1.基本方案

立式升降台铣床是工业企业用量较大的加工设备，旧设备采购容易、机床的结构典型、改造较为方便，升降台铣床经过数控化改造后，可通过CNC的插补实现轮廓铣削加工，从而增加机床的功能。

考虑到改造的经济性和项目的性价比，升降台铣床改造时一般也是以选择配套伺服驱动的国产普及型数控系统为主，较少采用进口全功能数控系统。另外，由于铣削加工的对切削进给力较大，对进给驱动电动机的要求较高，而步进电动机的起制动频率低、过载能力差、容易失步，原则上不应用于数控铣床的改造。

升降台铣床的数控化改造方法一般如图9.2-4所示，它包括主传动系统改造和进给传动系统改造两部分内容。

采用国产普及型数控系统的数控铣床改造，其主传动系统可采用普通感应电动机的变频调速方案，以实现主轴的无级变速；改造时同样需要保留2～3档机械变速，以提高主轴低速输出转矩和扩大恒功率调速范围。变频调速主传动系统的改造可在原机床的基础上进行，传动部件可直接利用，改造较为方便。

升降台铣床的进给系统数控化改造，需要拆除原机床的手动进给箱与所有传动部件，以伺服进给系统代替原机床的手动和机动进给，并进行传动系统的设计和改造。升降台铣床的十字滑台进给系统，改造时只需要取消原进给箱及传动部件，直接利用伺服电动机驱动滚珠丝杠的方式实现。但是，由于升降台铣床的主轴箱结构紧凑，轴向进给如通过主轴套筒实现，往往需要重新设计主轴箱，其设计工作量大、改造成本高、改造周期长；因此，宜保留原机床的主轴箱，将套筒作为轴向手动辅助进给；数控进给通过升降台升降实现。

2.主传动系统改造

升降台铣床的主传动系统一般位于立柱后侧，以XA5040铣床为例，其主传动系统结构一般如图9.2-5所示。

图9.2-4 升降台铣床的数控化改造

图9.2-5 XA5040铣床主传动系统图

图中的传动轴I通过传动带与主电动机连接，带轮的减速比为140/285；M为主轴制动器；传动轴IV和V通过伞齿轮，实现主轴箱偏摆时的传动；轴V和轴VI为1∶1连接，轴VI利用花键保证套筒进给时的主轴传动；以上这些，在数控化改造时一般都应予以保留。

图9.2-5所示的主传动系统主轴转速输出如图9.2-6所示。通用感应电动机变频调速的有效调速范围一般为1∶20左右，额定转速1450r/min的电动机，最高运行频率控制在100Hz左右为宜。因此，一般可选择第III轴的双联滑移齿轮，实现机械辅助变速。(www.daowen.com)

图9.2-6 XA5040主轴转速图

利用III轴上的双联滑移齿轮作为机械辅助变速时，可将I/II轴的传动比固定为22/33；III轴上的三联滑移齿轮固定在第1档，使II/III轴的传动比固定为28/37；此时，可通过III轴上的双联滑移齿轮获得高/低两档机械辅助变速。

高速档的系统总减速比为

i=（140/285）×（22/33）×（28/37）×（80/40）≈1∶2

高速档的系统总减速比为

i=（140/285）×（22/33）×（28/37）×（19/71）≈1∶15

如果主电动机的频率调节范围为5～100Hz，则可得到高速档、低速档的主轴变频转速范围分别为72～1440r/min、20～200r/min，主轴可获得较好的输出特性。

3.进给传动系统改造

升降台铣床的纵向进给轴X的行程较长，丝杠可采用一端固定、一端游动的G-Y支承方式或双端固定的G-G支承方式，其传动系统结构可参见第4章图4.3-5；横向进给轴Y的行程较短，后端加工、安装和调整有所不便，丝杠采用一端支承、一端自由的G-Z支承方式；为了改善外观和减小外形尺寸，Y轴电动机安装在升降台外侧，电动机和丝杠间采用同步带连接，其传动系统可参见第4章图4.3-6；升降台升降的Z轴进给系统可参照第4章图4.3-4设计。进给电动机及相关传动部件可选择如下。

X轴：滚珠丝杠导程为6mm，电动机与丝杠直连；伺服驱动电动机（安川SGMGV-20A）的额定输出转矩为11.5Nm、最高转速为3000r/min；X轴快进速度为12m/min。

X轴：滚珠丝杠导程为6mm，电动机与丝杠采用同步带1∶1连接；伺服驱动电动机（安川SGMGV-20A）的额定输出转矩为11.5N·m、最高转速为3000r/min；Y轴快进速度为12m/min。

Z轴：滚珠丝杠导程为10mm，伞齿轮的减速比为1∶2；伺服驱动电动机（安川SG-MGV-30A）的静态转矩为18.6N·m、最高转速为3000r/min；Z轴快进速度为10m/min。