畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目C6140型臥式車床的數(shù)控化改造總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)院（系）專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名導(dǎo)師姓名職稱起止時(shí)間目錄摘要2第一章前言3第二章數(shù)控車床設(shè)計(jì)概述4第三章C6140車床數(shù)控改造總體設(shè)計(jì)方案5第四章縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算941切削力的計(jì)算942滾動(dòng)絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算9421強(qiáng)度計(jì)算9422效率計(jì)算10423剛度計(jì)算10424穩(wěn)定性計(jì)算11425齒輪及轉(zhuǎn)矩的相關(guān)計(jì)算12426傳動(dòng)慣量的選擇13427所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算16第五章步進(jìn)電機(jī)的選擇1851一步進(jìn)電機(jī)的選用原則18511步距角19512精度20513轉(zhuǎn)矩21514啟動(dòng)頻率2452步進(jìn)電機(jī)的選型26總結(jié)與體會(huì)28致謝詞29參考文獻(xiàn)30摘要本文針對(duì)在普通車床上加工軸類零件存在著生產(chǎn)效率低、要求工人技術(shù)水平較高等問題，經(jīng)過對(duì)普通車床機(jī)械傳動(dòng)裝置的技術(shù)改造即只保留原機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)前端，將一臺(tái)舊普通車床改裝成數(shù)控機(jī)床。經(jīng)改裝的機(jī)床提高了零件的加工精度和自動(dòng)化程度，使生產(chǎn)效率有了很大的改觀，具有投資小、見效快、改裝工作量少、制作和調(diào)試周期短、舊設(shè)備利用率高、且將來不加工此類零件時(shí)可較容易恢復(fù)機(jī)床原有的工作性能等特點(diǎn)，對(duì)中小型生產(chǎn)企業(yè)的加工具有一定的實(shí)際意義。關(guān)鍵詞車床，改裝，自動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械加工ABSTRACTTHISPAPERISAIMEDTOSOLVETHEPROBLEMOFLOWEFFICIENCY，BADACCURACYANDHIGHDEMANDONTHEWORKERSTECHNICALLEVEL，THROUGHTHETECHNICALREFORMONMECHANICALDRIVESYSTEMANOLDCOMMONLATHEISREFITINTOASPECIALEQUIPMENTBYUSINGNUMERICALCONTROLLEDTECHNIQUETHEREFITMACHINEPROMOTEDITSPROCESSINGACCURACYANDLEVELOFAUTOMATICCONTROLOFTHEPARTSANDGREATLYIMPROVEDTHEPRODUCTIVEEFFICIENCYANDITHASTHEFOLLOWINGCHARACTERISTICSSMALLINVESTMENT，BETTEREFFICIENCY，LESSREFITWORKLOAD，SHORTPERIODOFMANUFACTURINGANDTESTING，HIGHUTILIZATIONRATEOFOLDEQUIPMENTANDEASILYRESUMEITSFORMERPROCESSINGFUNCTIONWHENSTOPPINGPRODUCTIONOFSUCHPARTSINFUTURE，ITISOFPRACTICALIMPORTANCETOTHESMALLANDMIDDLESIZEDENTERPRISESKEYWORDSLATHE，REFIT，AUTOMATICCONTROLSYSTEM，MACHINE1前言我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有1134萬臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0608萬臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的數(shù)控化率僅為6。這些機(jī)床中,役齡10年以上的占60以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)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)品國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。而相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性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。2、可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。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，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人看管加工。因此，采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(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)。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(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是機(jī)床橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，受到本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊(cè)等基本技能得到訓(xùn)練和提高，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神。在設(shè)計(jì)分析中，先通過參觀及查閱等了解有關(guān)系統(tǒng)的工作原理，作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇合適的算法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，得出相關(guān)的結(jié)構(gòu)或零件。2數(shù)控車床設(shè)計(jì)概述用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先應(yīng)將加工零件的幾何信息和工藝信息變成加工程序，由輸入部分送入數(shù)控裝置，經(jīng)過數(shù)控裝置的處理、運(yùn)算，按各坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行反饋控制，使刀具和工件及其他輔助裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)有條件不紊亂地作，從而加工出零件的全部輪廓。數(shù)控機(jī)床具有很好的柔性，當(dāng)加工對(duì)象變換時(shí)，只需重新編制加工程序即可，原來的程序可存儲(chǔ)備用，不必像組合機(jī)床那樣需要針對(duì)新加工零件重新設(shè)計(jì)機(jī)床，致使生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間過長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，對(duì)于保證和提高被加工零件的精度，主要依靠?jī)煞矫鎭韺?shí)現(xiàn)一是系統(tǒng)的控制精度；二是機(jī)床本身的機(jī)械傳動(dòng)精度。數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，由于必須對(duì)進(jìn)給位移的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所以，數(shù)控車床與普通臥式車床相比應(yīng)具有有更好的精度以確保機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。數(shù)控改造對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求為（1盡量采用低摩擦的傳動(dòng)副。如滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副，以減小摩擦力。（2選用最佳的降速比，為達(dá)到數(shù)控機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量，使運(yùn)動(dòng)位移盡可能加速達(dá)到跟蹤指今。（3盡量縮短傳動(dòng)鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。（4盡量消除傳動(dòng)間隙，以減小反向行程誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸節(jié)和消除傳動(dòng)齒輪間隙的機(jī)構(gòu)等。（5盡景滿足低振動(dòng)和高可靠性方面的要求。為此應(yīng)選擇間隙小、傳動(dòng)精度高高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、效率高以及傳遞扭矩大的傳動(dòng)元件。從應(yīng)用的方面考慮，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的情況，可采用更換滾珠絲杠來代替原機(jī)床上的T型絲杠。也可對(duì)原車床上T型絲杠加以修復(fù)，但此時(shí)必須相應(yīng)修配與與此相配合的螺母，盡量減小其間隙，提高配合精度。般說來如原車床的工作性能良好精度尚未降低，則應(yīng)盡量保留機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。使改造后的數(shù)控車床同時(shí)具有微機(jī)控制和原機(jī)床操作的雙重功能。如原車床使用時(shí)間較長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)部件磨損嚴(yán)重除了對(duì)導(dǎo)軌精度進(jìn)行修復(fù)外還應(yīng)將傳動(dòng)部件拆除或更換，以確保改造后車床的傳動(dòng)精度。數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床組成機(jī)床本體的各機(jī)械部件組成，如圖21電動(dòng)機(jī)的選擇1根據(jù)機(jī)械的負(fù)載特性和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型。2根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力額啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取0809。3根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)措施，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。4根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因素的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。5根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價(jià)格、維護(hù)等等因素。電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇由于不同的機(jī)床要求不同的主軸輸出性能旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動(dòng)態(tài)剛度，振動(dòng)抑制等，因此，主軸選用標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際使用需要是緊密相關(guān)的?？偟膩碚f，選擇主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將在價(jià)格與性能之間找出一種理想的折衷。表1簡(jiǎn)要給出了用戶所期望的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。下面將對(duì)各種交流主軸系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比、分析。表11理想主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能項(xiàng)目?jī)?nèi)容低速區(qū)要有足夠的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)控裝置控制介質(zhì)測(cè)量裝置伺服系統(tǒng)機(jī)床高性能寬恒功率范圍,并在高速范圍內(nèi)保持一定轉(zhuǎn)矩高旋轉(zhuǎn)精度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)高加減速,起制動(dòng)能力具有強(qiáng)魯棒性,能適應(yīng)環(huán)境條件和參數(shù)變化高效率,低噪聲低價(jià)格低購買價(jià)格,低維護(hù)價(jià)格,低服務(wù)價(jià)格通用要求耐用性,可維護(hù)性,安全可靠性感應(yīng)電機(jī)交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是當(dāng)前商用主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流，其功率范圍從零點(diǎn)幾個(gè)KW到上百KW，廣泛地應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床上。1、數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)展及趨勢(shì)在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。11、數(shù)控（NC）階段（19521970年）早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARDWIREDNC），簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代電子管；1959年的第二代晶體管；1965年的第三代小規(guī)模集成電路。12、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年現(xiàn)在）到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(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（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的“通用”兩個(gè)字省略了）。到1971年，美國(guó)INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡(jiǎn)稱CPU）。到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。到了1990年，PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段?？傊?，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(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和1990年的第六代基于PC（國(guó)外稱為PCBASED）。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”，實(shí)質(zhì)上已是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控”了。13、數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)131繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。日本、歐盟和美國(guó)等針對(duì)開放式的CNC，正在進(jìn)行前后臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的研究。132向高速化和高精度化發(fā)展這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。133向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。（1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。（2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。（3）引入故障診斷專家系統(tǒng)（4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。2、機(jī)床數(shù)控化改造的必要性21、微觀看改造的必要性從微觀上看，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。211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。212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”。213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”。214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)。215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。訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲216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(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。22、宏觀看改造的必要性從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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)對(duì)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(duì)國(guó)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(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到195年只有19，而日本在194年已達(dá)208，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。3、機(jī)床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場(chǎng)31、機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有134萬臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0608萬臺(tái)，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(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60以上）。可見我們的大多數(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(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。據(jù)專家預(yù)測(cè)，到201年，我國(guó)數(shù)控機(jī)床消費(fèi)額可達(dá)2402億元。這些需求一方面通過購置新設(shè)備來滿足，另一方面，如果充分利用我國(guó)的現(xiàn)有的存量資產(chǎn)，用更新改造后的設(shè)備替代和減少購置新設(shè)備，可以起到事半功倍的效果。以2402億元的需求量估計(jì)，即使10的需求通過設(shè)備的再生改造來實(shí)現(xiàn)，每年也有24億元的市場(chǎng)。32、進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場(chǎng)我國(guó)自改革開放以來，很多企業(yè)從國(guó)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1979198年10年間，全國(guó)引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有1846項(xiàng)，大約1658億美元。這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國(guó)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)的效益受訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國(guó)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(shí)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(dòng)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(zhǎng)時(shí)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。這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)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(zhēng)取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場(chǎng)。4、數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺41、國(guó)外改造業(yè)的興起在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機(jī)床改造卻是作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)“永恒”的課題。我國(guó)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(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，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(guó)，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、DEVLIEGBULAVD（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（RETROFITING）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。42、數(shù)控化改造的內(nèi)容機(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)其一是恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是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；其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；其四是技術(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。第三章C6140車床數(shù)控化改造總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)給系統(tǒng)的特點(diǎn)是速度低、消耗功率小，而速度越低越易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，一般的倒軌是由于受摩擦力下降的影響，很難滿足高精度的要求，特別是對(duì)于數(shù)控而言更不能適應(yīng)精度要求。而滾珠絲杠副基本上是滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，切摩擦阻力的大小幾乎與運(yùn)動(dòng)速度完全無關(guān)，這樣就有效的保證了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，克服了爬行現(xiàn)象、軸向剛度高、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單且具有傳動(dòng)可逆性并反向精度高等優(yōu)點(diǎn)故而選用滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)。C6140型普通車床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會(huì)擁有量較大的普通型車床。經(jīng)過大量實(shí)踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲都是確實(shí)可行了。一般說來，如果原有車床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數(shù)控車床，同時(shí)具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)C6140普通型車床進(jìn)行數(shù)控改造，用微機(jī)對(duì)縱、橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行控制。系統(tǒng)可采用開環(huán)控制和閉環(huán)控制，開環(huán)控制雖然有不穩(wěn)定、振動(dòng)等缺點(diǎn)，但其成本較低，經(jīng)濟(jì)性較好，車床本身所進(jìn)行的加工尺寸是粗、半精加工。驅(qū)動(dòng)原件采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)傳動(dòng)主要有滑動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)和滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)兩種，經(jīng)比較分析前者傳動(dòng)效率及精度較低，后者精度和效率高，但成本高，考慮對(duì)車床的性能要求，故采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)。刀架性能要求是準(zhǔn)確快速的換刀，因此采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。由于是對(duì)車床進(jìn)行數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用前提下，對(duì)同床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。根據(jù)這一原則，決定數(shù)控系統(tǒng)采用開環(huán)控制；傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)；驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；數(shù)控系統(tǒng)采用JWK型系統(tǒng)；刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。這樣車床既保留原有功能，又減少了改造數(shù)量。第四章縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床的設(shè)計(jì)，采用步進(jìn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)縱向進(jìn)給，有兩種方案一種是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母固定在溜板箱上；第二種是縱絲杠固定、電機(jī)安裝在溜板箱上，驅(qū)動(dòng)螺母?jìng)鲃?dòng)。對(duì)于車床的改造而言，采用第一種方案顯然簡(jiǎn)單易行。所以步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。從改裝方便，實(shí)用等方面考慮，所以將步進(jìn)電機(jī)放在絲杠的左端。2、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，已知條件工作臺(tái)重量W80KGF800N時(shí)間常量T25MS行程S640MM步驅(qū)角2075O/STEP快速進(jìn)給速度VMAX2M/MS脈沖當(dāng)量8P001MM/8TEP（1）切削力的計(jì)算由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得公式NOND（公式一）其中NO為傳動(dòng)件的額定功率ND主電機(jī)的額定功率，見使用說明書得ND45KW從電機(jī)到所計(jì)算的傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率（不含軸承的效率）從電機(jī)到傳動(dòng)軸經(jīng)過皮帶輪和齒輪兩種傳動(dòng)件傳動(dòng)，所以N1N2由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得N1096N2099所以09609909504取095即N409538（KW）訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲又因?yàn)橹鱾鲃?dòng)系統(tǒng)效率一般為0607之間，所以取065所以NC（進(jìn)給效率）38065247（KW）由機(jī)械加工工藝手冊(cè)得PM31060VSFZ98（公式二）6120VSFZ式中VS切削速度，設(shè)當(dāng)其為中等轉(zhuǎn)速，工件直徑為中等時(shí)，如D40MM時(shí)，取VS100M/MIN主切削力FZ612024710151164（RGF）151164N由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得主切削力FZCFZAPXFXFYFZKFZ經(jīng)驗(yàn)公式CFZAPXFXFYFZKFZ公式三對(duì)于一般切削情況，切削力中的指數(shù)XFX1FZ075KFZ0CFZ188KG/21880MPAF2的計(jì)算結(jié)果如下AP222333F020304020304FZN10515241891168122872837訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲為便于計(jì)算,所以取FZ15117N,以切削深度AP2走刀量F03為以下計(jì)算以此為依據(jù)。由機(jī)械床設(shè)計(jì)手冊(cè)得，在一般外圓車削時(shí)，F(xiàn)X（0106）FZFY01507FZ取FX05FZFY06FZFX05151177559NFY06FZ06151179070N（2）滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算由經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床總設(shè)計(jì)，綜合車床導(dǎo)軌絲杠的軸向力得PRGXF（FZW）公式四其中R115,F015018取F016P11575590161511780012392N1強(qiáng)度計(jì)算壽命值LI61060NITI（公式五）NIOLDVF1000（公式六）由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得TI15000H,原機(jī)床絲杠螺距為60，D80NI14368030100100019920R/MINLI61015000206018最大動(dòng)負(fù)Q3LIPFWFH公式七其中運(yùn)載系數(shù)FW12硬度系數(shù)FH1Q3181212392138971N根據(jù)最大動(dòng)力負(fù)載荷Q的值，查表選擇滾珠絲杠的型號(hào)為W5010351，查表得數(shù)控車床的縱向精度為B級(jí)，左旋即型號(hào)為W5010351/B9001000其額定載荷是3970N2效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械基礎(chǔ)得，絲杠螺母副傳動(dòng)效率為4RTGTGR公式八訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得4一般為812取410即摩擦角410，螺旋升角（中徑處）R3O25則0152352300TGTG09533剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程變化量L1EFPLO公式九其中LO101E206106N/2滾珠絲杠橫截面積F2AD為滾珠絲杠外徑（2548）231418472則L147181066201112393256106327UM查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，B級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（900螺絲長(zhǎng)度）為25NM/M，因此，絲杠的剛度符合要求。即剛度足夠。穩(wěn)定性驗(yàn)算由于原機(jī)床杠徑為30，現(xiàn)選用的滾珠絲杠為50，支承方式不變。所以，穩(wěn)定性不成問題，無需驗(yàn)算。5齒輪及轉(zhuǎn)矩的相關(guān)計(jì)算此齒輪為普通減速器的齒輪且減速器為一般機(jī)器，沒有特殊要求，從降低成本，減小結(jié)構(gòu)尺寸和易于取材的原則出發(fā)，決定小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬定為217255HBS。大齒輪選用45正火，齒面硬度169217HBS。傳動(dòng)比I360892OL其中2表示步驅(qū)角，89表示脈沖當(dāng)量I0103601075021取齒數(shù)Z130,Z263模數(shù)M2MM,嚙合角為200，小齒輪齒寬為25，大齒輪齒寬20。D1MZ123030D2MZ2263126訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲DA1MZ12230264A221DD21266093齒輪傳動(dòng)精度計(jì)算齒輪圓周速度VV411106DN410610006014342M/S根據(jù)齒輪圓周速度和對(duì)噪音的要求確定齒輪精度等級(jí)側(cè)隙分別為小齒輪8GJ大齒輪8FL6傳動(dòng)慣量的選擇工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1289180兀2W7501430101802800467KG2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS78104D4L1784504149726KG2齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JZ1781046042202KG2JZ178104126423932KG2由于電機(jī)的傳動(dòng)慣量很小，一般可忽略不記所以總的傳動(dòng)慣量為J總21IJSJZ2JZ1J121217263932202204671450KG21450N27所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩MMMAMXMFMO（公式十二）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩MMATMFMOMT（公式十三）快速進(jìn)給時(shí)所需力矩訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲MMFMO（公式十四）式中MMAMX空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩。MF折算到電機(jī)軸上的磨擦力矩。MO由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。MAT切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩。MT折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。MATJN69104（NM）其中T0025公式十五當(dāng)NNMAX時(shí)，MAMAXMANMAXLOIVMAXMM10221022000400R/MINMAMAT0250694005141042417KGFCM2417NCMNTLOFIDV10001080143123010002508R/MINMAT0250690825514104151KGFCM151NCMMFIFOLO2IWLOF2當(dāng)08，F(xiàn)016時(shí)，MF128014321080160M1213KGCM1213KGCMMOIPOLO61O2當(dāng)09時(shí)，預(yù)加荷PO31FXMO612FXLO129014369011059752M04033403NCMMTIFXLO21290143215975訂做機(jī)械設(shè)計(jì)有圖紙CAD和WORD論文）Q1003471643或Q2419131780注樣稿，論文不完整，勿抄襲6368KGCM6368NM所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩M快空MAMAXMFMO2417121340325786NCM切削時(shí)所需力矩M切MATMFMOMT151121340363699495NCM快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M快速M(fèi)FMO12134031616NCM由以上計(jì)算可得所需最大力矩MAMAX發(fā)生快速啟動(dòng)時(shí)MAMAXM快速25786N