1概述
数字控制（Numericalcontrol）是指用数字化信号发出指令并实现自动控制的技术。数字控制机床，简称数控机床。就是采用了数控技术，装备了数控系统的机床。目前，我国的机床拥有量居世界前列。但技术性能落后，单靠用高效和精密机床来更新，无论从资金财力方面，还是从我国机床制造业的能力方面来看都是办不到的。采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造，是改善我国现有旧机床的一种卓有成效的途径。特别适合对生产设备中占有较大比重的普通车床进行数控化改造。
2普通机床数控化改造的意义
2.1节约成本，交货期短。对现有普通机床进行数控化改造同购置新数控机床相比，一般可节省75%左右的费用，并且可以完全利用现有地基。
2.2机械性能稳定可靠。原有机床的立柱、床身等都是重而坚固的基础件，改造后的机床机械性能稳定可靠，可作为新机床继续使用多年。
2.3改造周期短，可满足生产急需。操作者了解机床的加工能力，熟悉机床的加工特性。因而培训操作者使用及维修该机床所需的时间就较短。数控系统安装好，即可实现全负荷运转。
2.4针对性强，可根据需要进行改造。
3总体设计方案的论证
对于普通车床进行经济型数控化改造，在考虑总体设计方案时，应遵循的原则是：满足设计要求的前提下，把技术性和经济性有机的结合起来。
3.1原机床的自身条件
原有普通机床能否进行数控化改造主要取决于其自身条件。比如：机床的刚度、磨损程度等以及机床的技术寿命。普通机床结构上的不足之处有滑动摩擦阻力较大、刚度较低、抗振性能较差以及传动元件之间存在较大间隙等。应具有针对性地对其中部分结构进行改造，以满足数控机床的基本要求。数控机床的数控装置（CNC）技术寿命一般为3～4年。对原有普通机床进行合理的数控化改造也是延长其技术寿命的有效办法。
3.2加工对象的要求
加工对象的几何形状决定了所选数控系统应具备的基本功能，设计要求的公差范围决定了数控系统的控制精度及脉冲当量。改造后的数控车床具有切削螺纹功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能，系统的脉冲当量为纵向（Z方向）：0.01mm，横向（X方向）：0.005mm，能够满足上述加工要求。
3.3技术的可行性分析
如今，采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造方面有许多生产实践的成功经验可供参考，机床的数控化改造技术方面也有了一定的基础。充分利用现有的成功经验与技术基础，并结合具体条件，对普通机床进行数控化改造在技术上是可行的。
3.4市场的可供性分析
市场的可供性分析就是研究在市场上能否及时方便地提供数控化改造所需的各种备件。这样不仅影响机床改造周期，而且关系到技术咨询服务及后期维修的问题。目前，各地区大多数机电一体化市场上已建立了完善的代理机构，对机床进行数控化改造而言市场的可供性较好。
3.5经济性
在机床数控化改造过程中，不仅要考虑到数控技术的先进性，还必须要考虑到它的经济效益和社会效益。对普通车床进行数控化改造是一种广义上的设备更新。因此，普通机床还可通过数控化改造来延长其经济寿命。综上所述，可知对普通机床进行数控化改造在技术上是可行的，在经济上是合理的。
4总体设计方案的确定
考虑到属于经济型数控化改造，为了简化结构、降低成本，实现车床所要求的分辨率，设计采用以步进电动机驱动的开环控制伺服系统。
4.1数控系统运动方式的确定
改造后的经济型数控车床具有切削螺纹功能，横向具有直线和圆弧插补功能，故选择连续控制系统。
4.2进给齿轮箱的确定
进给齿轮箱的传动链较长，机构较复杂，反向间隙累积较大，因而传动精度就比较低。在进给齿轮箱的改造方面就是要取消原齿轮箱，更换为一级或者二级减速机构，并且要求传动齿轮具有消隙装置，以此来减小传动间隙，提高传动的精度。保留原手动机构，用于调整操作。齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以保持防尘和机床整体美观。
4.3导轨副的确定
普通机床的导轨多采用铸铁或淬火钢滑动导轨。传统的导轨副具有结构简单、制造方便、刚度好、抗震性强等优点。但其静摩擦系数较大，动摩擦系数随速度变化而变化，力矩损失较大，低速时易出现爬行现象，影响运动的平稳性和定位的精确性。若导轨改造为滚动导轨或静压导轨，则成本较大、周期较长并且工艺复杂。较为常见的方法是采用在原导轨上粘接聚四氟乙烯软带，这种方法实现起来比较方便，而且成本较低、动静摩擦系数相差小、耐磨性强，具有良好的自润滑性和抗振性，进给运动无爬行、运行平稳。因此，本设计采用具有良好的摩擦特性、耐磨性及吸振性的贴塑导轨。
4.4滚珠丝杠副的确定
在机床数控化改装中常涉及的传动元件是将旋转运动变为直线运动的传动副。旧机床常采用普通滑动丝杠副；而数控机床要求移动部件灵敏度、无爬行、精度高、反应快，采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。滚珠丝杠副具有传动效率高、定位精度高、传动可逆性、使用寿命长和同步性能好的特点。为了提高滚珠丝杠螺母副的轴向刚度和消除轴向间隙，故采用双螺母调整预紧的结构。
4.5丝杠支承方式的确定
滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高横向进给系统刚度，滚珠丝杠副的支承方式故采用一端双推、一端简支。
4.6步进电动机的确定
选用步进电动机主要应考虑三个问题，一是步距角要满足系统脉冲当量的要求；二是满足最大静转矩（保持转矩）的要求；三是启动转矩与启动频率、工作运行转矩与运行频率必须满足所选电机型号相应的启动矩频特性和工作矩频特性。应当注意的是，步进电动机的输出转矩还与驱动电源有很大关系。
5结论
普通车床进行数控化改造后，大大提高了原有机床的自动化程度和生产率，其改造成本仅是同功能数控机床的30%左右。有时为了提高机床的自动化水平和工作效率，提升设备质量和档次，可根据数控技术的发展，采用最新的数控系统，但价格往往较昂贵，使用时一定要根据实际情况，慎重选择。
作者：辛宇驰 单位：重庆铁路运输高级技工学校
