侯金辰 云南工程职业学院 云南昆明

　　本次主要是对X5040立式铣床的进给运动系统进行数控化改造设计的方案。首先将三相异步电动机改成步进电动机，X轴、Y轴、Z轴的丝杠改为滚珠丝杠副。其次步进电动机与丝杠之间的传动采用齿轮一级传动式，在设计步进电动机与丝杠的联接时，尽量减少传动间隙，满足精度要求。

一、机床数控化改造的意义

(1)减少投资额，交货期短。同购置新机床相比，一般可以节省60%~80%的费用，改造费用低，大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。

　　(2)力学性能稳定可靠。旧机床所利用的床身、立柱灯基础构件都是重而坚固的铸造构件，而不是焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。

　　(3)熟悉设备，便于操作维修。购买新设备可能不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确计算出机床的加工能力；另外，由于使用多年，操作者对机床的性能已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快，改造的机床易安装好，可以实现全负荷运转。

　　(4)可充分利用现有的条件。例如可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。

　　(5)可以采用最新的控制技术。可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备档次和质量，将旧机床改成当今水平的机床。

二、铣床数控化改造的步骤

在改造之前，要先做好充分的技术准备，安排技术人员做好技术规划，电气原理图及各种转换接口的设计等。

　　(1)作好改造的前期准备工作。对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。

　　(2)进行电气改造的机床一般均需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容，也要确定因改造而需进行机械结构改动的要求和内容。为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。停机后需拆、改、加工的部分等也应事先规划完毕，提出明确要求。机械性能完好是电气改造成功的基础。

　　(3)改造前应熟悉技术资料，做到思路清晰，层次分明。

　　(4)原系统的拆除必须对照原图纸进行，并及时作出标记，防止遗漏或过拆。

　　(5)根据设计图纸合理配置新系统，以确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。

　　(6)调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护、系统灵敏度，防止发生人身及设备事故。

三、X5040型数控铣床的主要技术参数

机床设计的初使，首先需确定有关参数，它们是传动设计和就结构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求，因此，参数拟定是机床设计中的重要问题。

　　X5040 型数控铣床的主要技术参数如下：

　　工作台面积：1600x400mm；工作台纵向最大行程：900mm；工作台横向最大行程：375mm；工作台垂向最大行程：400mm；工作台T型槽数：3；工作台T型槽宽：18mm工作台；T型间距：100mm；主轴转速种数：18；主轴转速范围：30~1500r/min；工作台纵向进给速度范围：10~1500mm/min；工作台横向进给速度范围：10~1500mm/min；工作台垂向进给速度范围：10~600mm/min；工作台横向及纵向快速移动速度：1500mm/min；工作台垂直快速移动速度：1500mm/min；

　　主传动电动机功：7.5KW；主传动电动机转速：1450r/min；脉冲当量：0.01mm；

　　外形尺寸：2495mmx2100mmx2170mm；质量：2700kg；工作台负载：500kg；

四、总体方案设计

（1）系统的运动方式与伺服系统的选择

　　在驱动执行装置中，直流伺服电动机的价格昂贵，在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电动机。步进电动机采用脉冲数字信号进行控制，每转一转步距误差自动变为零，能方便地实现调速及定位，改变各组绕组的接通次序可实现正反转，在X5040铣床数控化改造中，采用步进电动机拖动的开环控制系统。

　　（2）机械部分的设计改造

　　在改造过程中，采用步进电动机与滚珠丝杠，并装有减速机构的传动方式，通过减速机构可得到所需的减速比并增大驱动力矩。原机床使用滑动丝杠，传动误差大，因此在数控化改造中将其更换为滚珠丝杠。滚珠丝杠的传动效率高、无爬行、预紧后可消除反向间隙、精度高。改造后X5040铣床的横向、纵向传动方式：步进电动机——消隙齿轮——滚珠丝杠螺母副——工作台的传动方式。X5040铣床垂直方向的传动方式为：步进电动机——圆锥齿轮——滚珠丝杠螺母副——工作台。

　　X5040铣床的导轨改造也应考虑其材料的摩擦因数，抗磨损，静、动摩擦因数差值小，定位准确，防振消声运行平稳，低能耗，耐老化和足够的力学性能等。