畢業(yè)設(shè)計(jì) ca6140普通車床的數(shù)控技術(shù)改造（含外文翻譯）

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p>　　任務(wù)下達(dá)日期： 年 月 日</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）開始日期： 年 月 日</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）完成日期： 年 月 日

2、</p><p>　　一、設(shè)計(jì)（論文）題目：</p><p>　　CA6140普通車床的數(shù)控技術(shù)改造（機(jī)械部分）</p><p>　　二、專題題目： 高速切削的刀具材料及切削技術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　三、設(shè)計(jì)的目的和意義：我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢

3、：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，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，嚴(yán)重影響我國數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢頭。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品質(zhì)量上和促銷手段上等的原因外，一個最主要的原因就是新產(chǎn)品（包括基型、變型和專用機(jī)床）的開發(fā)周期長，不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。</p><p>　　普通機(jī)床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾，在我國目前形式下將大批故障機(jī)床尤其是一

4、大批閑置的普通機(jī)床進(jìn)行改造、升級，以較小的投入盡快使這批設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益，的確是許多企業(yè)的一項(xiàng)不可忽視的課題。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：（1）CA6140普通車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的總體方案設(shè)計(jì)； （2）車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖繪制； （3）車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖繪制；（4）寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</p><p>　　五、設(shè)計(jì)目標(biāo)：對CA6140普通車

5、床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì)，采用貼塑導(dǎo)軌，滾珠絲杠，步進(jìn)電機(jī)，脈沖發(fā)生器等技術(shù)，將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改裝為用微機(jī)控制的能獨(dú)立運(yùn)動的進(jìn)給伺服系統(tǒng)。</p><p>　　六、進(jìn)度計(jì)劃：20XX年3月13日至3月31日進(jìn)行為期3周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)；4月1日至4月10日完成對設(shè)計(jì)題目的資料收集與查詢；4月11日至6月10日完成對設(shè)計(jì)圖紙的繪制；5月11日至6月10日完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫；6月11日至6月25日最后的審稿及說明

6、書和圖紙的打印。 </p><p>　　七、參考文獻(xiàn)資料：何德原.機(jī)床故障與維修.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1996:102-119；陳嬋娟.數(shù)控車床設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006；李佳.數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社.2001；徐元昌.數(shù)控技術(shù).北京:中國輕工業(yè)出版

7、社.2004；林亨，嚴(yán)京濱.數(shù)控加工技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社.20058、成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2002；李文雙,蘇法.機(jī)械制造工程學(xué).黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2004.6 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： </p><p&g

8、t;<b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　時光匆匆，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)和生活即將結(jié)束。為了全面檢驗(yàn)四年來我們理論知識學(xué)習(xí)的質(zhì)量和培養(yǎng)走向工作崗位獨(dú)立自主的工作能力，按照學(xué)院的教學(xué)大綱要求，我們進(jìn)行了大學(xué)生活中最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)——畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在

9、本次設(shè)計(jì)中，我的設(shè)計(jì)題目是：CA6140普通車床的數(shù)控技術(shù)改造（機(jī)械部分）。在設(shè)計(jì)中，就我個人而言，我希望能在這次設(shè)計(jì)中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加工作打下以各良好的基礎(chǔ)。使自己得到了最基本的技能訓(xùn)練，尤其是運(yùn)用CAD制圖，使我有機(jī)會把本專業(yè)的知識同計(jì)算機(jī)知識結(jié)合在一起。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師張振金老師的悉心指導(dǎo)下，充分發(fā)揮自己獨(dú)立思考的能力而完成的。在設(shè)計(jì)中，我查閱了大量有關(guān)

10、資料，多次到沈陽機(jī)床廠的生產(chǎn)一線調(diào)研，充分了解了本設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。</p><p>　　由于本人理論水平有限，缺乏現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)中，難免有這樣或那樣的錯誤與缺點(diǎn)，在此我誠懇希望各位老師給予我最直接的批評與指正，以便使我以后取得更大的進(jìn)步。</p><p>　　最后，特向在本次設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋焸儽硎疚矣芍缘母兄x。</p><p><b>　　

11、設(shè)計(jì)者：</b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　A

12、BSTRACT </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　一 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展及趨勢</p><p>　?。ㄒ唬﹪鴥?nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　（三）智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)</p>&

13、lt;p>　　二 普通機(jī)床數(shù)控改造的必要性</p><p>　?。ㄒ唬┪⒂^看改造的必要性</p><p>　?。ǘ┖暧^看改造的必要性</p><p>　　三 數(shù)控改造的內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　?。ㄒ唬﹪飧脑鞓I(yè)的興起</p><p>　?。ǘ?shù)控化改造的內(nèi)容</p><

14、p>　　（三）機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　四 數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)組成、特點(diǎn)及分類</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控機(jī)床的組成</p><p>　?。ǘ?shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)</p><p>　?。ㄈ?shù)控機(jī)床的分類</p><p>　　五 普通機(jī)床數(shù)控化改造市場</p><p

15、><b>　?。ㄒ唬└脑斓氖袌?lt;/b></p><p>　?。ǘ┻M(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場</p><p>　　第二章 C6140普通車床數(shù)改的總體方案</p><p><b>　　一 總體方案</b></p><p>　?。ㄒ唬┲鱾鲃酉到y(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的改造</p>

16、<p>　?。ǘ┲鬏S脈沖發(fā)生器</p><p>　?。ㄈ┲鬏S脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　第三章 數(shù)改C6140車床傳動裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　一 滾珠絲杠螺母副</p><p>　　（一）滾珠絲杠副的工作原理、特點(diǎn)及類型</p><p>　　（二）滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)<

17、/p><p>　　二 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　?。ㄒ唬┛v向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　（二）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　?。ㄈX輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算</p><p>　　三 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　?。ㄒ唬M向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

18、</p><p>　?。ǘL珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　?。ㄈX輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算</p><p>　　四 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法</p><p>　　五 滾珠絲杠副的安裝結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?。ㄒ唬┲С薪Y(jié)構(gòu)</b></p><p>

19、　　六 進(jìn)給系統(tǒng)傳動齒輪間隙的消除</p><p>　?。ㄒ唬┎捎脺p速箱的目的及注意事項(xiàng)</p><p>　　（二）減少或消除空程的必要性和方法</p><p>　　第四章 數(shù)改C6140自動刀架設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一 自動刀架的分類</b></p><p>　　二 自動刀架的

20、設(shè)計(jì)</p><p>　　第五章 數(shù)改6140步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　一 步進(jìn)電機(jī)的工作方式</p><p>　　二 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　（一）步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則</p><p>　?。ǘ?shù)改C6140縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定</p><p>　　

21、（三）數(shù)改C6140橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定</p><p>　　第六章 數(shù)改6140車床導(dǎo)軌設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一 導(dǎo)軌的作用</b></p><p><b>　　二 塑料導(dǎo)軌軟帶</b></p><p>　　第七章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p&

22、gt;　　一 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成</p><p>　　二 單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　第八章 CA6140生產(chǎn)成本及經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析</p><p><b>　　第九章 結(jié) 論</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><

23、;b>　　專題：</b></p><p>　　高速切削的刀具材料及切削技術(shù)的應(yīng)用</p><p><b>　　附錄Ⅰ:外文文獻(xiàn)</b></p><p>　　Numerical Control</p><p><b>　　附錄Ⅱ:中文翻譯</b></p><

24、;p><b>　　數(shù)字控制</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，即使在國內(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

25、特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，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，嚴(yán)重影響我國數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢頭。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品質(zhì)量上和促銷手段上等的原因外，一個最主要的原因就是新產(chǎn)品（包括基型、變型和專用機(jī)床）的開發(fā)周期長，不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。</p><p>　　普通機(jī)床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾，在我國目前形式下將大批故障機(jī)床尤其是一大批閑置的普通機(jī)床進(jìn)行改造、升

26、級，以較小的投入盡快使這批設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益，的確是許多企業(yè)的一項(xiàng)不可忽視的課題。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 脈沖發(fā)生器 滾珠絲杠 滾珠絲杠螺母副 自動刀架 </p><p><b>　　塑料導(dǎo)軌軟帶</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><

27、;p>　　My national yes machine output mos statet state in the world,the product competitive power at international market suffer still get off to inferiority level , of the therefor numerically-controlled machine , gran

28、ted that at home market too be faced with austere posture:on the one hand domestic market versus all manner of tool product especially numerically-controlled machine be covered with demand,whereas on the other hand refus

29、e have got not a little made in one's country tool dull sale oversto</p><p>　　General machine tool 'numerical control melt reclaim undertaking be in the ascendant from, upratein our country for the m

30、oment form down move in bulk malfunction tool above all crowd idle general machine tool proceed rebuild, up upgrade,withal lesser project into as soon as possible gotten these batch EQUIPment at economic development exer

31、t EFFiciency, create benefit,the one term nonnegligible problem of the forsooth yes heap enterprise.</p><p>　　Keywords: Impulse generator Ball screw Ball screw nut deputy </p><p>　　Automatis

32、m knife rest Plastic rack soft strap</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　一 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展及趨勢</p><p>　?。ㄒ唬﹪鴥?nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對

33、現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊

34、控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。</p><p>　　長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或

35、通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固

36、定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢在必行。</p><p>　　（二）數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p><b>　　1 性能發(fā)展方向 </b></p><p>　　(1) 高速高精高效化</p><p>　　速度、精度和效率是機(jī)械制造

37、技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機(jī)床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。</p><p><b>　　(2) 柔性化</b></p><p>　　包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用

38、戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。</p><p>　　(3) 工藝復(fù)合性和多軸化</p><p>　　以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面

39、的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。</p><p><b>　　(4) 實(shí)時智能化</b></p><p>　　早期的實(shí)時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域

40、發(fā)展，而實(shí)時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運(yùn)動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制

41、，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。</p><p><b>　　2 功能發(fā)展方向</b></p><p>　　(1) 用戶界面圖形化</p><p>　　用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、

42、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(2) 科學(xué)計(jì)算可視化</p><p>　　科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限

43、于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。</p><p>　　(3) 插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化</

44、p><p>　　多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?lt;/p><p>　　(4)

45、 內(nèi)裝高性能PLC</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗脩艨稍跇?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。</p><p>　　(5) 多媒體技術(shù)應(yīng)用</p><p>　　多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于

46、一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。</p><p><b>　　3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展</b></p><p><b>　　(1) 集成化</b></p><p&

47、gt;　　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度

48、和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　(2) 模塊化</b></p><p>　　硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。<

49、;/p><p><b>　　(3) 網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p>　　機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時顯示在每一臺機(jī)床的屏幕上。</p><p>　　(4) 通用型開放式閉環(huán)控制模式</p><p>　　采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、

50、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時動態(tài)全閉

51、環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化?！?lt;/p><p>　?。ㄈ┲悄芑乱淮鶳CNC數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可

52、能。</p><p>　　智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。</p><p>　　二 普通機(jī)床數(shù)控改造的必要性</p><p>　?。ㄒ唬┪⒂^看改造的必要性</p><p>　　從微觀上看，數(shù)控機(jī)

53、床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 (1) 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件?！　∮捎谟?jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計(jì)算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 (2) 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍?！　∮捎谟?jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序

54、規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動化"。 (3) 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。 (4 ) 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 (5) 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。

55、</p><p>　　由以上五條派生的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)降低了工人的勞動強(qiáng)度；</p><p>　　(2)節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床）；</p><p>　　(3)減少了工裝；縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期；</p><p>　　(4)可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。　　以上這些優(yōu)越性是前人想

56、象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。</p><p>　?。ǘ┖暧^看改造的必要性</p><p>　　從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)

57、對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。

58、如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　三 數(shù)控改造的內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　?。ㄒ唬﹪飧脑鞓I(yè)的興起</p><p>　　在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然

59、，正處在黃金時代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個"永恒"的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集

60、團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。</p><p>　?。ǘ?shù)控化改造的內(nèi)容</p><p>　　機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）是恢復(fù)

61、原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；</p><p>　?。?）是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；</p><p>　?。?）是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；</p><p>　?。?）是技

62、術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù),在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。</p><p>　?。ㄈC(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　1. 減少投資額、交貨期短</p><p>　　同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)

63、床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50％左右。 2. 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限　　所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。 3. 熟悉了解設(shè)備、便

64、于操作維修　　購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 4. 可充分利用現(xiàn)有的條件</p><p>　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。</p><p>　　5. 可以采用

65、最新的控制技術(shù)　　可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。</p><p>　　四 數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)組成、特點(diǎn)及分類</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控機(jī)床的組成</p><p>　　數(shù)控機(jī)床外形一般分為五部分，組成框圖如圖1—1所示。</p><p><b>　　1

66、. 機(jī)床主機(jī) </b></p><p>　　機(jī)床主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，它包括床身、主柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。</p><p>　　2. 數(shù)字控制系統(tǒng) </p><p>　　是數(shù)控機(jī)床的核心。當(dāng)前一般采用計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computered Numerical Control簡稱CNC）系統(tǒng)。它是一臺專用控制計(jì)算機(jī)，包括硬件（印制電路板、顯示器、鍵

67、盤、閱讀機(jī)等）項(xiàng)控制功能。</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)都具有下面一些功能： </p><p>　　(1)多坐標(biāo)控制（多軸聯(lián)動）。</p><p>　　(2)實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)運(yùn)算：直線、圓弧、拋物線、正弦線等。</p><p>　　(3)代碼轉(zhuǎn)換：EIA/ISO轉(zhuǎn)換、英制/公制轉(zhuǎn)換、二/十進(jìn)制轉(zhuǎn)換、絕對值/增量值轉(zhuǎn)換等。<

68、;/p><p>　　(4)人機(jī)對話：手動數(shù)據(jù)輸入，加工程序輸入，編輯及修改等。</p><p>　　(5)加工選擇：各種加工循環(huán)，重復(fù)加工，凹（凸）模加工，鏡象加工等。</p><p>　　(6)實(shí)現(xiàn)各種補(bǔ)償功能：進(jìn)行刀具半徑、刀具長度、傳動間隙、螺距誤差的補(bǔ)償。</p><p>　　(7)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障診斷。</p><p&g

69、t;　　(8)屏幕顯示：實(shí)現(xiàn)圖形、軌跡、字符顯示。</p><p>　　(9)聯(lián)網(wǎng)及通信功能。</p><p><b>　　3. 驅(qū)動裝置 </b></p><p>　　驅(qū)動裝置是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件。一般通用機(jī)床的主軸和進(jìn)給系統(tǒng)是由電動機(jī)驅(qū)動主軸箱中轉(zhuǎn)動齒輪來實(shí)現(xiàn)速度變換和加工運(yùn)動。</p><p><b

70、>　　4. 輔助裝置 </b></p><p>　　輔助裝置是保證數(shù)控機(jī)床的功能得以充分發(fā)揮的配套部件。它包括的面很廣，有電器、液壓、氣壓等器件及系統(tǒng)，冷卻、潤滑、輸送等裝置，由于它們對發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能起重要作用，因此受到重視，發(fā)展極為迅速。</p><p>　　5. 其它附屬設(shè)備 </p><p>　　為了提高數(shù)控機(jī)床工作效率，常常還配置一些

71、附屬設(shè)備，如自動編程機(jī)，機(jī)外對刀儀等。</p><p>　?。ǘ?shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的最初階段，其機(jī)械結(jié)構(gòu)與通用機(jī)床相比沒有多大的變化，只是在自動變速、刀架和工作臺自動轉(zhuǎn)位和手柄操作等方面作些改變。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，考慮到它的控制方式和使用特點(diǎn)，才對機(jī)床的生產(chǎn)率、加工精度和壽命提出了更高的要求。數(shù)控機(jī)床的主體機(jī)構(gòu)有以下特點(diǎn)：</p>&l

72、t;p>　　（1）由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床的極限傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，傳動鏈也大大縮短；</p><p>　?。?）為適應(yīng)連續(xù)的自動化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動態(tài)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形??；</p><p>　?。?）為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度，更多地采用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副和滾動導(dǎo)軌

73、、消隙齒輪傳動副等；</p><p>　?。?）為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產(chǎn)率，采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的適用場合和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，對數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)因提出以下要求：</p><p>　　1、較高的機(jī)床靜、動剛度</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是按照數(shù)控編程或手動輸入數(shù)據(jù)方式提供的指令自動進(jìn)行加

74、工的。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)（如機(jī)床床身、導(dǎo)軌、工作臺、刀架和主軸箱等）的幾何精度與變形產(chǎn)生的定位誤差在加工過程中不能人為地調(diào)整與補(bǔ)償，因此，必須把各處機(jī)械結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生的彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以保證所要求的加工精度與表面質(zhì)量。</p><p>　　為了提高數(shù)控機(jī)床主軸的剛度，不但經(jīng)常采用三支撐結(jié)構(gòu)，而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承 ，以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機(jī)床大件

75、的剛度，采用封閉界面的床身，并采用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機(jī)床變形。為了提高機(jī)床各部件的接觸剛度，增加機(jī)床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點(diǎn)，并在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷，以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。</p><p>　　為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高效加工能力，并能進(jìn)行穩(wěn)定切削，在保證靜態(tài)剛度的前提下，還必須提高動態(tài)剛度。常用的措施主要有提高系統(tǒng)的剛度、增加阻尼以及

76、調(diào)整構(gòu)件的自振頻率等。試驗(yàn)表明，提高阻尼系數(shù)是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度、減輕結(jié)構(gòu)重量，又可以增加構(gòu)件本身的阻尼。因此，近年來在數(shù)控機(jī)床上采用了鋼板焊接結(jié)構(gòu)的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減，對提高抗振性也有較好的效果。</p><p>　　2、減少機(jī)床的熱變形</p><p>　　在內(nèi)外熱源的影響下，機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀

77、具之間的相對運(yùn)動關(guān)系遭到破環(huán)，也是機(jī)床季度下降。對于數(shù)控機(jī)床來說，因?yàn)槿考庸み^程是計(jì)算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴(yán)重。為了減少熱變形，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中通常采用以下措施。</p><p><b>　?。?）減少發(fā)熱</b></p><p>　　機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱時產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機(jī)中分離出去。</p><p><

78、;b>　　（2）控制溫升</b></p><p>　　在采取了一系列減少熱源的措施后，熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機(jī)床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機(jī)床的發(fā)熱部位強(qiáng)制冷卻，也可以在機(jī)床低溫部分通過加熱的方法，使機(jī)床各點(diǎn)的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。</p>&

79、lt;p><b>　　（3）改善機(jī)床機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　在同樣發(fā)熱條件下，機(jī)床機(jī)構(gòu)對熱變形也有很大影響。如數(shù)控機(jī)床過去采用的單立柱機(jī)構(gòu)有可能被雙柱機(jī)構(gòu)所代替。由于左右對稱，雙立柱機(jī)構(gòu)受熱后的主軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外，其它方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動可以方便地用一個坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p>　　對于數(shù)控車床的主軸箱，應(yīng)盡量使

80、主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對加工直徑的影響降低到最小限度。在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離，以減少熱變形的總量，同時應(yīng)使主軸箱的前后溫升一致，避免主軸變形后出現(xiàn)傾斜。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠常在預(yù)計(jì)載荷大、轉(zhuǎn)速高以及散熱差的條件下工作，因此絲杠容易發(fā)熱。滾珠絲杠熱生產(chǎn)造成的后果是嚴(yán)重的，尤其是在開環(huán)系統(tǒng)中，它會使進(jìn)給系統(tǒng)喪失定位精度。目前某些機(jī)床

81、用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形。對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形，可以根據(jù)測量結(jié)果由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)償脈沖加以修正。</p><p>　　3、減少運(yùn)動間的摩擦和消除傳動間隙</p><p>　　數(shù)控機(jī)床工作臺（或拖板）的位移量十一脈中當(dāng)量為最小單位的，通常又要求能以基地的速度運(yùn)動。為了使工作臺能對數(shù)控裝置的指令作出準(zhǔn)確響應(yīng)，就必須采取相應(yīng)的措施。目前常用的滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌在摩擦

82、阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進(jìn)給系統(tǒng)中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前，數(shù)控機(jī)床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床（尤其是開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床）的加工精度在很大程度上取決于進(jìn)給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外，另一個重要措施是采用無間隙傳動副。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差，通常采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距補(bǔ)償。</p><p>

83、　　4、提高機(jī)床的壽命和精度保持性</p><p>　　為了提高機(jī)床的壽命和精度保持性，在設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮數(shù)控機(jī)場零部件的耐磨性，尤其是機(jī)床導(dǎo)軌、進(jìn)給伺港機(jī)主軸部件等影響進(jìn)度的主要零件的耐磨性。在使用過程中，應(yīng)保證數(shù)控機(jī)床各部件潤滑良好。</p><p>　　5、減少輔助時間和改善操作性能</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床的單件加工中，輔助時間（非切屑時間）占有較大的

84、比重。要進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)率，就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經(jīng)有很多數(shù)控機(jī)床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等，以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數(shù)控機(jī)床，床身機(jī)構(gòu)必須有利于排屑。</p><p>　?。ㄈ?shù)控機(jī)床的分類</p><p>　　目前，數(shù)控機(jī)床品種已經(jīng)基本齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有400多個品種規(guī)格?？梢园凑斩喾N原則來進(jìn)行分類，但歸納起來，

85、常見的是以下面三種方法來分析類。</p><p>　　1. 按工藝用途分類</p><p><b>　　(1)一般數(shù)控機(jī)床</b></p><p>　　這類機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床品種一樣，有數(shù)控車、銑、鏜、鉆、磨等，而且每一類又有很多品種，例如數(shù)控銑床中就有立銑、臥銑、龍門銑等，這類機(jī)床的工藝可能性和通用機(jī)床相似，所不同的是它能加工復(fù)雜形狀的零件

86、。</p><p>　　(2)數(shù)控加工中心機(jī)床</p><p>　　這類機(jī)床是在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是一般數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫（可容納10~100多把刀具）和自動換刀裝置而構(gòu)成的一種帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床（又稱多工序數(shù)控機(jī)床），這使數(shù)控機(jī)床更進(jìn)一步地向自動化和高效化方向發(fā)展。 它和一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別是：工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控裝置就能控制機(jī)床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加

87、工面自動地完成銑、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這類機(jī)床大多是以鏜銑為主，主要用來加工箱體零件。</p><p>　　(3)多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床</p><p>　　有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床還是無法加工，如螺旋架、飛機(jī)曲面零件的加工等，需要三個以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動才能加工出所需的形狀，于是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。其特點(diǎn)是數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決于

88、加工零件的工藝要求，現(xiàn)在常用的是4~6坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床，最多可達(dá)24坐標(biāo)。</p><p><b>　　(4)計(jì)算機(jī)群控</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)群控也稱為直接數(shù)控（DNC）系統(tǒng)，它是一臺大型通用計(jì)算機(jī)直接控制一群數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)。</p><p>　　2. 按運(yùn)動方式分類</p><p>　　(1)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)

89、床</p><p>　　這類機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制機(jī)床移動部件從一個裝置（點(diǎn)）精確地移動到另一個位置（點(diǎn)），在移動過程中不進(jìn)行任何切削加工，至于相關(guān)點(diǎn)之間的移動速度及路線則取決于生產(chǎn)率。</p><p>　　(2)點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　這類機(jī)床工作時，不僅要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間位置，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動速度和路線（即軌跡）。</p>

90、<p>　　(3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　這種機(jī)床的控制裝置能夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。</p><p>　　3. 按控制方式分類</p><p>　　(1)開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　在開環(huán)控制中，機(jī)床沒有檢測反饋裝置，如圖1—2所示，數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定

91、性問題。也正是由于信號的單向流程，它對機(jī)床移動部件的實(shí)際位置不作檢測，所以機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。其工作過程是：輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控裝置運(yùn)算分配出指令脈沖，通過伺服機(jī)構(gòu)（伺服元件常為步進(jìn)電機(jī)）使被控工作臺移動。這種機(jī)床工作比較穩(wěn)定，反應(yīng)迅速，調(diào)試方便，維修簡單，但其控制精度受到限制。它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　(2)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床</p>&

92、lt;p>　　半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的組成框圖如圖1—3所示。這種控制方式對工作臺的</p><p>　　實(shí)際位置進(jìn)行檢查測量，而是通過與伺服電機(jī)有聯(lián)系的測量元件，如測速發(fā)電機(jī)A和光電編碼盤B等間接檢測出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺的實(shí)際位置量，用此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺沒有完全包括在控制回路內(nèi)，因而稱之為半閉環(huán)控制。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，高度卻比閉環(huán)方便。<

93、;/p><p>　　(3)閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　由于開環(huán)控制精度達(dá)不到精密機(jī)床和大型機(jī)床的要求，所以必須檢測它的實(shí)際工作位置。為此，在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測反饋裝置，在加工</p><p>　　中時刻檢測機(jī)床移動部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合，以期達(dá)到很高的加工精度。閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖1—4所示。圖中A為速度測量元件，C為位置測量元件

94、。</p><p>　　五 普通機(jī)床數(shù)控化改造市場</p><p><b>　　（一）改造的市場</b></p><p>　　我國目前機(jī)床總量380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％。近10年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國機(jī)床役齡10年以上

95、的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動/半自動機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機(jī)床占60％以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。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。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。</p

96、><p>　?。ǘ┻M(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場</p><p>　　我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1979～1988年10年間，全國引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng)，大約165.8億美元。這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)

97、重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項(xiàng)目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動運(yùn)行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母摺a(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長時間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財(cái)富，反而消耗著財(cái)富。　　這些

98、不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。</p><p>　　第二章 C6140普通車床數(shù)改的總體方案</p><p><b>　　一 總體方案</b></p><p>　　由

99、于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時，基本原則是滿足使用要求的前提下，對機(jī)床的改動盡可能少，以降低成本。根據(jù)C6140車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為：</p><p>　　采用微機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級齒輪減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動。如圖2—1所示。</p><p>　?。ㄒ唬┲鱾鲃酉到y(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的改造<

100、/p><p>　　C6140型普通車床的主傳動系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)都由主軸電機(jī)控制，而改造后的車床則把主傳動系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動分離開。分別由各自的步進(jìn)電機(jī)來控制，但是為保證車床在車螺紋時主傳動運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動之間的聯(lián)系，所以在拆掉進(jìn)給系統(tǒng)的同時，必須在主軸上安裝一個脈沖發(fā)生器，來實(shí)現(xiàn)主軸傳動和進(jìn)給運(yùn)動之間的聯(lián)系。同時，為了提高機(jī)床的精度和效率，用滾珠絲杠來代替原機(jī)床的光杠，并且采用單獨(dú)的步進(jìn)電機(jī)來控制。這樣不僅提高了機(jī)床的

101、性能和精度，還提高了機(jī)床的使用性能。</p><p>　　1. 機(jī)械部分的改造</p><p>　　首先拆去進(jìn)給箱、溜板箱；還要對車床的床鞍進(jìn)行部分的改造，拆去縱向小拖板、 橫向拖板的絲杠換成滾珠絲杠，并且由一端驅(qū)動的步進(jìn)電機(jī)來控制。</p><p><b>　　2. 刀架的改造</b></p><p>　　C6140普

102、通車床的刀架不能滿足數(shù)改后的車床的性能和精度的要求。所以，必須要換成數(shù)控自動刀架。</p><p>　?。ǘ┲鬏S脈沖發(fā)生器</p><p>　　由于C6140普通車床的主傳動系統(tǒng)的精度及其靈活性基本滿足數(shù)改后車床精度的要求。改造后的車床既需要考慮一定的技術(shù)要求，以實(shí)現(xiàn)造價低廉、</p><p>　　經(jīng)濟(jì)方便的要求。所以在改造時，仍然保留原有的主傳動系統(tǒng)，只是為了在

103、車螺紋時保證主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的聯(lián)系，在原床頭X軸輸出端上安裝一個脈沖發(fā)生器，發(fā)生脈沖以使步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確地配合主軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動，從而完成車削螺紋的動作，其車螺紋的控制電路如圖2—2所示：C6140普通車床在加工螺紋時，為了得到符合加工要求的螺距，就必須保證主軸和進(jìn)給之間的聯(lián)系。但是，在數(shù)改后的車床上，由于主軸的運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動之間沒有機(jī)構(gòu)上的直接聯(lián)系，為了變成這些功能，就設(shè)置了主軸脈沖發(fā)生器，發(fā)出脈沖以使步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確地配合主軸的旋轉(zhuǎn)而

104、產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動，這樣既可以解決了主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車刀進(jìn)給一個螺距的動作的問題，進(jìn)而在單片機(jī)系統(tǒng)的控制下，保證這種聯(lián)系的順利完成。</p><p>　?。ㄈ┲鬏S脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　圖2—3（a）所示是脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖：</p><p>　　圖2—3 主軸脈沖發(fā)生器示意圖</p><p>　　脈沖發(fā)生器的組成部分包括白熾

105、燈、聚光鏡、光柵盤、光闌板、光敏管及其光電整形放大電路組成。光柵盤和光闌板都是玻璃材料制成，玻璃表面經(jīng)過研磨拋光后用鍍膜法鍍上一層不透光的鉻層，透光條及用照相腐蝕法制成。在光柵盤上刻有明暗條紋，有單條和1024個條兩組。當(dāng)平行光束經(jīng)過光柵盤時，在光柵盤的另一面就產(chǎn)生明暗光帶，這光帶通過一個光闌狹縫，照在對應(yīng)的光敏管上，從而產(chǎn)生光電脈沖信號，經(jīng)斯密特電路整形后輸出。單條紋的一組產(chǎn)生同步脈沖，每轉(zhuǎn)發(fā)一個脈沖；1024條紋的一組通過光欄上兩個

106、相位差π/4間距的狹縫，產(chǎn)生兩組每轉(zhuǎn)1024個脈沖組相差為π/4的脈沖序列，供給微機(jī)處理，借以判斷主軸正、反轉(zhuǎn)，且可以從1024個脈沖中均勻地取出F個脈沖，作為中斷信號控制插補(bǔ)速度，實(shí)現(xiàn)F進(jìn)給控制的目的。</p><p>　　第三章 數(shù)改C6140車床傳動裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的傳動裝置是指將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運(yùn)動的整個機(jī)械傳動鏈及其附屬機(jī)構(gòu)。包括齒輪減速器、

107、絲杠螺母副、導(dǎo)軌、工作臺等。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，傳動裝置是伺機(jī)服系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機(jī)床的傳動裝置與普通機(jī)床中傳動裝置在概念上有重要差別，故它的設(shè)計(jì)也與普通機(jī)床傳動裝置的設(shè)計(jì)不同。數(shù)控機(jī)床傳動的設(shè)計(jì)要求除了具有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置時，通常提出了無間隙、低磨擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率能

108、及有適宜的阻尼比的要求。為了達(dá)到這些要求，采取主要措施如下：</p><p>　?。?）盡量采用低摩擦的傳動，如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和滾動絲杠等，以減少摩擦力。</p><p>　?。?）選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，使工作臺盡可能大地加速，以達(dá)到跟蹤指令，系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的轉(zhuǎn)動慣量盡量小的要求。</p><p>　?。?）縮短傳動鏈以及預(yù)緊的辦法提高

109、傳動系統(tǒng)的剛度。如采用大扭矩寬調(diào)速的直流電機(jī)與絲杠直接聯(lián)接，應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動導(dǎo)軌和滾動絲杠副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定的，并可用預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來提高傳動系統(tǒng)的剛度。</p><p>　?。?）盡量消除傳動間隙，減少反向死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器（如用加錐銷固定的聯(lián)軸套，用鍵加頂絲緊固的聯(lián)軸套以及用無扭轉(zhuǎn)間隙的撓性聯(lián)軸器等），采用有消除間隙措施的傳動副等。</p><p>&l

110、t;b>　　一 滾珠絲杠螺母副</b></p><p>　　滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動體的螺旋傳動元件。滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖3—1所示，它可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，或者將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。因此，滾珠絲杠副既是傳動元件，也是直線運(yùn)動與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的元件。</p><p>　　3—1 滾珠絲杠結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>

111、;　?。ㄒ唬L珠絲杠副的工作原理、特點(diǎn)及類型</p><p>　　弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道b，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動。因而迫使螺母（或絲杠）軸向移動。</p><p>　　滾珠絲杠副的特點(diǎn)是：</p><p>　?。?）磨擦損失小、傳動效