購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - I - 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 550數(shù)控車(chē)床總體設(shè)計(jì) 及 縱 向進(jìn)給設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 摘 要 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是未來(lái)工廠(chǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。數(shù)控化 設(shè)計(jì) 范圍大、 潛力大、投資少、見(jiàn)效快 ，促進(jìn)制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步 的重要手段。因此，數(shù)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 車(chē)床的研究具 有重要意義。 本文在敘述了數(shù)控技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過(guò) 機(jī)床 設(shè)計(jì) 的總體思想，提出了數(shù)控化 設(shè)計(jì) 的技術(shù)方案和新數(shù)控系統(tǒng)的選型配置方案 ;提高了傳動(dòng)的精度， 重新設(shè)計(jì)機(jī) 床的控制邏輯，通過(guò)對(duì)伺服系統(tǒng)的 分析，完成了機(jī)床各主要參數(shù)的優(yōu)化和匹配。 關(guān)鍵詞： 550數(shù)控車(chē)床 ， 機(jī)床 ，設(shè)計(jì)， 數(shù)控系統(tǒng)。 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - V - 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - NC is of is is an C to NC on of C NC to to of a 550購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 目 錄 摘 要 . . 1章 緒論 . 1 . 1 . 2 控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 . 3 控機(jī)床的發(fā)展趨向 . 4 第 2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較 . 7 體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 7 . 7 . 7 體方案確定 . 8 統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式伺服系統(tǒng)的選擇 . 8 控系統(tǒng) . 8 械傳動(dòng)方式 . 8 第 3章 確定切削用量及選擇刀具 . 9 . 9 . 9 . 10 置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn) . 10 定切削用量 . 10 . 11 . 11 定背吃刀量 . 11 第 4章 550主傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 . 12 運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算 . 12 數(shù)的確定 . 12 動(dòng)設(shè)計(jì) . 14 . 16 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) . 19 輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) . 23 . 28 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 29 第 5章 縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 . 36 選擇脈沖當(dāng)量 . 36 算切削力 . 36 珠絲杠螺母 副的計(jì)算和選型 . 37 輪進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 . 41 進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 . 42 第 6章 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 46 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綱要 . 46 件電路設(shè)計(jì) . 46 件電路設(shè)計(jì) . 47 8031單片機(jī)及其擴(kuò)展 . 47 031單片機(jī)的簡(jiǎn)介 . 47 031單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 . 48 儲(chǔ)器擴(kuò)展 . 50 I/. 52 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 . 53 脈沖分配器（環(huán)行分配器） . 54 光電隔離電路 . 54 率放大器 . 54 他輔助電路 . 55 結(jié) 論 . 57 參考文獻(xiàn) : . 58 致 謝 . 59 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 1 - 第 1 章 緒論 控機(jī)床及其特點(diǎn) 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(lái)越合理，其性能、精度和效率日趨提高，更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類(lèi)型由大批大量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。因此，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工相應(yīng)地提出了高精度、高柔性與高度自動(dòng)化的要求。在機(jī)床行業(yè)，由于采用了數(shù)控技術(shù)，許多過(guò)去在普通機(jī)床上無(wú)法完成的工藝內(nèi)容得以完成，大量普通機(jī)床為數(shù)控機(jī)床所代替，這就極大地促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。目前數(shù)控機(jī)床已經(jīng)遍布軍工、航空航天 、汽車(chē)、造船、機(jī)車(chē)車(chē)輛、機(jī)床、建筑、通用機(jī)械、紡織、輕工、電子等幾乎所有制造行業(yè)。 綜上所述，數(shù)控機(jī)床在促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人類(lèi)生存質(zhì)量和創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)等方面，起著非常重要的作用。 數(shù)控機(jī)床是一種高效能自動(dòng)加工機(jī)床，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有如下一些優(yōu)點(diǎn)： 易于加工異型復(fù)雜零件；提高生產(chǎn)率；可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，多機(jī)看管；可以大大減少專(zhuān)用工裝卡具，并有利于提高刀具使用壽命；提高零件的加工精度，易于保證加工質(zhì)量，一致性好；工件加工周期短，效率高；可以大大減少在制品的數(shù)量；可 以大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少所需工人數(shù)量等。 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、支承部件、分度臺(tái)等部分組成。傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是把運(yùn)動(dòng)和力由動(dòng)力源傳遞給機(jī)床執(zhí)行件，而且要保證傳遞過(guò)程中有良好的動(dòng)態(tài)特性。傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中，經(jīng)常受到激振力和激振力矩的作用，使傳動(dòng)系統(tǒng)的軸組件產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而影響機(jī)床的工作性能。隨著機(jī)床切削速度的提高和自動(dòng)化方向的發(fā)展，傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成越來(lái)越簡(jiǎn)單，但對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)性能的要求卻越來(lái)越高，從而使傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，這樣，各種設(shè)計(jì)理論的研究和使用就得到了迅猛的發(fā)展。 數(shù) 控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動(dòng)化機(jī)床，其加工過(guò)程中的動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)位置及輔助功能，都是通過(guò)數(shù)字信息自動(dòng)控制的，操作者在加工過(guò)程中無(wú)法干預(yù)，不能像在普通機(jī)床上加工零件那樣，對(duì)機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和裝配的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行人為補(bǔ)償，所以數(shù)控機(jī)床幾乎在任何方面均要求比普通機(jī)床設(shè)計(jì)得更為完善，制造得更為精密。為滿(mǎn)足購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 2 - 高精度、高效率、高自動(dòng)化程度的要求，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已形成自己的獨(dú)立體系，在這一結(jié)構(gòu)的完善過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)了不少完全新穎的結(jié)構(gòu)及元件。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)有許多特點(diǎn)。 控機(jī)床的工藝 范圍及加工精度 隨著機(jī)械制造生產(chǎn)模式的演變 ,對(duì)機(jī)械制造裝備提出了不同的要求 0 年代“剛性 ”生產(chǎn)模式下，通過(guò)提高效率，自動(dòng)化程度 ,進(jìn)行單一或少品種的大批量生產(chǎn)，以“規(guī)模經(jīng)濟(jì) ”實(shí)現(xiàn)降低成本和提高質(zhì)量的目的。從 90 年代開(kāi)始，為了對(duì)世界生產(chǎn)進(jìn)行快速響應(yīng)，逐步實(shí)現(xiàn)社會(huì)制造資源的快速集成，要求機(jī)械制造裝備的柔性化程度更高 ,采用擬實(shí)制造和快速成形制造技術(shù)。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都非常注重機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機(jī)械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。對(duì)比之下，我國(guó)目前機(jī)械制造業(yè)的裝備水平還比較落后，表現(xiàn)在大部分 工廠(chǎng)的機(jī)械制造裝備基本上是通用機(jī)床加專(zhuān)用工藝裝備，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重還非常低，導(dǎo)致 “剛性 ”強(qiáng) ,更新產(chǎn)品速度慢，生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜過(guò)多；自動(dòng)化程度基本上還是 “一個(gè)工人，一把刀，一臺(tái)機(jī)床 ”，導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 因此，要縮小我國(guó)同工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距 ,我們必須在機(jī)械制造裝備方面大下功夫，其中最重要的一個(gè)方面就是增加數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重。 數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向六個(gè)方面：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國(guó)和瑞士的機(jī)床精度最高，綜合起來(lái)，德國(guó)的水平最高，日 本的產(chǎn)值最大。美國(guó)的機(jī)床業(yè)一般。中國(guó)大陸、韓國(guó)。臺(tái)灣屬于同一水平。但就門(mén)類(lèi)、種類(lèi)多少而言，我們應(yīng)該能進(jìn)世界前 4名。 數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開(kāi)關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠(chǎng)商是：日本發(fā)那客、德國(guó)西門(mén)子、日本三菱；其余還有法國(guó)扭姆、西班牙凡高等。國(guó)內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國(guó)內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。 華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯(cuò)，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍，但機(jī)床的硬件方面不行，質(zhì)量精度 一般。目前國(guó)內(nèi)一些大廠(chǎng)還沒(méi)有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠(chǎng)的簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)也不錯(cuò)。 我們國(guó)家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。 機(jī)床精度 工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 3 - 位精度、重復(fù)定位精度等 5 種。 前我們國(guó)家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系：德國(guó) 準(zhǔn)、日本 準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 準(zhǔn)、國(guó)標(biāo) 標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)差不多。 看它的重復(fù)定位精度，一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到 準(zhǔn) .、統(tǒng)計(jì)法 ),就是一臺(tái)高精度機(jī)床，在 準(zhǔn) .、統(tǒng)計(jì)法 )以下，就是超高精度機(jī)床，高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。 只要求機(jī)床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。 控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 目前世界著名機(jī)床廠(chǎng)商在我國(guó)的投資情況 1. 2000年，世界最大的專(zhuān)業(yè)機(jī)床制造商馬扎克（ 寧夏銀川投資建了名為 “寧夏小巨人機(jī)床公司 ”的機(jī)床公司，生產(chǎn)數(shù)控車(chē)床、立式加工中心和車(chē)銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯(cuò)，目前效益良好，年產(chǎn) 600 臺(tái)，目前正在建 2 期工程，建成后可以年產(chǎn) 1200 臺(tái)。 2. 2003 年，德 國(guó)著名的機(jī)床制造商德馬吉在上海投資建廠(chǎng)，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車(chē)床和立式加工中心 120臺(tái)左右。 3. 2002年，日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠(chǎng)合資建廠(chǎng)，年生產(chǎn)能力為 1000 臺(tái)，生產(chǎn)數(shù)控車(chē)床、立式加工中心、臥式加工中心。 前生產(chǎn)能力不知。 生產(chǎn)能力 800 臺(tái)。 民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況 2000年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車(chē)床、加工中心。年生產(chǎn)能力 300臺(tái)。 2 2004年，浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠(chǎng)商海天公司投 資生產(chǎn)機(jī)床，主要是從日本引進(jìn)技術(shù)，目前剛開(kāi)始，起點(diǎn)比較高。 3 2002年，西安北村投產(chǎn)，名字象日本的，其實(shí)老板是中國(guó)人，采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車(chē)床，水平相當(dāng)不錯(cuò)。 軍工企業(yè)技情況軍工企業(yè)得到國(guó)家撥款開(kāi)始于當(dāng)年 “大使館被炸 ”，后來(lái)臺(tái)灣阿扁上臺(tái)后，大規(guī)模技開(kāi)始了，軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技高峰，我們很多軍工企業(yè)開(kāi)始停止購(gòu)買(mǎi)普通設(shè)備。尤其是近 3年來(lái)，我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買(mǎi)了大批量的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國(guó)內(nèi)機(jī)床廠(chǎng)哪里采購(gòu)了大批普通數(shù)控機(jī)床，國(guó)內(nèi)機(jī)床廠(chǎng)商為了迎接這次大技，也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)，爭(zhēng)取軍工企業(yè)的 高端訂單。 聽(tīng)在軍工企業(yè)的朋友講，阿扁如果再能 “頂 ”三年，我們的整體水平會(huì)上一個(gè)臺(tái)階。 其實(shí)，胡錦濤總書(shū)記掌權(quán)以來(lái)，已經(jīng)把國(guó)防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上，他說(shuō)，我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國(guó)防能力，相信再過(guò) 10 年，隨著我國(guó)國(guó)防工業(yè)和汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，我們國(guó)家會(huì)誕生世界水平的機(jī)床制造商，也將會(huì)超越日本，成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)。 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 4 - 控機(jī)床的發(fā)展趨向 數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化的基礎(chǔ)。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。 數(shù) 控機(jī)床的發(fā)展在很大程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能和水平，而數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及其技術(shù)基礎(chǔ)離不開(kāi)微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)及其軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)趨于一致化，而控制系統(tǒng)軟件的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇。我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)“六五”期間的引進(jìn)，“七五”期間的數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，“八五”期間的數(shù)控應(yīng)用技術(shù)研究以及“九五”期間的主數(shù)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用，已逐步形成了以航天數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控、華中數(shù)控和中華數(shù)控為主的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。 近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)控化率也顯著提高。另一方面我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量 也不斷提高。目前我國(guó)一部分普及型數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)較為成熟，價(jià)格合理，在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)較成熟，并已有成熟商品走向市場(chǎng)。 我國(guó)在數(shù)控機(jī)床高端產(chǎn)品的生產(chǎn)上取得了一定的突破。目前我國(guó)已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機(jī)床。同時(shí)，我國(guó)也已進(jìn)入世界高速數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)和高精度精密數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)的行列。目前我國(guó)已經(jīng)研制成功一批主軸轉(zhuǎn)速在 800010000 轉(zhuǎn) /分以上的數(shù)控機(jī)床。 我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)近年來(lái)大力推廣應(yīng)用 很多企業(yè)已開(kāi)始和計(jì)劃實(shí)施應(yīng)用 和電子商務(wù)。如，濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)有限公司的 及率達(dá) 100%， 是國(guó)家級(jí)“ 企業(yè)的 系統(tǒng)應(yīng)用也非常成功，現(xiàn)代化管理水平較高。 但是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)在信息化技術(shù)應(yīng)用上仍然存在很多不足。 一、信息化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)國(guó)外技術(shù)依存度高。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)總體的技術(shù)開(kāi) 發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來(lái)源主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國(guó)產(chǎn)化率 上，沒(méi)有上升到形成產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。具有高精、高速、高效、復(fù)合功能、多軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)的高性能數(shù)控機(jī)床基本上還得依賴(lài)進(jìn)口。 二、產(chǎn)品成熟度較低，可行性不高。國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間在 10000 小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅 3000機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間國(guó)外達(dá) 800小時(shí)以購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 5 - 上，國(guó)內(nèi)最好只有 300小時(shí)。 三、創(chuàng)新能力低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的企業(yè)雖達(dá)百余家，但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。 隨著柔性 制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床信息化正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。 高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，我國(guó)生產(chǎn)的第六代數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)均采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度，使得高速運(yùn)算、模塊化及多軸成組控制系統(tǒng)成為可能。同時(shí)，新一代數(shù)控機(jī)床將采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。 智能化?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展將通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行檢測(cè) 、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速作出實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策，對(duì)機(jī)床的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。 基于 著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用 制的零件加工圖樣，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理，從而自動(dòng)生成數(shù)控機(jī)床零部件加工程序，以實(shí)現(xiàn) 著 前又出現(xiàn)了 ，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。 發(fā)展可靠性最大化。數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶(hù)最關(guān)心的主要指標(biāo)。新一代的數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專(zhuān)用及混合式集成電路，減少元器件的數(shù)量，從而提高可靠性。同時(shí)通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行診斷、在線(xiàn)診斷、離線(xiàn)診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。 一 、 是高速加工技術(shù)發(fā)展迅速 高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用新 的機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用當(dāng)前數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 6 - 高性能功能部件，移動(dòng)部件輕量化，減少運(yùn)動(dòng)慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機(jī)床加工全面高速化，如數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿浊мD(zhuǎn)發(fā)展到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)、幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)；快速移動(dòng)速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過(guò)百米；換刀時(shí)間從十幾秒下降到 10秒、 3秒、 1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應(yīng)用高速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時(shí)間和輔助時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。 二 、 是精密加工技術(shù)有所突破 通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu) 優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動(dòng)誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用等，從而提高機(jī)床加工的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每 8 年提高 1 倍，從 1950 年至 2000年 50年內(nèi)提升 100倍。目前，精密數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度可以達(dá)到 1m，進(jìn)入亞微米超精加工時(shí)代。 三 、 是技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合趨勢(shì)明顯 技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢(shì)之一，如工序復(fù)合型 車(chē)、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復(fù)合，跨加工類(lèi)別技術(shù)復(fù)合 金切與激光、沖壓與激光、金屬燒 結(jié)與鏡面切削復(fù)合等，目前已由機(jī)加工復(fù)合發(fā)展到非機(jī)加工復(fù)合，進(jìn)而發(fā)展到零件制造和管理信息及應(yīng)用軟件的兼容，目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過(guò)程集約化管理。技術(shù)集成和復(fù)合形成了新一類(lèi)機(jī)床 復(fù)合加工機(jī)床，并呈現(xiàn)出復(fù)合機(jī)床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。 四 、 是數(shù)字化控制技術(shù)進(jìn)入了智能化的新階段 數(shù)字化控制技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段 :數(shù)字化控制技術(shù)對(duì)機(jī)床單機(jī)控制；集合生產(chǎn)管理信息形成生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制；生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)人化工廠(chǎng)的智能化新階段。智能化指工作過(guò)程智能化，利用計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)有機(jī)結(jié)合， 對(duì)數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程實(shí)行智能監(jiān)控和人工智能自動(dòng)編程等。加工過(guò)程智能監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn) 工件裝卡定位自動(dòng)找正，刀具直徑和長(zhǎng)度誤差測(cè)量，加工過(guò)程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監(jiān)控，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)整、自動(dòng)更換刀具等，智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動(dòng)診斷、報(bào)警、故障顯示等，直至停機(jī)處理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程故障診斷專(zhuān)家智能系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)具有在線(xiàn)技術(shù)后援和在線(xiàn)服務(wù)后援。人工智能自動(dòng)編程系統(tǒng)能按機(jī)床加工要求對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)加工。在線(xiàn)服務(wù)可以根據(jù)用戶(hù)要求隨時(shí)購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 7 - 接通 受遠(yuǎn)程服務(wù)。采用智 能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)與管理信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過(guò)程適應(yīng)控制、誤差補(bǔ)償智能控制、故障自診斷和智能維護(hù)等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技術(shù)在制造系統(tǒng)上的應(yīng)用，發(fā) 展成柔性制造單元和智能網(wǎng)絡(luò)工廠(chǎng)，并進(jìn)一步向制造系統(tǒng)可重組的方向發(fā)展。 五 、 是極端制造擴(kuò)張新的技術(shù)領(lǐng)域 極端制造技術(shù)是指極大型、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術(shù)。極端制造技術(shù)是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向。重點(diǎn)研究微納機(jī)電系統(tǒng)的制造技術(shù)，超精密制造、巨型系統(tǒng)制造等相關(guān)的數(shù)控制造技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)的數(shù)控機(jī)床研制，如微型、高精度、遠(yuǎn)程控制手術(shù)機(jī)器人的制造技術(shù)和應(yīng)用；應(yīng)用于制造大型電站設(shè)備、大型艦船和航空航天設(shè)備的重型、超重型數(shù)控機(jī)床的研制； 業(yè)等高新技術(shù)的發(fā)展需要超精細(xì)加工和微納米級(jí)加工技術(shù)，研制適應(yīng)微小尺寸的微納米級(jí)加工新一代微型數(shù)控機(jī)床和特種加工機(jī)床；極端制造領(lǐng)域的復(fù)合機(jī)床的研制等。 第 2 章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較 體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容 接到一個(gè)數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)以后，必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體框圖，才能決定各種設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，然后再分別對(duì)機(jī)械部分和電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定包括以下 內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定、伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。 一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。 統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線(xiàn)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。 制方式的選擇 系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床普遍采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的信號(hào)的流程是單向的，也正是由于信號(hào)的單向流程， 它對(duì)機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置不做檢測(cè)，所以機(jī)床加工精度要求不太高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 8 - 的性能。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類(lèi)機(jī)床工作比較穩(wěn)定，反應(yīng)迅速，調(diào)試和維修都比較簡(jiǎn)單。 體方案確定 統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式伺服系統(tǒng)的選擇 由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床應(yīng)具備定位，直線(xiàn)插補(bǔ)，順、逆圓弧插補(bǔ)，暫停，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。考慮達(dá)到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 控系統(tǒng) 根據(jù)機(jī)床要求，采用 8 位 微機(jī)。由于 列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾性強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用 031 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤(pán)及顯示器、 I/O 接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成，系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。 械傳動(dòng)方式 為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲桿，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒輪間隙的結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)總體方案框圖如下： 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 9 - 圖 2統(tǒng)總體方案框圖 第 3 章 確定切削用量及選擇刀具 學(xué)選擇數(shù)控刀具 擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定 . 選擇刀具壽命時(shí)可考 慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來(lái)選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí) 間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取 15于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化 加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車(chē)間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時(shí) 間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠(chǎng)開(kāi)支 M 較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避 免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度 來(lái)確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時(shí)要求安裝調(diào)整 方便，這樣來(lái)滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料 (如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金 )并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 10 - 擇數(shù)控車(chē)削用刀具 在數(shù)控加工中，車(chē)削平面零件內(nèi)外輪廓 及車(chē)削平面常用平底立車(chē)刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 :一是車(chē)刀半徑 小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑 般取 是零件的加工高度 2計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 05 P1/05 13/1450 04 選取齒寬系數(shù) d =1 4查得材料的彈性影響系數(shù) 按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 550 買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 24 - 6計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60014501(2836515)=09 09 09 7查得接觸疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得 1H= 2H= 8 45 5 i 9 試算小齒輪分度圓直徑 入 H中較小的值 234232 )4 7 9(08 . 5 6 0計(jì)算圓周速度 t / 0 0060 1 0 0060 11 (11計(jì)算齒寬 b b= d2計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mt=1=8 高 h=mm b/h=3計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) =s,7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 直齒輪，假設(shè) b 100 N/表得 表得使用系數(shù) ；查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， 1+ 03 b 將數(shù)據(jù)帶入后，得 1+2 ） 12 +03 由 b/h=圖機(jī)械設(shè)計(jì) 10 載荷系數(shù) K=1買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 25 - 14按實(shí)際的載荷系數(shù)效正所得的分度圓直徑，由式 1 3 / 7 5計(jì)算模數(shù) m m=1=8 4）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 21 12 1查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限均為 10 2查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=式 ( 1 4計(jì)算載荷系數(shù) K K=1查取齒形系數(shù) 查得 6查取應(yīng)力校正系數(shù) 查得 7計(jì)算大、小齒輪的 加以比較 0 1 0 1 8 1 F Y 0 0 9 8 5 6 2 2 F Y 小齒輪的數(shù)值大。 8設(shè)計(jì)計(jì)算 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 26 - 3 24 010 1 m 比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 于齒輪模數(shù) 力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3 接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 出小齒輪的齒數(shù) 取 1 =32 (大齒輪齒數(shù) 2 =U 1 =2=40，取 2 =40。 （ 5）幾何尺寸計(jì)算 1計(jì)算分度圓直徑 Z1m=323 6 ； Z2m=403 20 計(jì)算中心距 a=(d1+2=108 計(jì)算齒輪寬度 b= d96 6 為變速箱中，小齒輪 1固定安裝在第 軸上；大齒輪 2安裝在第 軸上，且為雙聯(lián)滑移齒輪，兩齒輪副傳動(dòng)比取值為 速箱做減速傳動(dòng)?？紤]整個(gè)變速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其安裝，取 08 2 4驗(yàn)算 t 1 4 2 71 2 0 105 6 2 (K 0 81 4 2 71 100 N/適。 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖如下： 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 27 - 40 332 3圖四 滑移雙聯(lián)齒輪結(jié)構(gòu)圖6 50 45 12 齒輪結(jié)構(gòu)圖32 36 45 50 12 軸 和軸 間為一對(duì)斜齒輪，兩齒輪的材料選用 40過(guò)調(diào)質(zhì)與表面淬火處理，硬度為 48 55用接觸強(qiáng)度疲勞應(yīng)力 40 ， 精度等級(jí)取7 級(jí)。經(jīng)校核，齒輪齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均滿(mǎn)足要求。此處，計(jì)算和驗(yàn)算過(guò)程略。兩斜齒輪參數(shù)選擇具體如下： 1齒輪齒數(shù) 0 ； Z2=u30=60 2中心距 n o o 1 ，將中心距圓整為 210 (3按圓整后的中心距修正螺旋角： 512153 5 8 8 8 5 5 rc c o rc c o s 21 n 4大、小齒輪的分度圓直徑 n 1 4 051215c o s o (n 2 8 051215c o s o 5齒輪寬度 d 圓整后取 00 10 購(gòu)買(mǎi)文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 - 28 - 6斜齒輪結(jié)構(gòu)如圖所示 Z=30m n = 4 . 5 15圖 六 小 斜 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖Z=60m n = 4 . 5 15圖 七 大 斜 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 磁離合器的選擇 摩擦電磁離合器目前在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用十分廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中自動(dòng)的接通或脫開(kāi)，且具有結(jié)合平穩(wěn)，沒(méi)有沖擊、構(gòu)造緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。選用時(shí)應(yīng)作必要的計(jì)算。 根據(jù)初步的計(jì)算可從離合器的選擇與運(yùn)用 一書(shū)中選取，所有的作圖和計(jì)算尺寸都見(jiàn)書(shū)中的表。 一般應(yīng)使用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭距 于普通車(chē)床是在空載下啟動(dòng)和反向的，故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭距來(lái)選。即： 9 5 5 0 (對(duì)于需要在負(fù)載下啟動(dòng)和變速，或啟動(dòng)時(shí)間有特殊要求時(shí)，應(yīng)按動(dòng)扭距設(shè)計(jì)離合器。 1） d。 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，如為軸裝式時(shí)，摩擦片