數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文

1、<p>　　河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文</p><p><b>　　數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文</b></p><p>　　16 屆 機(jī) 械 工 程 系</p><p>　　專 業(yè)：機(jī)電設(shè)備維修與管理</p><p>　　學(xué) 號： 021223130124 </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名： 王 建 </p><p>　　指導(dǎo)老師： 董 建 榮 </p><p>　　完成日期 2016 年 6 月 22 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已

3、成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機(jī)床，而去購買昂貴的數(shù)控機(jī)床，勢必造成巨大的浪費。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造大有可為。</p><p&g

4、t;　　數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點：具有高度柔性，加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，生產(chǎn)率高，可加工形狀復(fù)雜的零件，改善勞動條件，利于生產(chǎn)管理和機(jī)械加工自動化的發(fā)展。</p><p>　　普通機(jī)床的缺點：普通機(jī)床靠齒輪和普通絲杠螺母傳動。由于各運動副間存在間隙，加上手工操作不準(zhǔn)確，因此重復(fù)精度較低。普通機(jī)床測量時需停車后手工測量，測量誤差較大，而且效率低下。適合批量較小，精度要求不高，零活類零件。它投資較數(shù)控低，但對工人的操作

5、技能要求較高，因此工資水平高。</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機(jī)床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費用。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)控化、改造、意義、普通車床</p><p>&l

6、t;b>　　目錄</b></p><p>　　緒論................................................................................................3</p><p>　　一．?dāng)?shù)控機(jī)床改造的背景和意義........................................

7、..................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀....................................................6</p><p>　　1.1.1 車床數(shù)控化改造的意義.................................................7</p>

8、<p>　　1.1.2 普通車床數(shù)控化改造的優(yōu)點...........................................8</p><p>　　1.2 數(shù)控化改造的內(nèi)容..............................................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.3 機(jī)床數(shù)控化改造的必

9、要性.....................................................10</p><p>　　二．車床數(shù)控改造的構(gòu)思與方案.........................................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　2.1 改造任務(wù)............................

10、............................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　2.2 改造方案的論證................................................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　2.3 改造方案的確定........................

11、........................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　三．主要結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造方法............................................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　3.1 數(shù)控系統(tǒng)的改造...............................

12、.................................錯誤!未定義書簽。</p><p>　　3.2 縱向（Z向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造.................................................18</p><p>　　3.3 橫向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造.............................................

13、....21</p><p>　　3.4 刀架..............................................................................21</p><p>　　3.5 主軸傳動系統(tǒng)的改造...........................................................22</p

14、><p>　　3.5.1改造思路........................................................................22</p><p>　　3.6 滑動導(dǎo)軌副的改造..............................................................22</p><p>

15、;　　四．安全防護(hù)...............................................................................22</p><p>　　4.1 硬防護(hù).............................................................................22</p><p>

16、　　4.2 軟防護(hù).............................................................................23</p><p>　　五．總結(jié).....................................................................................23</p><p&

17、gt;　　參考文獻(xiàn)............................................................................25 </p><p>　　致謝.................................................................................26 </p><p>

18、;<b>　　緒論</b></p><p>　　隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高。產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快。因此對機(jī)床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換，生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是指機(jī)床的操作命令以數(shù)值數(shù)字的形式描述工作過程按規(guī)定的程序自動進(jìn)行的機(jī)床。隨著微電子技術(shù)，特別

19、是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床迅速地發(fā)展起來。</p><p>　　盡管數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量多品種零件的加工問題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。但是目前我國在役機(jī)床總量約380萬臺，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11萬多臺，數(shù)控機(jī)床占有率不足3％，而一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家早已達(dá)到20％以上。我國是制造大國，但不是制造強(qiáng)國。機(jī)械制造業(yè)水平與發(fā)達(dá)國家相比相對落后，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平差距大，國際競爭力弱，影響了生

20、產(chǎn)力的發(fā)展。逐步提高數(shù)控機(jī)床的占有率已經(jīng)成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。提高機(jī)床數(shù)控率有兩個途徑：一是增加新的數(shù)控機(jī)床，價格昂貴，一次性投資大，目前各企業(yè)均有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替代是根本不可能的；二是對舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造。我國是一個機(jī)床擁有量極大的國家，但大部分機(jī)床服役齡較長，采取對舊機(jī)床進(jìn)行改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個極其有效和實用的途徑，是企業(yè)必走之路。</p><p>　　制造技術(shù)和

21、自動化水平的高低己成為一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，而其中最具代表性的就是數(shù)控機(jī)床。我國現(xiàn)正處于從以勞動密集型產(chǎn)業(yè)為主向以技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)為主的發(fā)展階段，對自動化設(shè)備的需求會越來越大、越來越積極。利用現(xiàn)有普通車床，通過數(shù)控化改造，使其成為一臺高效、多功能的數(shù)控車床，是一種盤活資金的有效途徑，也是低成本實現(xiàn)自動化的行之有效的方法。因為一方面我國普通車床保有量大，要將普通車床淘汰掉是不經(jīng)濟(jì)、也不現(xiàn)實的做法；另一方面，從我國目前生產(chǎn)狀況

22、來看，仍然以生產(chǎn)普通車床為主，普通車床的數(shù)控化改造將會長期存在，并會不斷的發(fā)展。</p><p>　　第1章 數(shù)控機(jī)床改造的背景和意義</p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢,一方面國內(nèi)市場對各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求,

23、而另一方面卻有不少國產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓,國外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場。90年國外數(shù)控機(jī)床在我國市場的占有率僅達(dá)15%左右,而95年已達(dá)77%。嚴(yán)重影響我國數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢頭。</p><p>　　這種現(xiàn)象的出現(xiàn),除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外,一個主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn),新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用機(jī)床)的開發(fā)周期長,從而不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說,這

24、個問題反映在下列五個方面:</p><p>　　(1) 我國機(jī)床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個月,其中設(shè)計時間約為5～8個月,占總周期的40%左右。而國外一些先進(jìn)機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6～9個月,其中設(shè)計約1.5～2個月,只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計所占的時間比例均與國外先進(jìn)水平有很大的差距。</p><p>　　(2) 我國工廠由于缺乏設(shè)計的科學(xué)分析工

25、具(如分析和評價軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及機(jī)床性能測試裝置等),自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗和類比設(shè)計,使設(shè)計一次成功的把握性降低,往往需要反復(fù)試制才能定型,從而可能錯過新產(chǎn)品推向市場的良機(jī)。</p><p>　　(3) 用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時往往提出一些特殊要求,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時有的用戶臨時提出一些要求,這就需要迅速變型設(shè)計和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國外,這項修改工作在計算機(jī)的輔助下一般僅

26、需數(shù)天至一周,而在我國機(jī)床廠用手工操作就至少需1～2個月,且由于這些圖紙和文件涉及多個部門,常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。</p><p>　　(4) 現(xiàn)在我國工廠設(shè)計和工藝人員中青年占多數(shù),他們的專業(yè)知識和實際經(jīng)驗不足, 又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。</p><p>　　(5)由于長期以來形成的設(shè)計、工藝和制造部門分立,缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式,不能從制訂方案開始就融入各方

27、面的正確意見,容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改,延長了開發(fā)的周期。</p><p>　　為解決這些問題,必須對產(chǎn)品開發(fā)的整個過程綜合應(yīng)用計算機(jī)技術(shù),發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù),提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能,并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設(shè)計、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境,使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面,使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p>

28、;<p>　　1.1.1 車床數(shù)控化改造的意義</p><p>　　我國現(xiàn)在擁有數(shù)量多達(dá)300多萬臺的通用機(jī)床，其中大部分機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率和自動化程度與先進(jìn)設(shè)備相比不高，要想在幾年內(nèi)大量地用數(shù)控機(jī)床來更新，無論在資金上還是技術(shù)力量上都是難以實現(xiàn)的。但如果利用數(shù)控技術(shù)根據(jù)需要對現(xiàn)有機(jī)床加以改造，不僅能實現(xiàn)機(jī)床的自動化，提高機(jī)床的加工精度，而且投資少、見效快，適合我國的生產(chǎn)力水平。因此，利用數(shù)控

29、技術(shù)改造舊設(shè)備已成為我國推廣全功能數(shù)控機(jī)床的過渡手段。其具有以下的幾點意義：</p><p>　　1.有利于企業(yè)技術(shù)的提高，成本的節(jié)約</p><p>　　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，有很大的優(yōu)勢，數(shù)控機(jī)床具有高度柔性，加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，生產(chǎn)率高，改善勞動條件，利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化；而普通機(jī)床精度低，效率低，適合批量較小，精度要求不高，零活類零件。它投資較數(shù)控低，但對工人的操作技能

30、要求較高，因此工人工資水平高。這樣會大大的加大企業(yè)的支出，對企業(yè)的收入也是有所影響的。2.有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)開支的節(jié)約</p><p>　　數(shù)控化改造一般用戶都能承擔(dān)的起,這為資金緊張的中小型企業(yè)的技術(shù)改造開辟了新路,也對實力雄厚的大型企業(yè)產(chǎn)生了較大的吸引力。由于新型機(jī)床價格昂貴,一次性投資巨大,如果把舊機(jī)床設(shè)備全部用新型機(jī)床替換。要花費大量的資金,而替換下的機(jī)床又會閑置起來造成巨大浪費,若采用數(shù)控技術(shù)對舊機(jī)床加以

31、改造和購買機(jī)床相比,則可省50%以上的資金,一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價格僅為全功能裝置的1/3到1/5。</p><p>　　3.有利于數(shù)控化市場的擴(kuò)大</p><p>　　訂購新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長,往往不能滿足用戶的需要,而改造的數(shù)控機(jī)床能夠適應(yīng)市場對產(chǎn)品多樣化和高精度的要求。因此得到了用戶廣泛的應(yīng)用,機(jī)床的數(shù)控化改造已成為滿足市場需求的主要補充手段,對中、小型企業(yè)來說是十分理想的

32、選擇。</p><p>　　4.有利于企業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大</p><p>　　在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中,中小批量甚至單件生產(chǎn),個性化的產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重,尤其是我國加入世貿(mào)組織后,成為世界性的加工基地,產(chǎn)品出口的增長迅速,從低附加值、勞動密集型產(chǎn)品逐步過度到高附加值的精密型零件的出口，高精度的數(shù)控機(jī)床起了重要的作用。數(shù)控機(jī)床是最能適應(yīng)這種生產(chǎn)需要的。</p><p>　　

33、5.有利于企業(yè)的工業(yè)化水平的提高</p><p>　　以數(shù)控機(jī)床為代表的現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械是制造實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要設(shè)備，數(shù)控技術(shù)水平的高低和機(jī)床的數(shù)控化率，數(shù)控設(shè)備的擁有量已成為衡量一個國家現(xiàn)代工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。</p><p>　?。?）有利于企業(yè)的多方面發(fā)展</p><p>　　數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床的改造是建立在微電子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，具有高可靠性、柔性

34、強(qiáng)，易于實現(xiàn)機(jī)電一體化、經(jīng)濟(jì)性可觀等特點。為此，在舊機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控化改造可以提高機(jī)床的使用性能、降低生產(chǎn)成本、用較少的資金投入而得到較大的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1.1.2 普通車床數(shù)控化改造的優(yōu)點</p><p>　　機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動化控制的新一

35、代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時使人們對傳統(tǒng)的機(jī)床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位

36、置，機(jī)床電機(jī)的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機(jī)，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。即通過簡單的數(shù)字化控制，來實現(xiàn)滿足要求的以及復(fù)雜的工序要求。 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點： </p><p&

37、gt;　　(1) 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。 </p><p>　　(2) 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； </p><p>　　(3) 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；</p><p>　　(4) 加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間；

38、</p><p>　　(5)機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)效率高（一般為普通機(jī)床的3~5倍）；</p><p>　　(6) 機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度改善勞動條件； </p><p>　　(7) 對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個部分組成： </p><p>　　a）主機(jī)，

39、他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。</p><p>　　b）數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 </p><p>　　c）驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主

40、軸驅(qū)動單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。</p><p>　　d）輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。</p>&

41、lt;p>　　e) 編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。</p><p>　　還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；數(shù)控改造費用低；機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限；可充分利用現(xiàn)有的條件；可以采用最新的控制技術(shù)；交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需等優(yōu)點。</p><p>　　1.2 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　我國目前機(jī)床總量

42、三百余萬臺，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3%。而且機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國家的1/10左右。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率，急待改造</p><p>　　經(jīng)過大量實踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改

43、造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實用性和穩(wěn)定性。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見效快的特點。事實證明：用較少的資金，將普通機(jī)床改造升級為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，比較符合我國的國情。</p><p>　　第2章 車床數(shù)控改造的構(gòu)思與方案</p><p>　　對現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要應(yīng)解決的問題是：如何將機(jī)械傳動的進(jìn)給機(jī)構(gòu)和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位

44、進(jìn)給部件改造成有數(shù)控系統(tǒng)控制的刀架自動轉(zhuǎn)位以及自動進(jìn)給的自動加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，主要依靠兩方面來保證和提高被加工零件的精度：一是系統(tǒng)的控制精度，二是機(jī)床本身的機(jī)械傳動精度。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，由于必須對X、Z軸進(jìn)給位移的位置度同時實現(xiàn)自動控制，所以，數(shù)控車床與臥式車床相比，應(yīng)具有更好的精度，以確保機(jī)械傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性。</p><

45、p>　　2.1 車床機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的特點</p><p>　　2.1.1 縱向滾珠絲杠</p><p>　　縱向滾珠絲杠必須采用三點式支撐形式。步進(jìn)電動機(jī)的布置，可放在絲杠的任一端。由于拆除了進(jìn)給箱，可在原安裝進(jìn)給箱處布置步進(jìn)電動機(jī)和減速齒輪，也可在滾珠絲杠的左端設(shè)計一個專用軸承支撐座，而在絲杠托架處布置步進(jìn)電動機(jī)和減速箱。機(jī)床改造常采用后一種布置方案。車床縱向傳動機(jī)構(gòu)的布置如圖2-1

46、所示。</p><p>　　圖2-1 車床縱向傳動機(jī)構(gòu)的布置</p><p>　　1. 縱向步進(jìn)電機(jī) 2. 減速齒輪 3. 縱向滾珠絲杠 4. 工作臺 </p><p>　　5. 套筒聯(lián)軸器 6. 支撐軸</p><p>　　在絲杠的左端設(shè)計了一個專用軸承支撐座，采用一個軸套式滑動軸承作為徑向支撐，在滑動軸承的兩側(cè)分別布置一對推力

47、球軸承，承受兩個方向的軸向力。支撐短軸與滾珠絲杠通過聯(lián)軸套連接起來。滾珠絲杠的右端通過連軸套和減速箱的輸出軸連接，在絲杠托架上布置一個軸套式滑動軸承作為徑向支撐，減速箱固定在絲杠托架上，滾珠絲杠的中間支撐為滾珠螺母，與床鞍直接連接。</p><p>　　2.1.2 橫向滾珠絲杠</p><p>　　橫向滾珠絲杠也采用三點支撐形式。步進(jìn)電機(jī)一般都安裝在床鞍的后部?？拷僮髡咭欢?，布置一根支撐

48、端軸，通過一個聯(lián)軸套與滾珠絲杠連接起來。利用車床原橫向進(jìn)給絲杠的滑動軸套作為徑向支撐，并對原支撐處進(jìn)行適當(dāng)改裝，布置一對推力球軸承，以實現(xiàn)軸向支撐。在遠(yuǎn)離操作者的一端，用一個連軸套和一根連接端軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接起來。滾珠螺母直接固定在中滑板上。車床橫向傳動的支撐結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。</p><p><b>　　2.1.3導(dǎo)軌副</b></p><p>　　

49、為減少運動部件移動時的摩擦阻力，尤其是減少靜摩力，床鞍和刀架移動部件的導(dǎo)軌可粘貼摩擦因數(shù)低的聚四氟乙烯軟帶。</p><p>　　2.1.4主軸脈沖發(fā)生器</p><p>　　改造后的簡易數(shù)控車床需要自動加工螺紋時，可以在主軸后端同軸安裝或者異軸安裝一個主軸脈沖發(fā)生器，作為軸軸位置的信號反饋元件，目的是用來檢測主軸轉(zhuǎn)角的位置，并將其變化情況輸送給數(shù)控裝置，使其能按照所需加工的螺距進(jìn)行處理。

50、</p><p>　　2.1.5安裝電動卡盤</p><p>　　為了提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工效率，還可以采用電動三爪自定心卡盤裝置。這種裝置也可以與數(shù)控裝置的收發(fā)信電路相匹配，實現(xiàn)自動夾緊、松開，提高加工過程的自動化程度。</p><p>　　2.2數(shù)控化改造對機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求</p><p>　　數(shù)控化改造對機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求為：<

51、;/p><p>　　1）盡量采用低摩擦的傳動副，如滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副，以減小摩擦力。</p><p>　　2）選用最佳的降速比，為達(dá)到數(shù)控機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量，使運動位移盡可能地快速達(dá)到跟蹤指令的的要求。</p><p>　　3）盡量縮短傳動鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動系統(tǒng)的剛度。</p><p>　　4）盡量消除傳動間隙，以減小反向行程誤差

52、，如采用消除間隙的聯(lián)軸器和消除傳動齒輪間隙的機(jī)構(gòu)等。</p><p>　　5）盡量滿足低振動和高可靠性方面的要求。為此應(yīng)采用間隙小、傳動精度高、運動平穩(wěn)、效率高，以及傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動元件。</p><p>　　從應(yīng)用的方面考慮，結(jié)合目前國內(nèi)大多數(shù)工礦企業(yè)的現(xiàn)狀，臥式車床改造以采用更換滾珠絲杠來代替原機(jī)床上的T形螺紋絲杠，也可對原機(jī)床上T形螺紋絲杠加以修復(fù)，但此時，必須相應(yīng)修配與此相匹配的螺

53、母，盡量減小其間隙，提高其配合精度。</p><p>　　2.3 改造方案的確定</p><p>　　本次改造的普通車床型號為CA6140，長度750毫米。數(shù)控改造主要包括傳動系統(tǒng)的機(jī)械改造和數(shù)控裝置的設(shè)計。由于對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工精度要求不高，為簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，擬采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。通過控制縱、橫進(jìn)給系統(tǒng)，保證改造后的車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停等功能。為實現(xiàn)機(jī)床所

54、要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動絲杠；為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。</p><p><b>　　2.2.1改造任務(wù)</b></p><p>　　本設(shè)計任務(wù)是對CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動

55、元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。 </p><p>　　2.2.2改造方案的確定</p><p>　　CA6140A車床主要用于對中小型軸類、盤類及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有：能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)不同切削速度的主軸變速；刀架能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運動，并具有在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具的功能；加工螺紋時，應(yīng)保證

56、主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動一個加工螺紋的螺距或?qū)С?。這些內(nèi)容就是數(shù)控化改造后數(shù)控系統(tǒng)需要控制的對象。 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三部分組成。普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床自動完成機(jī)械加工任務(wù)，提高車床的加工精度和生產(chǎn)效率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造具體方案時，所遵循的原則是在滿足需要的前提下，對原有車床盡可能減少改動，以降低改成本。改造中需要解決的問題是：將機(jī)械傳動的進(jìn)給和手動控制

57、的轉(zhuǎn)位刀架改造成數(shù)控裝置控制的自動轉(zhuǎn)位刀架和自動進(jìn)給的數(shù)控加工車床。 </p><p>　　利用數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進(jìn)行運算處理，發(fā)出的進(jìn)給指令通過I/O接口輸出給X軸和Z軸步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，由螺母帶動刀架直線移動，從而實現(xiàn)縱向和橫向的自動進(jìn)給運動。換刀指令通過刀架控制器控制三相電動機(jī)實現(xiàn)刀架自動轉(zhuǎn)位功能，由脈沖編碼器協(xié)調(diào)完成螺紋車削功功能。</p><p>　

58、　第3章 主要結(jié)構(gòu)的改造方法</p><p>　　3.1數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)(CNC系統(tǒng))是數(shù)控機(jī)床的控制核心，隨著機(jī)床數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，提高了數(shù)控機(jī)床的整體性能，尤其是它的加工精度和生產(chǎn)效率提高得更為顯著，現(xiàn)在，數(shù)控機(jī)床已在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　目前市場上流行的數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC、西門子、GSK9

59、80TD等都配置有車床數(shù)控系統(tǒng)，能夠勝任車、削加工的大部分工作，并具有價格低廉、可靠性強(qiáng)、功能強(qiáng)大等特點。在對多家數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較后!我們選擇了GSK980TD型數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床應(yīng)能長期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長期無故降連續(xù)運行。為保證機(jī)床長期可靠地運行，數(shù)控系統(tǒng)必須有抵抗惡劣環(huán)境的高可靠運行特性。</p><p>　　3.1.1電氣控制原理</p><p><b>　　1

60、、主軸控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　主軸采用三相異步電機(jī)驅(qū)動由西門子440變頻器US控制，其動力由U、V、W三相電源經(jīng)變頻器US提供，主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由指令控制經(jīng)PLC輸出再經(jīng)變頻器US控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)XS9口直接連到變頻器US控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，若出現(xiàn)故障，則由變頻器US發(fā)出信號經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。 </p>

61、;<p><b>　　控制原理圖如下： </b></p><p>　　2、Z軸進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)：</p><p>　　Z軸采用松下伺服電機(jī)驅(qū)動由松下伺服模塊控制（如圖3-2），其動力由R、S、T三相電源經(jīng)伺服模塊提供，伺服電機(jī)控制刀架的Z（縱向）進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進(jìn)給速度與進(jìn)給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，它們與數(shù)控系統(tǒng)的接口為XS30-XS33，若出現(xiàn)故障

62、，則由伺服模塊發(fā)出信號經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。</p><p>　　3、 X軸進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)：</p><p>　　X軸電機(jī)采用雷賽步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動（如圖3-2），由進(jìn)給伺服模塊控制，其動力由+V1電源經(jīng)伺服模塊提供，步進(jìn)電機(jī)控制刀架的X（橫向）進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進(jìn)給速度與進(jìn)給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，它與數(shù)控系統(tǒng)的接口為XS30，若出現(xiàn)故障，則由

63、伺服模塊發(fā)出信號經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。 </p><p>　　4、刀架控制電路： </p><p>　　刀架電機(jī)采用三相異步電機(jī)驅(qū)動由繼電器模塊控制（如圖3-3），刀架電機(jī)控制刀架的換刀（正反轉(zhuǎn)）及轉(zhuǎn)動角度指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，若出現(xiàn)故障，則由PLC發(fā)出信號輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。</p><

64、;p><b>　　5、光柵尺控制：</b></p><p>　　光柵尺通過測量反饋控制刀架進(jìn)給與后退量的實際尺寸與指令尺寸的誤差大小反饋給數(shù)控系統(tǒng)，若誤差太大超出允許誤差范圍，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)加工情況進(jìn)行時時調(diào)整，若出現(xiàn)故障，由系統(tǒng)判斷故障類型并在顯示器上報警顯示報警號。</p><p><b>　　第4章 安全防護(hù)</b></p>

65、;<p><b>　　4.1 硬防護(hù)</b></p><p>　　改造效果必須以安全為前提。在車床改造中要根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施，切不可忽視。滾珠絲杠副是精密元件，工作時要嚴(yán)防灰塵特別是切削及硬粒進(jìn)入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護(hù)罩。</p><p><b>　　4.2 軟防護(hù)</b></p><p&g

66、t;　　為了避免刀架縱向或橫向沖出工作臺需對其進(jìn)行超程保護(hù)控制，其控制原理為： </p><p>　　1. 當(dāng)向X軸正向移動時刀架撞到+M-SQX1限位開關(guān)電路切斷電源，使其斷電停車；當(dāng)向X軸負(fù)向移動時刀架撞到+M-SQX2限位開關(guān)電路切斷電源，使其斷電停車；</p><p>　　2. 當(dāng)向Z軸正向移動時刀架撞到+M-SQZ1限位開關(guān)電路切斷電源，使其斷電停車；當(dāng)向Z軸正向移動時刀架撞到+

67、M-SQZ2限位開關(guān)電路切斷電源，使其斷電停車。</p><p>　　如果刀架超程要在超程按扭的配合下使其回到工作行程范圍內(nèi)，一旦操作不當(dāng)或機(jī)床誤動作急停按扭可以使其在任何位置停止，這樣大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和減小了費品率，且可以大幅度的提高工人的人身安全 。</p><p><b>　　第5章 總結(jié)</b></p><p>　　雖然本課題的

68、主要任務(wù)是完成對普通車床的數(shù)控化改造，但是，數(shù)控化改造并不是簡單的裝上數(shù)控裝置就行了，它是一項繁瑣的工作。我們的設(shè)計和改造任務(wù)主要包括主運動和進(jìn)給運動的改造設(shè)計，通過改造使其具有數(shù)控機(jī)床的一般特性。</p><p>　　應(yīng)該來說，對普通車床的數(shù)控化改造具有一定的經(jīng)濟(jì)性和可行性。目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機(jī)床數(shù)控化率不到3％。用普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成

69、本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。</p><p>　　在設(shè)計過程中，我們也學(xué)到了很多東西，我們通過查閱大量的資料，把所學(xué)的知識應(yīng)用到設(shè)計中，這樣既溫故了我們在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識，又培養(yǎng)了我們一種獨立思考問題、解決問題的能力，對今后的工作必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。</p><p><

70、;b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的學(xué)習(xí)和設(shè)計過程，在老師的幫助下和指導(dǎo)下我按時完成了大學(xué)期間最后的一次學(xué)業(yè)任務(wù)，此刻我的心情是無比的激動并且復(fù)雜的?；仡櫘厴I(yè)設(shè)計的這段時間，我深深地感到雖然時間很短暫，但是收獲頗多。在這段時間，對給予我很大幫助的董老師表示深深地感謝，</p><p>　　本論文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從老師那里，我不僅學(xué)到了許

71、多書本上的知識，同時也學(xué)會了許多做人的道理。師恩厚重，學(xué)生將永遠(yuǎn)銘記在心。在課題的研究期間和論文的撰寫過程中，老師傾注了大量的心血，才使得我能夠順利地完成各項工作，從最初論文的選題到最終斟字酌句的審閱，論文進(jìn)行過程中的每一個環(huán)節(jié)，都傾注著老師辛勞的汗水，凝結(jié)著老師智慧的結(jié)晶。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、孜孜不倦的學(xué)習(xí)精神無不給我留下了深刻的印象，對我在學(xué)業(yè)上的嚴(yán)格要求和教誨的確使我受益非淺。而且，老師以他淵博的學(xué)識和前瞻的眼

72、光，為學(xué)生開闊了研究視野，豐富了專業(yè)知識。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙遜無私的高尚品質(zhì)，一絲不茍的敬業(yè)精神，鞭策著學(xué)生不斷進(jìn)取、前進(jìn)。我堅信，這一切一切必將對我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在此，學(xué)生向恩師謹(jǐn)致我最崇高的敬意和最誠摯的謝意。</p><p>　　再一次對所有給予過我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)、和朋友們致以深深的謝意!我相信，我將會以更大的熱情和信心投入到今后的學(xué)習(xí)中去，為了所有曾經(jīng)幫助過我的人們，我將

73、永遠(yuǎn)努力，不斷進(jìn)??！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 朱曉春主編，數(shù)控技術(shù)(第一版)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999.</p><p>　　[2]徐贏.機(jī)械設(shè)計手則[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1991.9.</p><p>　　[3]寥效果，朱啟逑.數(shù)字控制機(jī)床[M].武漢：華中理工

74、大學(xué)出版社，1992. </p><p>　　[4]中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會. 數(shù)控技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[5]李宏勝主編，機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用，高等教育出版社，2001.</p><p>　　[6]朱文伯，笪文俊.西門子數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床改造中的應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，1999，5：30-32</p><p&