普通铣床的改造与调试
目录
引言 1
一、铣床的简介 2
（一）铣床发展史 2
（二）铣床的分类 2
（二）铣床的功能 2
X51铣床的工作台简单改造 3
（一）X轴方向的改造 3
（二）Z轴方向的改造 5
三、改装后铣床的调试 6
（一）Z轴行程的调整 6
（二）机床水平的调整 8
（三）丝杆间隙的补偿 10
四、改装后的的优点与缺陷 11
（一）优点 11
（二）缺点 11
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
随着社会的发展，数控技术在制造业的运用更加成熟，现在，机床都向着自动化方向发展。传统的机床结合计算机技术、自动控制技术发展成为数控机床，人们通过控制计算机达到加工目的，减少了人力的使用。
在中国，数控技术发展还不够成熟，还赶不上日、美等发达国家，我国还存在很多的普通机床，这些传统的机床大多面临着淘汰，但还有很大的利用价值，对于很多企业来说，购进新型数控设备成本太高，因此，都会将传统机床进行改造。
对于机床的改造，要求不影响原有的功能，同时最大限度节省人工供力，还要即尽量节约资源，降低成本。改造好的机床都会进行安装和调试，测试机床的性能，尽量达到预期设想的标准。
传统的普通机床有很多的类型：车床、铣床、钻床、磨床、刨床等。对于同一类型的普通机床，甚至是同一台机床都有很多的改造方法，本文是对一台型号为X51的立式铣床进行简单的改造，同时机床进行简单调试，通过查阅相关资料，结合导师的指导完成课题。
由于水平有限，在写作的过程中存在自己的设想，可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
能会出现错误请给予批评指证。
铣床的简介
（一）铣床发展史
1818年，美国人E.惠特尼制造了第一台卧式铣床，经过44年的发展，美国人J.R.布朗制造了万能铣床，后来发展成升降台铣床，1884年前后出现了龙门铣床。
随着时间的推移，铣床发展的更加迅速，20世纪初期出现了半自动铣床，中期随着社会的发展，铣床开始向自动化过度。70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，铣床的加工范围、精度效率都得到提高。
之后数控编程开始应用于机床，使铣床的加工效率得到更大的提高。数控铣床减少了人们的劳力输出。
（二）铣床的分类
1．应用最多的是升降台铣床：有万能式升降台铣床、卧式和立式升降台铣床等，主要用于加工中小型零件。
2．大型龙门铣床：适应于加工大型零件。
3．单柱铣床和单臂铣床：适应于加工大型零件。
4．还有一些其它铣床：仪表铣床、圆形工作台式和矩形工作台式不能升降铣床、工具铣床、键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，这些铣床相对于前面三种应用比较少。
（三）铣床的功能
铣床上可以加工平面、沟槽、齿轮、花键轴、螺纹、螺旋槽，另外，先进的数控铣床还可用于对立体曲面、内孔的加工及进行切断工作。
X51铣床的工作台改造
X轴方向的改造
在改造过程中，为了降低成本要最大限度利用机床，同时要保证机床的性能，不能影响正常的零附件加工。工作台进给方向结构如图2-1所示
图2-1 X轴结构图
将原来的普通梯形丝杆拆下，换成滚珠丝杠副，在丝杆的两端装上两对深沟球轴承和推力球轴承，固定在轴承座上连入工作台，将电机固定在工作台上电机的通过联轴器与丝杆连接，完成电机的旋转运动转化为工作台的进给运动。Y轴与X轴同理垂直于X、Z轴方向。
丝杆的选择
图2-1中的5表示丝杆的选择：
计算名义直径，来估选出应用丝杆的粗细，丝杆的名义直径越大，则承受能力和刚度越大，当然，选取太大的直径会影响机床的性能和效率，滚珠丝杠直径按所承受的载荷来选择，一般铣床不工作时承受最小载荷Fmin，加工零件是承受最大载荷Fmax，丝杆承受载荷在最大和最小载荷之间，所以取平均载荷
Favg=（Fmax+Fmin）/2 （1-1）
①最小动载荷
Fmin=μ(m1+m2)g (1-2)
式中μ表示导轨间的摩擦时数；m1表示工件的质量；m2表示工作台质量；g表示重力加速度。
②铣床的最大动载荷发生在对工件进行端面铣时
Fmax=Fa+μ[（m1+m2）g+Fb] （1-3）
式中Fa表示主切削力沿进给方向切削分力；Fb表示主切削力沿垂直方向的切削分力。
③最大动载荷 F= Favg (1-4)
式中L表示滚珠丝杠寿命系数为，n表示滚珠丝杠平均转速，T表示要求使用的寿命系数。
估算出铣床的丝杆的最大动载荷后，通过查阅相关资料，比较最大动载荷来选择滚珠丝杠的型号。
因为工件的质量m1具有不确定性，材料也影响分切削力Fa、Fb的大小，所以我们可以选取比最大动载荷所对应的名义直径再大一点丝杠，来保证机床的性能。
电机的选择
图2-1中的1表示的电机的选择：
①计算电机负载转矩Tm
Tm＝ （2-1）
式中δP表示脉冲当量；Fm表示进给牵引力（N）；θb表示步距角，初选双拍制为0.75°；η表示电机--丝杠的传动效率，为轴承、丝杆效率之积。
②估算步进电机起动转矩Tq
Tq＝ （2-2）
③计算电机最大静转矩Tmax
Tmax＝ （2-3）
式中λ取0.951（以五项十拍记）。
④计算电机运行频率fe 和fk
fe＝ （2-4）
fk＝ （2-5）
式中vs表示最大切削进给速度（m/min）；vmax表示最大快移速度（m/min）；δP表示脉冲当量，取0.01mm/step。
为了不影响Z轴的行程，电机就不能和通过联轴器和Z轴链接，要想将电机的旋转为Z轴的上下进给运动，必须通过齿轮带的转化。如图2-2中的1所表示的电机通过2所表示的齿轮同步带与滚珠丝杠链接电机固定在工作台下部箱体的右侧（箱体中为Y轴省略未画），滚珠丝杆的上部固定在箱体上，通过内六角螺钉连接在一起，滚珠丝杠通过4所表示的支撑座与机床底座连接在一起，丝杠的下部悬空。
引言 1
一、铣床的简介 2
（一）铣床发展史 2
（二）铣床的分类 2
（二）铣床的功能 2
X51铣床的工作台简单改造 3
（一）X轴方向的改造 3
（二）Z轴方向的改造 5
三、改装后铣床的调试 6
（一）Z轴行程的调整 6
（二）机床水平的调整 8
（三）丝杆间隙的补偿 10
四、改装后的的优点与缺陷 11
（一）优点 11
（二）缺点 11
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
随着社会的发展，数控技术在制造业的运用更加成熟，现在，机床都向着自动化方向发展。传统的机床结合计算机技术、自动控制技术发展成为数控机床，人们通过控制计算机达到加工目的，减少了人力的使用。
在中国，数控技术发展还不够成熟，还赶不上日、美等发达国家，我国还存在很多的普通机床，这些传统的机床大多面临着淘汰，但还有很大的利用价值，对于很多企业来说，购进新型数控设备成本太高，因此，都会将传统机床进行改造。
对于机床的改造，要求不影响原有的功能，同时最大限度节省人工供力，还要即尽量节约资源，降低成本。改造好的机床都会进行安装和调试，测试机床的性能，尽量达到预期设想的标准。
传统的普通机床有很多的类型：车床、铣床、钻床、磨床、刨床等。对于同一类型的普通机床，甚至是同一台机床都有很多的改造方法，本文是对一台型号为X51的立式铣床进行简单的改造，同时机床进行简单调试，通过查阅相关资料，结合导师的指导完成课题。
由于水平有限，在写作的过程中存在自己的设想，可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
能会出现错误请给予批评指证。
铣床的简介
（一）铣床发展史
1818年，美国人E.惠特尼制造了第一台卧式铣床，经过44年的发展，美国人J.R.布朗制造了万能铣床，后来发展成升降台铣床，1884年前后出现了龙门铣床。
随着时间的推移，铣床发展的更加迅速，20世纪初期出现了半自动铣床，中期随着社会的发展，铣床开始向自动化过度。70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，铣床的加工范围、精度效率都得到提高。
之后数控编程开始应用于机床，使铣床的加工效率得到更大的提高。数控铣床减少了人们的劳力输出。
（二）铣床的分类
1．应用最多的是升降台铣床：有万能式升降台铣床、卧式和立式升降台铣床等，主要用于加工中小型零件。
2．大型龙门铣床：适应于加工大型零件。
3．单柱铣床和单臂铣床：适应于加工大型零件。
4．还有一些其它铣床：仪表铣床、圆形工作台式和矩形工作台式不能升降铣床、工具铣床、键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，这些铣床相对于前面三种应用比较少。
（三）铣床的功能
铣床上可以加工平面、沟槽、齿轮、花键轴、螺纹、螺旋槽，另外，先进的数控铣床还可用于对立体曲面、内孔的加工及进行切断工作。
X51铣床的工作台改造
X轴方向的改造
在改造过程中，为了降低成本要最大限度利用机床，同时要保证机床的性能，不能影响正常的零附件加工。工作台进给方向结构如图2-1所示
图2-1 X轴结构图
将原来的普通梯形丝杆拆下，换成滚珠丝杠副，在丝杆的两端装上两对深沟球轴承和推力球轴承，固定在轴承座上连入工作台，将电机固定在工作台上电机的通过联轴器与丝杆连接，完成电机的旋转运动转化为工作台的进给运动。Y轴与X轴同理垂直于X、Z轴方向。
丝杆的选择
图2-1中的5表示丝杆的选择：
计算名义直径，来估选出应用丝杆的粗细，丝杆的名义直径越大，则承受能力和刚度越大，当然，选取太大的直径会影响机床的性能和效率，滚珠丝杠直径按所承受的载荷来选择，一般铣床不工作时承受最小载荷Fmin，加工零件是承受最大载荷Fmax，丝杆承受载荷在最大和最小载荷之间，所以取平均载荷
Favg=（Fmax+Fmin）/2 （1-1）
①最小动载荷
Fmin=μ(m1+m2)g (1-2)
式中μ表示导轨间的摩擦时数；m1表示工件的质量；m2表示工作台质量；g表示重力加速度。
②铣床的最大动载荷发生在对工件进行端面铣时
Fmax=Fa+μ[（m1+m2）g+Fb] （1-3）
式中Fa表示主切削力沿进给方向切削分力；Fb表示主切削力沿垂直方向的切削分力。
③最大动载荷 F= Favg (1-4)
式中L表示滚珠丝杠寿命系数为，n表示滚珠丝杠平均转速，T表示要求使用的寿命系数。
估算出铣床的丝杆的最大动载荷后，通过查阅相关资料，比较最大动载荷来选择滚珠丝杠的型号。
因为工件的质量m1具有不确定性，材料也影响分切削力Fa、Fb的大小，所以我们可以选取比最大动载荷所对应的名义直径再大一点丝杠，来保证机床的性能。
电机的选择
图2-1中的1表示的电机的选择：
①计算电机负载转矩Tm
Tm＝ （2-1）
式中δP表示脉冲当量；Fm表示进给牵引力（N）；θb表示步距角，初选双拍制为0.75°；η表示电机--丝杠的传动效率，为轴承、丝杆效率之积。
②估算步进电机起动转矩Tq
Tq＝ （2-2）
③计算电机最大静转矩Tmax
Tmax＝ （2-3）
式中λ取0.951（以五项十拍记）。
④计算电机运行频率fe 和fk
fe＝ （2-4）
fk＝ （2-5）
式中vs表示最大切削进给速度（m/min）；vmax表示最大快移速度（m/min）；δP表示脉冲当量，取0.01mm/step。
为了不影响Z轴的行程，电机就不能和通过联轴器和Z轴链接，要想将电机的旋转为Z轴的上下进给运动，必须通过齿轮带的转化。如图2-2中的1所表示的电机通过2所表示的齿轮同步带与滚珠丝杠链接电机固定在工作台下部箱体的右侧（箱体中为Y轴省略未画），滚珠丝杆的上部固定在箱体上，通过内六角螺钉连接在一起，滚珠丝杠通过4所表示的支撑座与机床底座连接在一起，丝杠的下部悬空。
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