1绪论
数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构.较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题。能获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控的应用也受到其他条件限制：（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小企业常是心有力而力不足；（2）目前，各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费；（3）在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需；（4）通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。要较好的解决上述问题，应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置，使其具有一定的自动化能力，以实现额定的加工工艺目标。这一工作早在20世纪60年代已经在开始迅速发展，并有专门企业经营这门业务。目前，国外已发展成为一个新兴产业部门，从美国、日本等工业化国家的经验看，机床的数控化改造也必不可少，如日本的大企业中有26%的机床经过数控化改造，中小企业则达74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。中国是拥有300多万台机床的国家，其中大部分是多年积累生产的普通机床，自动化程度低。要想在近几年用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的，因此，普通机床的数控化改造大有可为，它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平，已成为中国设备技术改造的主要方向之一。
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，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。
2设计要求
2.1总体方案设计要求
总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。
（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此，数控系统选连续控制系统。
（2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。
（3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS—51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选MCS—51系列单片机扩展系统。
（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。（5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。
（7）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
（8）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。
总体方案设计图如下图（2）所示：
进给伺服系统总体方案方框图如图（3）所示：
图（2）数控车床改造的总体方案示意图
微机
光
电
隔
离
光
电
隔
离
功
率
放
大
功
率
放
大
Z向
步进
电机
步进
电机
X向
床鞍及拖板
中拖板图（3）经济性数控车床进给伺服系统方案框图
2.2设计参数
设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。现列出CA6140卧式车床的技术数据：
名称技术参数
在床身上400mm
工件最大直径
在刀架上210mm
顶尖间最大距离650;900;1400;1900mm
宋制螺纹mm 1---12(20种)
加工螺纹范围英制螺纹t/m 2---24(20种)
模数螺纹mm 0.25---3(11种)
径节螺纹t/m 7---96(24种)
最大通过直径48mm
孔锥度莫氏6# 主轴正转转速级数24
正转转速范围10—1400r/min
反转转速级数12
反转转速范围14---1580r/min
纵向级数64
进给量纵向范围0.028---6.33mm/r
横向级数64
横向范围0.014---3.16mm/r
滑板行程横向320mm
纵向650;900;1400;1900mm
最大行程140mm
刀架最大回转角±90°
刀杠支承面至中心的距离26mm
刀杠截面B×H 25×25mm
顶尖套莫氏锥度5#
尾座
横向最大移动量±10mm
外形尺寸长×宽×高2418×1000×1267mm
圆度0.01mm 工作精度圆柱度200:0.02
平面度0.02/φ300mm
表面粗糙度Ra 1.6---3.2μm
主电动机7.5kw
电动机功率
总功率7.84kw
改造设计参数如下:
最大加工直径在床面上400mm
在床鞍上210mm 最大加工长度1000mm
快进速度纵向 2.4m/min
横向 1.2m/min
最大切削进给速度纵向0.5m/min
横向0.25m/min
溜板及刀架重力纵向800N
横向600N
代码制ISO
脉冲分配方式逐点比较法
输入方式增量值、绝对值通用
控制坐标数 2
脉冲当量纵向0.01mm/脉冲
横向0.005mm/脉冲
机床定位精度±0.015mm
刀具补偿量0mm---99.99mm
进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm
横向0.075mm
自动升降速性能有
2.3.其它要求
（1）原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本缩短改造周期。
（2）机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保正安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。
3进给伺服系统机械部分设计与计算
3.1进给系统机械结构改造设计
进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板
刀架等改造的方案不是唯一的。以下是其中的一种方案：
挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。
进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成
丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。
溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操作按钮。
横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的、螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。
刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型
进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量、计算切削力滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。计算简图如下图所示：
3.2.1确定系统的脉冲当量
脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当量为0.01mm/step和0.005mm/step,在CA6140的技术参数中，要求纵向脉冲当量fp为0.01mm/step。横向脉冲当量为fp=0.005mm/step。
3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择雨校核步骤
（1）最大工作荷载计算
滚珠丝杠的工作载荷Fm（N）是指滚珠丝杠副的在驱动工作台时滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫做进给牵引力。它包括滚珠丝杠的走到抗力及与移动体重力和作用在导轨上的其他切削分力相关的摩擦力。
由于原普通CA6140车床的纵向导轨是三角形导轨，则用公式3-1计算
工作载荷的大小。
Fm=KFL+f’(Fv+G) （3-1）1）车削抗力分析
车削外圆时的切削抗力有F x﹑Fy﹑Fz，主切削力Fz与主切削速度方向一致垂直向下，是计算机床主轴电机切削功率的主要依据。切深抗力Fy与纵向进给垂直，影响加工精度或已加工表面质量。进给抗力Fx与进给方向平行且相反指向，设计或校核进给系统是要用它。
纵切外圆时，车床的主切削力Fz可以用下式计算：
Fz=C
Fz α
P
XFz f yFz V nFz K
Fz
（3-2）
=5360(N)
由《金属切削原理》知：
Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4 （3-3）
得 Fx=1340(N)
Fy=2144(N)
因为车刀装夹在拖板上的刀架内，车刀受到的车削抗力将传递到进给拖板和导轨
上，车削作业时作用在进给托板的载荷F1﹑Fv和Fc与车刀所受到的车削抗力有对应关系。
因此，作用在进给托板上的载荷可以按下式求出：
托板上的进给方向载荷 F1=Fx=1340(N)
托板上的垂直方向载荷 Fv=Fz=5360(N)
托板上的横向载荷 Fc=Fy=2144(N)
因此，最大工作载荷Fm=KFL+f’(Fv+G)
=1.15×1340+0.04×(5360+90×9.8)
=1790.68(N)
对于三角形导轨K=1.15, f’=0.03～0.05,选f’=0.04(因为是贴塑导轨)，G是纵向﹑横向溜板箱和刀架的重量，选纵向﹑横向溜板箱的重量为75kg,刀架重量为15kg.
（2）最大动载荷C的计算
滚珠丝杠应根据额定动载荷Ca选用，可用式3-4计算：
C=fmm （3-4）
L为工作寿命，单位为10r，L=60nt／10;n为丝杠转速（r／min）,n=1000v／L
;v
为最大切削力条件下的进给速度（m／min）,可取最高进给速度的1/2～1/3;L0
=12mm;fm为运转状态系数，因为此时有冲击振为丝杠的基本导程，查资料得L
动，所以取fm=1.5.
V纵向=1.59mm/r×1400r/min=2226mm/min
=2226×1/2/12=92.75r/min
n纵向=v纵向×1/2/L
∴ L=60nt/106=60×92.75×15000/106=83.5
则 C=fmFm =×1.5×1790.68=11740（N）
初选滚珠丝杠副的尺寸规格，相应的额定动载荷Ca不得小于最大载荷C;因此有
Ca＞C=11740N
另外例如滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转下工作并受载，那么还需考虑其另一种失效形式-滚珠接触面上的塑性变形。即要考虑滚珠丝杠的额定静载荷Coa是否充分地超过了滚珠丝杠的工作载荷Fm,一般使Coa/Fm=2～3.
初选滚珠丝杠为：外循环，因为内循环较外循环丝杠贵，并且较难安装。考虑到简易经济改装，所以采用外循环。
因此初选滚珠丝杠的型号为型CD63×8-3.5-E型，主要参数为
Dw=4.763mm,Lo=8mm,dm=63mm,λ=2o19’，圈数×列数3.5×1
（3）纵向滚珠丝杠的校核
1）传动效率计算
滚珠丝杠螺母副的传动效率为η
η=tgλ/tg(λ+φ)=tg2o19’/tg(2o19’+10’)=92%
（3-5）
2）刚度验算
滚珠丝杠副的轴向变形将引起导程发生变化，从而影响其定位精度和运动平稳性，滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形，丝杠和螺母之间滚道的接触变形，丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。
1丝杠的拉压变形量δ1
δ1=±Fml/EA （3-6）
=±1790.68×2280/20.6×10×π×(31.5)2
=0.0064mm
2 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量δ2
采用有预紧的方式，
因此用公式δ2=0.0013×
（3-7）
=0.0013× 2
=0.0028mm
在这里 Fyj =1/3Fm=1/3×1790.68=597N
Z=πdm/Dw=3.14×63/4.763=41.53
Z∑=41.53×3.5×1=145.36
丝杠的总变形量δ=δ1+δ2=0.0064+0.0028=0.0092mm<0.015mm
查表知E级精度丝杠允许的螺距误差为0.015mm，故所选丝杠合格。
3）压杆稳定性验算
滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作负载过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向屈曲，即失稳。失稳时的临界载荷为Fk
Fk=fz2EI/L2 （3-8）式中：E为丝杠材料弹性模量，对钢E=20.6×104Mpa；I为截面惯性矩，对丝杠圆截面I=πdl4/64(mm4)(dl为丝杠的底径)；L为丝杠的最大工作长度（mm）；fz 为丝杠的支撑方式系数由表3-1查得。
由Fk=fzπ2EI/L2 且fz==2.0, E=20.6×104Mpa, I=πdl4/64mm4,L=2800mm为丝杠的长度
由于I=πdl4/64
=π(63-5.953)4/64
=3.14×57.0474/64
=519614mm
Fk=2×3.142×20.6×104×519614/28002
=276276
Nk=276276/1875
=149>>4
所以丝杠很稳定。
3.2.3 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤
（1）型号选择
1）最大工作载荷计算
由于导向为贴塑导轨，则：k=1.4 f’=0.05,F1为工作台进给方向载荷，Fl=2141N,Fv=5360N,Fc=1340N,G=60kg,t=15000h,
最大工作载荷：Fm=kF1+f’(Fv+2Fc+G)
=1.4×2144+0.05(5360+2×1340+9.8×75)
=3440.4N
2）最大动载荷的计算
V横=1400r/min×0.79mm/r=1106mm/min
纵=1106×1/2/4=138.25r/min
n横丝=v横×1/2/L
L=60nt/=60×138.25×15000/106=124.43
C=fmFm =×1.5×3440.4=25763.7N
∴初选滚珠丝杠型号为：CD50×6-3.5-E
其基本参数为Dw=3.969mm,λ=2o11’,L0=6mm,dm=50mm,圈数×列数×3.5×1
(2) 横向滚珠丝杠的校核
1）传动效率η计算
η==tgλ/tg(λ+φ)=tg2o11’/tg(2o11’+10’)=93%
2) 刚度验算
1. 丝杠的拉压变形量
δ1=±Fm×L/EA=±3440.4×320/20.6×104×π×252=±0.0027mm
2.滚珠与螺纹滚道间的接触变形量
δ2=0.0013×
=0.0013× 2
=0.0070mm
在这里Fyj=Fm/3=3352.6/3=1118N
Z=πdm/Dw=3.14×50/3.969=39.56
Z∑=39.56×3.5×1=138.48
丝杠的总变形量
δ=δ1+δ2=0.0027+0.0070=0.0097mm<0.015mm
查表知E级精度允许的螺距误差为0.015mm，故所选丝杠合格
（3）滚珠丝杠螺母副的精度等级：
数控机床根据定位精度的要求通常选用1---5级精度的滚珠丝杠，1---5级度丝杠的行程公差数值如表（2）所示：
表（2）滚珠丝杠行程公差/μm
3.2.4齿轮有关计算
(1)纵向齿轮及转矩的有关计算
1）有关齿轮计算，由前面的条件可知：
工作台重量：W=80kgf=800N(根据图纸粗略计算)
滚珠丝杠的导程: Lo=12mm
步距角: α=0.75°/step
脉冲当量: δp=0.01mm/step
快速进给速度：V max=2m/min
所以,变速箱内齿轮的传动比
i====2.5 （3-9）齿轮的有关参数选取如下:
Z1=32 , Z2=40 ,模数m=2mm
齿宽 b=20mm 压力角α=20°
齿轮的直径 d
1
=mz
1
=2×32=64mm
d
2
=mz
1
=2×40=80mm
d
α2=d1+2ha
*=68mm
d
α2=d2+2ha
*=84mm
两齿轮的中心矩 a= = =72mm
2）转动惯量计算
工作台质量折算到步进电动机轴上的转动惯量:
J
1
=W()2= ( )2 ×80×=0.467kg.cm2 （3-10）对材料为钢的圆柱形零件,其转动惯量可按下式估算:
J=7.8×10-4D4L kg.cm2 （3-11）
式中 D---圆柱形零件的直径,cm
L---零件的轴向长度,cm
所以,丝杠的转动惯量:
J
1=7.8×10-4+D4L
1
=7.8×10-4×3.24×140.3=11.475 kg.cm2
齿轮的转动惯量:
=7.8×10-4×6.44×2=2.617 kg.cm2
=7.8×10-4×84×2=6.39 kg.cm2
电动机转动惯量很小,可忽略。
因此，折算到步进电机轴上的总的转动惯量
J=(1/i2)（J
S
+Jz2）+Jz1+J1=(1/2.52)（11.475+6.39）+2.617+0.467=5.942 kg.cm2=59.42N. cm2
表(3)滚珠丝杠的转动惯量
3）所需转动力矩计算
快速空载启动时所需力矩
M=Mamax+Mf+Mo
最大切削负载时所需力矩
M=Mat+Mf+Mo+Mt
快速进给时所需力矩
M=Mf+Mo
式中, Mamax---空载启动时折算到电动机轴上的加速度力矩;
Ma---折算到电动机轴上的加速度力矩;
Mf---折算到电动机轴上的摩擦力矩;
Mo---由丝杠预紧所引起,折算到电动机轴上的附加摩擦力矩;
Mat---切削时折算到电动机轴上的加速力矩;
Mt---折算到电动机轴上的切削负载力矩;
Ma=×10-4N.m （3-12）式中, J---转动惯量, kg.cm2
n---丝杠转速,r/min
T---时间常数,s
当n=n max时M a=M amax
n max===416.7 r/min
M amax=×10-4=2.49N.m
当n=n t时, M a=m at
n t====24.88 r/min
M at= ×10-4=0.0616N.mM f==N.cm
（3-13）
式中f’---导轨上的摩擦系数
nt---切削加工时的转速，r/min;
w---移动不见的重量，N;
Lo---丝杠导程，cm;
i---传动比；
η--- 传动效率。
当η=0.8 f’=0.16时，
M f= = 12.23 N.cmM o=(1-)
（3-14）
式中，ηo---丝杠未预紧时的效率，取0.9
F O---预加载荷，一般为最大轴向载荷的1 / 3，即F P / 3
则M o==×(1-0.92)=8.108N.cm
M t===128 N.cm
所以，快速空载启动所需力矩
M=Mamax+Mf+Mo=103+12.23+8.108=123.338 N.cm
切削时所需力矩
M=Mat+Mf+Mo+Mt=6.16+12.23+8.108+128=151.42 N.cm 快速进给时所需力矩
M=M f+M o=12.23+8.108=20.338 N.cm
由以上分析计算可知：所需最大力矩M amax发生在快速启动时
M max=123.338 N.cm
(2)横向齿轮及转矩的有关计算
1)有关齿轮计算，由前面的条件可知：
工作台重量：W=30kgf=300N(根据图纸粗略计算)
滚珠丝杠的导程: Lo=4mm
步距角: α=0.75°/step
脉冲当量: δp=0.005mm/step
快速进给速度：V max=1m/min
所以,变速箱内齿轮的传动比
i====1.67
齿轮的有关参数选取如下:
Z1=18 , Z2=30 ,模数m=2mm
齿宽 b=20mm 压力角α=20°
d 1=36mm d
2
=60mm
d a1 =40mm d
a2
=64mm a=48mm
2)转动惯量计算
工作台质量折算到步进电动机轴上的转动惯量:
J
1
=W()2= ( )2 ×30×=0.0439 kg.cm2 丝杠的转动惯量:
J
s
=7.8×10-4×24×50=0.624 kg.cm2
齿轮的转动惯量:
=7.8×10-4×3.64×2=0.262 kg.cm2
=7.8×10-4×64×2=2.022 kg.cm2
电动机转动惯量很小,可忽略。
因此，折算到步进电机轴上的总的转动惯量
+Jz2）+Jz1+J1=()2（0.624+2.022）+0.262+0.0439=1.258 J=(1/i2)（J
S
kg.cm2=12.58N. cm2
3)所需转动力矩计算
n max===416.7 r/min
M amax= ×10-4=0.2184N.m=2.18kgf.cm
n t====33.17 r/min
M at= ×10-4=0.0174N.m=0.174 kgf.cm
M f=== =0.287kgf.cm=0.028N.m
M o==×(1-0.92) =0.649kgf.cm =0.065N.m
M t===10.242kgf.cm =1.024 N.m
所以，快速空载启动所需力矩
M=Mamax+Mf+Mo=2.18+0.287+0.065=2.532kgf.cm =25.32 N.cm
切削时所需力矩
M=Mat+Mf+Mo+Mt=0.174+0.287+0.649+10.242=11.352kgf.cm=113.52 N.cm
快速进给时所需力矩
M=M f+M o=0.287+0.649 =0.936kgf.cm = 9.36N.cm
由以上分析计算可知：所需最大力矩M amax发生在快速启动时
M max=2.532 kgf.cm =25.32 N.cm
（3）绘制进给伺服系统的机械装配图
在完成滚珠丝杠螺母副和步进电机的计算选型，完成齿轮传动比计算后
可以着手绘制进给伺服系统的机械装配图。
在绘制机械装配图时，除了从总体上考虑机床布局情况以及伺服进给机构
与原机床的联系外，还应认真的考虑与具体结构设计有关的一些问题。
1）了解原机床的详细结构，从有关资料中查阅床身、纵溜板、横溜板、刀架等的结构尺寸。
2）根据载荷特点和支承形式确定丝杠两端支承轴承的型号，轴承座的结构以及轴承预紧和调节方式，确定齿轮轴支承轴承的型号。
3）减速齿轮的参数和结构尺寸计算，确定齿轮侧隙的调整方法，在满足装配工艺的前提下，合理设计齿轮箱结构。
4）考虑各部位间的定位、联接和调整方法。例如，应保证丝杠两端支承与滚珠丝杠螺母同轴，保证丝杠与机床导轨平行，考虑螺母座。轴承座在安装面上的联接与定位、齿轮箱在安装面上的定位、步进电机在齿轮箱上的联接与定位等。
5）考虑密封、防护、润滑以及安全机构等问题。例如，丝杠螺母的润滑、防尘、防铁屑保护、轴承的润滑及密封、齿轮的润滑及密封、行程限位保护装置等。
6）在进行各零部件结构设计时，应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试和拆卸的方便。
此外，注意绘制装配图时的一些基本要求。例如，制图标准、视图布
置及图形画法要求、重要的中心距、中心高、联系尺寸和轮廓尺寸的标准、重要配合的标注、装配技术要求、标题栏要求等。
4 步进电动机的计算与选型
4.1步进电动机选用的基本原则
合理选用步进电动机是比较复杂的问题，需要根据电动机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍
如下：
4.1.1步距角α
步距角应满足α≤（4-1）
式中，i---传动比
αmin---系统对步进电动机所驱动部件要求的最小转角
4.1.2精度
步进电动机的精度可以用步距误差或累积误差衡量，累积误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用累积误差衡量精度比较实用，所选用的步进电动机应满足：
△θm≤i [△θs] （4-2）式中，△θm ---步进电动机的累积误差。
[△θs]---系统对步进电动机驱动部分允许的角度误差。
4.1.3转矩
为了使步进电动机正常运转（不失步，不越步）正常启动并满足对转速的要求，必须考虑以下条件
a.起动力矩。一般选取为
M q≥MLo/0.3-0.5 （4-3）式中，M q---电动机起动力矩
MLo---电动机静负载力矩
根据步进电动机的相数和拍数，启动力矩选取如表（4）所示，表中M JM为步进电动机的最大静载矩，是步进电动机技术数据中给出的。
表（4）步进电动机相数、拍数启动力矩表
在要求的运行频率范围内，电动机运行运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机转动惯量（包括负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。
4.1.4启动频率
由于步进电动机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此，相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足：
Ft≥[fop]m (4-4)式中，f t---极限启动频率，
项目5 型腔加工训练一 训练目的 ●根据工艺要求掌握内型腔和封闭凹槽加工方案。 ●合理选用刀具及合理的切削用量。 ●运用环切法切削内型腔。 ●掌握内型腔的加工刀具、走刀路线、去除余量的方法和编程技巧。任务1 工艺分析及理 1.零件图样的分析 零件图 图1-5-1
毛坯图 图1-5-2 如图1-5-1所示，零件材料为硬铝，切削性能较好，加工部分由内型腔和岛内型腔构成，图中主要尺寸注明公差要考虑精度问题。零件毛坯100mm×120mm ×20mm的方料，已完成上下平面及周边侧面的加工,如图1-5-2所示。 2.选择加工机床 用立式三坐标数控铣床或加工中心较为合适。机床型号：XK6325（FANUC-oi MC系统）或VMA600。这里选用VMA600加工中心。 3.加工工艺分析 本零件在加工中心上一次装夹即可完成所有加工内容，故确定一道工序，四个工步完成零件加工。 工步一用φ16的高速钢键槽铣刀环切法粗铣十字形凹槽。侧面留单边余量0.1mm。深度留0.1mm精加工余量。 工步二用φ16的高速钢立铣刀环切法精加工十字形凹槽到图纸尺寸要求。 工步三用φ8的高速钢键槽铣刀粗铣方形凹槽，侧面留单边余量0.1mm。深度方向留0.1mm精加工余量。 工步四用φ8的高速钢立铣刀精铣方形凹槽到图纸尺寸要求。 4.走刀路线 工步一环切法粗铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3。从A（-10，0）点下
至切削深度，按A→C→D→E→F→H→I→J→K→M→N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H→B→O的路线进给，从O（0，0）点抬刀。 图1-5-3 粗铣十字形凹槽走刀路线 工步二环切法精铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3所示。从A（-10，0）点下至切削深度，A→C建立左刀补，C→E直线切入，按E→F→H→I→J→K→M →N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H的路线进给，H→B直线切出，从B →O取消刀补，O点抬刀。 工步三粗铣封闭方型凹槽，方型凹槽内轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→A（0，-40）建立左刀补，A点下刀至切削深度，按A→B→C→D→E→F→H→I→J→A的路线进给，A点抬刀，A→O点取消刀补。 方型凹槽外轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→K（0，-40）建立右刀补，K点下刀至切削深度，按K→M→N→U→V→W→Q→P →S→K的路线进给，K点抬刀，K→O点取消刀补。
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
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，
第六章 数控机床的自动换刀装置第一节自动换刀装置的形式数控机床 为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步发展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。 在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。其基本类型有以下几种。 一、转刀架换刀回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 0.001～0.005mm）。 一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧141 等。回转刀架按其工作原理分为若干类型，如图6-1所示。 图6-1a)所示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。 转位刀架 刀架内装信号盘上齿盘销钉端齿盘定位开电动机合下齿盘销钉n螺母弹簧安全离合器蜗轮副(a)(b) 刀架 凸轮凸轮拔爪棘爪上齿盘下齿盘电动机液压缸棘轮摆动阀芯(c)(e)(d)回转刀架的类型及其工作原理图6-1 图6-1b)所示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转1/4转（也可设计成六工位等）。 图6-1c)所示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转90o，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。 图6-1d)所示为电磁式刀架，它利用了一个有10kN左右拉紧力的线圈使刀架定 位锁定。 142
毕业设计 标题︰轴类零件工艺设计学生姓名︰ 系部︰机械工程系专业︰数控技术 班级︰ 指导老师︰ 校外指导老师︰
目录 摘要 (4) 1．绪论 (5) 1.1数控技术的现状与发展趋势 (5) 2. 零件工艺分析 (6) 2.1零件的用途 (6) 2.2零件图工艺分析 (6) 2.3零件毛坯及材料的选择 (7) 3.加工设备及辅助工具的选择 (9) 3.1机床的选择 (9) 3.2刀具的选择 (9) 3.3量具的选择 (10) 3.4夹具的选择 (10) 4.拟定工艺方案 (11) 4.1加工工序的划分 (11) 4.2加工顺序的确定 (11) 4.3加工路线的确定 (12) 4.4零件定位基准的确定 (14) 4.5装夹方式的确定 (15) 4.6工作坐标原点与换刀点的确定 (16) 5.切削用量选择 (17) 5.1背吃刀量的确定 (17) 5.2主轴转速的确定 (17) 5.3进给速度的确定 (19) 6.切削液的选择 (20)
7.工艺文件的制定及程序编制 (21) 7.1数控加工工艺卡 (21) 7.2刀具卡 (22) 7.3程序编制 (23) 8．机械加工精度及零件表面质量 (31) 8.1机械加工精度 (31) 8.2零件表面质量 (31) 结论 (33) 参考文献 (34) 附录 (35) 后记 (36)
摘要 数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。因此本文主要是对轴类零件的数控加工工艺进行分析，详细地阐述了轴类零件的加工工艺分析及制定加工方案的整个设计过程。该轴类零件的结构特点是由圆柱、圆弧、椭圆弧、螺纹、槽等组成内外表面的回转体。零件的加工过程是首先用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。工艺路线的拟订是制订工艺规程的关健，它与定位基准的选择有密切关系。其次在机床、刀具、夹具切削用量的选择中，着重考虑到其对零件的加工的因素，为工艺设计节省了大量的时间。提高了设计效率。本文内容大致介绍了数控技术的发展趋势、对零件加工工艺步骤分析以及数控编程等。利用计算机辅助设计-AuToCAD绘制椭圆轴的二维图，用G代码指令进行手工编程并制定了相关的工艺文件，最后对机械加工精度及零件表面质量进行分析。 关键词：数控技术、轴类零件、工艺设计、程序编制
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/721536693.html,C系统软件故障纤细及其成因 (9) https://www.doczj.com/doc/721536693.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
目录 第一章绪论 (2) 第二章零件图纸分析 (5) 2.1 零件的特征 (5) 2.2 数值计算 (5) 第三章工件的定位与装夹 (7) 3.1加工精度要求 (7) 3.2定位基准的选择 (7) 3.3装夹方式 (7) 3.4工艺过程制定 (7) 第四章车削工艺分析 (9) 4.1 选择夹具 (9) 4.2 工步设计 (9) 4.3 刀具选择 (9) 4.4 设计走刀路线 (11) 第五章切削用量 (15) 5.1 切削用量 (15) 5.2 主轴转速的确定 (15) 第六章数控车床的对刀 (16) 6.1 刀位点 (16) 6.2 待加工毛坯的对刀 (16) 6.3 刀偏值的测定 (16) 第七章编程 (17) 第八章结论 (20) 参考文献 (21) 后记 (22)
数控车削加工工艺及编程 第一章绪论 关键词：数控车床车削加工工艺工艺分析 摘要：数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了数控车削的加工工艺。 数控机床产生20世纪40年代，随着科学技术和社会生产的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量要求越来越高，零件的形状越来越复杂，传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。 数控车床又称为CNC（computer numerical control）车床，即用计算机数字控制的车床，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。 一、数控车削加工工艺的内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面： （一）选择并确定零件的数控车削加工内容； （二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； （三）工具、夹具的选择和调整设计； （四）工序、工步的设计； （五）加工轨迹的计算和优化； （六）数控车削加工程序的编写、校验与修改； （七）首件试加工与现场问题的处理； （八）编制数控加工工艺技术文件；
题目数控机床的组成加工原理与工艺 系部：机电工程系 专业：机电一体化 指导老师： 班级： 学生：
目录 绪论 (1) 第一章数控车床的基本组成和工作原理 (4) 1.1 任务准备 (4) 1.1.1 机床结构 (4) 1.2 工作原理 (6) 1.3 数控车床的分类 (6) 1.4 数控车床的性能指标 (7) 1.5 数控车床的特点 (8) 第二章数控车床编程与操作....... . (10) 2.1 数控车床概述 (10) 2.1.1数控车床的组 (10) 2.1.2数控车床的机械构成 (11) 2.1.3数控系统 (11) 2.1.4数控车床的特点 (12) 2.1.5数控车床的分类 (13) 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 (13) 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 (13) 2.2 数控车床的编程方法 (13) 2.2.1设定数控车床的机床坐标系 (13) 2.2.2设定数控车床的工件坐标系 (14) 第三章数控车床加工工艺分析 (20) 3.1 零件图样分析......................................... (20) 3.2 工艺分析 (21) 3.3 车孔的关键技术 (21)
3.4 解决排屑问题 (21) 3.5 加工方法 (22) 第四章当前数控机床技术发展趋势 (24) 4.1 是精密加工技术有所突破 (24) 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显 (24) 结束语 (25) 参考文献 (26)
绪论 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯 机并加工零件。 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，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：●加工精度高，具有稳定的加工质量； ●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；●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；数控折弯机 ●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成：●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 ●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件 和软件方面，都有飞速发展。
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,
1 绪论 1.1数控加工中心自动换刀装置概述 机床是制造机器的机器，机床工业的技术水平决定着装备制造业乃至整个国民经济的技术水平。当今社会，数控机床几乎已经扩展到了所有加工领域，许多工厂为了适应产品的频繁更新、提高加工精度、降低生产成本、缩短产品交货周期和减轻劳动强度，在中等批量、甚至大批量生产中应用数控机床，并取得了良好的经济效益。 数控加工中心带有刀库和自动换刀装置，是能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。自动换刀装置（ATC）是加工中心的重要组成单元，其设计质量的好坏，直接影响加工中心的质量。ATC由刀库和机械手组成，它的机构和运动复杂、性能要求高。刀库的功能是储存刀具，并且按程序指令，把即将要用的刀具迅速、准确地送到换刀位置，因此刀库的位置、体积大小能否适合加工中心的整体设计，刀库的运动机构能否使刀库平稳运转并准确地停在换刀位置，运动过程有无干涉、卡死等现象，都是设计人员非常关心的问题。机械手的功能是把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具送回刀库。它的动作要求迅速而准确，所以对机构的结构、定位、运动、夹持力的大小等都有很高的要求，一旦有运动故障或定位、运动误差过大，都会造成换刀动作失败，掉刀。 当今时代，高速加工中心已成为加工行业未来的发展趋势。高速功能部件如电主轴、高速丝杠和直线电动机的发展应用极大地提高了切削效率。为了配合机床的高效率，作为加工中心的重要部件之一的自动换刀装置的高速化也相应成为高速加工中心的重要技术内容。未来机床产业的发展，均以追求高速、高精度、高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀的速度已成为高等级机床的一项重要指标。因此，对数控机床的刀库及其自动换刀装置的研究和发展有着重要的意义。 1.2国内外自动换刀装置设计的发展情况 自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本造价产生直接影响。 从换刀系统发展的历史来看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM 公司同期也研制成功了“APT”(刀具程序控制装置)。1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。1967年出现了FMS(柔性制造系统)。1978年以后，
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。
江西城市职业学院2011届毕业设计 题目：数控机床自动润滑系统设计 分院：机电工程学院 班级：数控08—1班 学号： 080744080104 学生姓名： XXXX 起讫日期： 指导教师：职称： 教研室主任： 审核日期：
数控机床自动润滑系统 摘要 机床润滑系统的设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。但是在润滑系统的电气控制方面，仍存在以下问题:一是润滑系统工作状态的监控。数控机床控制系统中一般仅设邮箱釉面监控，以防供油不足，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反应。二是设置的润滑循环和给油时间单一，容易造成浪费。数控机床在不同的工作状态下，需要的润滑剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的润滑油量要少。针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制部分进行了改进设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好的润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。 数控机床中润滑系统为间歇供油工作方式。因此，润滑系统中的压力采用定期检查方式，即在润滑泵每次工作以后检查。如果出现故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，润滑系统内的压力就会突然下降或升高，此时应立即强制机床停止运行，进行检查，以免事态扩大。油面过低以往习惯的处理方法是将“油面过低”信号与“压力异常”报警信号归为一类，作为紧急停止信号。一旦PMC系统接收到上述信号，机床立即进入紧急停止状态，同时让伺服系统断电。但是，与润滑系统因油路堵塞或漏油现象而造成“压力异常”的情况不同，如果润滑泵油箱内油不够，短时间不至于影响机床的性能，无需立即使机床停止工作。但是，出现此现象后，控制系统应及时显示相应的信息，提醒操作人员及时添加润滑油。如果操作人员没有在规定时间内予以补充，系统就会控制机床立即进入暂停状态。只有及时补给润滑油后，才允许操作人员运行机床，继续中断的工作。针对“油面过低”信号，这样的处理方法可以避免发生不必要的停机，减少辅助加工时间，特别是在加工大型模具的时候。在设计时，我们将“油面过低”信号归为电气控制系统“进给暂停”类信号，采用“提醒——警告——暂停，禁止自动运行”的报警。一旦油箱内油过少，不仅在操作面板上有红色指示灯提示，在屏幕上也同时显示警告信息，提醒操作人员。如果该信号在规定的时间内没有消失，则让机床迅速进入进给暂停状态，此时暂停机床进行任何自动操作。操作人员往油箱内添加足够的润滑油后，只需要按“循环启动”按钮，就可以解除此状态，让机床继续暂停前的加工操作。 该系统采用PLC进行控制。正常情况下，按下启动按钮，润滑电动机M立即运行，20S
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
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
数控机床维修及维护毕业论文 第一章数控车床的维修 一、数控车床维修工作的基本条件 数控车床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控车床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。 1．人员条件 数控车床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。 1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。 2）知识面要广，要学习并基本掌握有关数控车床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括基本数控知识。 3）应经过良好的技术培训，数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控车床的技术培训，首先是参加相关的培训班和车床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。 4）勇于实践，要积极投入数控车床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。
5）掌握科学的方法，要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。 6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。 7）掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。 2．物质条件 1）准备好通用的和某台数控车床专用的电气备件。 2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。 3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。 4）每台数控车床所配有的完整的技术图样和资料。 5）数控车床使用、维修技术资料档案。 3．关于预防性维护 预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作容主要包括下列几方面的工作：1）人员安排为每台数控车床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。 2）建档针对每台车床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。 3）日常保养对每台数控车床都应建立日常维护保养计划，包括保养容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧,继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。
第一章、刀架和自动换刀装置设计 一、机床刀架和自动换刀装置的功能、类型和应满足的要求 (一) 机床刀架和自动换刀装置的功能 机床上的刀架是安放刀具的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架、转塔车床的转塔刀架、回轮式转塔车床的回轮刀架、自动车床的转塔刀架和天平刀架等。这些刀架既安放刀具，而且还直接参与切削，承受极大的切削力，所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。随着自动化技术的发展，机床的刀架也有了许多变化，特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架，有的还使用两个回转刀盘。加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手，实现了大容量存储刀具静自动交换刀具的功能，这种刀库安放刀具的数量从几十把到上百把，自动交换刀具的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。这种刀库和换刀机械手组成的自动换刀装置，就成为加工中心的主要特征。 (二) 机床刀架和自动换刀装置的类型 按照安装刀具的数目可分为单刀架和多刀架。例如自动车床上的前、后刀架和天平刀架。按结构形式可分为方刀架、转塔刀架、回轮式刀架等；按驱动刀架转位的动力可分为手动转位刀架和自动(电动和液动)转位刀架。 自动换刀装置的刀库和换刀机械手，驱动都是采用电气或液压自动实现。目前自动换刀装置主要用在加工中心和车削中心上，但在数控磨床上自动更换砂轮，电加工机床上自动更换电极，以及数控冲床上自动更换模
具等，也日渐增多。 数控车床的自动 换刀装置主要采用回转 刀盘，刀盘上安装8～ 12把刀。有的数控车床 采用两个刀盘，实行四 坐标控制，少数数控车 床也具有刀库形式的自 动换刀装置。图3—122a 是一个刀架上的回转 盘，刀具与主轴中心平 行安装，回转刀盘既有 回转运动又有纵向进给 运动(S纵)和横向进给 运动(S横)。固3—122b 为刀盘中心线相对于主 轴中心线倾斜的回转刀 盘，刀盘上有6～8个刀 位，每个刀位上可装两把刀具，分别加工外圆和内孔。图3—122c装有两个刀盘的数控车床，刀盘1的回转中心与主轴中心线平线，用于加工外圆l刀盘2的回转中心线与主轴中心线垂直，用以加工内表面。图3—122d 安装有刀库的数控车床，刀库可以是回转式或链式，通过机械手交换刀具。
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