此次設計包括機牀的主運動設計，縱向進給運動設計，其中還包括齒輪模數計算及校核，主軸剛度的校核等。
關鍵詞：數控機牀開放式數控系統電動機
Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)basedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,bythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.
Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.
Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor
當前的世界已進入信息時代，科技進步日新月異。生產領域和高科技領域中的競爭日益加劇，產品技術進步、更新換代的步伐不斷加快。現在單件小批量生產的零件已佔到機械加工總量的80%以上，而且要求零件的質量更高、精度更高，形狀也日趨複雜化，這是擺在機牀工業面前的一個突出問題。為了解決複雜、精密、單件小批量以及形狀多變的零件加工問題，一種新型的機牀——數字控制(Numericalcontrol)機牀的產生也就是必然的了。
此次設計是數控機牀主傳動系統的設計，其中包括機牀的主運動設計，縱向進給運動設計，還包括齒輪模數計算及校核，主軸剛度的校核等。
數控車牀是基於數字控制的，它與普通車牀不同，因此數控車牀機械結構上應具有以下特點：
1．由於大多數數控車牀採用了高性能的主軸，因此，數控機牀的機械傳動結構得到了簡化。
2．為了適應數控車牀連續地自動化加工，數控車牀機械結構，具有較高的動態剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。
3．更多地採用高效傳動部件，如滾動絲桿副等。CNC裝置是數控車牀的核心，用於實現輸入數字化的零件程序，並完成輸入信息的存儲，數據的變換，插補運算以及實現各種控制功能。
2.2總體方案的擬定
1．根據設計所給出的條件，主運動部分z=18級，即傳動方案的選擇採用有級變速最高轉速是2000r/min，最低轉速是40r/min，。
2．縱向進給是一套獨立的傳動鏈，它們由步進電機，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動比應滿足機牀所要求的。
3．為了保證進給傳動精度和平穩性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲桿螺母副，並應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。
4．採用滾珠絲桿螺母副可以減少導軌間的摩擦阻力，便於工作台實現精確和微量移動，且方法簡單。
主運動設計
參數的確定
一。瞭解車牀的基本情況和特點---車牀的規格系列和類型
1.通用機牀的規格和類型有系列型譜作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設計中的車牀是普通型車牀，其品種，用途，性能和結構都是普通型車牀所共有的，在此就不作出詳細的解釋和説明了。
2.車牀的主參數（規格尺寸）和基本參數（GB1582-79，JB/Z143-79）：
最大的工件迴轉直徑D（mm）是400；刀架上最大工件迴轉直徑D1大於或等於200；主軸通孔直徑d要大於或等於36；主軸頭號（JB2521-79）是6；最大工件長度L是750～2000；主軸轉速範圍是：32～1600；級數範圍是：18；縱向進給量mm/r0.03～2.5；主電機功率（kw）是5.5～10。
傳動件的設計
傳動方案確定後，要進行方案的結構化，確定個零件的實際尺寸和有關佈置。為此，常對傳動件的尺寸先進行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數、離合器、制動器、帶輪的根數和型號等。在這些尺寸的基礎上，畫出草圖，得出初步結構化的有關佈置與尺寸；然後按結構尺寸進行主要零件的驗算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強度等，必要時作結構和方案上的修改，重新驗算，直到滿足要求。
對於本次設計，由於是畢業設計，所以先用手工畫出草圖，經自己和指導老師的多次修改後，再用計算機繪出。
一。三角帶傳動的計算
三角帶傳動中，軸間距A可以較大。由於是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，亦可因而緩和衝擊及隔離震動，使傳動平穩。帶傳動結構簡單，但尺寸，機牀中多用於電機輸出軸的定比傳動。
目錄
第一章引言1
第二章設計方案論證與擬定2
2.1總體方案的論證2
2.2總體方案的擬定2
2.3主傳動系統總體方案圖及傳動原理2
第三章設計計算説明5
3.1主運動設計5
3.1.1參數的確定5
3.1.2傳動設計6
3.1.3轉速圖的擬定8
3.1.4帶輪直徑和齒輪齒數的確定12
3.1.5傳動件的設計19
3.2縱向進給運動設計38
3.2.1滾珠絲桿副的選擇38
3.2.2驅動電機的選用42
結論47
小結48
該例件為某機型機身結構件框類零件，是典型的薄壁深腔類零件。該零件最大外廓尺寸為3500mm×800mm，最高處為70mm，壁厚公差為±0.1mm，端頭斜面傾斜角度為42°。該產品外形理論型面複雜，立筋及腹板壁厚要求較薄，在加工過程中零件特別容易產生變形，因此加工難度特別大。
2.零件加工工藝性分析
該零件加工難點在於：
①毛坯去除量大，應力大，零件容易產生變形。毛坯去除量接近90%，加工過程中產生巨大應力，變形難以控制。
②腔深、壁薄。零件高度最高處達70mm，立筋最薄處1.5mm，腹板最薄處1.5mm，加工過程中容易產生變形。
③該零件為雙面腔，翻轉過程中公差積累，尺寸保證困難。
④工藝連接筋較多，零件腔內腹板形狀複雜，加工中接刀區域繁多，大大增加編程難度。
⑤零件中間部位懸空，加工中容易產生震顫，影響零件表面粗糙度值及腹板尺寸，對工裝要求很高。
⑥零件端頭處立筋傾斜角度過大，給加工帶來了很大難度。針對這種情況，在加工前期，我們制定了合理的加工方案及部分典型位置的加工方法。在編程過程中，將CATIA軟件的加工功能和VERICUT模擬仿真相結合，並應用新的機械加工理念，採用數控加工中心高速切削的加工方法，結合合理的刀具和切削參數，最終大大減少了加工中的變形，在提高加工效率的同時，很好地保證了零件的質量要求。
3.加工設備及數控加工工藝方案
該零件在數控加工中心JOBS146上進行加工。操作系統為SIEMENS840D；X向行程為500mm，Y向行程為3000mm，Z向行程為1250mm，A±93°，C±200°；主軸轉速為50～24000r/min；主軸功率為49kW；刀柄為HSKA63。由於零件外形尺寸及質量較大，粗加工後應力變形嚴重，數控加工時的定位裝夾不適合採取周邊工藝牆的方案，只能採取在零件上增加合適工藝凸台為輔助基準的方法來保證零件正、反兩面的加工。依據毛料尺寸，零件兩側間隔約600mm，共設置6對工藝凸台為輔助基準，其寬度為80mm；零件上部端頭內部也設置一工藝凸台，有利於零件加工中的定位、裝夾和壓緊。以工藝凸台為輔助基準的定位、裝夾方式，替代了銑切夾具，節省了研製成本，縮短了零件的研製週期，提高了零件的整體剛性，解決了零件局部剛性差的問題，有利於加工尺寸的穩定。工藝凸台在環形框零件精加工完成後由數控工序去除。工藝凸台的佈置形式如圖4所示。根據零件的結構特點和毛坯狀況，最終確定數控加工分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。粗加工階段主要是去除毛坯的大部分加工餘量，考慮到零件毛料去除量大，內應力釋放後產生扭曲和變形，零件所有表面預留了10mm的加工餘量。為充分消除零件的內應力變形，保證零件精加工後的重要特性尺寸和表面粗糙度，滿足其較高的形狀及位置精度要求，零件的半精加工階段分兩次進行，零件所有表面留2mm精加工餘量。考慮到粗加工和淬火後產生的內應力變形對零件半精加工的影響，編程加工原點及編程座標系設置在零件腹板上部的減輕孔中心處。數控精加工階段的主要任務是保證零件的重要特性尺寸和表面粗糙度，滿足其較高的形狀及位置精度要求。考慮到該零件為典型的深腔豎樑結構，在數控精加工階段應以保證零件的尺寸精度和表面質量為主。
4.數控程序編制
（1）程序編制的主要工藝原則。該零件按CATIA三維數字模型加工製造，零件數字模型完整描述了零件的主要信息，是CAD/CAM集成數控編程系統的核心。粗加工階段，為減小零件毛料內應力釋放而產生的扭曲、變形，程序編制採用等高銑削對稱去除大餘量方式，選擇合適的背吃刀量進行分層切削，保持切削和刀具載荷均勻，防止過載和波動，減少銑削內應力造成的變形；考慮到此零件為多槽腔結構設計，區域加工順序選擇不連續加工區域的層優先方法，以保證粗加工後零件各處槽腔及筋板的加工尺寸一致性；為充分釋放粗加工後的零件內應力，零件腹板上的減輕孔粗加工並預留10mm餘量。半精加工是把粗加工後的殘留加工面變得平滑，同時去除拐角處的多餘材料，在工件加工表面留下一層比較均勻的餘量，為精加工做準備。由於半精加工對零件表面質量、輪廓精度及刀具壽命有很大影響，因此，此零件的半精加工分兩次進行，在粗加工預留10mm餘量的基礎上，按先進行內腔、內形加工，後進行外形加工的加工順序，對零件所有表面預留5mm加工餘量進行第一次半精加工後，再進行第二次半精加工，保證零件所有表面預留2mm精加工餘量，最大限度地消除零件變形。精加工是數控加工的最後一道工序，其目的是按照圖樣要求，使零件達到最好的表面質量和輪廓精度。此零件按先內形後外形的加工順序，保證零件的重要特性尺寸和表面粗糙度，滿足其較高的形狀及位置精度要求。針對此零件有多處凹槽腔及拐角的特點，採用二刃（或三刃）等直徑銑刀以插銑加工（也稱為鑽銑加工或直搗式加工）的方式對零件上深陡槽腔的拐角（轉接圓角）進行精加工，以避免由於銑削刀具太長，加工時偏擺太大，導致拐角處的加工尺寸、表面質量差等問題。此零件單面最大精加工深度70mm，是典型的多深腔陡壁結構。為防止精加工時在陡壁面和非陡壁面上的切削載荷的急劇變化，對零件陡壁面和非陡壁面採用不同的程編加工方法，陡壁面採用槽腔銑，非陡壁面採用曲面輪廓銑，使這兩部分都得到有效加工，獲得均勻、理想的表面粗糙度值。總之，精加工階段必須合理安排零件數控加工程序。儘可能地使用連續策略，將程序加工步驟減少到最少，在零件的一些臨界區域應儘量保證不同步驟的精加工路徑不重疊，避免出現刀痕；同時應儘量使用單個刀具精加工臨界區域，防止因更換刀具而導致精加工後加工表面產生接刀痕跡，降低零件的表面質量，增加後續鉗修工序工作量等問題。
（2）數控編程的誤差控制。在圖形交互式自動編程方式中，編程的核心是刀位點的計算，其編程誤差主要考慮兩個誤差：一是刀具軌跡計算誤差；二是殘餘高度。數控編程刀具軌跡是由直線和圓弧組成的線段集合，近似地取代刀具的理想運動軌跡而擬合產生的插補運動，存在着一定的插補計算誤差。這種誤差是刀具軌跡計算誤差的主要組成部分，它會造成零件加工尺寸不到位或過切現象的出現，在CAM軟件中通過設置公差帶的方法來控制刀具軌跡計算誤差。數控粗、半精加工階段的主要目的是去除加工餘量，消除內應力變形，考慮到CAM軟件輸出的刀位文件長度大小及數控機牀CNC控制器的存儲容量限制，其編程程序公差帶（Machiningtolerance）數值應設置為0.2～0.3mm；此零件尺寸公差按照GB1800―1999執行，數控精加工階段編程程序公差帶數值應設置為≤0.05mm，以保證數控編程實際刀具軌跡不超出零件製造公差的範圍。在數控加工中，相鄰刀軌間所殘留的未加工區域的高度稱為殘餘高度，作為評價加工質量的一個重要指標，它的大小決定了零件加工表面的粗糙度值，同時對數控加工完成後的鉗修工作量有很大影響。此零件數控精加工時，對殘餘高度的控制採用合理選擇銑削刀具徑向步進距離（刀軌行距）方法進行編程，在控制殘餘高度、保證加工表面質量的前提下，應以最大的刀軌行距生成數控刀具軌跡，提高數控精加工效率。
（3）數控程序切削用量的確定。數控編程時，必須確定每個程序段的切削用量，並以指令的形式寫到程序中。切削用量主要包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。不同的加工階段和方式應選用不同的切削用量，以充分發揮刀具的切削性能和數控機牀功能，最大限度地提高生產率。主軸轉速n的確定：此零件粗加工及半精加工階段均採用五座標數控龍門銑JOBS146加工。依據該數控機牀性能和所選用加工刀具直徑大小，設置n=15000r/min較為合適；為保證零件表面質量，數控精加工階段採用n=10000r/min，並可根據刀具直徑大小進行適當調整。背吃刀量ap的確定：此零件粗加工階段，依據毛坯材料、機牀性能和刀具直徑，並考慮到內應力變形、加工效率等因素，ap數值確定為5mm較為合理；半精加工及精加工階段，根據加工餘量、刀具直徑以及加工後的表面質量要求等影響因素，ap數值設置為3mm為宜，同時依據選用刀具直徑大小在程序編制時做適當調整。進給速度vf的確定：vf數值應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求及刀具和工件材料來選擇確定。粗、半精和精加工階段分別依據切削刀軌行距、背吃刀量ap、每齒進給量fz、主軸轉速n在保證合理刀具壽命和零件加工精度、表面質量的前提下選取合適的進給速度vf。數控編程中，還應考慮在不同切削情況下采用不同的進給速度。如在初始切削進刀時，特別是Z軸下刀時，由於端銑受力較大，應採用相對較慢的速度進給；對於沿Z軸方向進給，由高往低的曲面區域加工模式，在產生端切削時，也應設置不同的進給速度；切削過程中的平面側向進刀，產生的全刀切削而導致切削條件較差，需採用較低的進給速度。
5.結語
（一）按製造銑刀所用的材料可分為
1．高速鋼刀具；
2．硬質合金刀具；
3．金剛石刀具；
4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
（二）按銑刀結構形式不同可分為
1．整體式：將刀具和刀柄製成一體。
2．鑲嵌式：可分為焊接式和機夾式。
3．減振式當刀具的工作臂長與直徑之比較大時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，多采用此類刀具。
4．內冷式：切削液通過刀體內部由噴孔噴射到刀具的切削刃部；
5．特殊型式：如複合刀具、可逆攻螺紋刀具等。
（三）按銑刀結構形式不同可分為
1．面銑刀（也叫端銑刀）：面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多製成套式鑲齒結構和刀片機夾可轉位結構，刀齒材料為高速鋼或硬質合金，刀體為40Cr。鑽削刀具，包括鑽頭、鉸刀、絲錐等；
2．模具銑刀：模具銑刀由立銑刀發展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結構特點是球頭或端面上佈滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質合金製造。
3．鍵槽銑刀：用於銑削鍵槽。
4．成形銑刀：切削刃與待加工面形狀一致。
二、常用數控銑刀
現就幾種目前比較常用的銑刀類型就其應用場合加以説明。
（一）單刃銑刀
該刀具加工效率高，採用優質的硬質合金作刀體，一般採用刃口鋭磨工藝，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低發熱，光潔度高等特點。它廣泛應用於工藝品、電子、廣告、裝飾和木業加工等行業，適合工廠批量加工以及高要求的產品。
（二）兩刃立銑刀和四刃立銑刀
該類刀具一般採用整體合金結構，其特點是擁有很強的穩定性，刀具可在加工面上穩固地工作，使加工質量得以有效的保證。適用材料範圍廣，如碳素鋼、模具鋼、合金鋼、工具鋼、不鏽鋼、鈦合金、鑄鐵、適用於一般模具、機械零件加工。
（三）螺紋銑刀
隨着中國數控機牀的發展，螺紋銑刀越來越得到人們的認可，它很好的加工性能，成為降低螺紋加工成本、提高效率、解決螺紋加工難題的有力加工刀具。由於目前螺紋銑刀的製造材料為硬質合金，加工線速度可達80～200m/min，而高速鋼絲錐的加工線速度僅為10～30m/min，故螺紋銑刀適合高速切削，加工螺紋的表面光潔度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料，如鈦合金、鎳基合金的螺紋加工一直是一個比較困難的問題，主要是因為高速鋼絲錐加工上述材料螺紋時，刀具壽命較短，而採用硬質合金螺紋銑刀對硬材料螺紋加工則是效果比較理想的解決方案．可加工硬度為HRC58～62。對高温合金材料的螺紋加工，螺紋銑刀同樣顯示出非常優異的加工性能和超乎預期的長壽命。對於相同螺距、不同直徑的螺紋孔，採用絲錐加工需要多把刀具才能完成，但如採用螺紋銑刀加工，使用一把刀具即可。在絲錐磨損、加工螺紋尺寸小於公差後則無法繼續使用，只能報廢；而當螺紋銑刀磨損、加工螺紋孔尺寸小於公差時，可通過數控系統進行必要的刀具半徑補償調整後，就可繼續加工出尺寸合格的螺紋。同樣，為了獲得高精度的螺紋孔，採用螺紋銑刀調整刀具半徑的方法，比生產高精度絲錐要容易得多。對於小直徑螺紋加工，特別是高硬度材料和高温材料的螺紋加工中，絲錐有時會折斷，堵塞螺紋孔，甚至使零件報廢；採用螺紋銑刀，由於刀具直徑比加工的孔小，即使折斷也不會堵塞螺紋孔，非常容易取出，不會導致零件報廢；採用螺紋銑削，和絲錐相比，刀具切削力大幅降低，這一點對大直徑螺紋加工時，尤為重要，解決了機牀負荷太大，無法驅動絲錐正常加工的問題。
螺紋銑刀作為一種採用數控機牀加工螺紋的刀具，成為一種目前廣泛被採用的實用刀具類型。
三、結論
數控銑刀的種類多種多樣，隨着數控行業的日益發展，數控銑刀的類型和應用條件和場合也必將發生變化，我們仍要繼續對其動態進行關注和研究，這是很有現實意義的。
參考文獻：
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[3]張新、張萍，數控機牀刀具的分類特點及合理選擇[J].林業機械與木工設備。2007，6：3335.
傳統的數控加工參數是根據實際加工生產中得出的經驗和數據，加上一些計算，所得出的結果。但是，由於受到了各種內外部原因的影響，所得到的數據始終無法達到最優。而加工參數的選擇和優化不當，將會對加工生產活動造成很大的影響。
1.1加工結果不可控由於加工參數在優化過程中的侷限性，使得其與加工結果之間的關係無法確定。這就導致了無法對加工生產的過程進行控制，使得所加工零件的質量難以得到保障。除此之外，對於加工生產的時間也無法進行控制，會對工時定額產生影響，使得對數控加工的管理水平無法進一步提升。
1.2生產成本不可控對於單件或小批量的加工生產，生產人員通常根據對加工手冊或以往經驗來確定加工參數。而對於大批量的加工，則還要根據實驗結構來對加工參數進行修改和校正。這些問題都是由於數控加工參數的優化不當造成的，不僅增加了加工成本，拖延了加工進度，無法滿足現代化工業生產的需求[2]。
1.3生產效率不可控在加工一些諸如自由曲面等特殊的零件時，數控加工參數是需要進行變化的。但是由於加工參數的優化不到位，在加工生產過程中，為了保險起見，大多根據以往的經驗選擇了比較保守的、保持不變的加工參數，使得加工效率大大降低。因此，應採取科學、有效的優化措施，對數控加工參數進行優化，以解決這些問題，提高生產效率。
2數控加工參數優化方案
2.1試驗對數控加工參數的優化試驗是以最優化思想為指導，以具體加工實驗為基礎，來實現加工參數的優化[3]。將優化思想貫穿於整個試驗過程中，合理的運用概率論和數理統計。在眾多的試驗方法中，最常用的是田口方法，將方差分析、正交試驗設計、信噪比分析等技術手段綜合運用。在實際應用中，它具有信息豐富、次數少、效果顯著等優點。不過，這種試驗方法需要進行一定數量的試驗和長期實踐經驗的積累，對於人力、物力、時間的消耗較大。因此，在採用這種方法的時候，一定要慎重的選擇。
2.2數值模擬由於計算機技術的發展和應用，數值模擬的方法在數控加工參數的優化當中應用的越來越廣泛。隨着CAD、CAM、CAE等技術日益普遍的應用，計算機數值模擬也變得越來越常用。在具體的實踐當中，首先要對成形過程進行模擬和分析，從而能夠正確的對目標函數、約束條件、進行正確的優化，並選擇適合的設計變量。利用數值模擬的方法對數控加工參數進行優化，可以將時間大大縮短，提高工作效率，還能夠對加工生產的質量進行有效的控制。
2.3專家知識在計算機網絡應用當中，有將人類專家的知識和經驗進行歸納和總結，建立知識庫的專家系統[4]。它能夠模擬人類專家的思維方式進行問題的解答，利用知識庫當中的知識和經驗，對現實中存在的問題進行判斷和解決。在數控加工參數優化方面，專家系統能夠利用知識庫中的知識和經驗，來進行試驗、數值模擬、結果解釋的工作，選擇最為合適的優化方案。從而達到減少試驗次數，提高精確度，降低優化成本等目的。因此，建立和完善一個科學、合理的數控加工專家系統對於數控加工參數優化乃至加工生產事業的發展都具有十分重要的意義。一旦成功，通過互聯網就能實現數據和資料的共享，以輕易獲取各種所需要的加工參數。
3總結
論文摘要：本文首先介紹了機牀數控化改造的必要性，而重點在於介紹如何進行機牀數控化改造，包括數控系統的選擇、數控改造中對主要機械部件改裝探討和機牀數控改造主要步驟，並列舉了幾個數控改造的實例，最後説明了數控改造中的問題並提出了建議。
1機牀進行數控化改造的必要性
微觀上看，數控機牀比傳統機牀有以下突出的優越性，而且些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。
由於計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個座標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以複合成複雜的曲線或曲面。
可以實現加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統機牀提高3～7倍。
由於計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然後按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機牀只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
可實現多工序的集中，減少零件在機牀間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現時間無看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多台機牀），減少了工裝，縮短了新產品試製週期和生產週期，可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機牀數控化還是推行FMC（柔性製造單元）、FMS（柔性製造系統）以及CIMS（計算機集成製造系統）等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為製造業自動化的核心技術和基礎技術。
宏觀上看，工業發達家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機牀。其本質是，採用信息技術對傳統產業（包括軍、民機械工業）進行技術改造。除在製造過程中採用數控機牀、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬製造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由於採用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落後20年。如我國機牀擁有量中，數控機牀的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上説明了機牀數控化改造的必要性。
2如何進行機牀數控化改造
2．1數控化改造的內容。機牀與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機牀、生產線存在的故障部分進行診斷並恢復；其二是NC化，在普通機牀上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機牀、CNC機牀；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
2．2數控系統的選擇
數控系統主要有三種類型，改造時，應根據具體情況進行選擇。
步進電機拖動的開環系統。該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈衝馬達等。由數控系統送出的進給指令脈衝，經驅動電路控制和功率放大後，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲槓副驅動執行部件。只要控制指令脈衝的數量、頻率以及通電順序，便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環系統，該系統的位移精度主要決定於步進電機的角位移精度，齒輪絲槓等傳動元件的節距精度，所以系統的位移精度較低。該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。
異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統。該系統與開環系統的區別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向着消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等於零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統複雜，成本也高，對環境室温要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據產品技術要求，決定是否採用這種系統。
交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統。半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數控系統的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峯公司、北京航天機牀數控系統集團公司、華中數控公司和瀋陽高檔數控國家工程研究中心。選擇數控系統時主要是根據數控改造後機牀要達到的各種精度、驅動電機的功率和用户的要求。3數控改造中主要機械部件改裝探討。
一台新的數控機牀，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副之間的摩擦係數小，傳動無間隙；功率大；便於操作和維修。機牀數控改造時應儘量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機牀連接在一起就達到了數控機牀的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。
滑動導軌副。對數控車牀來説，導軌除應具有普通車牀導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，並減少因摩擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。
齒輪副。一般機牀的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機牀上使用的齒輪精度等級都比普通機牀高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機牀主要齒輪必須滿足數控機牀的要求，以保證機牀加工精度。
滑動絲槓與滾珠絲槓。絲槓傳動直接關係到傳動鏈精度。絲槓的選用主要取決於加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可採用滑動絲槓，但應檢查原絲槓磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲槓應不低於6級，螺母間隙過大則更換螺母。採用滑動絲槓相對滾珠絲槓價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。
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