機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)論文CA6140型普通車床數(shù)控化設(shè)計(jì)

1、雙鴨山市奧鵬學(xué)校畢業(yè)論文專 業(yè)：機(jī)電一體化課 題：CA6140型普通車床數(shù)控化設(shè)計(jì)姓 名：電 話：指導(dǎo)教師： CA6140型普通車床數(shù)控化設(shè)計(jì) 摘 要1947年，Parsons公司的John Parsons著手進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他想用空間數(shù)據(jù)控制機(jī)床加工飛機(jī)零件。1949年，Parsons公司與美國(guó)空軍簽定了制造第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的合同。1951年， 美國(guó)麻省理工學(xué)院承擔(dān)了這一項(xiàng)目。1952年，麻省理工學(xué)院（MIT）使用實(shí)驗(yàn)室制造的控制器和辛辛那提立式主軸展示三軸聯(lián)動(dòng)獲得成功，這標(biāo)志著數(shù)控時(shí)代的到來。到了1955年，幾經(jīng)改進(jìn)之后，數(shù)空技術(shù)開始應(yīng)用于生產(chǎn)。早期的NC機(jī)床能運(yùn)行穿孔卡和穿孔帶，兩者中以穿孔

2、帶更為通用。但是，鑒于更換、編輯紙帶費(fèi)時(shí)費(fèi)力，后來便采用計(jì)算機(jī)作為編程的輔助工具。計(jì)算機(jī)在數(shù)控中的應(yīng)用有兩種形式：一是計(jì)算機(jī)輔助編程語言，二是實(shí)施直接數(shù)字控制（DNC），有了計(jì)算機(jī)輔助編程語言，程序員可用一套通用“混雜英語”命令編寫NC程序，然后由計(jì)算機(jī)將其釋譯為機(jī)器碼并制成穿孔帶。直接數(shù)字控制是指用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控機(jī)床實(shí)施部分或整體控制。雖然有些公司運(yùn)用DNC已獲得成功，但是，擴(kuò)大計(jì)算機(jī)容量、購買軟件、協(xié)調(diào)DNC系統(tǒng)等花費(fèi)使這種系統(tǒng)并不適合所有公司，而只適用于一些大公司。關(guān)鍵詞：加工精度，設(shè)計(jì)方案，分配，參數(shù)目 錄 摘要-2一、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用于發(fā)展-4二、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的發(fā)展

3、-51、數(shù)控（NC）階段（19521970年）-52、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970現(xiàn)在）-5三、數(shù)控改造的必要性-5 1、從微觀上-5 2、從宏觀上-6四、數(shù)控改造的優(yōu)點(diǎn)-7五、參考文獻(xiàn)-8引言 機(jī)械工業(yè)是是國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動(dòng)國(guó)家技術(shù)進(jìn)步的主要力量，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能和效率日趨提高，因此，對(duì)加工機(jī)械產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設(shè)備-機(jī)床也提出了高性能、高精度與高自動(dòng)化的要求一、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展數(shù)控技術(shù)是一門集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項(xiàng)綜合

4、性的高新技術(shù)。它是為適應(yīng)高精度、高速度、復(fù)雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機(jī)床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景。一般數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出（I/O）裝置、數(shù)字控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制裝置、電器邏輯控制執(zhí)行裝置等4個(gè)部分組成。數(shù)控機(jī)床就是采用了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，是高效率、高精度、高柔性和高度自動(dòng)化的現(xiàn)代機(jī)械加工設(shè)備，是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品.但是隨著信息化程度的逐步提高，對(duì)實(shí)現(xiàn)綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的需求不斷增長(zhǎng)及通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合發(fā)展，為了產(chǎn)品在市場(chǎng)上增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高綜合效益，現(xiàn)在人們考慮更多的是把傳統(tǒng)的

5、數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)放在企業(yè)信息化大背景下，思考如何用信息化技術(shù)去促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化快速向高端發(fā)展。在全球市場(chǎng)環(huán)境影響和推動(dòng)下，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本的需求不斷增長(zhǎng)，生產(chǎn)的實(shí)時(shí)優(yōu)化受到過程工業(yè)的普遍重視并廣泛加以采用。為了適應(yīng)變化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，減少消耗，降低成本，提高生產(chǎn)效率，提高運(yùn)行安全性，必須對(duì)控制、優(yōu)化、計(jì)劃與調(diào)度以及生產(chǎn)過程管理實(shí)現(xiàn)無縫集成。要降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染和資源消耗，產(chǎn)品只能通過全流程自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近50年的歷史。按照電子器件的發(fā)展可分為五個(gè)發(fā)展階段：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模NC數(shù)控，小型計(jì)算機(jī)數(shù)控，微處

6、理器數(shù)控；從體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件及軟件組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)，后者也稱為軟數(shù)控系統(tǒng)：從伺服及控制的方式可分為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了加工精度、速度和效率。人類發(fā)明了機(jī)器，延長(zhǎng)和擴(kuò)展人的手腳功能：當(dāng)出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)以后，制造廠家逐漸使數(shù)控系統(tǒng)部分代替機(jī)床設(shè)計(jì)師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經(jīng)驗(yàn)和操作技能放進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)。二、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的發(fā)展眾所周知，機(jī)械工業(yè)是是國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動(dòng)國(guó)家技術(shù)進(jìn)步的主要力量，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能和效率日趨提

7、高，因此，對(duì)加工機(jī)械產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設(shè)備-機(jī)床也提出了高性能、高精度與高自動(dòng)化的要求。機(jī)械工業(yè)中，單件與小批量產(chǎn)品占到7080%，這類產(chǎn)品一般都采用人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，特別是一些輪廓復(fù)雜的零件。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，就是為了解決單件、小批量、特別復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化并保證質(zhì)量要求。自1952年出現(xiàn)第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，隨著計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制伺服驅(qū)動(dòng)與自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)的迅速發(fā)展，表征數(shù)控機(jī)床的水平和決定數(shù)控機(jī)床功能與特性的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：第一階段：數(shù)控（NC）階段（19521970年）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段經(jīng)歷了三代，即1952年的第一代-電子管時(shí)代；1959

8、年的第二代-晶體管時(shí)代；1965年的第三代-小規(guī)模集成電路時(shí)代。第二階段：計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970現(xiàn)在）。到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段，1971年美國(guó)INTEL公司將運(yùn)算器和控制器集成在一塊芯片上，稱為微處理器，又稱為中央處理單元（即CPU）。到1974年，CPU被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)，到了1990年，PC的性能已發(fā)展到較高的水平，進(jìn)入基于PC階段?？傊?，計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）的發(fā)展也經(jīng)歷了三代，即1970年的第四代-小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代-微處理器；1990年的第六代-基于PC（國(guó)外稱為PC-BASED）。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第五

9、代以后，才從根本上解決了可靠性低、價(jià)格極為昂貴、應(yīng)用很不方便（主要是編程困難）等極為關(guān)鍵的問題。三、 數(shù)控改造的必要性（一）從微觀上看，數(shù)控機(jī)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。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一

10、個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)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(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人看管加工。 6、由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)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CI

11、MS（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(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。（二）從宏觀上看，數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國(guó)家建設(shè)的需要。 我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的1/10左右，差距太大，急待改造。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，

12、以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。 1984年，我國(guó)開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)

13、濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性和實(shí)用性。 四、 數(shù)控改造的優(yōu)點(diǎn)普通車床數(shù)控化改造一般是指對(duì)現(xiàn)有普通車床的某些部位做一定的改造，配上經(jīng)濟(jì)數(shù)控裝置或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)，從而是原機(jī)床具有數(shù)控加工能力。其改造有如下的優(yōu)點(diǎn)：1、資本效率出發(fā)，改造閑置的普通機(jī)床,能發(fā)揮舊機(jī)床的原有能和改造后的新增功能,提高機(jī)床的使用價(jià)值。2、適應(yīng)多品種，小批量零件生產(chǎn)。3、數(shù)控改造費(fèi)用低,減少了投資額,經(jīng)濟(jì)性好.數(shù)控車床改造費(fèi)用僅為新購一臺(tái)數(shù)控車床費(fèi)用的15%20%,同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省75%80%的費(fèi)用,如果再結(jié)合機(jī)床大修理，幾乎就是一臺(tái)新的數(shù)控車床,甚至?xí)茫驗(yàn)槠胀ㄜ嚧膊粫?huì)

14、再變形。4、機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限。所利用的普通機(jī)床基礎(chǔ)件是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以做為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。數(shù)控化改造后使原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，原有得手扶進(jìn)給機(jī)構(gòu)全部消失。這樣一方面，可以提高精度,減少傳動(dòng)鏈對(duì)精度的影響；另一方面，可以減少機(jī)械故障率，提高運(yùn)行的可靠性.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。5、操作者熟悉了解機(jī)床、便于操作維修,降低了操作者的技術(shù)要求，更易于提高管理水平.購買新機(jī)床時(shí)，不了解新機(jī)床是否滿足起加工要求。改造則不然,可以精確計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用,操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維

15、修方面培訓(xùn)時(shí)間短、見效快。改造的積儲(chǔ)一旦安裝好，就可以全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。操作者只需要對(duì)工件進(jìn)行裝夾和操作開關(guān)，而零件的加工全部則由數(shù)控系統(tǒng)控制完成，即使比較復(fù)雜的工件也能迅速完成，省去了對(duì)技術(shù)要求的煩惱。6、可充分利用現(xiàn)有的條件，可以充分利用現(xiàn)有基地,不許要重新構(gòu)筑地基。7、可以采用最新的控制技術(shù)，可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時(shí)提提高生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平和效率，提高機(jī)床質(zhì)量和檔次,將舊機(jī)床改造成當(dāng)今水平的機(jī)床。自動(dòng)化程度高、專業(yè)性強(qiáng)、加工精度高、生產(chǎn)效率高。8、增強(qiáng)了功能，如圓弧加、錐度加工，這是傳統(tǒng)加工方法難以完成的。9、交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需。參考文獻(xiàn) 1.羅永順主編,機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)，-北京

16、：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5；2.廖效果、朱啟逑主編，數(shù)字控制機(jī)床，-武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.7；3.顧維邦主編，金屬切削機(jī)床概論，-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.7；4.孔凡才編著，自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)（第三版），-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.7；tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I

17、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