普通机床数控化改造的设计
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普通机床数控化改造设计说明书.doc
普通机床数控化改造进给装配图图.dwg
电机调速图.dwg
计算机控制图.dwg
进给装配图图.jpg
目 录
1 概论
1.1数控系统发展简史 2
1.2国内数控机床状况分析 2
1.3数控系统的发展趋势 2
1.4机床数控化改造的必要性 3
2 普通车床数控改造的可行性论证
2.1 车床的数控改造 4
2.2可行性论证 7
3 设计方案
3.1总体设计方案的确定 8
3.2横向进给伺服系统机械部分的计算与校核 10
3.2.1 选择脉冲当量 11
3.2.2计算切削 11
3.2.3滚珠丝杆螺母副的计算与选型 12
3.2.4齿轮传动比的计算 16
3.2.5步进电机的计算,校核与选型 17
4 数控系统硬件电路设计
4.1数控系统基本硬件组成 22
4.2单片机控制系统的设计 24
4.2.1 硬件电路的组成 24
4.2.2机械控制系统原理及电路设计总结 26
4.3数控车床数控系统软件的设计 29
5 小结 48
参考文献 48
摘 要
应用数控技术对普通车床进行自动化和精密化改造，改造技术主要为：在车床上附加数控装置和执行元件，选择合适的机床伺服系统和计算机系统等。结果表明：经改造后的机床完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。采用数控技术对企业原有机床进行改造，即发展经济型的数控机床是当前工矿企业机床技术改造的有效途径。
关键词；车床；数控改造；经济型
Abstract
After analyzing and studying the over all structure of ordinary lathe, we use numerical control technology to re-equip ordinary lathe for automation and precision. We attach the numerical control device and execution elements to the lathe and choose an appropriate machinery servo-system and computer system. The result shows that after the innovation,the machine can sufficiently execute automatic control on outside diameter,taper,screw,ends,etc..It improves the production rate of the machine and decreases the labor stress from the operator.Using numerical control technology to improve existing machinery for enterprises. ie: developing economically-typed numerial control control machinay is an effective way to the engineering innovation for factories ,works and mine.
Key Words； lathe; innovation of the numerical control; economical
1 概 论
1.1 数控系统发展简史
1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
1.2国内数控机床状况分析
1.2.1国内数控机床现状：近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。 近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。
1.2.2 国内数控机床的特点 ：
(1) 新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。
(2) 数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。
2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率 从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%
(3) 数控机床发展的关键配套产品有了突破。
1.3 数控系统的发展趋势
1.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展：基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
1.3.2向高速化和高精度化发展：这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
1.3.3向智能化方向发展：随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
(1)应用自适应控制技术
数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
(2) 引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
(3) 引入故障诊断专家系统
(4) 智能化数字伺服驱动装置
可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。
1.4机床数控化改造的必要性
1.4.1微观看改造的必要性：从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
(1) 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
(2) 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了"柔性自动化"。
(3) 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"。
(4) 可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
(5) 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
(6) 由以上五条派生的好处。
如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
1.4.2宏观看改造的必要性
小结
通过几个月的努力，本课题的学习终于到了最后。做毕业设计的过程学到了很多课本上没有学到的知识，也通过本论文的准备，查资料把大学四年的知识整理了一番。以前好多遗忘的知识又回到了大脑。
本篇论文是关于普通机床的自动化改造，通过这次学习在机床改造中获的了意想不到的快乐与成就感。会为以后的工作积累下丰富的经验。
但是本篇论文还有不禁如意的地方：
1）所研究的东西只是停留在理论方面，很多东西现在还不是很明白
2）在零件的设计计算过程中，还有些是不明白之处，设计的依据和其中的很多术语
3）对普通机床的改造还不是很彻底，只是对其中的一些主要部件进行了改造，如时间在宽裕一些，我想我可以做的更好。
但本次毕业论文，在指导教师的精心指导下，掌握了设备自动化改造的主要技术关键环节，对数控设备、数控技术有了更进一步的了解和掌握，了解了数控设备、数控技术的发展趋势，指明了以后的发展方向，必将为以后的学习和工作起到很大的作用。
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