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吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

CW6163卧式车床数控化改造及横向进给设计

第一章绪论

1.1数控机床的发展现状

数控机床正在向高精度、高速、无机、智能、环保的方向发展。高精度和高速加工对

传动及其掌控明确提出了更高的动态特性和控制精度，更高的切削速度和加速度，更高的

振动噪声和更大的磨损。问题的症结在传统的传动链从做为动力源的电动机至工作部件必

须通过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环节，在这些环节中产

生了很大的转动惯量、弹性变形、逆向间隙、运动落后、摩擦、振动、噪声及磨损。虽然

在这些方面通过不断的改良并使传动性能有所提高，但问题很难从根本上化解，于是发生

了“轻易传动”的概念，即为中止从电动机至工作部件之间的各种中间环节。随着电机及

其驱动控制技术的发展，电主轴、直线电机、力矩电机的发生和技术的日益明朗，并使主

轴、直线和转动座标运动的“轻易传动”概念变成现实，并日益表明其非常大的优越性。

直线电机及其驱动控制技术在机床切削驱动上的应用领域，并使机床的传动结构发生了关

键性变化，并使机床性能存有了代莱脱胎换骨。

目前，世界先进制造技术兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制

造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。为

适应这种情况，数控机床正朝着以下几个方面发展。

1.高速度、高精度化

速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，

数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。同时，采用超大规

模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和

精度。并采用直线电机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特

性相当优越。在直线电机刚开始开发时，因其能实现高速加工而备受瞩目。但近年来，使

用直线电机的目的已逐渐转向高精度化。也就是说，在直线电机的诸多优良特性中，很高

的定位精度和圆弧插补

精度尤其令人刮目相看。其原因不为接触式的驱动系统没传统伺服电机转动失速用的

齿轮副、滚珠丝杠、耦合件等各种机械因素引发的误差，以及直线电机必然使用闭路掌控。

采用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。为适

应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电机与机床主轴合二为一的结构形式，实现了变

频电机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴

承等形式。

2.引入自适应控制技术

吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

智能化现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，自动调节工作参

数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较好的表面粗糙度，

同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有自诊断、自修复功能，在整个工作

状态中，系统随时对cnc系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现

故障，立即采用停机等措施，并进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可自动

使故障模块脱机，而接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊

断要求，其发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。

数控系统将使用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成

电路，以增加元器件的数量去提升可靠性。通过硬件功能软件化，以适应环境各种掌控功

能的建议，同时使用硬件结构机床本体的模块化、标准化、通用化及系列化，使既提升硬

件生产批量、又易于非政府生产和质量严格把关。还