機電一體化專業(yè)畢業(yè)論文CA6140型普通車床數控化設計

1、機電一體化論文設計雙鴨山市奧鵬學校畢業(yè)論文專 業(yè)：機電一體化課 題：ca6140型普通車床數控化設計姓 名：電 話：指導教師： ca6140型普通車床數控化設計 摘 要1947年，parsons公司的john parsons著手進行一項實驗，他想用空間數據控制機床加工飛機零件。1949年，parsons公司與美國空軍簽定了制造第一臺數控機床的合同。1951年， 美國麻省理工學院承擔了這一項目。1952年，麻省理工學院（mit）使用實驗室制造的控制器和辛辛那提立式主軸展示三軸聯動獲得成功，這標志著數控時代的到來。到了1955年，幾經改進之后，數空技術開始應用于生產。早期的nc機床能運行穿孔卡和穿

2、孔帶，兩者中以穿孔帶更為通用。但是，鑒于更換、編輯紙帶費時費力，后來便采用計算機作為編程的輔助工具。計算機在數控中的應用有兩種形式：一是計算機輔助編程語言，二是實施直接數字控制（dnc），有了計算機輔助編程語言，程序員可用一套通用“混雜英語”命令編寫nc程序，然后由計算機將其釋譯為機器碼并制成穿孔帶。直接數字控制是指用一臺計算機對一臺或多臺數控機床實施部分或整體控制。雖然有些公司運用dnc已獲得成功，但是，擴大計算機容量、購買軟件、協調dnc系統(tǒng)等花費使這種系統(tǒng)并不適合所有公司，而只適用于一些大公司。關鍵詞：加工精度，設計方案，分配，參數目 錄 摘要-2一、數控技術的應用于發(fā)展-4二、數控技術

3、在機械工業(yè)中的發(fā)展-51、數控（nc）階段（19521970年）-52、計算機數控（cnc）階段（1970現在）-5三、數控改造的必要性-5 1、從微觀上-5 2、從宏觀上-6四、數控改造的優(yōu)點-7五、參考文獻-8引言 機械工業(yè)是是國民經濟產業(yè)和支柱產業(yè)，是推動國家技術進步的主要力量，隨著科學技術的發(fā)展，機械產品的結構越來越合理，其性能和效率日趨提高，因此，對加工機械產品零部件的生產設備-機床也提出了高性能、高精度與高自動化的要求一、數控技術的應用與發(fā)展數控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發(fā)展

4、十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現的，是實現自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化、網絡化的基礎，是現代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。一般數控系統(tǒng)由輸入/輸出（i/o）裝置、數字控制系統(tǒng)、驅動控制裝置、電器邏輯控制執(zhí)行裝置等4個部分組成。數控機床就是采用了數控系統(tǒng)的機床，是高效率、高精度、高柔性和高度自動化的現代機械加工設備，是高度機電一體化的產品.但是隨著信息化程度的逐步提高，對實現綜合生產指標優(yōu)化的綜合自動化系統(tǒng)的需求不斷增長及通信技術與計算機及其網絡技術的融合發(fā)展，為了產品在市場上增強競爭力，提高綜合效益，現在人們考

5、慮更多的是把傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)技術放在企業(yè)信息化大背景下，思考如何用信息化技術去促進工業(yè)自動化快速向高端發(fā)展。在全球市場環(huán)境影響和推動下，改進產品質量、提高生產效率和降低產品成本的需求不斷增長，生產的實時優(yōu)化受到過程工業(yè)的普遍重視并廣泛加以采用。為了適應變化的經濟環(huán)境，減少消耗，降低成本，提高生產效率，提高運行安全性，必須對控制、優(yōu)化、計劃與調度以及生產過程管理實現無縫集成。要降低生產成本、提高產品質量、減少環(huán)境污染和資源消耗，產品只能通過全流程自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計來實現。數控技術從發(fā)明到現在，已有近50年的歷史。按照電子器件的發(fā)展可分為五個發(fā)展階段：電子管數控，晶體管數控，中小規(guī)模nc數控，小

6、型計算機數控，微處理器數控；從體系結構的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數控系統(tǒng)、計算機硬件及軟件組成的cnc數控系統(tǒng)，后者也稱為軟數控系統(tǒng)：從伺服及控制的方式可分為步進電機驅動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機驅動的閉環(huán)系統(tǒng)。 數控系統(tǒng)裝備的機床大大提高了加工精度、速度和效率。人類發(fā)明了機器，延長和擴展人的手腳功能：當出現數控系統(tǒng)以后，制造廠家逐漸使數控系統(tǒng)部分代替機床設計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經驗和操作技能放進數控系統(tǒng)。二、數控技術在機械工業(yè)中的發(fā)展眾所周知，機械工業(yè)是是國民經濟產業(yè)和支柱產業(yè)，是推動國家技術進步的主要力量，隨著科學技術的發(fā)展，機械產品的結構

7、越來越合理，其性能和效率日趨提高，因此，對加工機械產品零部件的生產設備-機床也提出了高性能、高精度與高自動化的要求。機械工業(yè)中，單件與小批量產品占到7080%，這類產品一般都采用人工操作，難于提高生產效率和保證產品質量，特別是一些輪廓復雜的零件。數控技術的出現與發(fā)展，就是為了解決單件、小批量、特別復雜型面零件加工的自動化并保證質量要求。自1952年出現第一臺數控機床以來，隨著計算機自動控制伺服驅動與自動檢測等技術的迅速發(fā)展，表征數控機床的水平和決定數控機床功能與特性的數控系統(tǒng)經歷了以下幾個階段：第一階段：數控（nc）階段（19521970年）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段經歷了三代，即1952年

8、的第一代-電子管時代；1959年的第二代-晶體管時代；1965年的第三代-小規(guī)模集成電路時代。第二階段：計算機數控（cnc）階段（1970現在）。到1970年，通用小型計算機作為數控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數控（cnc）階段，1971年美國intel公司將運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被應用于數控系統(tǒng)，到了1990年，pc的性能已發(fā)展到較高的水平，進入基于pc階段?？傊?，計算機數控（cnc）的發(fā)展也經歷了三代，即1970年的第四代-小型計算機；1974年的第五代-微處理器；1990年的第六代-基于pc（國外稱為pc-b

9、ased）。數控系統(tǒng)發(fā)展到第五代以后，才從根本上解決了可靠性低、價格極為昂貴、應用很不方便（主要是編程困難）等極為關鍵的問題。三、 數控改造的必要性（一）從微觀上看，數控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。    1、可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。    2、可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高37倍。 由于計算機有

10、記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了"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、可實現多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。    5、擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。  

11、60; 6、由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行fmc（柔性制造單元）、fms（柔性制造系統(tǒng)）以及cims（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。（二）從宏觀上看，數控機床已成為我國市場需求的主流產品，需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業(yè)化和產品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，

12、國產數控機床與先進國家的同類產品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。  我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。  舊機床的數控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。  隨著數控機床越來越多的普及應用，數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、pc技術改造普通機床，并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源

13、有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床，而我國的舊機床很多，用經濟型數控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。  1984年，我國開始生產經濟型數控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產經濟型數控系統(tǒng)?？梢灶A料，今后，機床的經濟型數控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設計實例具有典型性和實用性。 四、 數控改造的優(yōu)點普通車床數控化改造一般是指對現有普通車床的某些部位做一定的改造，配上經濟數控裝置或標準型數控系統(tǒng)，從而是原機床具有數控加工能力。其改造有如下的優(yōu)點：1

14、、資本效率出發(fā)，改造閑置的普通機床,能發(fā)揮舊機床的原有能和改造后的新增功能,提高機床的使用價值。2、適應多品種，小批量零件生產。3、數控改造費用低,減少了投資額,經濟性好.數控車床改造費用僅為新購一臺數控車床費用的15%20%,同購置新機床相比，一般可以節(jié)省75%80%的費用,如果再結合機床大修理，幾乎就是一臺新的數控車床,甚至會更好，因為普通車床不會再變形。4、機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限。所利用的普通機床基礎件是重而堅固的鑄造構件，而不是焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以做為新設備繼續(xù)使用多年。數控化改造后使原有的機械結構更為簡單，原有得手扶進給機構全部消失。這樣一方面，可以提高精度

15、,減少傳動鏈對精度的影響；另一方面，可以減少機械故障率，提高運行的可靠性.但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。5、操作者熟悉了解機床、便于操作維修,降低了操作者的技術要求，更易于提高管理水平.購買新機床時，不了解新機床是否滿足起加工要求。改造則不然,可以精確計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用,操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短、見效快。改造的積儲一旦安裝好，就可以全負荷運轉。操作者只需要對工件進行裝夾和操作開關，而零件的加工全部則由數控系統(tǒng)控制完成，即使比較復雜的工件也能迅速完成，省去了對技術要求的煩惱。6、可充分利用現有的條件，可以充分利用現有基地,不許要重新構筑地基。7、可以采用最新的控制技術，可根據技術革新的發(fā)展速度,及時提提高生產設備自動化水平和效率，提高機床質量和檔次,將舊機床改造成