曲轴机床

曲轴高效专用机床也有它的加工局限性，只有合理应用合适的加工机床，才能发挥出曲轴加工机床的高效专用性，从而提高工序的加工效率。

1．当曲轴轴颈有沉割槽时，数控内铣机床不能加工；如果曲轴轴颈轴向有沉割槽时，数控高速外铣机床和数控内铣机床均不能加工，但数控车-车拉机床能很方便地加工。

2．当平衡块侧面需要加工时，数控内铣机床应当为首选机床，因为内铣刀盘外圆定位，刚性好，尤其适用于加工大型锻钢曲轴；此时不适合用数控车-车拉机床，因为在曲轴的平衡块侧面需要加工的情况下，采用数控车-车拉机床加工，平衡块侧面是断续切削，且曲轴转速又很高，在这种工况下，崩刀现象比较严重。

3．当曲轴的轴颈无沉割槽，且平衡块侧面不需加工时，原则上几种机床都能加工。当加工轿车曲轴时，主轴颈采用数控车-车拉机床，连杆颈采用数控高速外铣机床则应成为最佳高效加工选择；当加工大型锻钢曲轴时，则主轴颈和连杆颈均采用数控内铣机床比较合理。

曲轴可以分为体形较大的锻钢曲轴和轻量化的轿车曲轴，锻钢曲轴轴颈一般无沉割槽，且侧面需要加工，余量较大；轿车曲轴一般轴颈有沉割槽，且侧面不需要加工。因此可以得出结论：加工锻钢曲轴采用数控内铣机床，加工轿车曲轴主轴颈采用数控车-车拉机床，连杆颈采用数控高速外铣机床是比较合理的高效加工选择。

主要有GB/T15375-94和GB/T15375-2008两种命名标准

1. GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》

2. GB/T15375-2008《金属切削机床型号编制方法》

机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。

表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动，它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动，它可以是工件的旋转运动（如车削）、直线运动（如在龙门刨床上刨削），也可以是刀具的旋转运动（如铣削和钻削）或直线运动（如插削和拉削）；进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动，使切削得以继续进行的运动，如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等；切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动，其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料，如车削外圆时小刀架的横向切入运动。

辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料，启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。

评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。生产效率涉及切削加工时间和辅助时间，以及机床的自动化程度和工作可靠性。这些指标一方面取决于机床的静态特性，如静态几何精度和刚度；而另一方面与机床的动态特性，如运动精度、动刚度、热变形和噪声等关系更大。

各类机床通常由下列基本部分组成：支承部件，用于安装和支承其他部件和工件，承受其重量和切削力，如床身和立柱等；变速机构，用于改变主运动的速度；进给机构，用于改变进给量；主轴箱用以安装机床主轴；刀架、刀库；控制和操纵系统；润滑系统；冷却系统。

机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置，以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。

1. 普通机床：包括普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等。

2. 精密机床：包括磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床。

3. 高精度机床：包括坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床等。

4.数控机床：数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

5.按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床。

6.按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。

7.按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床。

8.按机床的控制方式，可分为仿形机床、程序控制机床、数控机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统。

9.按机床的适用范围，又可分为通用、专用机床。金属切削机床可按不同的分类方法划分为多种类型。

按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组，每组中又分为若干型。

按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床。

按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。

按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床。

按机床的自动控制方式，可分为仿形机床、程序控制机床、数字控制机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统。

按机床的适用范围，又可分为通用、专门化和专用机床。

专用机床中有一种以标准的通用部件为基础，配以少量按工件特定形状或加工工艺设计的专用部件组成的自动或半自动机床，称为组合机床。

对一种或几种零件的加工，按工序先后安排一系列机床，并配以自动上下料装置和机床与机床间的工件自动传递装置，这样组成的一列机床群称为切削加工自动生产线。

柔性制造系统是由一组数字控制机床和其他自动化工艺装备组成的，用电子计算机控制，可自动地加工有不同工序的工件，能适应多品种生产。

根据在切削过程中所起的作用来区分，切削运动分为主运动和进给运动。

主运动：是形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。

进给运动：是使工件的多余材料不断被去除的工作运动。

切削过程中主运动只有一个，进给运动可以多于一个。主运动和进给运动可由刀具或工件分别完成，也可由刀具单独完成。机床的运动除了切削运动外，还有一些实现机床切削过程的辅助工作而必须进行的辅助运动。

机床的传动

机床的传动机构指的是传递运动和动力的机构，简称为机床的传动。

机床的传动方式按传动机构的特点分为机械传动、液压传动、电力传动、气压传动以及以上几种传动方式的联合传动等。按传动速度调节变化特点将传动分为有级传动和无级传动。

机床的传动系统

传动系统也叫传动链，他有首末两个端件。首端件又叫主动件，末端件又叫从动件。每一条传动系统从首端件到末端件都是按一定传动规律组成，这就是传动比，以此来保证机床的性能。一般的机床传动系统按其所担负运动的性质可分为主运动传递系统，进给运动传递系统和快速空行程传动系统三种。对传动系统图一般了解即可。

机床本身质量的优劣，直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的，但主要是要求工艺性好，系列化、通用化、标准化程度高，结构简单，重量轻，工作可靠，生产率高等。具体指标如下：

工艺的可能性

工艺的可能性是指机床适应不同生产要求的能力。通用机床可以完成一定尺寸范围内各种零件多工序加工，工艺的可能性较宽，因而结构相对复杂，适应于单件小批生产。专用机床只能完成一个或几个零件的特定工序，其工艺的可能性较窄，适用于大批量生产，可以提高生产率，保证加工质量，简化机床结构，降低机床成本。

精度和表面粗糙度

要保证被加工零件的精度和表面粗糙度，机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。

（1）几何精度、运动精度、传动精度属于静态精度

几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响，因此是评定机床精度的主要指标。

运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度，几何位置的变化量越大，运动精度越低。

传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。

以上三种精度指标都是在空载条件下检测的，为全面反映机床的性能，必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。

机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力，机床的刚度越大，动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。

机床上出现的振动，可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下，由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下，系统被迫引起的振动为受迫振动。

机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同，因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移，这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。

对于机床的动态精度，目前尚无统一标准，主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。

系列化等程度

机床的系列化、通用化、标准化是密切联系的，品种系列化是部件通用化和零件标准化的基础，而部件的通用化和零件的标准化又促进和推动品种系列化工作。

机床的寿命

机床结构的可靠性和耐磨性是衡量机床寿命的主要指标。

是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。

●加工精度高，具有稳定的加工质量；

●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

●加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；

●机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；

●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

数控机床一般由下列几个部分组成：

●主机，是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。

●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

●驱动装置，是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

数控机床加工流程说明

CAD：Computer Aided Design,即计算机辅助设计。2D或3D的工件或立体图设计

CAM：Computer Aided Making，即计算机辅助制造。使用CAM软体生成G-Code

CNC：数控机床控制器，读入G-Code开始加工

数控机床加工程式说明

CNC程式可分为主程序及副程序（子程序），凡是重覆加工的部份，可用副程序编写，以简化主程序的设计。

字元（数值资料）→字语→单节→加工程序。

只要打开Windows操作系统里的记事本就可编辑CNC码，写好的CNC程式则可用模拟软体来模拟刀具路径的正确性。

数控机床基本机能指令说明

所谓机能指令是由位址码（英文字母）及两个数字所组成，具有某种意义的动作或功能，可分为七大类，即G机能（准备机能），M机能（辅助机能），T机能（刀具机能），S机能（主轴转速机能），F机能（进给率机能），N机能（单节编号机能）和H/D机能（刀具补正机能）。

数控机床参考点说明

通常在数控工具机程式编写时，至少须选用一个参考坐标点来计算工作图上各点之坐标值，这些参考点我们称之为零点或原点，常用之参考点有机械原点、回归参考点、工作原点、程式原点。

机械参考点(Machine reference point)：机械参考点或称为机械原点，它是机械上的一个固定的参考点。

回归参考点 (Reference points)：在机器的各轴上都有一回归参考点，这些回归参考点的位置，以行程监测装置极限开关预先精确设定，作为工作台及主轴的回归点。

工作参考点 (Work reference points)：工作参考点或称工作原点，它是工作坐标系统之原点，该点是浮动的，由程式设计者依需要而设定，一般被设定于工作台上（工作上）任一位置。

程式参考点 (Program reference points)：程式参考点或称程式原点，它是工作上所有转折点坐标值之基准点，此点必须在编写程式时加以选定，所以程式设计者选定时须选择一个方便的点，以利程式之写作。

钢制伸缩式导轨防护罩为高品质的2-3mm厚钢板冷压成形而成，根据要求也可以为不锈钢的。特殊的表面磨光会使其另外升值。我们可以为所有的机床种类提供相应的导轨防护类型（水平、垂直、倾斜、横向）。

钢板防护罩

根据运行速度及导轨的不同我们所研制的防护罩结构也不同。运行速度10m/min之下的我们装有聚安脂或黄铜滑块。中等速度30m/min之下的我们装有滚轴。另外驱动板、刮屑板及吸屑板之间还需要用缓冲系统。滑块缓冲系统的目的是减少碰撞、噪音及摩擦。

钢制伸缩式导轨防护罩的节数对其比例、重量及运行特性都很重要。每个单节都应尽可能的长，这样可以减少节数，降低成本。一般情况最大拉伸与最小压缩比例应在3：1 和5：1之间。

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

1.1 古代滑轮、弓形杆的“弓车床”早在古埃及时代，人们已经发明了将木材绕着它的中心轴旋转时用刀具进行车削的技术。起初，人们是用两根立木作为支架，架起要车削的木材，利用树枝的弹力把绳索卷到木材上，靠手拉或脚踏拉动绳子转动木材，并手持刀具而进行切削。

这种古老的方法逐渐演化，发展成了在滑轮上绕二三圈绳子，绳子架在弯成弓形的弹性杆上，来回推拉弓使加工物体旋转从而进行车削，这便是“弓车床”。

1.2 中世纪曲轴、飞轮传动的“脚踏车床”到了中世纪，有人设计出了用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮，再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”。16世纪中叶，法国有一个叫贝松的设计师设计了一种用螺丝杠使刀具滑动的车螺丝用的车床，可惜的是，这种车床并没有推广使用。

1.3 十八世纪诞生了床头箱、卡盘时间到了18世纪，又有人设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴，可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上，并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱，床头箱是一个用于夹持工件的卡盘。

1.4 英国人莫兹利发明了刀架车床（1797年）在发明车床的故事中，最引人注目的是一个名叫莫兹利的英国人，因为他于1797年发明了划时代的刀架车床，这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮。

莫兹利生于1771年，18岁的时候，他是发明家布拉默的得力助手。据说，布拉默原先一直是干农活的，16岁那年因一次事故致使右踝伤残，才不得不改行从事机动性不强的木工活。他的第一项发明便是1778年的抽水马桶，莫兹利开始一直帮助布拉默设计水压机和其他机械，直到26岁才离开布拉默，因为布拉默粗暴地拒绝了莫利兹提出的把工资增加到每周30先令以上的请求。

就在莫兹利离开布拉默的那一年，他制成了第一台螺纹车床，这是一台全金属的车床，能够沿着两根平行导轨移动的刀具座和尾座。导轨的导向面是三角形的，在主轴旋转时带动丝杠使刀具架横向移动。这是近代车床所具有的主要机构，用这种车床可以车制任意节距的精密金属螺丝。

3年以后，莫兹利在他自己的车间里制造了一台更加完善的车床，上面的齿轮可以互相更换，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。不久，更大型的车床也问世了，为蒸汽机和其他机械的发明立下了汗马功劳。

1.5 各种专用车床的诞生为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床 ；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。由于高速工具钢的发明和电动机的应用，车床不断完善，终于达到了高速度和高精度的现代水平。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

1.6 车床的分类车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。

联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。

智研咨询预计2014年上半年受今年经济形势平稳好转及订单略有增长影响，出口会保持相对高的增长。随着世界经济逐步缓慢复苏，美国作为世界经济的引擎逐步缩减和退出量化宽松政策，使世界经济还存在诸多不确定因素。综合考虑，2014年我国机床产品出口有望增长13%~15%.机床贸易逆差缩减2013年中国机床产品出口增幅高于国家总体出口的增长幅度；机床进口负增长，而且降速明显，贸易逆差有明显缩减。

2013年在世界经济普遍不景气的背景之下，中国的机床产品对外贸易保持了比较稳定的增长。海关总署统计资料显示，2013年中国机床产品出口金额43.79亿美元，比上一年度增加12.56%，高于我国全部出口总额增长7.6%的同比增幅。2013年中国机床产品进口总额110.02亿美元，比上一年度增加-23.62%.

2013年中国机床产品进出口贸易逆差66.23亿美元，比2012年进出口贸易逆差108.09亿美元下降41.86亿美元，下降幅度为38.73%.机床出口有所增加2013年，中国机床出口金额43.78亿美元，同比增长12.56%；出口数量1665.35万台，同比增长5.05%；出口均价262.93美元/台，同比增长7.15%.除了2月份出口金额和数量增长较大之外，上半年其他月份出口增幅低于全年增长幅度。下半年出口增长幅度比较稳定，且有逐月上升趋势，这在某种程度上似乎反映出世界经济有一些复苏迹象。

金属加工机床出口增长较快金属加工机床是我国机床出口的主要部分，出口增长也相对较快。2013年，金属加工机床出口金额28.61亿美元，占全部机床出口的65.34%，该比例略低于2012年的70%.金属加工机床出口金额同比增长5.4%，增速低于全部机床出口增长12.56%的增幅。加工中心出口金额同比增长15.9%.

值得注意的是，我国机床出口亚洲市场占比大有接近半壁江山之趋势，比上一年度同期增长21.75%，增长幅度接近平均值的两倍。尤其是亚洲的东盟市场，同比增长51.86%，增长幅度为平均值的4倍多。其中，出口越南3.5亿美元，占比8%，同比增长217.69%。美国、越南、德国、俄罗斯、印度是我国机床出口的主要市场，其中美国依然是中国机床出口最大的市场。从贸易方式来看，一般贸易出口仍然是机床出口的主力，出口额35.41亿美元，占全部出口金额的80.87%，同比增长8.79%；出口数量14194454台，占比85.23%，同比增长4.29%.机床进口数量减少价格上升2013年我国进口机床约110亿美元，同比下降23.62%；进口数量102532台，同比下降33.34%；进口机床均价107304.22美元，同比上升14.57%.总体是量减价升的态势，与2012年量增价跌的态势形成了鲜明对照。

市场需要中高端机床产品我国进口机床的绝大多数是金属加工机床，其进口额占全部进口机床产品的91.82%.从2013年我国金属加工机床的进口结构构成可以看出，机床进口数量和金额双双下降，分别下降30.54%和24.27%，但是单价却上升了9.03%.其中，虽然加工中心的进口数量和金额分别下降了58.34%和40.14%，然而单价却陡升43.69%.这反映出中国市场需求结构在不断地优化、对中高端机床产品的需求在不断增加；从另一方面可以看出，我国生产的高端机床产品在产品质量、技术指标、科技水平、用户服务等方面还不能有效满足客户的需求。对此，我国机床生产企业正在通过引进和借鉴国际先进与核心的机床设计、制造理念和技术，增强自主研发能力，提高其自身产品的服务水平与竞争力，努力满足国内和国际客户日益增长的需求。我国的木工机床（非金属加工机床）的制造水平比较高，所以进口数量比较小。从非洲和墨西哥进口机床的金额与数量尽管基数比较小，但增幅却比较大。从市场和国别来看，我国机床进口市场的结构依然是以亚欧为主，这两个洲的机床进口额103.72亿美元，占总额的94.28%.机床进口额较大的国地区依然是掌握核心技术的德国、日本、中国台湾和韩国，这4个国家和地区的进口额为82.08亿美元，占全部进口额的74.60%.进口贸易格局相对稳定从贸易方式上来看，进口仍以一般贸易方式为主，进口额占比70.97%进口金额和数量同比双双下降，但是进口单价却上升16%.机床进口的主要省市仍为江苏、广东和上海。其进口额43.84亿美元，约占机床进口总额的39，85%，略低于2012年的44%.

机床产品技术创新不断“十二五”期间我国对机床行业投入力度加大，商务部制定了《机电和高新技术产品进出口“十二五”发展规划》，明确了发展目标，促进机电产品的出口；同时完善了《出口机电产品国际认证指南》，有效降低国外技术性贸易措施对我国机电产品出口的影响；并且相继出台了一系列促进外贸稳定增长、优化外贸结构的政策措施，包括加快出口退税进度、改善贸易融资服务、扩大出口信用保险（放心保）覆盖面、提高贸易便利化水平、减免进出口环节收费和进口贴息等措施，保证了机床进出口的稳定增长。

2012年，高档产品和专业机床需求旺盛，普通机床产品需求逐步下降。在国家政策和市场需求结构升级的双重推动下，全行业技术创新力度加大，产品结构明显优化，是2013年出口增速相对较快的原因之一。“行业整体仍然处于下行区间，没有企稳回升。2013年前10个月，机床工具行业产销量、新增订单等主要运行数据累计全部负增长，但下降幅度较上年同期有所减缓。”从中国机床工具工业协会常务副理事长陈惠仁在谈到行业现状时如是说。需求结构继续升级谈到市场变化，陈惠仁列举了多个进出口数据。今年前三季度，机床产品进口数量下降了25%，而进口机床平均单台价格却增长了24%，反映出国内机床市场需求升级。分析进口产品原产地同样可以得出这一结论。欧洲、美国、日本、韩国以及中国台湾地区是我国机床进口的主要来源，这些地区的产品占我国机床总进口量的95%以上。而2013年以来，不同地区的产品在中国市场表现开始分化。其中，以德国、意大利为代表的欧美系业绩最为光鲜，实现了逆势增长，达到10%；日本下降最为剧烈，达到一半以上；而韩国及台湾地区则下降了20%.欧美出口我国的多数为高端产品，而中国台湾、韩国则在中低端市场颇具竞争力。这两者一升一降，可以看出市场需求的变化。如果再进一步，从国内进口地区来分析，这一观点将得到进一步佐证。国内机床进口排在前三位的地区是江苏、上海和广东。今年前三季度，江苏省机床进口下降了20%，广东省下降了30%，而上海却增长了4%.这三个地区的制造业各具特色，其中上海高端制造业最为发达，对机床的需求也相对旺盛，而高端制造需要的自然是高端机床。这些数据表明，国内机床市场需求发生了显著变化，需求总量下降，同时需求结构升级。

市场规模整体萎缩，行业产业结构、产品结构与市场需求矛盾尚未有效缓解；前三季度企业利润持续下降，市场竞争日益激烈；在世界经济复苏动力不足的形势下，出口增速下滑趋势尚未明显好转；同时，长期保持增长的进口亦出现大幅下滑，进一步印证了市场规模整体萎缩的局面。

工场手工业虽然是相对落后的，但是它却训练和造就了许许多多的技工， 他们尽管不是专门制造机器的行家里手，但他们却能制造各种各样的手工器具，例如刀、锯、针、钻、锥、磨以及轴类、套类、齿轮类、床架类等等，其实机器就是由这些零部件组装而成的。

2.1 最早的镗床设计者——达·芬奇镗床被称为“机械之母”。说起镗床，还先得说说达·芬奇。这位传奇式的人物，可能就是最早用于金属加工的镗床的设计者。他设计的镗床是以水力或脚踏板作为动力，镗削的工具紧贴着工件旋转，工件则固定在用起重机带动的移动台上。1540年，另一位画家画了一幅《火工术》的画，也有同样的镗床图，那时的镗床专门用来对中空铸件进行精加工。

2.2 为大炮炮筒加工而诞生的第一台镗床（威尔金森，1775年）到了17世纪，由于军事上的需要，大炮制造业的发展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人们亟需解决的一大难题。

世界上第一台真正的镗床是1775年由威尔金森发明的。其实，确切地说，威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机，它是一种空心圆筒形镗杆，两端都安装在轴承上。

1728年，威尔金森出生在美国，在他20岁时，迁到斯塔福德郡，建造了比尔斯顿的第一座炼铁炉。因此，人称威尔金森为“斯塔福德郡的铁匠大师”。1775年，47岁的威尔金森在他父亲的工厂里经过不断努力，终于制造出了这种能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器。有意思的是，1808年威尔金森去世以后，他就葬在自己设计的铸铁棺内。

2.3 镗床为瓦特的蒸汽机做出了重要贡献如果说没有蒸汽机的话，当时就不可能出现第一次工业革命的浪潮。而蒸汽机自身的发展和应用，除了必要的社会机遇之外，技术上的一些前提条件也是不可忽视的，因为制造蒸汽机的零部件，远不像木匠削木头那么容易，要把金属制成一些特殊形状，而且加工的精度要求又高，没有相应的技术设备是做不到的。比如说，制造蒸汽机的汽缸和活塞，活塞制造过程中所要求的外径的精度，可以从外面边量尺寸边进行切削，但要满足汽缸内径的精度要求，采用一般加工方法就不容易做到了。

斯密顿是十八世纪最优秀的机械技师。斯密顿设计的水车、风车设备达43件之多。在制作蒸汽机时，斯密顿最感棘手的是加工汽缸。要想将一个大型的汽缸内圆加工成圆形，是相当困难的。为此，斯密顿在卡伦铁工厂制作了一台切削汽缸内圆用的特殊机床。用水车作动力驱动的这种镗床，在其长轴的前端安装上刀具，这种刀具可以在汽缸内转动，以此就可以加工其内圆。由于刀具安装在长轴的前端，就会出现轴的挠度等问题，所以，要想加工出真正圆形的汽缸是十分困难的。为此，斯密顿不得不多次改变汽缸的位置进行加工。

对于这个难题，威尔金森于1774年发明的镗床起了很大的作用。这种镗床利用水轮使材料圆筒旋转，并使其对准中心固定的刀具推进，由于刀具与材料之间有相对运动，材料就被镗出精确度很高的圆柱形孔洞。当时、用镗床做出直径为72英寸的汽缸，误差不超过六便士硬币的厚度。用现代技术衡量，这是个很大的误差，但在当时的条件下，能达到这个水平，已经是很不简单了。

但是，威尔金森的这项发明没有申请专利保护，人们纷纷仿造它，安装它。1802年，瓦特也在书中谈到了威尔金森的这项发明，并在他的索霍铁工厂里进行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时，也应用了威尔金森这架神奇的机器。原来，对活塞来说，可以在外面一边量着尺寸，一边进行切削，但对汽缸就不那么简单了，非用镗床不可。当时，瓦特就是利用水轮使金属圆筒旋转，让中心固定的刀具向前推进，用以切削圆筒内部，结果，直径75英寸的汽缸，误差还不到一个硬币的厚度，这在当对是很先进的了。

2.4 工作台升降式镗床诞生（赫顿，1885年）在以后的几十年间，人们对威尔金森的镗床作了许多改进。1885年，英国的赫顿制造了工作台升降式镗床，这已成为了现代镗床的雏型。

铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。

19世纪，英国人为了蒸汽机等工业革命的需要发明了镗床、刨床，而美国人为了生 产大量的武器，则专心致志于铣床的发明。铣床是一种带有形状各异铣刀的机器，它可以切削出特殊形状的工件，如螺旋槽、齿轮形等。

早在1664年，英国科学家胡克就依靠旋转圆形刀具制造出了一种用于切削的机器，这可算是原始的铣床了，但那时社会对此没有做出热情的反响。在十九世纪四十年代，普拉特设计了所谓林肯铣床。当然，真正确立铣床在机器制造中地位的，要算美国人惠特尼了。

3.1 第一台普通铣床（惠特尼，1818年）1818年，惠特尼制造了世界上第一台普通铣床，但是，铣床的专利却是英国的博德默（带有送刀装置的龙门刨床的发明者）于1839年捷足先“得”的。由于铣床造价太高，所以当时问津者不多。

3.2 第一台万能铣床（布朗，1862年）铣床沉默一段时间后，又在美国活跃起来。相比之下，惠特尼和普拉特还只能说是为铣床的发明应用做了奠基性的工作，真正发明能适用于工厂各种操作的铣床的功绩应该归属美国工程师约瑟夫·布朗。

1862年，美国的布朗制造出了世界上最早的万能铣床，这种铣床在备有万有分度盘和综合铣刀方面是划时代的创举。万能铣床的工作台能在水平方向旋转一定的角度，并带有立铣头等附件。他设计的“万能铣床”在1867年巴黎博览会上展出时，获得了极大的成功。同时，布朗还设计了一种经过研磨也不会变形的成形铣刀，接着还制造了磨铣刀的研磨机，使铣床达到了现在这样的水平。

在发明过程中，许多事情往往是相辅相承、环环相扣的：为了制造蒸汽机，需要镗床相助；蒸汽机发明发后，从工艺要求上又开始呼唤龙门刨床了。可以说，正是蒸汽机的发明，导致了“工作母机”从镗床、车床向龙门刨床的设计发展。其实，刨床就是一种刨金属的“刨子”。

4.1 加工大平面的龙门刨床（1839年）由于蒸汽机阀座的平面加工需要，从19世纪初开始，很多技术人员开始了这方面的研究，其中有理查德·罗伯特、理查德·普拉特、詹姆斯·福克斯以及约瑟夫·克莱门特等，他们从1814年开始，在25年的时间内各自独立地制造出了龙门刨床。这种龙门刨床是把加工物件固定在往返平台上，刨刀切削加工物的一面。但是，这种刨床还没有送刀装置，正处在从“工具”向“机械”的转化过程之中。到了1839年，英国一个名叫博默德的人终于设计出了具有送刀装置的龙门刨床。

4.2 加工小平面的牛头刨床另一位英国人内史密斯从1831年起的40年内发明制造了加工小平面的牛头刨床，它可以把加工物体固定在床身上，而刀具作往返运动。

此后，由于工具的改进、电动机的出现，龙门刨床一方面朝高速切割、高精度方向发展，另一方面朝大型化方向发展。

磨削是人类自古以来就知道的一种古老技术，旧石器时代，磨制石器用的就是这种技术。以后，随着金属器具的使用，促进了研磨技术的发展。但是，设计出名副其实的磨削机械还是近代的事情，即使在19世纪初期，人们依然是通过旋转天然磨石，让它接触加工物体进行磨削加工的。

5.1 第一台磨床（1864年）1864年，美国制成了世界上第一台磨床，这是在车床的溜板刀架上装上砂轮，并且使它具有自动传送的一种装置。过了12年以后，美国的布朗发明了接近现代磨床的万能磨床。

5.2 人造磨石——砂轮的诞生（1892年）人造磨石的需求也随之兴起。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石呢？1892年，美国人艾奇逊试制成功了用焦炭和砂制成的碳化硅，这是一种现称为C磨料的人造磨石；两年以后，以氧化铝为主要成份的A磨料又试制成功，这样，磨床便得到了更广泛的应用。

以后，由于轴承、导轨部分的进一步改进，磨床的精度越来越高，并且向专业化方向发展，出现了内圆磨床、平面磨床、滚磨床、齿轮磨床、万能磨床等等。

6.1 古代钻床——“弓辘轳”钻孔技术有着久远的历史。考古学家现已发现，公元前 4000年，人类就发明了打孔用的装置。古人在两根立柱上架个横梁，再从横梁上向下悬挂一个能够旋转的锥子，然后用弓弦缠绕带动锥子旋转，这样就能在木头石块上打孔了。不久，人们还设计出了称为“辘轳”的打孔用具，它也是利用有弹性的弓弦，使得锥子旋转。

6.2 第一台钻床（惠特沃斯，1862年）到了1850年前后，德国人马蒂格诺尼最早制成了用于金属打孔的麻花钻；1862年在英国伦敦召开的国际博览会上，英国人惠特沃斯展出了由动力驱动的铸铁柜架的钻床，这便成了近代钻床的雏形。

以后，各种钻床接连出现，有摇臂钻床、备有自动进刀机构的钻床、能一次同时打多个孔的多轴钻床等。由于工具材料和钻头的改进，加上采用了电动机，大型的高性能的钻床终于制造出来了。

锻压机床duan ya ji chuang

锻压机床是金属和机械冷加工用的设备，他只改变金属的外形状。锻压机床包括卷板机，剪板机，冲床，压力机，液压机，油压机，折弯机等。

机床附件的种类有很多，包括柔性风琴式防护罩(皮老虎)、刀具刀片.钢板不锈钢导轨护罩、伸缩式丝杠护罩、卷帘防护罩、防护裙帘、防尘折布、钢制拖链、工程塑料拖链、机床工作灯、机床垫铁、JR—2型矩形金属软管、DGT导管防护套、可调塑料冷却管、吸尘管、通风管、防爆管、行程槽板、撞块、排屑机、偏摆仪、平台\花岗石平板\铸铁平板及各种操作件等。

数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件！

根据刀具结构可分为：

整体式：刀具为一体，由一个坯料制造而成，不分体；

焊接式式：采用焊接方法连接，分刀头和刀杆；

机夹式：机夹式又可分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！

特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。

根据制造刀具所用的材料可分为：

高速钢刀具；

硬质合金刀具；

金刚石刀具；

其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

从切削工艺上可分为

车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；

钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

镗削刀具；

铣削刀具等。

刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。

刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。

刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

机床配件，指除机床主体外的所有可方便更换的元件。

机床配件主要包括刀具夹具、操作件、分度头、工作台、卡盘、接头、排屑装置、软管、拖链、防护罩等。其中刀具夹具又分切削刀具、工装夹具、刨刀、数控刀具及配套系统、刀带、拉刀、切刀、滚刀、齿轮刀具、机用锯片、数控刀具、夹头、冲头、车刀、铰刀、镗刀、插齿刀、剃齿刀、机用刀片、刀柄、铣刀、螺纹刀具、钻头、刀杆、其他刀具、夹具、丝锥；操作件分手轮、拉手、手柄、把手、门钮、其它操作件产品；

分度头分为等分分度头、半万能分度头、万能分度头、简易分度头、立卧分度头、数控分度头、悬臂分度头；

工作台手动回转工作台、立卧回转工作台、数控立卧回转工作台、数控移动工作台、角度工作台、可调工作台；

卡盘分二爪自定心卡盘、短圆柱型三爪自定心卡盘、短圆锥型三爪自定心卡盘、电动三爪自定心卡盘、电动三爪卡盘、可调三爪自定心卡盘、四爪管子复合卡盘、四爪单动卡盘、高速通孔动力卡盘、三爪楔式(动力)自定心卡盘、三爪手紧卡盘、锥柄卡盘、三爪自定心卡盘、四爪自定心卡盘、精密三爪自定心卡盘、四爪复合卡盘、六爪自定心卡盘；

接头分金属螺口软管接头、法兰式接头、圆定座、固定圈；

排屑装置分链板式排屑装置、永磁式排屑装置、复合式排屑装置、螺旋式排屑装置、磁刮板式排屑装；

软管分尼龙软管、聚乙烯软管、双层开口管、椭圆软管。

机床配件的合理运用有助于提高工作效率和节约成本，在机加工中已经得到了广泛的注意和运用。

（1）虚拟机床：通过研发机电一体化的、硬件和软件集成的仿真技术，来实现提高机床的设计水平和使用绩效。

（2）绿色机床：强调节能减排，力求使生产系统的环境负荷达到最小化。

（3）智能机床：提高生产系统的智能化、可靠性、加工精度和综合性能。

（4）e-机床：提高生产系统的独立自主性以及与使用者和管理者的交互能力，使机床不仅是一台加工设备，而是成为企业管理网络中的一个节点。

其中，绿色机床将成为研究热点。将毛坯转化为零件的工作母机，在使用过程中不仅消耗能源，还会产生固体、液体和气体废弃物，对工作环境和自然环境造成直接或间接的污染。据此，绿色机床应该具有以下特点：机床主要零部件由再生材料制造；机床的重量和体积减少50%以上；通过减轻移动质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30%～40%；使用过程中产生的各种废弃物减少50%～60%，保证基本没有污染的工作环境；报废后机床材料100%可回收。据统计，机床使用过程中用于切除金属的功率只占到25%左右，各种损耗和辅助功能占去大部分。机床绿色化的第一个措施，是通过大幅度降低机床重量和减少驱动功率来构建具有生态效益的机床。绿色机床提出一种全新的概念，大幅减少重量，力求节省材料，同时降低能耗。　

近年来中国的机床防市场上出现了一种新的市场：网上市场。这个就是电子商务在传统行业中起到重大作用的一种表现方式。

目前中国锻压机械行业厂家销售收入在500万元以上的企业约600家，其中绝大多数为中小型企业，大重型、数控精密机械加工核心设备和生产设施（厂房、起重、装配条件）不足，生产能力受到很大限制。

中国是机床消费的传统大国，消费额已连续数年排名世界第一。中国作为机床消费大国同时也是机床生产大国，2009年，中国首次成为世界机床第一生产大国。金属成形机床作为机床行业的一个重要组成部分，也呈现出高速增长的态势。据有关统计，2010年，中国生产金属成形机床的规模以上企业602家，完成工业总产值402亿元，出口5.69亿美元，进口19.06亿美元。

为了满足国民经济发展的需要，以及企业的可持续发展要求，特别是为应对国际金融危机，近几年金属成形机床行业加大了新产品开发力度，企业的科研、设计、制造能力不断增强，行业整体技术水平进一步提高，开发出一大批具有较高技术水平的新产品，并且在生产实践中得到了验证，受到用户的好评和认可。

目前中国金属成形机床主要产品与国外的技术差距明显缩小，某些产品档次接近国际水平，产品类型基本覆盖了国际市场上的所有产品，产品质量特别是稳定性、可靠性显着提高，基本满足国民经济发展的需要，也具备了冲击世界中高档金属成形机床市场的能力。

中国金属成形机床行业产品结构不断优化并呈现以下特点：第一，随着工业发展和技术进步，产品呈现向大（重）型、超重型方向发展的趋势。第二，中高档智能柔性成形机床成为市场需求的主流和重点。各行业在技术升级改造过程中都要求高速、高精度、高刚度、复合、智能柔性的金属成形机床。第三，定制型产品所占比重逐步提升，以满足不同用户的个性化需求。

中国是金属成形机床生产大国还不是强国近年来，国内机床行业发展势头良好，通过技术改造，研发水平、制造水平、产品质量和市场容量都明显提升。2009年中国已跃居成为世界第一机床生产大国，但与发达国家的差距依然明显。金属成形机床作为机床工具的一个重要类别，也具有大而不强的特征，主要表现在：第一、企业规模较小，目前中国锻压机械行业厂家销售收入在500万元以上的企业约600家，其中绝大多数为中小型企业，大重型、数控精密机械加工核心设备和生产设施（厂房、起重、装配条件）不足，生产能力受到很大限制，无法满足生产大构件、大吨位、大台面、高精度、整体加工成形产品的要求。第二、关键功能部件发展滞后，国产功能部件和数控系统发展滞后，功能部件配套能力既弱又散。不论是机械类功能部件，还是数控系统、电气类功能部件，高档功能部件几近是空白，中档功能部件行业产业化、规模化程度不高，难以满足国产主机的配套要求，关键功能部件发展滞后已经成为金属成形机床产业发展的瓶颈。第三、产品结构有待进一步优化，智研数据研究中心调查员表示：中国金属成形机床行业产品结构在最近几年不断优化，但目前中国金属成形机床中小型、低附加值产品占比仍然较大。提高大重型金属成形机床的生产，进一步优化产品结构是金属成形机床行业发展的长期任务。

一、机床数控化改造的必要性。

数控技术是先进制造技术的核心技术，它的整体水平标志着一个国家产业现代化的水平和综合国力的强弱，具有超越其经济价值的战略物资地位。目前我国企业机械 制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统依靠进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设 备维修气力薄弱，进口的备件维修本钱高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已由于各方面原因不能使用等等。因此 目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的尽大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约本钱，进一步发挥 老式传统机床的功效和潜伏价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。

二、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、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；

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；

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；

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。

三、机床数控化改造的内容

下面按第三种改造方式以车床数控化改造为例，结合我公司在机床改造中的实际操纵情况介绍一下其改造的主要内容和主要结构形式。

1、进给轴的改造

普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同 的进刀量即X轴运动。普通车床数控化改造时一般都往掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替，具体体现为：

Z轴：纵向电机→减速箱（或联轴器）→纵向滚珠丝杠→大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。

X轴：横向电机→减速箱（或联轴器）→横向滚珠丝杠→横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量。

改造后整个传动链的传动精度在保证机床刚性的条件下，与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度情况等有很大的关系。

1）、滚珠丝杠副的选择和布置结构形式

普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等 等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。滚珠丝杠副有以下一些特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.90～0.96；若使用的丝杠 螺母预紧后，可以完全消除间隙，进步传动刚度；摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，消息摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；磨损小、寿 命长、精度保持性好。但应留意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此丝杠立式和倾斜使用 时，应增加制动装置或平衡装置。

2）、机床导轨

普通车床导轨大多采用的是滑动导轨，其动、静摩擦系数大，在使用一段时间后都会有不同程度的磨损，对机床传动精度和其保持性带来很大的影响。因此在对其进 行数控化改造的同时必须针对机床导轨状况进行必要的检验处理，对于磨损较严重的更要进行大修，即进行磨削、淬火、贴塑、配刮等处理，同时采用公道的润滑， 充分保证其精度。

3）、电机与丝杠的联接

在满足机床要求的条件下，为减少中间环节带来的传动误差，我们多将电机与丝杠副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。一般对于小型车床如 C6116型，由于空间尺寸有限，特别是X轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动；对于大型车床如C6150,床身长5米的车床，由于 丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的题目，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的题目，往往电机都要通过几级减速来传动。无论是采用齿轮还是同步带论 来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法、偏心轴调整法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。

2、主轴部分的改造

车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。普通车床由主电动机经皮带传动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自 动变速获得（9～24）级转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。普通 车床在数控化改造时大部分情况下保存原主轴箱，不做改动或少做改动。

3、刀架部分的改造

目前数控车床刀架基本为电动刀架，其特点是定位更正确、迅速。老式传统车床刀架多为手动、液压驱动或少部分的电动，改造时可以根据需要对其加以更换。

电动刀架可分为卧式转塔刀架（一般安装8～12把刀）和立式电动刀架，立式电动刀架有四工位（或六工位），其中每一种刀架又有抬刀刀架（两端齿盘）和免抬刀刀架（三端齿盘）之分。卧式转塔刀架价格相对较贵，改造中常用立式四工位电动刀架。

4、润滑部分的改造

老式传统车床除主轴箱外，导轨、丝杠副、光杆等多用油枪定期注油润滑和油脂润滑，这对机床的导轨、丝杠副等的精度保持很不利，在同等驱动下机床运动的稳定性、灵活性也差一些。

5、机床防护

机床改造后整个防护分局部防护、半防护和全防护三种。

四、机床数控化改造的联调

机床安装、系统各参数按要求设置完成之后，在机电联调时还需完成各种动作试验、功能试验、空运转、负荷试验，检验机床数控化改造后是否满足要求。

1、空运转前的检查

通电前机床外观检查（检查机床各部位的装配质量，使他们能在通电后正常工作）。

（1）重要固定结合面应紧密贴合，用0.03塞尺检查时应该插不进，滑动导轨面的端部用0.03塞尺检查深度小于20mm。重要固定结合面为床头箱与床身 的结合面，转塔刀架底座与滑板的结合面，尾座体与尾座底板的结合面，床身与床身（拼结床身）的结合面，镶钢导轨与基础件的结合面等。

（2）仔细检查各个箱体及各个运动部件是否按要求加油，箱体中的油平面不得低于油标线以下。冷却箱中是否有足够的冷却液，液压站、自动间歇润滑装置的油是 否到油位指示器规定的油位，电器控制箱中的各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位，通电启动集中润滑装置使各润滑部位及润滑油路布满润滑油。

4、空运转试验

（1）主运动机构运转试验

在不切削状态下，试验主轴运转时间的温度变化和空载功率。机床主运动机械由低、中、高三档转速，有级变速为全部转速运转时间不少于2分钟，在最高转速段不得少于1小时，使主轴轴承达到稳定温度。检查主轴轴承的温度不超过70℃。

（2）连续空运转试验

用数控程序指令全部功能做（不切削）连续运动和回转试验。其运动时间不大于15分钟。每个循环终了停车，并模拟松卡工作，停车不超过一分钟，根据客户不同的要求连续运转48h～72h。

5、试切

在机床各项几何精度和运动精度满足要求后，应按相应标准和自定标准加工工件，以检测机床数控化改造后的加工性能。有的除了要进行必要的精加工外，还要进行一定的负荷试验，以检查其精度的稳定性。

在上述各项试验满足要求后，机床数控化改造后的联调工作也就完成了。

数控机床电气故障诊断有故障检测、故障判断及隔离和故障定位三个阶段。第一阶段的故障检测就是对数控机床进行测试，判断是否存在故障；第二阶段是判定故障性质，并分离出故障的部件或模块；第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板，以缩短修理时间。为了及时发现系统出现的故障，快速确定故障所在部位并能及时排除，要求故障诊断应尽可能少且简便，故障诊断所需的时间应尽可能短。为此，可以采用以下的诊断方法：

直观法

利用感觉器官，注意发生故障时的各种现象，如故障时有无火花、亮光产生，有无异常响声、何处异常发热及有无焦煳味等。仔细观察可能发生故障的每块印制线路板的表面状况，有无烧毁和损伤痕迹，以进一步缩小检查范围，这是一种最基本、最常用的方法。

CNC系统的自诊断功能

依靠CNC 系统快速处理数据的能力，对出错部位进行多路、快速的信号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，及时对故障进行定位。现代CNC系统自诊断功能可以分为以下两类：

（1） 开机自诊断开机自诊断是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止，系统内部的诊断程序自动执行对CPU、存储器、总线、I/O 单元等模块、印制线路板、CRT 单元、光电阅读机及软盘驱动器等设备运行前的功能测试，确认系统的主要硬件是否可以正常工作。

（2） 故障信息提示当机床运行中发生故障时，在CRT 显示器上会显示编号和内容。根据提示，查阅有关维修手册，确认引起故障的原因及排除方法。一般来说，数控机床诊断功能提示的故障信息越丰富，越能给故障诊断带来方便。但要注意的是，有些故障根据故障内容提示和查阅手册可直接确认故障原因；而有些故障的真正原因与故障内容提示不相符，或一个故障显示有多个故障原因，这就要求维修人员必须找出它们之间的内在联系，间接地确认故障原因。

数据和状态检查

CNC系统的自诊断不但能在CRT 显示器上显示故障报警信息，而且能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式提供机床参数和状态信息，常见的数据和状态检查有参数检查和接口检查两种。

（1） 参数检查数控机床的机床数据是经过一系列试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。这些数据包括增益、加速度、轮廓监控允差、反向间隙补偿值和丝杠螺距补偿值等。当受到外部干扰时，会使数据丢失或发生混乱，机床不能正常工作。

（2） 接口检查CNC系统与机床之间的输入/输出接口信号包括CNC 系统与PLC、PLC 与机床之间接口输入/输出信号。数控系统的输入/输出接口诊断能将所有开关量信号的状态显示在CRT 显示器上，用“1”或“0”表示信号的有无，利用状态显示可以检查CNC系统是否已将信号输出到机床侧，机床侧的开关量等信号是否已输入到CNC 系统，从而可将故障定位在机床侧或是在CNC 系统。

报警指示灯显示故障

现代数控机床的CNC 系统内部，除了上述的自诊断功能和状态显示等“软件”报警外，还有许多“硬件”报警指示灯，它们分布在电源、伺服驱动和输入/输出等装置上，根据这些报警灯的指示可判断故障的原因。

备板置换法

利用备用的电路板来替换有故障疑点的模板，是一种快速而简便的判断故障原因的方法，常用于CNC 系统的功能模块，如CRT 模块、存储器模块等。需要注意的是，备板置换前，应检查有关电路，以免由于短路而造成好板损坏，同时，还应检查试验板上的选择开关和跨接线是否与原模板一致，有些模板还要注意模板上电位器的调整。置换存储器板后，应根据系统的要求，对存储器进行初始化操作，否则系统仍不能正常工作。

交换法

在数控机床中，常有功能相同的模块或单元，将相同模块或单元互相交换，观察故障转移的情况，就能快速确定故障的部位。这种方法常用于伺服进给驱动装置的故障检查，也可用于CNC 系统内相同模块的互换。

敲击法

CNC 系统由各种电路板组成，每块电路板上会有很多焊点，任何虚焊或接触不良都可能出现故障。用绝缘物轻轻敲打有故障疑点的电路板、接插件或电器元件时，若故障出现，则故障很可能就在敲击的部位。

测量比较法

为检测方便，模块或单元上设有检测端子，利用万用表、示波器等仪器仪表，通过这些端子检测到的电平或波形，将正常值与故障时的值相比较，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于数控机床具有综合性和复杂性的特点，引起故障的因素是多方面的。上述故障诊断方法有时要几种同时应用，对故障进行综合分析，快速诊断出故障的部位，从而排除故障。同时，有些故障现象是电气方面的，但引起的原因是机械方面的；反之，也可能故障现象是机械方面的，但引起的原因是电气方面的；或者二者兼而有之。因此，对它的故障诊断往往不能单纯地归因于电气方面或机械方面，而必须加以综合，全方位地进行考虑。

点位控制数控机床：这类数控机床仅能控制在加工平面内的两个坐标轴带动刀具与工件相对运动，从一个坐标位置快速移动到下一个坐标位置，然后控制第三个坐标轴进行钻镗切削加工。

轮廓控制数控机床：这类数控机床具有控制几个坐标轴同时协调运动，即多坐标轴联动的能力，使刀具相对于工件按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的功能。

CNC控制功能：CNC能控制和能联动控制的进给轴数。CNC的控制进给轴有：移动轴和回转轴；基本轴和附加轴。如NC车床：只要两轴联动，在具有多刀架的车床上则需要两轴以上的控制轴。

NC镗铣床：加工中心等需要有3根或3根以上的控制制轴。联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难。    

(1)耐磨性与消震性好。由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所以耐磨性好。同样，由于石墨的存在的消震性优于钢。 　　

(2)机床铸件工艺性能好。由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢。 　　

硬度和抗拉强度之间的关系：灰铸铁的硬度和抗拉强度之间，存在一定的对应关系，其经验关系式为： 　　

1、当O≥196N/mm㎡时 　　HB=RH(飞00+0 4380b) (B1) 　　

2、当0≥796N/mm㎡时 　　HB=RH (44+O 7240b) (B2) 　　式中相对硬度(RH)值主要由原材料、熔化工艺、处理工艺及铸件的冷却速度所确定。 　　

树脂砂型刚度好，浇注初期砂型强度高这就有条件利用铸铁凝固过程的石墨化膨胀，有效地消除缩孔、缩松缺陷，实现灰铸铁、球墨铸铁件的少冒口、无冒口铸造。 　　

实型铸造生产中采用聚苯乙烯泡塑模样应用呋哺树脂自硬砂造型。当金属液浇入铸型时，泡沫塑料模样在高温金属液作用下迅速气化，燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料所占据的位置，冷却凝固成与模样形状相同的实型铸件。 　　

相对来说，消失模铸造对于生产单件或小批量的汽车覆盖件，机床床身等大型模具较之传统砂型有很大优势，它不但省去了昂贵的木型费用，而且便于操作，缩短了生产周期，提高了生产效率，具有尺寸精度高，加工余量小，表面质量好等优势。