買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 目 錄 目 錄 . 1 控設(shè)備與技術(shù)現(xiàn)狀 1 . 3 控設(shè)備 . 3 控技術(shù) . 3 我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 . 4 控機(jī)床發(fā)展概況 2 . 5 控機(jī)床的一般原理 . 5 床數(shù)控系統(tǒng)的分類 . 9 內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1 . 11 國外數(shù)控機(jī)床狀況分析 1 . 11 控機(jī)床的發(fā)展預(yù)測 1 . 12 本文的選題及主要研究內(nèi)容 . 13 文的選題 . 13 要研究內(nèi)容 . 13 2 機(jī)械部分改造 . 14 計(jì)方案的確定 . 14 械部分改造 4 . 15 向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì) . 15 向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì) . 23 3 電氣部分改造 . 27 進(jìn)電機(jī)選用的基本原則 4 . 27 進(jìn)電機(jī)的選擇 4 . 28 向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 . 28 向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 . 28 控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 控系統(tǒng)基本硬件組成 . 29 片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 . 30 電隔離電路 4 . 32 率放大電路 4 . 33 4 總結(jié) . 34 參考文獻(xiàn) . 35 附 錄 . 36 5 軟件編程 . 36 致 謝 . 40 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 1 緒論 控設(shè)備與技術(shù)現(xiàn)狀 1 控設(shè)備 近年來 我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以 式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2001 年，我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第 5 名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第 3 位，達(dá) 美元，僅次于美國的 美元，消費(fèi)額比上一年增長 25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢， 2001 年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第 2 位，達(dá) 美元，比 上年增長 近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等，出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。 控技術(shù) 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生 產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，有什么勞動資料生產(chǎn)” 。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用的數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國 力和國家地位的重要途徑。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（ 1）機(jī)械制造技術(shù)；（ 2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（ 3）自動控制技術(shù)；（ 4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（ 5）傳感器技術(shù)；（ 6）軟件技術(shù)等。 我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 一 、戰(zhàn)略考慮 我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪 國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源。環(huán)境、市場為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。 我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，多我國實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事 件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。 二 、發(fā)展戰(zhàn)略 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 控技術(shù)、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相 關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價(jià)格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、買得掉”為目標(biāo)，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。 在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 控機(jī)床發(fā) 展概況 2 1949 年，美國帕森公司與美國空軍合作，研制了一種計(jì)算裝置，用于滿足日益復(fù)雜的飛機(jī)葉片的自動加工，于是，帕森公司首先提出了機(jī)床數(shù)字控制的概念。在半個(gè)世紀(jì)里，數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了電子管數(shù)控系統(tǒng)、晶體管數(shù)控系統(tǒng)、集成電路數(shù)控系統(tǒng)到微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ 個(gè)階段。 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)是 20 世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的機(jī)床控制新技術(shù)，它綜合了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。而采用數(shù)控技術(shù)的典型產(chǎn)品 數(shù)控機(jī)床是機(jī)電工業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是汽車、 石化、電子等支柱產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要手段。 從 20世紀(jì) 80年代開始，我國的數(shù)控機(jī)床在引進(jìn)、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的開發(fā)工作，到 1995年底，我國數(shù)控機(jī)床的可供品種已超過 300種，其中數(shù)控車床占 40%以上。 控機(jī)床的一般原理 一 、數(shù)字控制的基本概念 數(shù)字控制（ 簡稱為數(shù)控，是一種自動控制技術(shù)，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 是用數(shù)字化信號對控制對象加以控制的一種方法。數(shù)字控制是相對于模擬控制而言的，數(shù)字控制系統(tǒng)中的控制信息是數(shù)字量，而模擬控制系統(tǒng)中的控制量是模擬量。數(shù)字控制與 模擬控制相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如可用不同的字長表示不同精度的信息，可對數(shù)字化信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算等復(fù)雜的信息處理工作，特別是可用軟件來改變信息處理的方式或過程，而不用改動電路或機(jī)械機(jī)構(gòu)，從而使機(jī)械設(shè)備具有很大的“柔性”。因此數(shù)字控制已被廣泛用于機(jī)械運(yùn)動的軌跡控制和機(jī)械系統(tǒng)的開關(guān)量控制，如機(jī)床的控制、機(jī)器人的控制等。 數(shù)字控制的對象是多種多樣的，但數(shù)控機(jī)床是最早應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的控制對象，也是最典型的數(shù)控化設(shè)備。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。國際信息處理聯(lián)盟（ 五技術(shù)委員會對數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其它符號編碼指令規(guī)定的程序。 定義中所提的程序控制系統(tǒng)，就是數(shù)控系統(tǒng)（ 數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動輸入載體上事先給定數(shù)字量，并將其譯碼，在進(jìn)行必要的信息處理和運(yùn)算后，控制機(jī)床動作和加工零件。最初的數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控系統(tǒng)。隨著微型計(jì)算機(jī) 的發(fā)展，硬件數(shù)控系統(tǒng)已逐漸被淘汰，取而代之的是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ 稱 統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)承擔(dān)數(shù)控中的命令發(fā)生器和控制器的數(shù)控系統(tǒng)。由于計(jì)算機(jī)可完全由軟件來確定數(shù)字信息的處理過程，從而具有真正的“柔性”，并可以處理硬件邏輯電路難以處理的復(fù)雜信息，使數(shù)字控制系統(tǒng)的性能大大提高。 二、 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床是典型的數(shù)控化設(shè)備，它一般由信息載體、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床四部分組成，如圖 1 計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 伺 服 系 統(tǒng) 機(jī) 床信 息 載 體 圖 1數(shù)控機(jī)床的組成 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 1. 信息載體 信息載體又稱控制介質(zhì)，用于記錄數(shù)控機(jī)床加工一個(gè)零件所必需的各種信息，如零件加工位置數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)等，以控制機(jī)床的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。常用的信息載體有穿孔帶、穿孔卡、磁帶、磁盤等，并通過相應(yīng)的輸入裝置將信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控機(jī)床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤將加工信息直接輸入，或通過竄行口將計(jì)算機(jī)上編寫的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。高級的數(shù)控系統(tǒng)可能還包括一套自動編程機(jī)或者 統(tǒng)。由這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)編制程序、輸入程序、輸入數(shù)據(jù)以及顯示、模 擬顯示、存儲和打印等功能。 2. 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它的功能是接受載體送來的加工信息，經(jīng)計(jì)算和處理后去控制機(jī)床的動作。它由硬件和軟件組成。硬件除計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備主要包括光電閱讀機(jī)、 盤、棉板、機(jī)床接口等。光電閱讀機(jī)是輸入系統(tǒng)程序和零件加工程序； 盤用于輸入操作命令及編輯、修改程序段，也可輸入零件加工程序；操作面板可供操作人員改變操作方式、輸入整定數(shù)據(jù)、啟停加工等；機(jī)床接口是計(jì)算機(jī)和機(jī)床之間聯(lián)系的橋梁，機(jī)床接口包括伺服驅(qū)動接口及機(jī)床輸入 /輸出接口 。伺服驅(qū)動接口主要是進(jìn)行數(shù) /模轉(zhuǎn)化，以及對反饋元件的輸出進(jìn)行數(shù)字化處理并記錄，以供計(jì)算機(jī)采樣；機(jī)床輸入 /輸出接口是用于處理輔助功能。軟件由管理軟件和控制軟件組成。管理軟件主要包括輸入輸出、顯示、診斷等程序；控制軟件包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度控制、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等部分組成。數(shù)控裝置控制機(jī)床的動作可概括為： （ 1）機(jī)床主運(yùn)動，包括主軸的啟動、停止、轉(zhuǎn)向和速度選擇等 ； （ 2）機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動，如點(diǎn)位、直線、圓弧、循環(huán)進(jìn)給的選擇，坐標(biāo)方向進(jìn)給速度的選擇等； （ 3）刀具的選擇和刀具的補(bǔ)償（長度、半徑）； （ 4）其它 輔助運(yùn)動，如各種輔助操作，工作臺的鎖緊和松開，工作臺的旋轉(zhuǎn)與分度和冷卻泵的開、停等。 3. 伺服系統(tǒng) 它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)和機(jī)床移動部件，它接受數(shù)控裝買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 置發(fā)來的各種動作命令，驅(qū)動受控設(shè)備運(yùn)動。伺服電動機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)、電液馬達(dá)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)。 4. 機(jī)床 它是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但也做了很多改進(jìn)和提高，它的主要特點(diǎn)是： （ 1） 由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸和伺服傳動系統(tǒng)，因此數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)得到了簡化，傳動鏈較短； （ 2） 為 了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動化加工，數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形較小； （ 3） 更多的采用高效傳動部件，如滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌等； （ 4）不少數(shù)控技術(shù)還采用了刀庫和自動換刀裝置以提高機(jī)床各種效率。 三、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 輸入給數(shù)控系統(tǒng)的有零件加工程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。 輸入的程序段含有零件的輪廓信息（起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線還是圓弧等）、要求的加工速度以及其它的輔助信息（換刀、換檔、冷卻液開關(guān)等）。計(jì)算機(jī)依靠譯碼程序來識別這些符號，將加工程序翻 譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識別的語言。 數(shù)據(jù)處理程序一般包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算是解決該加工數(shù)據(jù)段以什么樣的速度運(yùn)動的問題。加工速度的確定也是一個(gè)工藝問題。數(shù)控系統(tǒng)僅僅是保證這個(gè)編程速度的可靠實(shí)現(xiàn)。另外，輔助功能如換刀、換檔等亦在這個(gè)程序中實(shí)現(xiàn)。 即根據(jù)給定的曲線類型（如直線、圓弧或高次曲線）、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及速度，在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能主要由軟件來實(shí)現(xiàn)，目前主要有兩類插補(bǔ)方法：一是脈沖增量插補(bǔ)，它的特點(diǎn)是每次插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)束產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)給脈沖；二是數(shù)字增量 插補(bǔ)，它的特點(diǎn)是插補(bǔ)運(yùn)算在每個(gè)插補(bǔ)周期進(jìn)行一次，根據(jù)指令進(jìn)行速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段。 將計(jì)算機(jī)送出的位置進(jìn)給脈沖或進(jìn)給速度指令，經(jīng)變換和放大后轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)或交、直流伺服電機(jī)）的轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)床工作臺移動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)段開始插補(bǔ)時(shí)，功能程序即著手準(zhǔn)備下一個(gè)數(shù)據(jù)段的讀入、譯碼、數(shù)據(jù)處理。即由它調(diào)用各個(gè)功能子程序，且保證一個(gè)數(shù)據(jù)段加工過程中將下一個(gè)程序段準(zhǔn)備就緒。一旦本數(shù)據(jù)段加工完成，即開始下一個(gè)數(shù)據(jù)段的插補(bǔ)加工。整個(gè)零件加工就是在這種周而復(fù)始的工程中完成。 床數(shù)控系統(tǒng)的分類 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的種類很多，為了便于了解和研究，可以從不同的角度對其分類?？梢园此欧到y(tǒng)的控制方式，機(jī)床的運(yùn)動軌跡，數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類。一般地，按伺服系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行分類。 伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)和機(jī)床移動部件，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，按其控制原理可分為以下三類。 典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)如圖 1示，是采用步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)。對于數(shù)控裝置發(fā)來的每一個(gè)進(jìn)給脈沖經(jīng)驅(qū)動線路放大并驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一個(gè)步距（即一個(gè)固定的 角度，如 再經(jīng)減速齒輪帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，并通過絲杠螺母副傳東工作臺的移動。可以看出工作臺的移動量與進(jìn)給脈沖的數(shù)量成正比。顯然這種開環(huán)系統(tǒng)的精度完全依賴于步進(jìn)電機(jī)的步距精度及齒輪、絲杠的傳動精度。它沒有測量反饋矯正措施，所以對高精度的數(shù)控機(jī)床往往不能滿足要求，但開環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試容易、造價(jià)低，在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中占有一定的重要地位，現(xiàn)在仍普遍采用。 數(shù) 控 裝 置 放 大 步 進(jìn) 電 機(jī) 減 速 齒 輪 絲 杠 螺 母 工 作 臺圖 1環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖 2. 半閉環(huán)控制系統(tǒng)（ 如圖 1示，采用裝在絲杠上的角位測量絲杠或電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動量間接地測量工作臺的移動量。它的優(yōu)點(diǎn)就是不論工作臺位移的長短，角位移測量元件制成 360 可循環(huán)使用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 數(shù) 控裝 置伺 服電 機(jī)放大減 速齒 輪工作臺比 較裝 置測 量裝 置測 量裝 置絲 杠螺 母圖 1半閉環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖 半閉環(huán)的意思就是用絲杠（或電機(jī)軸）的轉(zhuǎn)動量與數(shù)控裝置的命令相比較（閉環(huán)），而另一部分絲杠螺母工作臺的位移量不受閉環(huán)控制（開環(huán)），故稱為半閉環(huán)。顯然，從理論上講，半閉環(huán)的精度低于 閉環(huán)，但半閉環(huán)調(diào)試方便，穩(wěn)定性好，角位移的測量元件簡單、價(jià)廉，所以配備傳動精度較高的齒輪、絲杠的半閉環(huán)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。 如圖 1示，采用直線位移測量元件，測量機(jī)床移動部件工作臺（主軸箱）的位置并將測量結(jié)果送回與數(shù)控裝置命令的移動量相比較，二者不相等而有差值時(shí)，將此差值放大外控制伺服電機(jī)帶工作太繼續(xù)移動；直至測量值與命令值相等差值為零或接近于零時(shí)停止移動。從理論上講，閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度取決于測量工作臺的精度，但實(shí)際上機(jī)床的結(jié)構(gòu)、傳動裝置以及 傳動間隙等非線形因素都會影響精度，嚴(yán)重的還會使閉環(huán)伺服系統(tǒng)的品質(zhì)下降甚至引起振蕩。 數(shù) 控裝 置比 較裝 置放 大絲 杠螺 母減 速齒 輪伺 服電 機(jī)測 量 裝 置工 作 臺圖 1閉環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1 術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位 例如：全長 33 公里的上海磁懸浮快速列車線，是“十五”期間國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，其中組成列車線的 2550 根軌道梁是整個(gè)工程的最關(guān)鍵部分，對加工軌道梁的精度提出了相當(dāng)高的要求。前年年初，沈陽機(jī)床集團(tuán)機(jī)床股份有限公司中捷友誼廠以工期 6 個(gè)月、標(biāo) 的 6200 萬元在磁懸浮軌道專用數(shù)控機(jī)床項(xiàng)目公開招標(biāo)中折掛，并于 8 月低將一次性驗(yàn)收合格的 8 臺數(shù)控鏜銑床組成的軌道梁生產(chǎn)線一次試車成功，目前這套銑鏜加工中心已加工出軌道梁 1100 根，確保了軌道梁的加工精度和速度，為實(shí)現(xiàn)今年年底試車打下了良好了基礎(chǔ)。 2. 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高 2001 年國內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá) 臺，比上年增長 金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率從 2000 年的 高到 2001 年的 3. 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破 今年來通過政府的支持，數(shù)控機(jī)床配 套生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，如北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺；煙臺第二機(jī)床附件廠開發(fā)了為數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑床及數(shù)控鍛壓設(shè)備等 30多個(gè)系列 100多個(gè)品種的數(shù)控配套產(chǎn)品。 國外數(shù)控機(jī)床狀況分析 1 1998 年世界機(jī)床進(jìn)口額中大部分是數(shù)控機(jī)床，美國進(jìn)口機(jī)床的數(shù)控化率達(dá)70%，我國為 60%。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)額趨勢已從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套設(shè)備為主。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化、集成化已為必然的趨勢和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時(shí)間的問題。從另一角度來看，目前流行的 工廠信息化對于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門（人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷）或設(shè)計(jì)、開發(fā)等等上層部分的信息化是買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，工廠、車間的最底層加工設(shè)備 數(shù)控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的 比較“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問題。所以，對于面臨日益全球化競爭的現(xiàn)代制造工廠來 說，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即數(shù)控機(jī)床必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例；第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。 以 代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商已在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的 備有以太網(wǎng)，為數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。由于國外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)接口功能被定義為用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷。 控機(jī)床的發(fā)展預(yù)測 1 1. 數(shù)控機(jī)床推廣 應(yīng)用逐步由經(jīng)濟(jì)型為主普及型為主轉(zhuǎn)變 據(jù)預(yù)測分析，到 2006 年我國機(jī)床的數(shù)控化率為 到 2010 年將達(dá)到 經(jīng)濟(jì)型所占比重繼續(xù)減少，普及型所占比重繼續(xù)增長，高級型的需求緩慢增長。 2. 數(shù)控金切機(jī)床的構(gòu)成比逐漸趨于合理 數(shù)控機(jī)床工序集中的加工特點(diǎn)，將使具有復(fù)合功能的高效數(shù)控機(jī)床的需求增長，這將導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床擁有量和市場消費(fèi)量中各類數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成比不同于傳統(tǒng)的機(jī)床構(gòu)成比。 3. 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用由單機(jī)向單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展 目前歐、美、日等國應(yīng)用 很普遍，柔性制造單元 已占數(shù)控機(jī)床銷售量的 30%以上。而我國 擁有量不足 50 套，相當(dāng)于日本 80 年代的水平，占數(shù)控機(jī)床消費(fèi)額不到 5%。 4. 出口前景良好 1998年及前幾年我國機(jī)床工具的出口額徘徊在 5億美元左右， 2000 年上升到 著東南亞經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和我國出口多極化市場的形成和鞏固，以及我國加入 后幾年我國機(jī)床出口將實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)增長。預(yù)計(jì)到 2006買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 年出口創(chuàng)匯可達(dá)到 12 億美元。 本文的選題及主要研究內(nèi)容 文的選題 對 要 研究內(nèi)容 程） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 2 機(jī)械部分改造 計(jì)方案的確定 利用數(shù)控裝置對縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動元件，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架，對 通車床進(jìn)行技術(shù)改造就可以組成一個(gè)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制下的自動加工。改造后的車床把車床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動分離開來。主電機(jī)的作用僅僅是帶動工件旋轉(zhuǎn)，而刀架的進(jìn)給運(yùn)動則是由步進(jìn)電機(jī)直接帶動車床的縱橫絲杠來實(shí)現(xiàn)。其改造后結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖 2示。 單片微型機(jī)接口接口接口光 電 耦 合光 電 耦 合主 軸 脈 沖 發(fā) 生 器功 率放 大器縱 向 步 進(jìn) 電 機(jī)橫 向 步 進(jìn) 電 機(jī)變 速 箱變 速 箱滾 珠 絲 桿滾 珠 絲 桿功 率 放 大 交 流 控 制 電 動 機(jī) 電 動 刀 架圖 2操作時(shí)，根據(jù)零件的加工工藝，按數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定的方式編制零件的加工程序，通過數(shù)控裝置上的鍵盤輸入微機(jī)，微機(jī)對加工程序處理后發(fā)出一系列脈沖信號，經(jīng)過功率放大器放大后驅(qū)動 2 臺步進(jìn)電機(jī)，按規(guī)定的方向、速度和位移量，完成刀架縱橫兩個(gè)方向的進(jìn)給，使車刀實(shí)現(xiàn)直線或圓弧的切削。在加工螺紋時(shí)，通過主軸脈沖發(fā)生器發(fā)生進(jìn)給運(yùn)動，從而加工出各種標(biāo)準(zhǔn)螺紋。換刀時(shí)，微機(jī)發(fā)出換刀信號，刀架控制箱繼電器動作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過減速機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)，將上刀體上升至一 定位置，帶動刀體旋轉(zhuǎn)到所選刀位，然后定位，完成換刀動作。 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 械部分改造 4 向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 1. 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動刀架左右移動。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對車床改造來說，外觀不必像產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的那么高，而從改造方便，實(shí)用方面來考慮。一般都把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的右端，如圖2 加 工 工 件 圖 紙 程 序 編 制 手 工 輸 入 控 制 計(jì) 算 機(jī)功 率 放 大 器步 進(jìn) 電 機(jī)變 速 箱變 速 箱步 進(jìn) 電 機(jī)變 速 箱圖 2控改造的總體方案 示意圖 2. 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺重量： W=750N 時(shí)間常數(shù)： T=28 滾珠絲杠基本導(dǎo)程： 0L=8程： S =700文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 脈沖當(dāng)量 : p=步距角： =快速進(jìn)給速度： 1) 切削力計(jì)算 由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊可知，切削功率 （ 2 式中 N 電機(jī)功率，查機(jī)床說明書， N=4 主傳動系統(tǒng)總效 率，一般為 K 進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K= 則： 因?yàn)?6120/（ 2 所以 6120式中 v 切削線速度，取 v=100m/ 主切削力 6120 00=kg f） =N） 由金屬切削原理可知，主切削力 （ 2 查表得： 88 =1880 則可計(jì)算 表 2 表 2算結(jié)果 ）（ 2 2 3 3 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 f（ （ 1125 1524 1891 1687 2287 2837 當(dāng) 1520N 時(shí)，切削深度p=2刀量 f =此參數(shù)作為下面計(jì)算的依據(jù)。 從機(jī)床設(shè)計(jì)手冊中可得知，在一般外圓車削時(shí)： （ （ （ 2 ?。?F =2) 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 1)傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副傳動的效率為 =常規(guī)的絲杠螺母副提高 3 4 倍（滑動絲杠效率為 因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的 1/4 1/3。 2)給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛度好。 3) 啟動力矩小，運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高，同步性好。 4) 有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動換為直線運(yùn)動，也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即絲杠和螺母都可以作為主傳動。 5)磨損小，使用壽命長，精度保持好。 6) 不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于重力的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動切斷后，不能立刻停止運(yùn)動，故常需添加制動裝置。 根據(jù)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲杠副精度的規(guī)定，滾珠絲杠副按其使用范圍及要求分為六個(gè)等級，即 C,D,E,F,G,余一次逐級降低 各種類型數(shù)控機(jī)床對滾珠絲杠副精度的要求如表 2文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 表 2珠絲杠 副精度要求表 機(jī) 床 種 類 坐 標(biāo) 方 向 X Y Z W 開 環(huán) 系 統(tǒng) 數(shù)控壓力機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)級 標(biāo)準(zhǔn)級 數(shù)控繪圖機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)級 標(biāo)準(zhǔn)級 數(shù)控車床 標(biāo)準(zhǔn)級 精密級 標(biāo)準(zhǔn)級 數(shù)控磨機(jī) 精密級 精密級 數(shù)控線切割機(jī) 精密級 精密級 數(shù)控鉆床 標(biāo)準(zhǔn)級 普通級 標(biāo)準(zhǔn)級 數(shù)控銑床 標(biāo)準(zhǔn)級 標(biāo)準(zhǔn)級 標(biāo)準(zhǔn)級 數(shù)控鏜床 精密級 精密級 精密級 標(biāo)準(zhǔn)級 數(shù)控坐標(biāo)鏜床 精密級 超精密級 精密級 超精密級 精密級 超精密級 精密級 自動換刀數(shù)控機(jī)床 精密級 超精密級 精密級 超精密級 精密級 超精密級 標(biāo)準(zhǔn)級 坐標(biāo)鏜床、螺紋磨床 精密級 超精密級 精密級 超精密級 精密級 超精密級 精密級 普通機(jī)床、通用機(jī)床 普通級 普通級 普通級 滾珠絲杠副的精度包括各元件的精度和裝配后的綜合精度，其中包括導(dǎo)程誤差，絲杠大徑對螺紋軸線 的徑向圓跳動，絲杠和螺母表面粗糙度，由預(yù)加載荷時(shí)螺母安裝端面對絲杠螺紋軸線的圓跳動，有預(yù)加載荷時(shí)螺母安裝端面對絲杠螺紋軸線的徑向圓跳動以及滾珠絲杠公稱直徑尺寸變動量等。 在開環(huán)數(shù)控機(jī)床和其他精度機(jī)床中，滾珠絲杠的精度直接影響定位精度和隨動精度。對于閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，絲杠的制造誤差使得它在工作時(shí)負(fù)載分布不均勻，從而降低承載能力和接觸剛度，并使預(yù)緊力和驅(qū)動力矩不穩(wěn)定，因此傳動精度始買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 終是滾珠絲杠的最重要的質(zhì)量指標(biāo)。 ）（ X （ 2 式中 K= f =為 則 P=00） =) 強(qiáng)度計(jì)算： 壽命值 66 0 / 1 0i i iL n T （ 2 / 1 0 0 0 /i o on n f L v f D L主 （ 2 取工件直徑 D=80表得 5000h 則： 000 100 80 6=20r/0 20 15000/ 610 =18 最大動負(fù)載 Q= 2 查表得： 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 硬度系數(shù) =1 則 Q=318 1 據(jù)最大動負(fù)載 選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取 F 1C B 系列，滾珠絲杠直徑選為 32號為F 1C 6E ，其額定動載荷是 10689N，所以強(qiáng)度足夠用。 2) 效率計(jì)算： 根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動效率 為： /tg （ ） （ 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 式中 摩擦角 =10 螺旋升角 =325 則 ）（ 01523/523 =) 剛度驗(yàn)算： 滾珠 絲杠受工作負(fù)載 01 （ 2 式中 0L=6 E=610 2/滾珠絲杠截面積 22/ 2 2 . 8 0 3 1 / 2 3 . 1 4 （ ） （ ） 則 261 0 3 2 5 0 ）（ 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量 2L 很小，可忽略