论文摘要：通过数控改造，提高原有设备的加工能力，降低成本，并能够达到提高产品质量，且提高了生产效率。

关键词：导叶球面；数控刀架；交流伺服电机

1前言
　　贯流式水轮机是我国近年来开发出的新产品，其结构复杂，很多部件形状是球形、锥形、加工困难。为了达到工艺要求，我们对C9020落地车镗床进行了改造，配上数控刀架，使机床具备数控加工能力，成为一台经济型数控车镗床。

2研究内容
　　导叶球面数控加工装置能够加工贯流式水轮机导叶瓣体两端球面和两端轴颈，以及其它球形、曲面形工件。导叶瓣体端面和叶片臂膀属于断续切削。该装置在横向行程为600mm，在纵向行程为1000mm，利用数控系统对刀架纵向进给机构和横向进给机构进行半封闭环控制。纵向、横向进给机构采用了一级齿轮减速，并且定期人工调整螺钉紧固办法消除齿轮间的间隙。电机每转一周行程为4mm。最小设定单位0.001mm，编码器发出2048脉冲。驱动元件采用交流伺服系统，电机型号为44C22，额定功率4.4KW，额定转速1500转/分。转动系统采用滚珠丝杠；上下导轨面粘贴耐磨涂料5mm。其示意图为：

3方案的比较和选择
　　数控化改造较多的采用步进电机作为驱动元件。步进电机的优点是结构简单、体积小、重量轻、容易调试。缺点是没有过载能力、高速时扭矩下降、起动频率低、容易丢步。采用交流伺服电机的半闭环控制，调速范围广、过载能力强。采用反馈控制能补偿机械传动系统的部分误差。经过比较，综合了成功率、加工精度等因素，决定选用交流伺服半闭环控制。

4部分设计和计算
　　4.1切削力的计算：
　　从上面的计算可知：数控刀架在加工过程中，Z方向的变形或者说刀头与工件加工点的位置上刀头下移0.0107mm。
　　根据Z方向的计算方法可以同样计算出，Y方向的变形量为0.0236mm。
　　根据计算结果，刀架在工作过程中Z方向的变形比较大，因此在设计中加强了Z方向刚度减少变形量。

5数控刀架精度和误差的补偿
　　在数控机床上加工零件时，从零件图上的信息开始直到加工成零件的全过程，每个环节的误差都会影响到工件的加工精度。第一类误差在编程阶段产生近似计算误差、分割点坐标计算误差、插值误差、尺寸圆整误差以及编程误差。编程误差大小与数控机床的脉冲数量有一定关系。
　　第二类误差在直接加工零件的过程中产生，这类误差常常是主要的。整个工艺系统（数控机床-刀具-夹具-工件毛坯）内部的种种因素都会影响零件的加工精度。这些因素包括：调整误差；安装误差；切削过程中的受力变形和热变形；刀具的磨损等等。此外，零件的加工精度还受到工艺系统外部环境的影响。以上各种因素中，数控机床的精度对零件的加工精度超差起决定性作用。
　　对数控精度的要求包括：机床几何精度、运动精度、位置精度以及静刚度、抗振性等静态和动态性能指标。一般，位置精度是数控机床最重要的，也是最具有该机床特征的一项指标，它由数控机床的控制系统和机械系统两部分综合作用形成。在轮廓控制系统中，还要保证一定的轮廓跟随精度。
　　5.1定位精度主要评定以下三项：
　　5.3定位精度分析及提高定位精度的措施
　　5.3.1开环系统的定位精度
　　该数控刀架采用半闭环系统，定位精度主要取决于减速齿轮、滚珠丝杠螺母副的传动误差。因此采取提高齿轮副的加工精度、齿轮中心距可调整机构减少齿轮副的传动误差；滚珠丝杠选取定值预紧力的滚珠丝杠螺母副；采用铸塑式塑料导轨减少导轨副的误差。
　　5.3.2矢动量的来源及消除措施
　　在传动系统中各种机构间隙、结构件的弹性变形等综合形成反响运动时的是动量，是定位误差中系统性误差的一个主组成部分。减少矢动量，可以从以下几方面采取措施：
　　①减少、消除各种机械间隙，装配时预加载荷；减少丝杠传动件的弹性变形，增大轴径尺寸，有效地减少变形。
　　②减少相对运动件之间的摩擦力
　　③采用误差补偿法，减少矢动量的常值系统性误差。原理就是人为地制造一个大小相等、方向相反的误差去补偿修正原有的误差。该数控系统选用了软件补偿法，消除误差。误差的补偿，采用等间距取值列表形式。

6结束语
　　数控机床较好的解决形状复杂、精密工件的加工问题，但对于被加工工件形状简单、专用性比较强、吨位比较大的情况下，可通过数控改造，提高原有设备的加工能力，成本又不高。该设备已投入使用，效果非常好，能够达到工艺要求，大大提高了生产率。因此，普通机床的数控改造是非常必要的，而且是大有可为的。