通过将原机床的手动转位刀架替换成自动转位刀架来实现换刀切削，自动转位刀架最常见的形式是螺旋型四工位刀架。由数控系统直接控制，效率高，工艺性能可靠。
3.5 主轴脉冲编码器
加工螺纹时为保证步进电机与主轴旋转配合，切削出固定螺距，固定起点，多头螺纹等量分度的螺纹，通常在主轴尾部安装脉冲编码器，它将主轴旋转的角位移以电脉冲的形式输入计算机，控制车刀的进给运动和工件的旋转运动，确保正确的运动关系。
3.6 导轨和主轴变速机构
当机床加工精度要求不是很高，尤其是对于开环控制系统，一般不作导轨改造和主轴交流异步电机调整改造，可大为降低改造成本。
4 改造实例
本文以CA6140型普通车床数控化改造为例，介绍其总体方案设计，机械改造设计和数控系统设计，根据数控车床的性能要求，确定进给运动的快速定位速度：Z轴为3m/min：X轴为1m/min：脉冲当量z向为：0.01mm/脉冲：X向为0.005mm/脉冲。
4.1 总体方案设计
数控系统自行研制，基于8031单片机为控制核心，以步进电机为伺服驱动装置，以工作台和刀架为执行部件构成一个开环控制系统。总体方案设计结构如图：
4.2 机械部分改造设计
根据CA6140车床的实际，本着对车床的改动尽可能少，改造成本低的原则，机械部分改造方案如下：
4.2.1 保留车床主轴旋转主运动：
4.2.2 纵横向运动的改造均是卸掉拖板上的手轮或手柄，通过一对齿轮副组成减速装置，然后与相应的步进电机相连接：
4.2.3 设计一四工位电动转位刀架，由一个三相异步电机带动：
4.2.4 自行研制基于8031单片机的控制系统：
4.2.5 在刀架的纵横向运动中，设置安全超程限位保护装置。
4.3 微机数控系统设计
4.3.1 硬件设计
采用8031单片机数控系统硬件框图如图2所示，外接一片27256（32K×8）EPROM存储系统软件，一片62256（32K×8）静态RAM存放加工程序和数据，采用扩展的8255和8155接口芯片处理键盘、显示器和步进电机的驱动刀架控制及满足插补要求。
4.3.2 软件设计
根据硬件框图，结合系统功能要求，可编制相应的数控系统软件，软件系统包括系统初始化程序、键处理及显示程序、输入数控处理程序、插补计算程序、步进电机输出控制程序和管理程序等。其中插补程序的实时性强，根据G1，G2，G3等插补指令进行计算，分别向X，Z轴发出进给脉冲，步进电机输出控制程序用来控制X、Z向步进电机的脉冲分配，管理程序负责对微机数控系统软件的各个程序和任务进行调度管理，以及对操作键、编辑键等引起的中断进行处理。
经改造后的CA6140车床，基于单片机控制系统，利用步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，提高了加工精度和扩大了机床的使用范围，具有较好的技术经济性。
5 结束语
普通车床经数控改造后，既可加工常见的轴类，盘类等简单零件，更适合加工复杂形状的零件，同时能用于批量生产，延长了普通机床的使用寿命，提升了产品性能。针对我校实习工厂有一定数量的CA6140车床的实际，可以拟定一套完整的数控化改造方案，与实践教学结合，以科研立项的方式来组织实施数控设计与改造，既能够充分发挥旧机床的功能，又能培养具有创新意识和较强实践动手能力的应用型人才。
参考文献
论文摘要：本文首先介绍了机床数控化改造的必要性，而重点在于介绍如何进行机床数控化改造，包括数控系统的选择、数控改造中对主要机械部件改装探讨和机床数控改造主要步骤，并列举了几个数控改造的实例，最后说明了数控改造中的问题并提出了建议。
1机床进行数控化改造的必要性
微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且 些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
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。
可以实现加工的自动化，而且 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”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。
可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现 时间无 看管加工。由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
宏观上看，工业发达 家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
2如何进行机床数控化改造
2．1 数控化改造的内容。机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
2．2数控系统的选择
数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。
步进电机拖动的开环系统。该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。
交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。
3数控改造中主要机械部件改装探讨。
一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。
滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。
齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。
滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。
【关键词】数控技术 数控加工 机械机床 发展前景
数控技术也叫做计算机数控技术，是利计算机技术利用一种数字程序来控制机械设备的技术，是当今建筑行业中一个非常重要的使用装备，也是当今社会发展中重要的产业。一个国家要想发展好工业，就必须要用先进的技术作为支撑，刚好数控机床就是先进的数控技术中的其中一种，数控机床是典型的机电一体化产品，是一种装有程序由计算机技术控制的自动化高效能机床，代表了现代数控技术控制机械机床的发展方向。
一、我国数控技术的发展
随着计算机技术日的功能越来越强大，已经成为数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面，我国处于相对落后的状态，先进的数控技术却为我国原本落后的数控产业的发展提供良好的契机。我国是数控技术在经历了半个世纪的发展，现在已经掌握了自己的装备，取得了比较大的进步。此外，还建立了数控开发技术，数控机床生产基地，培养了专业的数控人才，形成了自己专有的数控产业。虽然我国的数控机床多是用旧机床进行改造的，但是就目前来说，我国在现代化数控技术上飞快的发展速度充分说明了这些年我国在数控行业中的整体实力的壮大，改变了中国依赖传统机床的的局面。
二、数控技术在建筑行业的应用
（一）数控技术的功能
在先进的数控技术的发展下，数控技术是不仅给建筑行业的机械加工带来了便利，也给其他行业在机械加工方面带来了很大的帮助。数控技术是计算机程序对机械设备进行远程控制的方法，它包含了传统的制造技术、感应检测技术、光机电技术、计算机技术等，同时它还拥有利用编好的程序对数控机械设备实现了远程控制功能，提高了机械设备的灵活性和工作效率。在先进的数控技术下，数控机械设备在不同行业的领域下得到了不同的发展需求。
（二）数控机械对施工的概念
在建筑行业的生产中，数控加工技术主要是在机器设备的生产线上工作。数控技术机械化施工是指利用三维设计图数据的模型、建筑工地的数据采集系统、数控机械控制系统等多个平台，通过建筑工地的信息资源来实现对工地的施工机械管理、控制的施工模式。数控加工技术主要是代替工作人员完成那些细密的焊接加工任务，这样在提高了生产效率的同时又保了生产的质量，同时又节省了劳动力，用低成本实现了高效率。如果机械设备在运作的时候出现了故障，数控加工技术会通过自带的检测系统将设备在工作时发生故障的信息发送给计算机系统，并且会自动停止机械设备相应的工作，减少了企业不必要的损失。
（三）数控技术机械化的施工原理
数控机械化施工采用的是智能机器人一样的动态定位技术或者GPS监测技术，通过监测技术和传感器发来的信号，用图像或者声音来指引操作员自动控制铲刀等机械准确施工。
三、数控机械设备的应用
（一）数控技术在建筑业中的应用
数控控制技术在机械设备运转中有着非常重要的作用，它是现在化机电一体化重要组成的部分，能够进一步提高机床的生产工作效率。机械机床会执行计算机数控技术发出的指令，因为数控技术利用数字化信息技术把数控机床工作时所要用的全部工件的信息以及工艺信息都进行了数字化处理，实现了对数控机床的远程加工引导，让数控机床等机械设备实现自动化生产的功能，给建筑业带来了先进的技术。数控机床最大的特点也是最大的优势就是不需要重新调动机床工作台的位置，而是操作人员只需要将控制机床的程序输入到系统中，就可以让数控机床自动工作，从而解决了建筑行业复杂的加工问题。
（二）数控技术加工系统的应用
如今，数控技术被各行各业广泛的使用，其装备的性能也在不断的被提高，与其相应的设备也发生了改变。数控机床的外壳在毛坯制造的时候开始引进焊件，采用数控气割解决了诸多容易发生安全事故的问题，并且数控技术系统利用切削加工满足了满足了机床在生产产品时的精度需求和质量要求。
四、改造数控机床对建筑行业的意义
随着科学技术的不断发展，数控技术发展的速度也越来越快，广泛使用数控技术是建筑行业发展的重要标志，而当前传统的机床已经无法满足企业的生产需求，但我国有一些中小型的建筑企业在机床这方面没有过多的了解，对此给企业造成了生产成本的不断增高，严重影响了中小型建筑企业的经济效益。而数控机床的改造恰恰解决了建筑业的这个问题，数控机床的改造不但有利于推动数控技术的现代化整体水平，还以高精密度和智能化的优势为中小型建筑企业提高了生产效率，减低运作成本，机床的性能也更加稳定，同时还解决了传统机床在作业中所遇到的困难，给作业人员减轻了工作负担。对传统机床进行数控化改造，其实就是利用先进的机损件技术对传统机床里面的元件的功能进行数字化信息处理，让其实现可以自动化生产，将其原来的性能达到像新购置的数控机床功能一样的效果。
五、结束语
当前数控机床在我国建筑行业中有很大的市场需求，能够满足我国建筑行业对数控机床等设备需求的唯一办法利用先进的计算机数控技术将传统的普通机床进行数控化的改造，对其建立相应的工作体系。旧机床的改造具有很大的意义，它将带来及巨大的市场效益，对中小型建筑行业的流动资金和降低生产成本有较大的帮助。不仅数控机床对建筑行业的发展有着重要的作用，数控技术还奠定了我国数控技术产业和数控机械设备制造业的可持续性发展，因此，大力发展先进的数控技术已经成为了国家加快速度发展经济、提高综合国力和数控地位的重要途径。
参考文献：
[1]钟良伟.建筑机械机床数控化改造方法研究.2016（03）：
212-214
关键词：机床；数控；改造；集成；性能；调整
科学技术是第一生产力。随着我国社会经济的快速发展，社会各行各业开始将先进的科技水平应用在制造行业当中，推动了我国科技水平的进一步发展。但是从国际水平来看，我国制造行业水平依然落后于国外发达国家，阻碍了国民经济的发展。为了改变这一社会现状，我们必须要对制造业的发展现状进行全面分析，采取科学合理的措施来提高制造业中各个设备的水平，即对传统的机床进行改造，使其实现数控化，从而确保制造行业的健康发展。下文简单对机床数控化电气改造设计进行分析，以供参考。
一、普通机床数控化改造的优势
1、节约费用
与购置新的数控机床相比，普通机床的数控化改造一般可节省大约60%～80%的费用。由于大型机床机械部分所占比重较大，可节约的费用更加可观，符合产业节能环保的发展趋势。
2、操作更加容易，维修更为方便
由于是老设备的改造升级，操作人员对设备熟悉，在操作使用和维修方面不必花费太多的时间和精力进行培训。
二、对机床进行数控化改造的主要内容
对机床进行数控化改造也就是以旧机床为基础，通过科学合理的改造使机床具有数控化功能，满足当前制造业的发展。在实际工作中，对机床进行数控化改造的内容主要包括以下几个方面：
1、对机床精度的恢复以及机床传动部分的改进
制造企业在生产以及发展过程中，如果长时间使用机床，且没有对其进行必要的维护，那么在导轨、轴承等部位必然会出现磨损情况，这对于机床的正常运行产生巨大的影响。因此在实际工作中，我们很有必要对机床进行改造。首先需要将旧机床进行机床大修，这样可以在一定程度上提高其精准度，从而达到新机床的制造标准。但是在实际工作中我们可以清楚的知道，在机床进行精度改造与机床大修存在着明显的不同，也就是说，机床数控改造应当进行精度的恢复以及传动部分的改进，只有这两个部分进行改造，才能够确保机床实现数控化与自动化要求。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极减速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。另外，在机床上还要加一些辅助装置，如冷却系统、空气过滤器、自动换刀装置、排屑装置等。
2、选定数控系统
在对机床进行数控化改造的过程中，选定数控系统是关键的工作环节之一。在选择数控系统的过程中，相关工作人员应当考虑到以下两个方面的工作：首先，要求确保机床的功能多样化，使其功能得到充分发挥；其次，还要求数控系统在实际工作中提高其可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。
当前生产数控系统的公司比较多，国外的公司如SIEMENS公司、FANUC公司、国内的公司如广州数控GSK公司、华中数控系统有限公司等。一般，进口系统较国产系统性能稳定，但价格昂贵，将其用于机床改造，有些得不偿失。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高；另外，随着生产而后技术的不断发展，标准型数控系统制造成本越来越低，售价也在不断降低，所以在系统选择上一般可以考虑国产标准型数控系统，例如广州数控体贴或华中数控系统。
3、电气系统的改造设计
机床数控化改造工作执行的过程中，通常情况下原机床的电气控制装置只能做报废处理，从而依据改造的需求来重新制作专门的电气控制装置。数控机床强电控制工作中，所必须要加以重视的关键在于，数控系统本身各个接口特性以及形式之间是否完全相配，不仅如此，还应当要尽可能的对于强点控制线路进行简化处理。
因此，在执行电气控制系统的改造设计工作之中，所需要加以遵循的原则在以下几个方面：在机床能够充分满足控制需求的情况之下，确保改造设计方案的经济性、简便性，在改造的过程中，要依据实际情况和条件，不能够盲目的追寻高参数以及全自动化，只要能够做到操作快捷、使用维修简便即可。而改造的设计方案之中，刀架电动机、冷却泵电动机、主轴电动机等几个部分实质是需要确保做到自动控制的。数控机床机电控制系统本身，除了要利用辅助运动装置以及辅助控制系统以外，还必须要将各个不同部分的开关、形成等纳入到自动化控制之中。改造完成之后的控制系统本身，不仅仅要能够保留住传统控制系统所具备的优势，还要具备小巧、灵活、通用、维护方便等方面的特性。
4、整机联接调试
当久机床之上的各个不同部件都完成了改造工作之后，便可以针对其进行试组装，从而确保各个部分运行无误，存在问题的部件需要采取适当的调试措施。一般情况下，都是现对于电气控制环节加以调试，来观察某个简单的动作是否运行正常，各个环节正常之后，才能够联动调试。
三、结语
综上所述，就现阶段的数控化改造方案来说，实质上机床类型不同的情况下，所呈现出的相关改造内容也有着较大的差异性。因此，在实际执行机床数控化改造工作的过程中，并不是要完全按照某个模式来进行，可以依据实际情况的不同，选择更加合适的改造措施，利用科学合理的方式来使得传统形式的机床数控化得以在性能上大幅度提升。此外，当机床数控的改造工作完成之后，还需要立即对于相关的编程人员、操作人员加以培训，这能够促使改造后的机床尽快的发挥出自身所具有的效用。
参考文献
[1]刘爱英.机床的数控化改造与人才的培养[J].科技信息.2010（10）
关键词：安全;维修改造;解决对策
随着经济的迅猛发展，数控机床也在不断的改进，只有这样才能拥有更大市场应用。而就目前而言，很对企业在用的机床大部分都是传统机床或者10年以上的就机床，设备的落后，会直接造成产品质量差成本高的问题，而且受机床限制，产品种类少，供货期长也是不可避免的。对于一些已经在引进新设备的企业，如果只重视设备、生产线、仪器，而忽视软件、管理、工艺等方面，一定会造成项目不完整，无法真正发挥设备的作用，这样一来，即使是销路非常好的产品，不能做到达标，也很难得到应有的收益，所以，为了避免产品合格率低、能耗高的问题，就一定要在引进设备的同时，避免和解决设备故障，对于引进时间较长的设备，要对其进行技术更新，找出其中的技术问题，并对其进行维修改造，这样一来，在得到合格产品的同时，也能够让企业得到更大的社会效益和经济效益。
1维修改造中的常见问题
使用非单一电源；乱接中线到PE；电气柜没有实现通风等等，是数控机床维修改造中常常遇到的问题，而且，有些电器设备，控制线路缺乏保护，存在着很大的安全隐患。操作方面，其安全保护功能还没有完备，而且标准化意识淡薄，甚至有蛮干的现象；有些机床已经进行了改造和改动，却没有相关的文件作出解释和说明，导致文件内容与实际情况不符。之所以目前我国数控机床发展缓慢，就是因为这些问题，没有得到有效地解决。
1.1操作机床环境不安全
就目前而言，机床操作的安全保护功能还不完全，比如一些有几率发生液体的数控设备，却没有具有联锁防护的防护门，这是不符合规定要求的；常规设备中，有些没有按照安全标准安装，有些没有双手控制的预防装置；还有的甚至没有安装三联动断路器，这些都会造成操作过程中的安全隐患，有些甚至会造成电器烧毁。滚珠丝杠副是数控机床红常用的精密元件，但如果改造后的机床缺乏安全保护措施，在生产过程中产生的硬砂粒、灰尘等都会对滚珠丝杠副造成损伤。
1.2电源的使用
作为精密仪器，在数控机床的使用过程中，经常需要维修和改造，在维修改造过程中，工作人员有时会加入一些机构和单元，为了方便走线，一些新增部分的一些新增设备的电源连接方式没有按照规定，即不是从此设备的电源切断开关下方引线。这样一来就造成了很大的安全隐患，甚至还会发生引电事故，危害人员的安全以及造成设备的损坏。
1.3工作人员缺乏规范意识
在数控机床的维修改造中，工作人员标准化操作意识差是常见问题，特别是对于一些老员工，根据习惯操作，而不是按照操作要点执行，这样造成数控设备的事故，对于维修改造过的设备，工作人员一定要在维修后的器件上贴写标识，避免操作人员的操作失误。一般情况下，发生故障的数控设备很难确定其具体故障来源，维修起来也十分不便，所以尽可能的避免工作人员的操作问题，才是解决问题的有效途径。
2维修改造的重心
要对数控设备进行维修改造，首先要分清不同设备的不同：大、中型数控机床主轴采用的传动方式通常情况下都是有齿轮变速的传动方式;机床的导轨在具有工艺性和精密度的同时，还要有较好的耐磨性。我国的机床设备，在电气柜与柜里的元器件方面具有很好的稳定性，而进口设备却不提倡对电气柜做大拆卸与改变；系统改造完成后，还要调试机床性能，使其符合验收标准。
3改造维修数控机床中的问题解决对策
3.1维修改造数控机床中应遵循的准则
在对数控机床故障的检查与维修改造时要遵守先易后难，先外部后内部，先观察后动手，先对公用设备检查再对专用设备检查，能够对从前积累的经验进行查找的原则合理运用。
3.2培养先进专业维修改造人员
长久以来，数控机床是机电一体化高科技产品的代表之一，数控机床的科技含量决定了假如是具有单一知识面的机器设备维修人员是难以对数控机床产生的故障加以解决与维修的，更别说对数控机床改造。所以说，就我国数控机床行业的发展来谈，培养一批具有专业知识的维修与改造数控设备人员是非常有必要的。为了对数控维修改造人员进行培养，我国或是企业要建立起专业化的数控设备维修机构，在这个维修机构中，负责维修改造人员培养的必须要是具有机电一体化知识并且素质较高的人员，而能参加到维修人员培训的人必须要是具有以下身份，比如机械工程师、电气工程师、机修钳工等等。为了对数控设备维修改造人员加强积极性，企业要给培训站提供一切有可能的有利条件，并且对参与维修改造的人员应该发放工具器具、必要技术手册及测试仪器等等，使参与培训的维修改造人员体会到更加形象的维修体现，从而对维修改造人员的检测故障和维修改造能力进行提升。
3.3建立维修改造协作网的必要性
我国数控机床设备市场面临多种现状，不同厂家、不同型号生产的数控机床设备软件、硬件的配置都不会是完全相同的，这也是对于数控机床维修与改造过程中所要面临的难点之一。为了消除这个问题所带来的困扰，维修改造协作网的建立就显得非常必要了，对不同的企业而言要尽量与使用同类数控机床的单位长期发展友好合作的关系，多个企业对于自己收集的资料、备件的调剂以及维修经验等，多多进行交流，在维修改造人员的培养上应互相支援，尽可能实现多个企业间的互通以及取长补短，使合作的重要性得到发挥，这对数控机床的使用和维修来说是好的影响。
3.4对数控机床的结构掌握，尽可能从根本上杜绝故障发生
对数控机床维修与改造的主要因素是故障发生，所以要想解决维修和改造中发现的问题，还是要从根源上对机械设备杜绝故障发生。为了避免故障的发生，首先，对制造商而言，要吸取国外的经验和教训，对自身的数控机床技术完善，生产出具有高性能、高精密度的数控机床。
结束语
数控机床维修改造中存在许多问题，数控机床存在操作环境乱、缺乏安全保障、非单一电源、电气设备保护不当等一系列问题，并且数控操作人员规范意识普遍比较低。所以说，企业需要制定出有效的措施方案来对其进行改善，并且对数控机床结构掌握，进行数控设备导轨与数控机床维修改造的调试和工作验收，培养出专业的数控设备维修改造人员。
参考文献
[1]孟咏梅.数控机床维修改造中的问题与对策研究[J].科技创新与应用,2014,12(3):83-84.
[2]姜天根.数控机床维修改造过程中存在的通病及技术措施[J].数字技术与应用,2014,01(8):33-34.
一、伺服系统的选择
伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息
传递环节，又是能量放大与传递的环节，其性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类，在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。该系统的执行元件――伺服电机，通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。步进电机是由脉冲数字信号进控制的，每转一转步距误差自动变为零，易于控制，价格最低，选择的关键是对参数进行确定。确定参数的具体方法是：先计算电机的步距角，确定其步距精度，然后再对它的转矩进行选择，最后选定步进电机驱动器。永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中，容量大，结构简单，运行可靠，效率高，但启动特性欠佳。其选择方法是：先确定电机的额定转速，其次选择负载惯量，然后再确定它的额定转矩，进行电机预选，最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算检验预选电机是否符合要求。
二、数控系统的选择
数控系统是数控机床的中枢，是最关键的环节。目前，市场上数控系统类型较多，选择时要保证购得最适合的系统，就必须要充分考虑改造中各方面的因素。
1.考虑被改造机床的功能要求
根据机床的功能要求选择数控系统，以使数控系统所具有的功能与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因片面追求数控系统的高性能指标，而选择了功能远远多于改造机床功能的系统，造成功能过剩、资金浪费。且在一定程度上还可能潜伏数控系统复杂程度的增加带来故障率升高的隐患，又要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求。不要出现一些因必须的系统功能短缺，影响其它功能的使用，使机床的优良性能发挥不出来。
2.考虑数控系统的制造厂商
老牌著名跨国公司主要有德国的西门子、日本的发那科和三菱、法国的NVM等，国内主要有华中数控、中国珠峰、北京航天等。目前，进口系统的性能优于国产系统，价格也较高，适用于大型高精度机床。国产系统功能较简单，性能较稳定，价格便宜，对一般车床、铣床已能放心使用，且近几年国产系统也有较大进步，与世界先进技术的差距越来越小。
3.考虑数控系统与其他配件的匹配
如果数控系统和电机及驱动器的品种、牌号太杂，在连接各部件时就可能会出现输入与输出信号的不匹配，及在传送中信号产生滞后等现象。因此，选择时要优先考虑能提供进给伺服系统和主轴驱动的厂家的数控系统。另外，在资金允许的条件下尽量向著名厂家型号系列靠拢。一般著名厂商此类系统零件筛选更严格，制造工艺更规范可靠，性能稳定，能更好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障，有利于维修。
三、机床机械部件的改造
1.主传动系统的改造
在对主传动系统进行改造时，应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构，只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制变为由数控系统控制。当然，如果为了扩大变速范围，实现加工过程中的自动变速，也可以将原来的单速电机更换为多速电机，这样可以使机床性能更好。但多速电机的功率是随转速的变化而变化的，所以电机功率要大，还要增加一套电机变速系统，改装比较麻烦。对普通机床进行简易数控改造时，最好不要用这种方法。另外，为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然联系，要在主轴箱内安装一个与主轴同步旋转的旋转脉冲编码器。如普通车床改装为数控车床时，在主轴箱内装主轴脉冲编码器，以保证改造后的车床具备螺纹加工的功能。
2.进给传动系统的改造
在对进给传动系统进行改造时，一般应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部
拆除。而每个方向的进给传动都改成各自独立的功率步进电机，经减速齿轮直接与带动滑板
移动的丝杠连接，分别实现各坐标方向的运动，进行各坐标的控制。例如，普通机床的简易化数控改装，通常都是把原来由主轴箱到进给箱的传动路线切断，将溜板箱拆除，直接把齿轮减速箱和功率步进电机安装在纵向丝杠的右端和横向丝杠的外端。在对机床进给传动系统改装的同时，也要对此传动系统中的传动装置元件进行相应的改造。
（1）丝杠。丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置，改造时，为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求，应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦，减小摩擦损失，精度保持性传动平稳性，传动效率等都得以提高，其传动效率可达到92%～98%，是普通丝杠螺母副的3倍左右。
（2）拖板。拖板是数控系统直接控制的对象，不论是点位控制、直线控制，还是轮廓控制，被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及配件精度要高外，由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构，以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种：刚性调整法传动刚度较好，结构简单，但调整起来很费时；柔性调整法，一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙，传动刚度较低，传动平稳性差，结构复杂。改造中，可根据机床加工目标选用，选用时可参考有关资料。
（3）机床导轨。为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，应充分考虑机床导轨的耐磨性。当前国内普通机床床身等大件多采用摩擦系数较大的普通铸铁，改造中，在对达不到预定要求的机床导轨进行修磨、刮研后，要在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟飞烯软带。
四、刀架的改造
刀架是否需要进行改造，要根据改造后机床的主要加工对象来确定。若采用一把刀即可完成本机床上的加工，就没有必要对刀架进行改造；若需采用多把刀，如普通车床改装后需要三、四把刀才能完成全部车工工序，就必须对刀架部件进行改造，拆掉原手动刀架，装上电气或液压驱动，由数控装置控制的自动刀架。机床的数控化改造要考虑的因素很多，除了上面提到的主要内容外，由于机床控制方式的改变，还要对其进行电气部分的重新设计，机
【关键词】机床改造；电气控制；PLC ；步进电机
中图分类号：F407文献标识码： A
一、前言
目前许多数控化改造的设计存在诸多问题：选择电机参数时，使用的计算方法欠精确；数控系统类型和功能选择不合理；电气部分的改造不规范等等。因为数控机床电气设计、应用与维修技术工作的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因索的制约，在数控机床电气控制方而还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。本文将对机床数控化改造进行归纳总结和分析，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益，为普通机床数控化改造中的电气设计提供依据。
二、普通机床改数控机床的优点
普通机床虽然有价格便宜、操作简单的优点, 但它存在许多弊端：1）传动链复杂从而导致传动精度低，使产品的加工精度降低，产品的质量稳定性也不是很高；2) 加工工序简单，因而不能加工较复杂的零件，加工零件的品种也比较少；3) 生产效率较低。一个零件一般需要多次装夹和多道工序；4) 由于普通机床几乎所有工作都靠工人手动操作，对工人的熟练程度要求高，因而工人劳动强度大，生产准备时间长。由于普通机床的这些缺点越来越使之在当今日益竞争的社会中处于劣势。
1、普通机床数控化的优点
普通机床经过数控化改造后，可以大大地提高传动进给精度，从而提高机床的加工精度；还可以拓宽普通机床的加工范围，延长机床的役龄；普通机床的数控化改造将在很大程度上盘活企业的固定资产、提高劳动效率，用较少的资金， 将普通机床改造升级为数控机床，带来可观的经济效益，为提高企业的竞争力做出贡献。
2、普通机床数控化的方法
普通机床改造成数控机床的方法要有两个步骤：第一步骤：技术可行性分析和经济可行性分析；第二步骤：技术上的改进措施。分为两方面：一方面是机械上的改进，另一方面是电气系统的改进。
对普通机床进行数控化改造，关键技术在于对机床精度的恢复。旧机床一般在工作车间已经工作多年，其中导轨、溜板等都有不同程度的磨损。在有条件的时候，按常规机床大修的方法，对机床导轨进行磨削，磨削量以保持床面有一定的表面硬化层为宜。若旧机床磨损严重，磨削后，表面硬化层已去除，可采用电刷镀的方法加工耐磨表层。与床身相匹配的溜板，一般可采用刮研的方法修配恢复精度。在导轨磨损量较大的情况下，也可采用贴塑工艺恢复机床导轨精度。主轴精度的修复是改造机床维修的另一个侧重点。可采用更换主轴轴承等传统方法配合电刷镀工艺完成。主轴箱通常需单独修复，并调试验收精度。有些磨损量小的机床也可以采用表面工程技术在现场操作，恢复机床精度。
三、电气系统设计
1、 SIEMENS 802C 数控系统组成
控制系统是数控机床的“大脑”，由一种专用计算机，完成插补运算、数据处理、输入输出等控制任务。数控加工程序经数控系统运算处理后，输出司服控制信号、主轴驱动控制信号及其开关状态量信号等。从其功能和经济性两方面考虑。本设计选用 SIEMENS 802C 数控系统，其功能齐全，可构成全闭环后、半闭环的位置控制系统。数控系统分经济性数控系统和标准型数控系统，经济性数控系统是建立在单片机基础上，一般是由步进电机驱动装置和步进电机，构成位置开环的控制系统。标准型数控系统是建立在微机基础上，功能齐全，可构成全闭环、后半闭环的位置控制系统。根据普通机床的实际功能要求，本设计采用的后一种数控系统。
SIEMENS 802C 数控系统控制 3 个步进电机进给轴和一个主轴，主轴采用交流司服电机或变频电动机，特别适合机床的数控化改造。西门子数控系统组成系统如图 1 所示。
2、驱动电路设计
驱动电路设计，采用对驱动器在三相六拍的基础上进行 5 细分(30 拍)，10 细分（60 拍）。细分后电动机运行的步距角将要缩小相应的倍数（如步距角为 0.75 的电动机，10 细分后电动机运行的步距角为 0.075 ）。细分后消除了小步进电动机的低频振荡，提高了电动机的分辨率和运行特性，由于制造工艺的问题，实际上的分辨率会稍低于理论细分的精度。如图 2 所示，三相混合式步进电机驱动器 SH-32206，80～220V 交流供电，可适应最恶劣电网环境。脉冲信号、方向信号和脱机信号接 CNC 装置。双极恒相流细分驱动，可以通过驱动器面板上的第 1、2、3、4 四个拨码开关，可供选择 16 种细分模式。输入信号光电隔离。过压、过流保护、脱机保持功能、单/双脉冲模式可选。自动半流。最大输出驱动电流 6A/相。
3、操作面板设计
操作面板由机床操作面板和数控系统操作面板指令部分组成如图 3所示，其中，CRT 程序显示、当前位置及其加工状态等信息；程序编辑键（位于 CRT 右方）可进行程序的输入、修改、调整。现场操作键（位于面板的下方）可实现机床的手动，点动，自动等操作。
图 3 操作面板
程序编辑部分主要由操作面板上各编辑键来实现不同程序的要求，面板各键的名称和功能如表 1 所示。由于响应菜单控件只有一个单击事件CLICK，所以要为不具有下级菜单项添加代码，可以在设计窗口中设置代码。本系统由于菜单项都是为了更快的进入系统的子窗口，所以菜单响应事件的代码非常简单，因为子窗口已经设置了大量的代码，菜单只是调用这些窗口而已，另外，关于“文件”菜单中一些问文件处理可以结合 COMMDIALOG控件来完成。
四、普通机床数控化改造中的电气设计需要注意的问题
1、加工精度的控制
对旧机床改造，除系统升级外，改造者面临的另一关键问题就是机械精度问题。机械精度恢复的如何，直接关系到改造的整体效果。而一般机床经多年使用后，由于使用条件和环境的不同，会造成多方面的磨损或损伤，如轴承、丝杆、导轨等都会直接影响机床的整体精度。本次改造除更换受损的轴承、联轴器等外还对导轨的镶条、贴塑面等结合部件进行铲刮重新装配后，机床的主要几何精度指标均达到相关标准要求。而在测量定位精度时，发现定位精度和重复定位精度指标严重超标，分别为0.035和0.025mm。于是决定启用系统提供的螺距补偿功能。使用激光干涉仪分别对三个轴进行定位检测，检测间距选择 40mm，在整个行程范围内，记录下所有检测点的误差值，将这些误差值输入至系统提供的补偿参数中，再进行测量，结果效果非常明显。补偿后的定位精度和重复定位精度分别为0.015和0.010mm（此精度指标虽不理想，但作为改造机床已能满足一般的加工要求）。
2、数控机床运动坐标的电气控制
电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者做好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。
速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。
五、结束语
综上，机床数控化改造不仅是经济又见效快的途径，而且节约能源、实现废品资源化和保护环境的目的。我们必须加快机床数控化的进度。但是机床的数控化改造不能停留在现有阶段，应紧跟世界潮流，发展多轴联动数控系统，开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术，向智能化方高发展。
参考文献
关键词：数控机床；改造；评估
中图分类号：TG502 文献标识码：A 文章编号：
数控机床是以数控系统为代表的新技术，是对传统机械制造产业渗透形成的机电一体化产品，其技术范围覆盖机械制造技术、信息处理、加工、传输技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器技术、软件技术等领域。
计算机对传统机械制造产业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如“朝阳产业”具有广阔的发展天地。
数控机床较好的解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效的自动化机床，尤其对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。概括起来，使用数控机床有以下几方面的好处：（1）提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；（2）提高生产效率；（3）可加工形状复杂的零件；（4）减轻了劳动强度，改善了劳动条件；（5）有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。
数控机床是一个国家工业发展先进制造技术的重要组成部分，也是发展计算机集成制造技术的主题技术，其应用将对产业机构、产品结构、专业分工、机械制造加工和生产管理模式，以至于企业运行机制均产生直接影响。同时，数控机床应用的广度和水平是衡量工业综合技术水平和企业现代化水平的重要标志之 一。因而各国对数控机床的发展都给与了高度重视。
我国数控机床的研发与应用水平，虽然与国外先进水平相比还有很大的差距，但经过近些年的快速发展，也取得了可喜的成果，个别项目上，已达到国际先进水平。数控机床占有率不断提高，已成为我国工业企业实现现代化的重要手段，特别是在关系到国计民生的机械、电子、汽车、航空、航天、军工等重要企业部门发挥关键作用。据第三次全国工业普查，到1995年初，我国机电制造业（包括机械、电子、汽车、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、造船、航空、航天等制造业）共拥有数控机床7.2万台。
目前，在我国工业企业中使用的数控机床（简易数控系统除外），按时间大致可分为三类。
七十年代末至八十年代中期，所购数控机床大多数为从国外进口，数控系统已老化，备件供应“断粮”有得企业有近2/5的数控机床停机待修；
八时年代中期至九十年代初期，所购数控机床多为国外进口，一部分为国内机床厂采用国外数控系统进行二次开发。目前，这些机床的数控的系统已进入淘汰期，电气部分故障频繁，运行不稳定，只能用于粗加工，且“扎刀”现象有时发生；
九十年代中期至今，多数机床仍为国外产品，一部分为国外机床厂采用国外数控系统，还有一少部分完全采用国内自主开发的数控系统；
（1）对尚有利用价值的数控机床过早淘汰，失去了对其进行翻新改造，恢复活力的机会，浪费了大量资金；
（2）对系统老化、故障频繁、功能落后但仍能维持生产的数控机床是否进行必要的改造，缺乏相关的科学依据，使机床带病工作，维修难度不断加大，维修时间不断延长，严重影响生产；
（3）对数控机床的工作状态不能实施监控、跟踪，无法根据其现有状态进行预防性维修。
由此可见，建立较为科学的数控机床评估体系，十分重要。
从广义上看，研究制定科学合理的数控机床评估体系，一方面可为企业实行数控机床管理的科学化、标准化提供依据，促进提高数控机床管理现代化水平和管理效益；另一方面便于政府部门掌握企业数控设备管理工作的知道和监督力度，为数控设备宏观管理提供决策依据。
与对数控设备的状态评估一样，对现有数控设备进行必要的改造，确定合理的改造方案，也是数控设备管理中的一个重要课题。
根据实际情况，对陈旧数控设备进行改造，是企业提高设备技术装备水平的重要手段。目前，不近在我国，即使在发达国家，设备改造也普遍受到重视并拥有相当大额市场。在我国，绝大多数的国有企业设备陈旧，技术落后、且效益不好、资金短缺，与设备更新相比，设备改造更具有更重要的显示意义。
机械设备一般有机械、液压和电器以及其他附件组成。由于电器元件会逐渐老化，一般电器系统的无故障运行期限为5年，此后即进入故障高发期。而一般设备的机械与液压部件通常可以使用15年甚至20年以上。且仍能够保持较高的精度、可靠性及稳定性。另一方面，随着电器元件制造水平的提高，包括数控系统、伺服系统在内的电气部件成本不断下降，因此，用少量的投资对原有得数控设备的电气系统进行改造，可使旧设备再生，并获得巨大的经济效益。
设备改造的另一现实意义在于设备原有电气系统的备件大都价格昂贵且比较短缺，有得甚至已停止供货。例如西门子80年代初在市场上颇为风行的高性能SINUMERIK8系统，现在一块设备板就要5到10万元；而如果利用功能更强的SINUMERIK802D系统对其数控部分进行改造，则整个硬件部分仅需10余万元。此外，即使购买了备件，暂时解决了问题，但由于系统的其他部分也隐老化而进入故障高发期，更换备件更不能从根本上解决问题，也无法保证整台设备长期、连续、稳定的进行。
设备改造的第三个现实意义在于功能的增强。原有的电气系统由于受当时技术水平的限制，与现有的系统比较，技术上均较为落后，功能也较弱，通过改造可以使原先只能进行两轴插补的数控系统具有的三轴插补、螺旋线插补的功能。又如通过改造可以扩展数控系统的零件存贮容量，可以实现蓝图编程以及加工程序的图形模拟等功能，使最终用户从中获得更多的利益。
普通设备超过服役期限后，绝大多数都通过大修、改造的方法来恢复设备的功能和精度。从而满足生产需要。作为计算机、自动控制技术与机械设备融为一体的数控机床也不例外。
自工业技术革命以来，人们生产产品就逐渐由手工式作坊向集中式工厂方式转变，机械设备也逐渐由简单到复杂，向多功能全自动化方向发展。随着科学技术不断进步和发展，数控设备从技术、研制到成批生产的周期在不断缩短，随着电子器件制造水平的不断提高和计算机技术的飞速发展。使得数控技术日臻完善，可靠性得到了大大的提高。同时，成本大幅度下降，这都为数控设备的翻新改造创造了有利的条件。
数控设备自诞生50年以来，技术上有了长足的进步。尤其是在七八十年代逐步应用到航空、航天、航海等国防重要部门。同期，我国各工业领域也从国外引进了大量的数控设备（包括二手数控机床），加之国内制造的数控机床（线切割除外）。现在基本上都存在着机械精度下降，电气控制元器件损坏、数控、伺服系统老化，可靠性严重下降等问题，甚至有得处于停产、半停产状态，严重影响着生产任务的完成。较多的旧机床和逐渐变旧的机床为数控设备的改造提供了物质基础。
结论：在设备改造的评估方法和改造方案方面做了一些有意义的工作。在评估方面，运用模糊综合评判原理建立了评估模型，设计了评估软件，在改造方面，提出了改造方案，并加以实施。
参考文献：【1】熊光华.数控机床。南京机械专科学校.1989
本文从数控机床维修的常见问题出发，明确维修过程中的重点项目。提出了维修要遵循“先易后难、先里后外”的维修原则，以最为合理的维修方式提高维修质量。
2数控机床维修改造中存在的问题
2.1数控机床的故障分类
在机床所产生的故障中，根据实际问题划分为机械故障和电气问题，所以在维修中要先确定故障类型，检查电器系统的运行情况，尤其对设备报警现象、设备过流、运行异常等进行确定。其次在设备维修和升级过程中，会因添加或升级设备添加或更换元件，这会使新原件和设备产生排斥并且提高设备的返修率。
2.2滚珠丝杆的问题
滚珠丝杆在长期工作的状态下，其中的油会逐步被消耗，一旦油不能祈祷作用就会为整个设备体系带来运动误差，所以在设备保养的上要将丝杠的性作为主要的保养内容。丝杆在注油中要避免新旧由重复添加。并对丝杆的支承轴承的运行状态进行更换，避免设备电源在使用上行成的安全隐患。
2.3漏保制动问题
机床的电机部分会因为电机热积累和短路等问题造成电路烧毁，根据相关技术标准规定，所有连续工作超过0.5kW的电机必须装配电动机热保设备，一旦电机在运行中出现过载和短路的现象，热保护中的金属片会出现弯曲，形成机械连接中的短路点，但是有的部件在维修中忽略这一问题，使用廉价的配件，这使电机的热保护能力下降。同时电动机的电阻反应时间和电流保护器相互矛盾，保护器常常出现时间和常数上的巨大差异，使电路的热保性能大大降低。
3数控机床维修改造中的要点
3.1坚持“先易后难、先里后外”的维修原则
数控机床在维修过程中必须坚持“先易后难、先里后外”的维修原则。数控机床使用一定时间后自身的故障会逐渐增多，所以数控机床在维修和检修上要先针对简单问题进行处理，然后在排除复杂故障。
3.2数控机床结构复杂
数控机床作为一体化设备，在结构上十分复杂。电器件的损坏和连接设备出现的接触不良都可能直接导致数控机床出现故障，同时在外部环境发生变化的过程中，会引发数控机床的多种问题，所以数控机床在维修和改造中要根据开关、元件、液压阀等进行仔细研究，注意电控设备的插座和端子位置、以及线路板的插头座等问题，同时对湿度、油污、粉尘等常规性检修必不可少，通过对数控机床的日常检修能够避免出现大修的状况，另外还能够避免机床设备精度受到影响的问题。
3.3进行具体的问题分析
数控机床在维修前不仅要研究好设备的结构图和电路图，还要根据实际设备拆装后进行具体的问题分析，要根据设备所发生的原因和故障进行详细调查，保证故障出现的原因和解决方法，针对设备故障的针对性和故障性进行合理诊断。在对设备的通电性的控制上，要以数控机床的动态故障查找为基础，进行故障检测。
4数控机床维修改造需要注意的技术要点
4.1大型专用数控设备的技术要点
①对于大中型的数控机床的主轴一般都是采用齿轮变速的传动方式，以扩大恒功率区域的变速范围，保证低速时可传递较大的转矩。由于齿轮的变速存有“挂档”的问题，为了预防挂档时出现顶齿的现象需要采用电动瞬动来完成。因此，在进行大惯量部件的延时时需要采用时间继电器来进行检测。②所有的挂档纤维开关都要与计算机设备相互结合，在进行挂档顺点的控制时，要根据接口输出确定短向运行命令，但是由于操作程序需要多个元件联合调试，一旦有一个元件出现问题，PAL系统就不能对电机的运动问题进行处理。③在数控机床的设备中需要特别注意在面板上保留手动挂档的按钮开关。④在专有机床的数控改造中，需要进行参数宏调用的方式以实现PLC程序和零件加工程序之间信息的传递，最终实现特殊的功能要求。⑤所有的大型数控设备都要注意结构部件的放松和夹紧问题，尤其在坐标轴运动的状态下要放松设备结构，但部件达到合理位置后必须夹紧。⑥将坐标轴分成高夹、低夹两个程度，以避免夹紧时出现抖动的现象。
4.2丝杠的维修重点
丝杠维修情况比较复杂。设备在进行数控机床改造和维修的过程中，要根据原操作系统重新设置相关参数，在调整合适的位带与夹紧带。振荡轴的位置固定不能以临时性作为基准，要保证一次维修就能解决问题。
4.3数控机床设备的导轨
在数控机床的设置程序上来看，机床导轨是主要的机床外界装置，车床导轨的工艺性和精度性是维修的重点，导轨的替换材料要保证足够的耐磨性，并且数直。以此避免数控机床导轨在运行过程中出现变形额度情况，具体的设备导轨还要根据导轨性进行防护。另外，一般的机床齿轮都集中在变速箱和主轴箱中，这就要求税控机床的齿轮精确要高于普通机床，以此保证数控机床的传动精度，要保证维修后的机床整体结构能满足间隙传动的要求。
4.4数控机床维修改造完成后的验收
数控设备在完成相关调试后要设备的出场检测标准进行验收，例如在数控机床的维修中从线路改版、到设备组装，都要严格执行出场检测，此外在数控机床的调试过程中，要由专人对设备的机械、液压等操作进行合理调试，所有调试程序都要按照从简到繁、从内到外的程序来控制，此外，所有的设备维修要根据设备的既有原则进行，不得擅自变更和转换设备线路布置。
5结语
世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态市场的适应能力和
竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资。我
国在这方面发展相对落后，迫切需要加强数控专业人才培养。
关键词：装备制造业，数控铣床，机电一体化
数控铣床是一种自动加工设备，在普通铣床的基础上，集成了数字控制系统，可
以在系统程序的控制下精确地进行铣削加工的机床。数控铣床通常由以下几个部分组
成：主传动系统、数控系统、进给伺服系统、冷却系统等。
机电一体化是技术密集型系统工程，通过将机械技术、信息技术、电工电子技术、微电
子技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并将这种技术
应用到实际设计中。当今的机电一体化技术正向着智能化、高性能、系统化以及轻量、微型
化方向发展。
一、数控铣床机电一体化工程
随着数控技术的应用，机械制造设备数控化趋势越来越明显，给传统制造业带来了革命
性的变化，如今制造业已经成为工业化的象征。
数控铣床机电一体化设计要突出以下特点。在数控铣床设计时，不能只依赖一种技术，
要通过电子技术与机械技术有机的结合开展设计，还要对技术方案开展评估，使设计产品符
合了机电一体化要求，并且在机械设备和电子元件匹配的情况下，选择最优的技术方案。
要实现数控铣床产品的性能，必须通过机械技术和电子技术的配合才能实现，这其中如
何实现两种技术相互补充、相互联系是关键。如果只依靠电子元件或者机械装置简单的结合
是无法完成的，必须考虑电子元件与机械装置的控制，通过软件和硬件相互结合，才能将多
种技术统一并发挥协同效应。当然，在进行数控铣床产品设计时，还需要考虑产品成本、稳
定性、加工精度、市场需求情况等要求。
通常数控铣床机电一体化的设计要经过两个阶段，即开发设计阶段和适应性设计阶段。
其中开发设计具有一定的难度，因为开发设计需要在没有任何参照的情况下开发设计产品，
同时产品要满足性能要求，这就对设计人员的想象力、理论基础及市场经验提出了考验。适
应性设计，则是对已经设计出来的产品进行修改、加工，完善产品的功能和对进行局部改进，
此外，还可以改变产品的外型尺寸、精度、速度等参数来增加产品性能比，使数控铣床产品
的性能、功能符合设计要求。如今，计算机技术已经广泛应用在各行各业，在进行数控铣床
机电一体化设计也要充分利用计算机技术，借助计算机设计、分析、模拟、优化设计方案，
来提高产品设计的效率及精度，同时降低产品研发费用。还有在设计产品时要充分考虑产品
的用途、成本、性能等因素，使设计出的产品经济实用、稳定性高、消耗少，以增强产品在
市场的竞争力。
二、数控铣床机电一体化设计探讨
从机械技术和电子技术两门专业的差异来看，两者在设计方法上有很大的不同。由于没
有计算机辅助设计。以往传统的机械设计通常是借鉴前人的经验，并着重于形象思维的运用，
所以很多工作都是在图纸上完成的，并力求在图纸设计阶段不断论证完善。电路的设计一般
是建立在实验的基础上，从设计过程来看，因为连接线路的部件都规格化、标准化，而且在
电路板上更换几个部件比较容易，不象机械设计，对于改变其中的零部件不但时间长，而且
浪费大。所以机械设计缺乏灵活性，而电路设计更注重的是逻辑思维。
从以上机电之间设计上的差别来看，在科学技术日新月异的今天，数控铣床机电一体化
产品的研制，传统的方法研发周期长，消耗大，已经是很难适应。所以在此探讨数控铣床机
电一体化设计方法具有有一定的意义。
1、物理模型方法
追根溯源，机械学、电子学都是建立在物理学的基础上，而纵观自然科学的发展的历史，
两者之间的联系更加紧密。电路理论研究是由早期的力学研究推动的，现在电子学的许多概
念和理念都有模仿机械学的痕迹。如非常相似的MKB 机械振动系统和电子学方面的LCR 电路
系统。另外热传导系统、旋转运动系统、液压系统等也都基本上能摸拟成LCR 电路系统，并
且其状态方程是一样的。所以在进行机电一体化模型设计时，设计者可以据这个相似原理将
电子系统和机械系统都抽象成物理系统进行处理，这将使得对实体系统的分析变得简单易
行。然后结合状态变量法抽象出数学模型，即状态变量方程。并借助于计算机分析、计算、
处理或直接控制。
2、系统寻优原则
数控铣床机电一体化设计的核心思想是如何将各种技术有机的融为一体。所以产品设计
应从整体上研究把握。因为产品越复杂，稳定性越差，所以产品的结构和功能要力求以最简
单可行的手法实现复杂的功能。这就意味着要从系统角度优化，使机械与电子技术有机结合
得恰到好处。因为机电系统是一门综合学科,单一技术可能是很平常的，但多种这样的技术
的融合，可能得到协同效应。出现一加一大于二的结果。因此在系统总体设计开始的时候，
系统总的功能指标实现途径、保证方法的寻优是机电一体化设计的关键。
三、结语
数控铣床机电一体化技术和产品将是今后技术装备中非常重要的一部分，对关系国计
民生的一些行业的发展起着越来越重要的作用，但是从目前来看，我国在数控装备领域系统
研发与制造实力仍不是很强，相比发达国家差距很大。随着国家产业振兴计划的出台，装备
关键词：数控机床；关键设计技术；改造方法；工业技术设备；现代制造业 文献标识码：A
中图分类号：TG519 文章编号：1009-2374（2016）10-0036-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.10.017
随着现代制造业的加工技术设备的不断发展进步，数控机床向着高精度、高稳定性、高效率、高自动化的方向不断前进。目前，高性能的数控机床在我国仍占少数，广大的数控机床仍存在很大的升级空间。因此，对数控机床的关键设计技术的研究分析，并结合这些关键设计技术总结数控机床的改造方法，意义重大。
1 数控机床的结构与原理
数控技术是指利用电脑程序控制机器的一种技术方法，即按技术员事先编好的程序对机械零件进行加工的过程。所谓数控机床，就是指利用数控技术的一类机床的统称。按其控制方式的不同进行分类，可以分为三类，包括开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。目前数控机床使用的控制系统主要有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等。可以说，数控机床是集机床、计算机、电机及运动控制、检测等技术为一体的自动化设备。其基本结构组成包括输入输出装置、数控装置、动力系统、测量装置及机床等，如图1所示：
图1 数控机床的组成结构图
其中输入输出装置指程序编制及程序载体。数控装置（或称CNC装置）被称为数控机床的“主脑”，它包括硬件和软件两大部分，主要负责处理数据和指挥工作。测量装置是检测各坐标轴的实际位移量并将信息反馈给数控机床“主脑”的装置。机床即机床本体，包括主轴、进给、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、系统、冷却装置等。
综上所述，数控机床的工作原理是将所有加工相关的数据信息以数字和字符的编码方式进行记录，然后利用数控装置内的计算机对其进行一系列处理后，发出指令，命令执行机构自动控制并完成加工所需的各项动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等，从而完成工件的加工。
2 数控机床的几种关键设计技术
在数控机床改造方法的探究路上，有几种关键设计技术十分重要，具体总结如下：
2.1 质心驱动设计技术
质心驱动设计技术（俗称“推中心”技术）是一项由机械系统动力学理论发展而来的技术。其原理是：当驱动力作用的位置不在物体的质心位置时，就会出现一个扭转力矩，使物体发生转动或振动等不稳定的现象，若作用力一定时，力的作用位置与物体质心位置的距离越远，这个扭转力矩就会越大，物体发生转动或振动的现象就会越明显；当力作用的位置刚好在质心位置时，就不会出现扭转力矩，此时物体只会沿着导轨稳定地做直线运动。
2.2 直接驱动技术
直接驱动技术是指将伺服电机直接联接或牢固在从动部件上的一种技术。根据电机的运动类型一般可以分为直线电机驱动和力矩电机驱动两大类，其中直线电机驱动的为直线运动，力矩电机驱动的为旋转运动。使用直接驱动技术的数控机床不需要一系列的机械传动系统如齿轮传动系统、皮带传动系统等，真正做到了“零传动”，真正避免了传动过程中的各种误差的产生和累加，减少了传动过程能量的损耗，提高了传动的精度和传动的效率。
2.3 热平衡设计技术
热平衡设计技术是指利用热平衡定律（或称热交换定律）进行设备设计的一种技术。其基本原理是在热量交换的过程中，假设热量不会损失，在没有热和功转变的情况下，初始状态和最终状态时热量均达到平衡状态，此时高温物体的内能减少量就等于低温物体的内能增加量，用方程表示为Q放=Q吸（其中Q表示热量）。在数控机床工作时，热量的误差是其最重要的误差源，约占机床总误差的70%。因此，利用热平衡设计技术来改善数控机床的热性能，能有效提高机床的加工精度，这是数控机床的一种重要改造方法。
2.4 虚拟设计技术
虚拟设计技术是一种崭新的设计技术，它是利用计算机仿真技术来虚拟真实加工制造的情况，并对此制造过程及其对产品质量的影响进行分析评估，然后对虚拟设计的机床进行调整，反复推敲并完善设计。采用这种新技术进行数控机床的设计和改造，能有效提高机床的设计和改造质量，缩短研发周期，降低研发成本，使新产品的诞生更经济、更快速。目前，这种技术在数控机床上的应用虽然在机床的结构、几何尺寸等方面的数字化建模取得了成功，但在数控机床的切削加工过程的仿真模拟效果仍未达到预期。相信随着科技的发展进步，虚拟设计技术在数控机床上的应用会更加成熟和可靠。
2.5 有限元分析技术
有限元分析技术是用数学模型近似真实的物理系统而进行的模拟分析技术。具体地说，就是用若干个简单而有关联的小单元代替整体，然后对各小单元进行分析求解，最后再归纳总结，从而实现了将复杂的问题转为较简单的问题，为看似不可能解决的真实问题提供了一种有效的解决方法，其未来的发展空间很大。
3 数控机床的改造方法与实例分析
结合数控机床的结构与原理，总结关键设计技术的特点，数控机床的技术改造可以从机床工作台、动力系统、机床主轴等结构上进行技术改造。具体改造方法与应用实例结果总结如下：
3.1 质心驱动设计技术应用在机床工作台结构的改造分析
质心驱动设计技术的概念最早是由日本森精机提出并应用在数控机床上的，主要应用在机床的工作台结构。机床的工作台结构通常由工作台和滑台两部分组成，其中工作台的质量一般较轻且在滑台上，由滑台承受其全部重量。一般情况下，数控机床工作时，工作台在质心位置受到驱动力的作用而做横向直线运动，工作稳定；而滑台因承载工作台的重量而质心随着工作台的移动而不断变化，且滑台受单个驱动力的作用，容易出现转动或振动等使其工作不稳定。由此可见，运用质心驱动设计技术对机床工作台结构进行改造的方法是将其单个驱动方式改为两边驱动方式，即在以滑台质心为对称点的两侧，分别同时施加两个相同的驱动力，使滑台受到对称的两个驱动力同时作用，从而减少因力臂而产生的扭转力矩对机床工作台的影响，使其工作更加稳定。为了验证这个观点，日本森精机进行了大量试验，研究结果表明，这种方法不仅可以减少设备在高速运动过程中所产生的振动，还可以提高工件加工表面的质量精度等。
3.2 直接驱动技术应用于机床动力系统的改造分析
随着科学技术的不断发展，直接驱动技术的发展取得明显的进步，从而大大地简化了电机与从动部件之间的传动环节，并最终实现了“零传动”。在数控机床的改造和开发设计过程中，应用直接驱动技术改造机床的动力系统，取代传统的非直接驱动系统，不仅能大大提高机床的响应速度和定位精度，还能使数控机床向高性能化发展迈进了一大步。
3.3 热平衡设计结合有限元分析技术应用于主轴结构的改造分析
数控机床的主轴结构主要包括主轴、电机和轴承等，在数控机床高速运转时，其电机和轴承将产生大量热量，使整个主轴结构组件出现局部高温的现象，即出现了较大的温差，于是在热胀冷缩的影响下，机床主轴会产生局部的热变形，其轴线随变形方向而上升或下降，最终导致机床的加工精度出现不稳定的波动变化。为解决这一问题，结合上文中关于数控机床的几种关键设计技术的介绍内容，最有效的解决方法是采用热平衡设计原理结合有限元分析技术，并将其应用于数控机床的主轴结构的改造中。具体方法是利用计算机建立机床主轴的有限元分析模型，并对其进行热特性分析，同时结合热平衡原理，制定可行的解决方案，并从中选择较合理的方案措施来控制且减少主轴结构的局部升温，缩少主轴结构各部分的温差变化，使其尽量达到热平衡状态，从而减少其热变形量，提高机床加工精度的稳
定性。
3.4 虚拟设计技术应用于切削机构的改造分析
目前，虚拟设计技术在数控机床的应用上，其重点和难点在于针对数控机床的切削加工过程的仿真模拟，包括切削过程中刀具和工件的几何、运动、动力（包括热）等特征的仿真。因此，需要不断提高切削加工过程的仿真度，并在不断的虚拟分析过程中，预测切削机构的加工性能，从而提高切削机构的改造质量和改造速度，最终实现机床的优化和改造。
4 结语
随着高性能数控机床的不断发展壮大，现有的数控机床需要结合自身的结构和原理特点进行改造，以便其满足新时代的市场要求。因此，将关键设计技术应用于数控机床的技术改造和实践过程中，如机床工作台的质心驱动设计技术改造、机床动力系统的直接驱动技术改造、主轴结构的热平衡设计结合有限元分析技术改造和切削机构的虚拟设计技术改造等，相信持续不断的研发和实践，数控机床将向着高速、高精、高稳定性的方向发展。
参考文献
[1] 杨有君.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2] 刘强.高性能数控机床几项关键设计技术的研究应用进展[J].航空制造技术，2009，（5）.
关键词：数控化改造 机械改造 导轨的改造 进给传动改造
1 概述
为了解决数控编程加工实操工位不足的问题，学校对一批南通机床厂生产的X6325A型悬臂铣床进行了数控化改造。该铣床是一种立式悬臂铣床，可用于铣、钻、扩、铰等工序的加工，其进给传动装置主要有梯形螺杆、齿轮、齿条等，由于传动环节多，传动零件的间隙大，其传动刚度、加工精度受到较大限制，自适应能力较差，其加工的吃刀量、进给速度和反向间隙的调整主要由操作工人根据经验进行实时调整，加工效率较低。所以，要实现该机床的数控化控制，除了要配以数控装置外，还必须先对机床的机械部分进行改造。
2 机床的改造方案
受机床改造成本及机床原有结构的限制，不可能对机床的床身结构作太大的改变，所以改造方案是在保持机床原有的结构上，根据数字控制的性能要求，提高基础部件的机械性能，更换无法实现数控自适应要求的零件，并安装相匹配伺服系统和数控装置，方案内容：
①保留机床原有的主传动系统，其主轴变速和转向机构不变。
②改善工作台导轨导向精度，提高导轨的摩擦性能和接触精度。
③拆除工作台X、Y轴原有进给系统，将滑动丝杠更换成滚珠丝杠从而改进传动摩擦特性，提高传动效率，同时更换丝杠的支撑零件，保证丝杠的稳定性，减小传动间隙。
④拆除主轴头上原有的Z向进给系统，加装Z向传动箱和滚珠丝杠。
3 改造的关键技术
3.1 导轨部件的改造
3.1.1 基准导轨面的修整
6325A机床X轴和Y轴方向分别采用的是燕尾导轨和矩形导轨，皆属于滑动导轨类型，由于长期的运动摩擦和集中受力，会出现磨损和变形的情况，在改造前需对导轨的形状精度即直线度进行检测，若发现上述问题，需对基准导轨面进行重磨和硬化处理。
3.1.2 移动导轨面的刮削
刮削的目的一方面是提高导轨的导向精度。导轨的水平方向起支撑作用，刮削导轨的水平面，可调整工作台的移动平面度，使工作台面在移动过程中保持在一个水平面上，保证平面加工的精度。刮削导轨的导向面，能够调整X、Y轴间的垂直度。
另一方面是提高导轨的接触精度，通过刮削的途径将接触度从原来的25×25mm内6～8点提高到25×25mm内11～12点，这样的好处一是能提高接触均匀度，能提高导轨的接触刚度和运动平稳性；二是刮点间隙能有存油的作用，使油均匀分布在导轨接触面间，改善摩擦条件。
3.2 进给传动系统的改造
3.2.1 X轴、Y轴丝杠的更换安装
机床X、Y 两轴原有的传动零件为滑动丝杠，摩擦系数较大，而且没有间隙调整结构，正反向传动的间隙大。将滑动丝杠替换成滚珠丝杠螺母副，能使进给传动的摩擦性能得到较大的改善，摩擦系数大大减小，传动的效率能提高到90%～96%；采取预紧措施后能很好的消除间隙，能够提高传动的刚度，满足数控的自适应要求。
丝杠的安装以导轨为基准，必须保证丝杠轴心线与导轨的平行度。否则，若丝杠轴心与导轨不平行，螺母在移动过程中会迫使丝杠轴线逼近理想位置，使丝杠产生弯曲变形，丝杠对两端产生倾覆力矩。当螺母运行到丝杠两端时，在倾覆力的作用下相互挤压，磨损加剧，严重时会产生沟痕，引起振动，产生导程误差。所以，丝杠装配完成后需要空手盘动丝杠，保证丝杠在传动全程轻便。
3.2.2 丝杠的预紧
根据机床原有的结构特点，本方案为各轴配置了不同预紧类型的滚珠丝杠。X轴方向采用的是双螺母螺纹调隙式预紧，见图1，左右两螺母用平键与外套6相连，其中螺母4外伸部分有螺纹。调整时拧动圆螺母1、2使4沿轴向移动一定距离，消除间隙后用圆螺母锁紧。Y向丝杠采用的是双螺母垫片调隙式预紧，通过双螺母间的垫片使螺母产生轴向位移，产生预紧作用，其预紧力调整由丝杠生产厂家完成。
3.2.3 丝杠的支承结构
X轴丝杠的支承采用一端固定，一端浮动的结构，见图2。紧固端由一对接触角为60度角接触球轴承按背对背方式组合，可承受径向力和双向的轴向力。两轴承的外圈由压盖5沿轴向压紧在支座8的内侧端面上，实现轴承与支座的轴向定位。轴承的内圈由压盖4和垫圈9压紧，实现与丝杠的固定。在轴承间有外圈隔环6，以使两轴承内圈内侧悬空产生预紧量，其预紧力由预圆螺母2施加。丝杠的右端用两个深沟球轴承支撑，主要承受径向力，轴向能作微量浮动。安装后丝杠的跳动和窜动量不可超过0.02mm，否则需对固定端的预紧量进行调整。Y轴的传动距离约为200mm，由于传动距离短，所以采用一端固定一端自由的方式，固定端采用了角接触球轴承背对背的配置结构，与X轴固定端相似。
3.2.4 进给传动结构
各轴进给都采同步齿轮带传动，带轮和传动带有相互配合的齿形，能实现啮合，不会出现打滑现象，传动比准确，传动效率高。带轮与丝杠和电机间采用涨紧套连接，能克服键连接侧向间隙所产生的影响。
3.3 主轴箱的改造
由于铣床主轴头内部空间狭小，无法布置安装丝杠、丝杠支承及电机等零部件，所以通过加装进给传动箱实现丝杠零件的安装，见图3。首先需要在铣头正面铣出平面，用以安装传动箱，并通过刮削保证该面与丝杠箱背面的贴合度，防止丝杠箱的松动影响传动的精度和稳定性。Z轴方向保留主轴套筒的导向结构，套筒15在铣头16的导向孔内上下运动实现导向，Z轴与工作台面的垂直度通过铣头原有蜗杆蜗轮机构调整。套筒与丝杠螺母间通过丝母座连接，需先在套筒上开出安装槽、螺孔和定位销孔。传动箱中轴承孔与丝母座孔的同轴度通过刮削丝母座与套筒安装槽的接触面来调整。
Z轴丝杠用一对角接触球轴承支撑，分别安装在丝杠两端，采用面对面安装，以获得适当的作用点距离。下端轴承安装在轴承座9中，轴承座安装在传动箱底部，可通过均匀分布在圆周上的基米螺钉调整方向，实现轴承与丝杠的同轴度和预紧力微调。轴承的预紧力通过调整内圈隔环8的厚度实现。
4 改造的效果
经过机械改造后，各项精度指标基本达到经济型数控机床的水平。导向精度方面，各轴移动的直线度达到0.015/500mm，各轴间的垂直度达到0.020/300mm，工作台移动相对工作台面的平行度在任意300mm测量长度上小于0.025mm，主轴旋转轴线相对工作台面的垂直度，在纵向及横向都达到0.025/300。传动精度方面，直线运动轴线的定位精度达到0.030mm，各运动轴的重复定位精度达到0.020mm，各轴反向定位精度达到0.025
mm。
5 推广前景
数控机床的机械制造中很好地解决了机械制造中结构复杂、精密、小批量、多变零件的加工问题，数控机床的大量使用，为我国机械制造整体水平的提高提供了广阔的空间。但由于数控机床的前期投资大，使许多中小型企业和职业院校难以承受，这成为了数控机床推广发展的最大障碍。普通机床的数控化改造投入低、周期短，是企业实现前期技术提升的有效途径。
参考文献：
[1]熊军.数控机床原理与结构[M].人民邮电出版社，2013.
[2]苏慧.机械装配修理与实训[M].山东科学技术出版社，2007.
[3]孙宝寿.机床改造中影响机床性能的因素分析[J].机械设计与制造，2004.
