1前言
1.1数控技术与数控机床
1.1.1数字控制与数控技术
数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法]1[。
数控技术（Numerical Control Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。
计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC）以计算机为核心的数控系统。
数控化技术就是以数字程序的形式实现控制的一门技术，它是随着电子计算机的发展而发展起来的，综合了各个技术领域里的新成就，具有广泛的通用性，是高自动化程度的工业自动控制技术。现代数控技术所涉及到的技术领域、学科很多，范围较广，需要信息技术来解决问题。
计算机在数控技术方面的应用，出现于70年代，突出的应用产品就是CNC。计算机数控技术多以通用的小型或微型计算机为核心，再增加适当的接口电路及外围设备，来代替NC数控柜中的专用电子计算装置。计算机数控系统不仅比原来的NC数控系统使用范围广、功能全，而且还有相当大的通用性，改善了对机床操作的控制。计算机数控系统具有以下特点：灵活性强,这是CNC系统的突出特点，对于传统的NC 系统，一旦提供了某些控制，就不能改变，除非改变相应的硬件。而对于CNC系统，硬件是通用的、标准化的，对于各种不同的机床进行控制的要求，只需改变相应的控制程序即可，不必制造新的硬件；通用性好；可靠性高，在CNC系统中，加工程序常常是一次送入计算机存储器内，避免了在加工过程中由于纸带输入机的故障而产生的停机现象，由于许多功能均由软件实现，硬件系统所需元器件数目大为减少，整个系统的可靠性大大改善，特别是随着大规模集成电路和超大规模集成电路的采用，系统的可靠性大为提高；易于实现多功能、高复杂程度的控制，由于计算机有丰富的指令系统，能高速的进行复杂的计算，所以实现多功能高复杂程度控制比用硬件系统方便的多；使用维修方便；具有通信功能。
1.1.2数控系统与数控机床的组成
数控系统与数控机床的组成如图1所示，它可分为六个部分]2[。
计算机数控系统
图1.1数控系统与数控机床的组成
（1）操作面板
它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。
组成：按钮站、状态灯、按键阵列和显示器，它是数控车床特有部件。
（2）控制介质与输入输处设备
控制介质是记录零件加工程序的媒介。
输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。
（3）CNC装置
组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊的进行工作的，CNC装置是CNC系统的核心。
（4）伺服单元、驱动装置和测量装置
1）伺服单元和驱动装置
主轴伺服驱动装置和主轴电机
进给伺服驱动装置和进给电机
2）测量装置
位置和速度测量装置，以实现进给伺服系统的闭环控制。
作用：保证灵敏、准确的跟踪CNC装置指令。
进给运动指令：实现零件加工的成形运动。
主轴运动指令：实现零件加工的切削运动。
（5）PLC、机床I/O电路和装置
PLC：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成。
机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。
功能：接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关操作。
接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的工作。
（6）机床
机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。
组成：主要由主运动部件、进给运动部件（工作台、托板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置(刀具自动交换系统、工件自动交换系统)和辅助装置（如排屑装置等）组成。
1.1.3数控机床特点
(1)数控车床的优点
数控机床的操作和监控全部在这个数控单元完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：
1）加工精度高，具有稳定的加工质量；
2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；
3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；
4)机床本身的精度高、刚性大，可选择有力的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3～5倍）；
5) 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；
6) 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
（2）数控车床的适用范围
数控车床确存在一般车床所不具备的许多优点，但是这些优点都是以一定条件为前提的。数控车床的应用范围正在不断扩大，但它并不能完全代替其他类型的机床，
也还不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。数控车床通常最适合加工具有以下特点的零件。
1) 多品种小批量生产的零件；
2) 结构比较复杂的零件；
3) 需要频繁改变的零件；
4) 价格昂贵、不允许报废的关键零件；
5) 需要最短生产周期的急需零件。
1.2数控化改造的内容
普通车床的数控化改造主要内容有以下几点]3[：
(1)恢复原功能：对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；
(2)NC化：在普通车床上增加竖线装置，或者增加数控系统，将其改造成NC车床、CNC车床；
(3)翻新：为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC尽行更新；
(4)技术更新或技术创新:为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度大地提高水平和档次的更新改造。
本次设计的主要指导思想是将原车床原来纯机械结构改造为有数控装置控制的机电一体化产品，改造费用低，经济性好，加工精度高，生产效率高。改造后的简易数控车床既能保持原普通车床的功能，又能使小批量，多品种复杂的零件的加工精度和生产率得到提高。其中主要应解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位，进给改造成单片机控制的刀架，自动转位以及自动进给的自动加工车床。纵横向进给部件，采用微机数控装置进行开环控制。
1.3数控技术的发展状况
1.3.1产生背景
从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段由：自动机床、组合机床、专用自动生产线。这些设备的使用大大提高了机械加工自动化的程度，提高了劳动生产率，促进了制造业地发展。但它也存在固有的缺点：1）初始投资大；2）准备周期长；3）柔性差。
数控技术产生和发展的内在动力：市场竞争日趋激烈，产品更新换代加快，大批量产品越来越少，小批量产品生产的比重越来越大，迫切需要一种精度高、柔性好的
加工设备来满足上述需求。电子技术和计算机技术的飞速发展则为NC机床的进步提供了坚实的技术基础。
数可能高技术正是在正是背景下诞生和发展起来的。它的产生给自动化技术带来了新的概念，推动了加工自动技术的发展。
1.3.2发展战略
从我国的基本国情出发，以我国的战略需求和国民经济的市场需要，选择能够主导我国21世纪初期制造装备业发展的关键技术以及能够支持产业化发展的支撑技术与配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨越发展]4[。
强调市场需要为导向，以数控的终端产品为主，以整机带动数控产业的发展。重点解决数控系统与相关功能部件的可能性和生产规模问题。没有规模就不会有高可能性产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；没有规模中国的数控装备就最终难以有出头之日。在竞争数控技术前，要强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国的数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。
1.3.3发展趋势
进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展:运行高速化、加工高精化、功能复合化、控制智能化、体系开放化、驱动并联化、交互网络化。[1]
(1)运行高速化、加工高精化速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。因为直接关系到加工效率和产品质量，新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。由于计算机技术的不断进步，促进了数控技术水平的提高，数控装置、进给伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置的性能也随之提高，使得现代的数控设备在新的技术水平下，可同时具备运行高速化、加工高精化的性能。
（2）功能复合化复合化是指在一台设备能实现多工艺手段加工的方法。
（3）控制智能化随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下三个方面：加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择和智能故障与自修复技术。
（4）体系开放化具有在不同的工作台上均能实现系统功能、且可以与其它的系统应用进行互操作的系统。开放式数控系统的特点：系统的构件（软件和硬件）具有标准化、多样化和互换性的特征。允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。构造应该是可移植的和透明的。向未来技术开放:由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容这就意味着系统的开放费用将大大降低而系统性能与
可靠性将不断改善并处于长生命周期。
（5）驱动并联化并联加工中心（又称6条退数控化机床、虚轴机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。其特点是：并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物；由于它没有传统机床所必需的床身、立柱、导轨等制约机床性能提高的结构；具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。
（6）交互网络化支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。网络资源共享、数控系统的远程监视与控制、数控系统的远程培训与教学、数控装备的数字化服务。
2设计方案的确定
C616型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果。
2.1设计任务
本次设计是对c616普通车床的数控改造—横向进给系统的设计，数控车床的改造一般是对某些部位做一定的改造，配上数控装置，从而使车床有数控加工的能力。此次设计的基本要求是：工作台重w=30kg f=300n, 时间常数t=25ms,行程s=190mm,基本导程：l0=4mm,脉冲当量s p=0.005mm/step,步距角a=0.75d/step,快速进给速度Vmax=1m/min
2.2总体设计方案的确定
总体方案的设计应考虑数控系统的运动方式，伺服系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。
（1）车床数控化改造属于经济型数控机床，在保证其加工精度的前提下，应该简化其结构，降低其成本。所以，横向进给系统采用步进电机的开环控制。
（2）为保证进给伺服系统传动精度和平稳性，选用摩擦小和传动效率高的滚珠丝杠副，并加有预紧机构，从而提高刚度和消除间隙。
（4）纵、横向进给是两套独立传动链，它们是由步进电机、齿轮副和滚珠丝杠副组成，其传动比要满足机床所需要的分辨率。
（5）刀架采用自动转位刀架。
（6）根据普通车床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度和经济性要求，经济型的数控车床一般采用8位的微机。在8位微机中，优先考虑MCS-51系列单片机，因为它的集成度高、功能强、可靠性好、抗干扰能力强、速度快，还具有很高的性能价格比。所以可选择MCS-51系列单片机的扩展系统。
综上所述，数控改造的方案图如下图所示：
主轴编码器
车
床
数控程序
步进电机
单片机功率放大器
步进电机
齿轮
箱
图2.1数控改造方案图
其工作的原理是：由MCS-51单片机控制步进电机的动作，步进电机经齿轮箱减速后驱动滚珠丝杠，从而使刀架横向运动。
3结构设计
3.1传动装置的设计
3.1.1 齿轮的设计
齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，C616机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。齿轮传动装置设计的准则：精度高、稳定性好、响应速度快。为了保证其传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床的要高，以保证机床加工精度。数控机床的进给系统中常用齿轮副来达到一定的传动比和转矩要求。由于齿轮加工不可能达到理想齿面的要求，总是存在着一定的误差，因此一对啮合齿轮，总应有一定的齿侧间隙才能正常的工作。但是齿侧间隙会造成进给系统的反向失动量，并产生反向死区从而影响加工精度，因此必须采取措施消除齿轮传动中的间隙。常用的有刚性调整法和柔性调整法：刚性调整法又包括偏心套调整法和轴向垫片调整法，柔性调整又包括轴向弹簧调整法和周向调整法]5[。
纵、横向进给机构都采用了一级齿轮减速，并用双片齿轮错齿法消除间隙，双片齿轮间没有加弹簧自动消除间隙，因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时弹簧的弹力显小，起不到自动消除间隙的作用；当负载较小时，弹簧的弹力显大，则加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。
3.1.2滚珠丝杠的设计
滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠及滚珠循环返回装置等组成]6[。
（1）滚珠丝杠副的传动特点：传动效率高，摩擦损失小；定位精度高，刚度好；启动力矩小，运动平稳无爬行现象，传动精度高；有可逆性；磨损小使用寿命长，精度保持性好；制造工艺复杂；不能自锁。
（2）滚珠丝杠副的支撑：滚珠丝杠采用推力轴承支承，以提高轴向刚度。安装支撑的方式有：1）一端装推力轴承，这种方式承载能力小，轴向刚度低，适用于短丝杠；2）一端装推力轴承，另一端装向心球轴承，适用于较长的丝杠；3）两端装推力轴承，这种方式有助于提高刚度但对丝杠的热变形较为敏感；4）两端装推力轴承及向心球轴承，但这种方式不能预先测定预紧力不能提高其承载能力和支架的刚度。
（3）滚珠丝杠副制动方式有：采用具有刹车作用的制动电机；在传动链中配置逆转效率低的高减速比系统；采用超越离合器。（4）滚珠丝杠副的防护：丝杠预紧后，轴向间隙减小，当杂质落入滚道内时，会阻止滚珠的运转，所以需要加有防护装置。常用的有：密封圈和防护罩。
3.1.3数控机床改造的设计步骤
将普通机床改造成为数控机床，是一件技术要求很高的工作，必须根据加工对象实际情况，确定改造的方案，故改造设计的一般过程如下]7[：
（1）．对加工的对象进行工艺分析，并确定工艺方案被加工的工件既是机床改造的依据，也是机床改造后的加工对象。不同的形状，不同的技术要求工件，其加工的方法也不同，对机床的要求也不尽不同。如，对于圆柱形的零件可用车削与外圆磨等方法加工，而平面则一般用铣削或平面磨等方法加工；对精度和表面粗糙度要求不高的外圆柱表面，常用车削加工；对于精度高和表面粗糙度要求低的则可在外圆磨床上加工。在工艺分析的基础上，绘制了工序图，初步选定了切削用量和刀具运动路线，并计算生产率。最后计算切削力和切削功率，从而计算得出进给系统需要的功率和力矩。这是选择方案和驱动部件的依据，现在多用类比法或测定法完成。
（2）.分析被改造的机床，确定被改造机床的类型改造机床和设计机床是大不相同的，机床的设计是根据设计的任务书，对机床整机进行设计，然后将机床各组成零、部件逐一制造，最后装成机床；而机床的改造则是围绕着某台机床进行工作得，不仅要考虑机床本身结构改造，还要考虑工艺系统中刀具、夹具和其它辅具的改进，以满足生产需要。在制定机床改造的方案时，可现根据制定的工艺方案，初步选定改造机床的类型，然后对被选定的机床进行认真的分析，了解被改造机床的技术规格，技术状况，各部联系尺寸等，分析机床的强度和刚度，分析被改造机床能否适应改造的要求以和经济性等。最后确定被改造机床型号。
（3）.拟定技术措施制定改造的方案根据加工对象要求和被改造机床实际情况，拟定应采取的技术措施，制定出机床的改造方案，选用外购件时一定要保证质量。在拟定技术措施，制定改造方案的过程中，应充分进行技术经济分析，力求是改造的机床不仅能满足技术性能的要求，还要获得最佳的的经济效益，是技术的先进性与经济的合理性较好的统一起来。
（4）.设计或选用数控装置在满足加工零件要求的同时，尽量使设计的数控装置功能强，稳定可靠，通用性好，价格低，或选用国内生产较好的专用数控装置。
（5）.进行机床改造的技术设计。
（6）.绘制机床改造的工作图。
（7）.整机安装调试。
以上七步，并非一成不变，而是依据实际的情况而定。
3.2导轨的设计
无论是数控机床还是普通机床，都有导轨。在导轨面上安装工作台、刀架等部件。导轨的作用不仅承受这些部件的载荷，而且还保证各部件的相对位置和相对运动精度。导轨主要由运动件和承导件两部分组成，运动件是指需要做直线运动的零部件，
承导件用于支持并限制运动件，时使其只能按给定的要求和规定的方向作直线运动。
（1）导轨设计的基本要求：导向精度高、刚度大、耐磨、运动灵活和平稳。
（2）滑动导轨的特点：优点是结构简单，制造方便，接触刚度大；缺点是摩擦阻力大，磨损快，动静摩擦系数差别大，低速易产生爬行。
（3）滑动导轨间隙的调整：为保证导轨的正常运动，运动件与承导件之间应保持适当的间隙。间隙过小会增加摩擦力，使运动不灵活；间隙过大，会使导向精度降低。调整的方法有：1）采用磨、刮相应的结合面或加垫片的方法，以获取适当的间隙。
2)镶条的调整，这是侧向间隙常用的调整方法，镶条有直镶条和斜镶条两种。
(4)滚动导轨的特点：优点是摩擦因数小，动、静摩擦因数差小，运动轻便灵活，摩擦发热少、磨损小，精度保持性好。缺点是结构比较复杂、制造比较困难、成本比较高、抗振性较差。对赃物比较敏感，还必须要有良好的防护装置。
（5）导轨的选择：数控机床上，常使用滑动导轨和滚动导轨。滚动导轨摩擦系数小，动静摩擦系数接近，因而运动灵活轻便，低速运行时不易产生爬行现象。精度高，但价格贵。经济型数控一般不使用滚动导轨，尤其数控改造，若使用滚动导轨，将大大增加机床床身的改造工作量和改造成本。因此，数控改造一般仍使用滑动导轨。为了使结构紧凑，能承受倾侧力矩，选用滑动燕尾形导轨。如图3.1所示：
图3.1燕尾形导轨
（6）导轨材料：滑动导轨常用材料是灰铸铁和耐磨铸铁。灰铸铁通常以HT200或HT300做固定导轨，以HT150或HT200做动导轨。
（7）导轨的热处理：一般重要的导轨，铸件粗加工后进行一次时效处理，高精
度导轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。
3.3自动转位刀架的设计
自动转位刀架的设计是普通机床的数控改造方面的关键。由微机控制的自动转位刀架具有工作刚性好、性能可靠、重复定位精度高、使用寿命长和工艺性好等特点。这类刀架由控制系统直接控制，刀架能自动完成抬起回转、选位、下降、定位和压紧这样一系列的动作]8[。
（1）刀架的抬起 利用压缩弹簧的恢复力来完成刀架的抬起或者是利用螺纹传动，将旋转运动变成轴向直线运动，从而达到抬起刀架的目的。
（2）刀架的回转和选位 刀架由一个微电机通过传动系统来带动。刀架的转动轴线是竖直的，而转速比起电机来要慢的多。刀架转过一定角度后要选位，即看一看转到这个位置的刀具是符合加工要求。这一功能是由微机程序来实现。具体地说，当刀架转到此位置是，程序自动的将该位置的编码与所需刀具编码加以比较。若相同，该刀具就选定此位；否则，再转动重复上述过程。
（3）刀架的下降、定位和压紧 刀架选定位置后，斜面销插入斜面槽中，使之粗定位。然后由微机控制使微电机正反转。由于斜面销的棘轮作用，只是下降，再由精定位元件来精确定位。定位完毕，需要压紧刀架压紧力是由刀架下降到底后，电机继续转动后所产生的。压紧力的大小应是切削力大小的两倍以上，而且能调整，当达到调整数值时，电机停转。
考虑到重复定位精度高、工作刚性好、使用寿命长、工艺性好等特点，经济型数控车床一般选用4LD -I 型四工位自动刀架。
3.4开环控制系统的设计
数控机床所采用的开环控制系统，大都采用了步进电机作为工作台的运动控制器件，所以，也可称为开环步进式伺服系统。
数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环、闭环之分。采用闭环控制的优点是可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差、传动间隙及干扰等对加工精度的影响。但它结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价高。所以采用闭环控制系统的必要性不大。采用半闭环控制，其性能介于开环和闭环之间，由于调速范围宽，过载能力强，又具有反馈控制，因此性能远优于以步进电机驱动的开环控制。由于反馈调节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单系统的稳定性较易保证，所以比闭环容易实现。但是，采用半闭环控制，调试比开环控制要复杂得多，设
计上有其自身的特点，技术难度较大。由于是经济型数控改造，通常情况下均采用以步进电机驱动的开环控制。因为开环控制具有结构简单，设计制造容易，控制精
度较好，容易调试，价格便宜，使用维修方便等优点。开环控制系统图如下]9[：
图3.2开环控制系统的图
4设计计算
4.1横向进给系统的设计与计算
4.1.1横向进给系统的设计
经济型数控改造横向进给系统的设计比较简单，一般是将步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。步进电机安装在大托板上，用法兰盘将步进电机和机床大托板连接起来，以保证其同轴度，提高传动精度]10[。
4.1.2横向进给系统的设计计算
已知条件：工作台重w=30kgf=300n ，时间常数t=25ms ，行程s=190mm ,基本导程l 0=4mm ,脉冲当量s p =0.005mm/step ,步距角a=0.75d/step ,快速进给速度Vmax=1m/min
（1）切削力计算
由《机床设计手册》得，切削功率
K N N c η= （4.1）
式中 N ——电机功率，查机床说明书，N=4kW ；
η——主传动系统总效率，一般为0.6～0.7取65.0=η
K ——进给系统功率系数，取为K=0.96
所以 c N =4×0.65×0.96=2.5 kW
又因为 6120/v F N z c = （4.2） 所以 v N F c z /6120=
式中 v ——切削线速度，取v=100m/min 。
主切削力 z F =6120×2.5/100=1530（N ）
由《机械制造技术基础》得，主切削力
Z Z F Z F Z F Y X p F z K f C F α= （4.3）
查表得： Z F C =187kgf/㎡=1870MPa
Z F X =1 Z F Y =0.75 Z F K =1
则可计算Z F 如下表所示：
表 4.1
把Z F =1520N 时，切削深度p α=2mm ，走刀量f =0.3mm ，作为下面计算的依据。由《机床设计手册》得，在一般外圆车削时：
X F =（0.1～0.6）Z F Y F =（0.15～0.7）Z F 所以 X F =0.5Fz=0.5×1530=765(N)
Y F =0.6Fz=0.6×
1530=918(N) 则横向进给系统的切削力为: X F =1/2×1530=765(N)
在切断工件时: Y F =0.5×765=383(N)
（2）滚珠丝杠设计计算
1)强度计算 对于燕尾型导轨：
）
（W F f KF P Z Y +'+= （4.4） 取K=1.4 f '=0.2
则 P=1.4×38.3+0.2×（76.5+30）=74.92(kgf)=749.2（N ） 寿命值：
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
毕业设计任务书 毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造
内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。 技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。 工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。 软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件） 指导教师（签字）：年月日
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生 和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。 关键词：机床, 数控机床, 伺服进给系统, 单片机
1．前言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 数控机床和数控技术 (1) 1.3 数控机床的特点 (2) 1.4 数控机床的发展 (3) 2．总体方案的设计 (4) 2.1 设计任务与要求 (4) 2.1.1 课程设计的目的 (4) 2.1.2 课程设计的主要技术参数 (4) 2.2.3 课程设计的内容 (5) 2.2.4 课程设计的要求 (5) 2.2.5 课程设计的图纸 (5) 2.2 总体方案的设计 (5) 2.2.1 数控系统运动方式的确定 (5) 2.2.2 伺服进给系统的改造设计 (6) 2.2.3 数控系统的硬件电路设计 (6) 3．伺服进给系统的计算 (8) 3.1 确定系统脉冲当量 (8) 3.2 切削力的计算 (8) 3.2.1 纵车外圆 (8) 3.2.2 横切端面 (8) 3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 3.3.1 纵向进给丝杠 (9) 3.3.2 横向进给丝杠......................................... .11 3.3.3 纵向和横向滚珠丝杠螺母副几何参数..................... .14
车床数控化机械部分的改造设计 发表时间：2018-12-26T12:35:56.377Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：王德顺 [导读] 车床是机械加工业中必不可少的加工工具。随着我国经济的迅速发展，机械加工业也在快速发展。 济宁市技师学院山东省济宁市 272000 摘要：近几年，我国生产制造行业得到了迅速的发展。在生产制造业发展过程中数控机床的市场需求也不断增加，对于普通机床的改造成为时代发展的主要趋势。在实际普通车床数控化改造过程中，电极参数选择不精确、数控系统功能不合理等问题频繁发生，影响了普通车床数控化改造的精确度。因此为了保证改造后数控机床的应用效率，对具体改造过程进行进一步分析非常必要。 关键词：普通车床；机械结构；数控化改造 车床是机械加工业中必不可少的加工工具。随着我国经济的迅速发展，机械加工业也在快速发展，数控车床逐渐取代了原本的普通车床，但是，普通车床仍然在使用。因为数控车床的价格比较高，很多企业无法负担，所以，需要对普通车床的机械结构进行数控化改造，以增强普通车床的自动加工能力，提高加工精度。通过对某型号普通车床机械结构进行数控化改造，提高普通车床的加工精度。 一、车床数控化改造的必要性 相比较于传统机床，通过数控机床，能够对繁琐复杂的零件开展加工工作；能够显著提高机床工作效率，确保机床加工自动化月柔性自动化的实现；数控机床所加工的零件具有非常高的精准度，尺寸计算能力更强，有利于安装与配置工作的开展，不需要开展有关修配工作；能够集中起多个工序，降低零件的搬运频率；能够自主开展有关报警监控与补偿等工作等等；使工人劳动强度得到显著降低，有效缩减新产品试制与生产周期。与此同时，在企业信息化改造过程中，机床数控化发挥着重要的基础作用，数控技术既是制造业自动化的核心技术，更是其重要的基础技术。 二、车床数控化改造的特点 1、车床改造方案的制定，是通过车床中存在的问题来进行的。在改造车床的过程中，具有较强的针对性，确保符合有关生产的要求与规定。在改造旧车床数控化过程中，大多数基础件与很多传动部分无需进行更换，应当将这些零部件予以高效利用，在减少原材料与资金费用开支的同时，能够有效缩短改造时间，确保生产工作的迅速开展。 2、通常情况下，车床大型构件的制造运用的是铸铁，相比较于新铸件其稳定性更加突出，只需对中小型部件开展修复或更换工作即可。应当满足多品种、小批量零件生产的需要，扩大车床应用范围。通过车床数控化改造，能够实现生产设备自动化水平与能力的提升，强化设备质量。此过程中，更加需要注入科学技术的力量，让科学技术的应用促进车床数控化的改造，以促进改造目的的实现。 三、机床精度、质量检测与调试 1、精度调试。普通车床机械部分数控化改造后，必须进行精度调试。数控车床精度主要体现在：主轴跳动、刀塔精度、丝杠精度三方面可以用主轴千分表测量主轴精度、刀塔两项精度；跳动、圆度精度不合格的通过主轴卡头重新装配或车卡头来实现精度调整； X、Z 轴丝杠精度可通过调节伺服电机的齿轮比及精修丝杠和调节反向间隙及刀塔装配位置调整，反向间隙调试时要选用千百分表；进行几何精度调试时，可选择用角尺，平尺，千分表；当进行定位误差调试时，必须用激光干涉仪对定位精度进行测量，然后，根据情况进行适当的补偿，可以大大提高机床的定位精度和加工精度。重复定位精度不合格，要通过调整丝杠和丝杠母间隙或更换丝杠和轴承。精度调试是一个比较复杂的过程，一般是机械和电气部分都改造好后再调试。不同的机型调试也有差异，要根据机型特点进行调试，一般都要反复调几次，直到调好为止。 2、质量检测与调试 （1）质量检测。质量检验指机床性能和功能的检验，普通车床数控化改造后，机床性能检验项目主要有主轴性能、进给性能、机床噪声、润滑等。主轴性能有手动操作、手动数据输入方式（MDA）；进给性能有手动操作、手动数据输入方式（MDA）、软硬限位、回原点；数控功能检验项目有准备功能、辅助功能、操作功能、显示功能等方面。 （2）检测与调试。质量检测与调试包括空运转检测调试、动作检测调试、功能检测调试及试切削检测调试等。空运转检测调试：让机床主运动由低、中、高运转，观察主轴轴承温度是否稳定，再输入程序做连续运动，如果正常可连续运转不少于48h。动作检测调试：按数控系统安装手册进行主轴变挡指令调试，检测各轴正负两个方向的超程。功能检测调试：用指令对机床的功能进行调试，检查动作的灵活性和功能的可靠性。然后做进给坐标超程、手动数据输入、位置显示、程序暂停、程序删除、回基准点，程序序号显示和检索、直线插补、直线切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等调试。试切削检测调试：把事先准备好的零件程序输入系统，进行试切削加工，检测机床数控化改造后的加工性能和精度的稳定性。 四、车床数控化改造 1、普通车床床身导轨的改造。我国大部分普通车床的床身材料为铸铁，在进行数控化改造时，为了提高床身导轨的精度，可以在铸铁导轨上粘贴塑料软带。塑料软带能够提高车床导轨的润滑性，使导轨上的主刀行进得更加流畅，从而保证车床的加工精度。在改造过程中，也可以将传统的铸铁导轨改造为滚动导轨，滚动导轨的摩擦系数比较小，不会影响机械加工的几何精度。 2、滚珠丝杠的改造。滚珠丝杠主要是由滚珠、丝杠、回珠管等构成的，它可以将车床机械部件的回转运动转化为直线运动。普通车床中的滚珠丝杠可以提高车床的传动效率，使车床刀轴的行进过程更加平稳。因为滚珠丝杠在运行过程中不会产生较大的振动，所以，不会产生过大的摩擦阻力。对滚珠丝杠进行数控化改造时，需要测量滚珠丝杠的齿差缝隙、丝杠转速和滚珠直径等，以保证改造完成后车床不会出现直线行进失稳的情况。 3、主轴传动系统的数控化改造。普通车床的主轴是由电动机带动皮带使主轴旋转。在数控化改造时，尽量不要破坏原本的主轴箱，主要改造电机的变速系统。因此，可以用双速或者四速电动机代替原本的电动机，以增强主轴传动系统的传动能力。在改造过程中，可以在主轴传动系统中增加脉冲编码器，标记主轴运行的初始位置，为主轴传动编码，让主轴每转动一圈编码器自动调整一次主轴刀具的位置。一般情况下，脉冲编码器安装在主轴箱中，并与电动机的传动齿轮1∶1 连接，从而实现主轴与编码器的同步运行。 4、车床进给系统的数控化改造。在改造进给系统时，需要加装步进电机，并在进给系统的步进电机上安装减速器。减速器通过连接装
数控车床应用与发展前景 摘要 随着计算机技术的高速发展,现代制造技术不断推陈出新。在现代制造系统中,数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现自动化、集成化、智能化、起着举足轻重的作用。 数控加工作为一种高效率高精度的生产方式,尤其就是形状复杂精度要求很高的模具制造行业,以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其她各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程,必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来。
目录 摘要 前言 第一章数控车床的基本组成与工作原理1、1 任务准备 1、1、1 机床结构 1、2 工作原理 1、3 数控车床的分类 1、4 数控车床的性能指标 1、5 数控车床的特点 第二章数控车床编程与操作 2、1 数控车床概述 2、1、1数控车床的组成 2、1、2数控车床的机械构成 2、1、3数控系统 2、1、4数控车床的特点 2、1、5数控车床的分类 2、1、6数控车床(CJK6153)的主要技术 2、1、7数控车床(CJK6153)的润滑 2、2 数控车床的编程方法 2、2、1设定数控车床的机床坐标系
2、2、2设定数控车床的工件坐标系 第三章数控车床加工工艺分析 3、1 零件图样分析 3、2 工艺分析 3、3 车孔的关键技术 3、4 解决排屑问题 3、5 加工方法 第四章当前数控机床技术发展趋势 4、1 就是精密加工技术有所突破 4、2 就是技术集成与技术复合趋势明显 结束语语 参考文献 致谢 前言 高速加工技术发展迅速,在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论与先进的驱动技术,优化机床结构,采用高性能功能部件,移动部件轻量化,减少运动惯性。在刀具材料与结构的支持下,从单一的刀具切削高速加工,发展到机床加工全面高速化,如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转;快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米与超过百米;换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下,换刀速
数控车床毕业设计
南京工程学院继续教育学院毕业论文典型轴类零件数控车削加工设计姓名：钱春花 学号：07323 专业：机电一体化 学历：大专 指导教师: 姜爱国
函授站：无锡交通高等职业技术学校 中国·南京 2012年5月 目录 前言（引言） 1．课题选择及说明 1．1 选题目标 1．2 课题说明 1．3图纸
2．加工内容和加工要求分析 2．1 加工结构及分布 2．2 加工要求分析 2．3 加工重点和难点分析 2．4加工内容和要求分析表 3．1加工方案设计初步考虑 3．1 加工过程设计 3．2 加工设计其它方案及优化4．加工设备选用 4．1机床选用： 4．2刀具选择 4．3夹具选用： 4．4量具 4．4工具清单 5．加工程序 6．操作加工要点 6．1加工准备 6．2工件加工 6．3对工件加工操作的改进 7．课题设计小结 7．1设计内容总结 7．2设计效果论证 7．4设计不足分析和可能的优化展望 7．3设计体会 参考文献资料
1．课题选择及说明 1．1 选题目标 通过典型轴零件数控车床加工设计，进一步提高工艺分析、工艺设计及工艺技术文件的编写、程序编写，提高综合数控加工技能。 是专业各门课程综合应用，提高专业能力。 设计与工作实际相结合，提高工作适应能力。 目的： 1、通过零件加工工艺设计进一步掌握零件加工的过程和每一步的加工要求，在设计过程中，充分利用在校所学内容，使之融会贯通，加深对所学内容的理解和掌握。 2、设计过程中必须认真考虑加工三要素的设定，它们是加工中最重要的三个参数。合理设置可以提高加工精度，缩短加工时间，节约生产成本。通过设计可以更深一点地理解并掌握三要素的设定方法。 3、设计中涉及了车断面、车外圆、车椭圆、镗孔、车内外螺纹等加工方式。通过对如上常用加工方式的工艺设计，熟悉了这些加工方式的加工特点，工艺设计的方法。 4、在此次设计过程中，肯定会遇到各种各样的困难，这也能提高我遇到问题解决问题的能力。对今后的工作以及生活都大有益处。 意义： 1、随着全国产业机械化的提高，相应的机械零件的加工精度要求也随之愈加严格，对零件加工工艺进行合理设计能更好的在现有的加工条件下使加工精度得以最大化。 2、在制造业要求“成本最低化，利益最大化”的大前提下，零件加工工艺也有充分的必要性。它可以缩短加工时间，提高生产效率，降低原材料的报废率，从另一方面讲，也有效的降低了工人们的劳动强度。
毕业论文（设计）题目华中数控车床常见故障诊断与维修 班级 110217 专业数控设备应用与维护 分院工程技术分院 指导教师王锐
2013年 11 月 30 日 目录 摘要 (1) 第1章数控车床维修基础 (2) 1.1 数控车床维修的基本要求 (2) 1.2 故障的分析方法 (4) 1.3 维修的基本步骤 (5) 第2章华中系统的诊断与维修 (8) 2.1 CNC系统的主要故障 (8) https://www.doczj.com/doc/2f2252653.html,C系统软件故障纤细及其成因 (9) https://www.doczj.com/doc/2f2252653.html,C硬件故障现象及其成因 (9) 2.4 CNC系统的自诊断 (10) 第3章华中数控机床常见故障诊断及维修实例 (11) 3.1 数控机床出现急停故障 (11) 3.1.1机床一直处于急停状态，不能复位 (12) 3.1.2在自动运行的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障 (12) 3.1.3伺服单元报警引起的急停 (12) 3.1.4主轴单元报警引起的急停 (13) 3.2 机床回参考点（回零）故障 (13) 3.2.1参考点编码器类故障分析与维修 (13) 3.2.2回零重复性差或参考位置偏差 (14) 3.2.3参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移） (15)
3.2.4回参考点时，出现超程报警 (15) 3.2.5回参考点过程中出现“软超程”报警 (16) 3.3 刀架故障 (16) 3.3.1刀架抬起不转动故障 (17) 3.3.2刀架旋转不止故障 (18) 3.3.3刀架定位不准故障 (18) 3.3.4刀架转动不到位故障 (19) 3.4 数控机床PLC故障诊断的方法 (19) 第4章设计小结 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23) 摘要 系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功 能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。 数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障 是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触 不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、 灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。为了便于维修，现将各系统 的结构简介和维修如下。 关键词: 数控机床故障诊断，影响，分析故障，排除故障 第1章数控车床维修基础 1.1 数控车床维修的基本要求
基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文_(2)[1]
摘要 数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。 本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。 根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。 本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。 关键词：PLC控制，数控车床，梯形图
目录 第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11)
目录 第一章设计任务 (5) 1.1题目： (5) 1.2 任务 (5) 第二章总体方案的确定 (6) 第三章机械系统的改造设计方案 (7) 3.1主轴系统的改造方案 (7) 3.2安装电动卡盘 (7) 3.3换装自动回转刀架 (8) 3.4螺纹编码器的安装方案 (8) 3.5进给系统的改造与设计方案 (9) 第四章进给传动部件的计算和选型 (10) 4.1脉冲当量的确定 (10) 4.2切削力的计算 (10) 4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (11) 4.4同步带减速箱的设计 (12) 4.5步进电动机的计算与选型 (13) 4.6同步带传递效率的校核 (16) 第五章绘制进给传动机构的装配图 (18) 第六章控制系统硬件电路设计 (21) 第七章步进电动机驱动电源的选用 (22) 第八章容总结 (29) 参考文献 (30) 摘要
我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，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，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。
西安铁路职业技术学院毕业设计 数控机床加工与操作方法 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师：
数控机床加工与操作方法 摘要 数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。 本论文主要介绍数控机定义，数控机床初学者要求，机床加工前准备工作， 数控机床程序指令，数控机床对刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，机床加工几何精度要求， 数控机床的优点和缺点，数控机床与计算机实现自动技术，机床维修和生产安全要求。关键词：数控技术概念；加工方法；分类；刀具补偿；
西安铁路职业技术学院毕业设计 目录 摘要.................................................................. I 目录................................................................. II 一、数控技术的概念与特点 (1) 二、数控机床加工前的准备要求 (3) 2.1数控机床的初学者要求 (5) 2.2数控技术常用术语大全 (6) 2.3数控机床工作原理和结构简介 (9) 2.4 数控机床加工特点 (10) 2.5 数控机床的操作方法 (13) 2.6 数控车床是怎样操作的 (18) 三、数控机床产生几何误差的因素 (22) 3.1 普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起 (22) 3.2几何误差补偿技术 (23) 四、计算机数控系统 (24) 五、数控机床的分类与发展 (26) 5.1数控机床分类 (26) 5.2数控机床发展 (27) 六、数控机床维修中应注意的事项 (28) 七、数控加工安全规则 (29) 结论 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32)
日照职业技术学院毕业设计（论文） 数控加工工艺 姓名 : 付卫超 院部：机电工程学院 专业：数控设备应用与维护 指导教师：张华忠 班级： 11级数控设备应用与维护二班 2014年05月
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。 本文根据数控机床的特点。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。 关键词工艺分析加工方案进给路线控制尺寸
第1章前言-----------------------------------第2页第2章工艺方案的分析-------------------------第3页 2.1 零件图-------------------------------第3页 2.2 零件图分析---------------------------第3页 2.3 零件技术要求分析---------------------第3页 2.4 确定加工方法-------------------------第3页 2.5 确定加工方案-------------------------第4页第3章工件的装夹-----------------------------第5页 3.1 定位基准的选择-----------------------第5页 3.2 定位基准选择的原则-------------------第5页 3.3 确定零件的定位基准-------------------第5页 3.4 装夹方式的选择-----------------------第5页 3.5 数控车床常用的装夹方式---------------第5页 3.6 确定合理装夹方式---------------------第5页第4章刀具及切削用量-------------------------第6页 4.1 选择数控刀具的原则-------------------第6页 4.2 选择数控车削刀具---------------------第6页 4.3 设置刀点和换刀点---------------------第6页 4.4 确定切削用量-------------------------第7页第5章轴类零件的加工-------------------------第8页 5.1 轴类零件加工工艺分析-----------------第8页 5.2 轴类零件加工工艺---------------------第11页 5.3 加工坐标系设置-----------------------第13页 5.4 保证加工精度方法---------------------第14页 参考文献 ---------------------------------第15页
摘要 毕业设计(论文)作为大学所学知识得最后一次总结,其作用就是很重要得。它不但对我们所学得知识做了一次全面得检查与巩固,而且就是我们综合利用所学得全部理论与实践相结合得重要环节。 本次设计(论文)得内容为数控车床维修得条件、机床故障检查与排除分析得方法以及车床得保养与典型车床得诊断与维修等。在闫老师得耐心指导下。为我们介绍了数控车床得原理与应用,并且讲解了数控车床得维修方法与注意得事项,以及实践工作得方法与理论及解决实际问题得方法。为我们整个毕业设计(论文)取得了第一手资料。在毕业设计过程中闫老师提出了宝贵得意见与纠正我们得错误,从而使我们得毕业设计(论文)得以圆满成功。这次毕业设计(论文)使我受益匪浅。 首先,培养我们分析实际问题得能力与运用所学知识动手解决问题得能力,从而达到巩固,扩大与深化所学得理论知识,为即将走向得工作岗位打下坚实得基础。 其次,培养了我们深入实际,调整研究得工作方法。再次,培养我们熟悉有关技术政策,运用国家标准规范规定得能力,独立进行查找资料得能力。 数控车床自身所具有得明显优势使得它在工业中得应用前景极为乐观,随着数控技术进一步得开发与利用,我们深信,它必将在机械工程领域发挥巨大得作用、关键词:数控车床得保养硬件故障软件故障 目录 摘要..........................................................１前言.. (3) 第一章数控车床 (4) 一、数控车床?４ 二、数控车床?6 第二章数控车床 (15) 一、车床故障? 15 二、车床故障?1８
20 三、数控车床? 23 第三章车床得? 一、数控车床?2３ 二。数控车床 (24) 结论 (26) 感想 (27) 致谢? 28 参考文献·····················································２9 前言 数控机(车)床就是机电一体化得高技术产品,它得产生就是20世纪中期计算机技术,微电子技术与自动化技术高速发展得结果,就是在机械制造业要求产品高精度、高质量、高生产率、低消耗与中、小批量、多品种产品生产实现自动化生产得结果,机械制造业就是国民经济得支柱产业之一,但在实现多品种、小批量产品自动化生产方面曾遇到困难,对于大批大量生产,实现自动流水作业比较容易,但对于多品种小批量生产得自动化经历了漫长得道路,因为机械制造业属于离散型生产,它与化工生产、电力生产等连续型生产类型截然不同,在机械加工中,产品就是经过一道道工序、多次换刀与一系列动作逐步累加而成型得,通过成组技术将产品分类,力求把中、小批量产品转换成大批大量生产得形式,组成流水生产作业,在一定程度上可以使机械加工生产类型由离散型转化为连续型。但要把这种连续型生产实现柔性自动化,只有在数控车床诞生以后,把计算机技术引入金属切削车床之中,才从根本上解决了“柔性制造”(Ｆleｘible Ｍanufacturing)、自动化生产得实际问题,因此,毫不夸张地说:数控车床得产生就是机械制造业领域中得一场重大得技术革新, 经过半个世纪得不断改进、开拓与发展,数控车床已形成品种齐全,种类繁多、性能完善与外观造型完美得自动化生产装备,而且正在迈向更高得层次--实现无人化工厂.。 目前,数控车床得应用越来越广泛,其加工柔性好,精度高,生产效率高,具有很多得优点,但数控车床就是复杂得大系统,它涉及光、机、电、液等很多技术,发生故障就是难免得,机械锈蚀、机械磨损、机机械失效,电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声,软件丢失或本身有隐患、灰尘等,
C6132普通车床数控化改造设计 摘要 机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。 本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，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。 关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51
C6132 NC lathe design of ordinary ABSTRACT S tudy on machine tool numerical control transformation of important project is to improve the level of technical equipment in China, with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fasted effective way. C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine too l structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensity KEY WORDS：Lathe, numerical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51
辽宁建筑职业学院机械工程系 毕业论文 题目： 班级： 姓名： 学号：
目录 目录 (1) 摘要 (2) 一、绪论 (4) 二、数控机床概述 (4) （一）数控机的简介 (4) （二）数控机床的组成 (5) （三）数控技术的特点 (5) （四）数控机床的主要技术指标 (6) （五）数控机床使用中应注意的事项 (7) 三、数控机床各部故障分析及维修 (8) （一）数控机床主轴伺服系统故障检查及维修 (8) （二）机床PLC初始故障的诊断 (8) （三）数控设备检测元件故障及维修 (9) （四）数控机床加工精度异常故障及维修 (9) 四、数控机床的保养及维护 (9) （一）数控机床的保养知识 (10) （二）数控机床系统的维护 (11) （三）机械部件的维护 (12) 五、结论 (12) 参考文献 (14)
论文题目：附图：
摘要 机械制造业是国民经济的支柱产业，可以说，没有发达的制造业，就不可能有国家的真正繁荣和富强。而机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要指标之一。制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分，其核心是数控技术。数控技术是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现及所带来得巨大效益，已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。数控维修技术不仅是保障数控机床正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，它已经成为一门专门的学科。同时也表明，数控维修技术是制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志。论文主要研究了根据数控机床的特点，数控机床常见的故障及诊断方法，数控机床的保养知识和讲解了数控车床的维修方法与注意的事项。研究结果表明：数控加工在当前制造行业中占据着主导地位，在各行各业中都有他的出现，它的发展将带动制造业的飞速发展，同时也将影响社会的发展进程。 因此，做好数控设备的维护工作，提高数控设备的维修效率，是现代制造业的—项重要工作本文的特色在于：通过分析数控机床的维修维护，提高了加工效率，最终为企业带来了效益。 关键词：数控技术；数控机床；常见故障；诊断方法；维修方法
C6140普通车床数控化改造设计方 案 有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，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，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术
一、前言 制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。21世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。 本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算。 下面就是本文的主题，关于数控车床的编程与实例。
二、数控机床（主要介绍数控车床） 2.1数控车床简介 数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。 数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。 2.2数控技术的发展趋势
经济型数控车床的改造设 计毕业论文 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1.前言 (4) 2.数控车床设计概述 (6) 3.进给伺服系统概述 (9) 4.横向进给系统的设计计算 (11) 4.1主切削力及其切削分力计算 (11) 4.2导轨摩擦力的计算 (11) 4.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (12) 4.4确定进给传动链的传动比i和传动级数 (12) 4.5滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (13) 4.6滚珠丝杠螺母副承载能力校核 (15) 4.7计算机械传动的刚度 (16) 4.8驱动电机的选型与计算 (18) 4.9机械传动系统的动态分析 (23)
4.10机械传动系统的误差计算与分析 (23) 4.11确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (25) 5.进给系统的结构设计 (25) 5.1滚珠丝杠螺母副的设计 (25) 5.2齿轮传动副的设计 (27) 5.3齿轮箱的设计 (29) 5.4床身及导轨 (31) 5.5中间轴的设计 (34) 5.6轴承端盖的设计 (36) 总结与体会 (39) 致谢词 (40) 参考文献 (41) 1.前言
我国目前机床总量580余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的数控化率仅为6％。这些机床中,役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性： （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。 （2）可以实现加工的柔性自动化，从而效率比传统机床提高3～7倍。 （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。