畢業(yè)設(shè)計----車床的數(shù)控改造

1、<p><b>　　X X學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　課 題： 車床的數(shù)控改造 </p><p>　　子課題: </p&

2、gt;<p>　　同課題學(xué)生姓名: </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班 級

3、</p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成日期 </p><p>　　CA6140車床的數(shù)控改造</p><p>&

4、lt;b>　　摘     要 </b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些高科技產(chǎn)品的出現(xiàn)及產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。普通車床已無法滿足需要，對數(shù)控機床的需求空前提高，但購買新的數(shù)控機床特別是大型數(shù)控機床費用很高，常使許多用戶望而怯步，特別是像我國這樣的發(fā)展中國家資金有限。為了滿足需求我們對普通的車床進行數(shù)控化改造。經(jīng)過近幾年的努力探索，經(jīng)驗告

5、訴我們，對老機床實施數(shù)控化改造，不僅實用性能良好、周期短，而且可以節(jié)約大量資金。被改造的機床越大，所節(jié)約的資金也越多。</p><p>　　本文主要論述了普通車床改造的項目、步驟和需要進行改造的主要部件。重點討論了CA6140機床的主軸系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、絲杠、刀架以及導(dǎo)軌的改造。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 數(shù)控改造</p><p><b>　　目

6、  錄</b></p><p>　　摘要  ........................................................................2</p><p><b>　　一、數(shù)控車床的簡介</b></p><p>　　1.數(shù)控機床的概述 .............

7、.....................................5</p><p>　　2.數(shù)控機床的工作原理 ...............................................7</p><p>　　3.數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 ...............................................8</p><

8、p>　　二、數(shù)控機床的改造概述1.數(shù)控機床改造的必要性  ...........................................10</p><p>　　2.數(shù)控改造的步驟  .................................................11</p><p>　　3.數(shù)控系統(tǒng)的選擇 ..............

9、...................................13</p><p>　　4.數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討 ..................................14</p><p>　　三、CA6140機床的數(shù)控改造1.CA6140的基本情況................................................15<

10、/p><p>　　2.CA6140數(shù)控改造  .................................................18</p><p>　　3.主傳動系統(tǒng)的改造  ...............................................20</p><p>　　4.進給系統(tǒng)的改造 

11、; .................................................21</p><p>　　5.刀架的改造 ......................................................21</p><p>　　四、常見故障及排除方法  ..................................22<

12、;/p><p>　　致謝 ...................................................23</p><p>　　參考文獻  ...............................................24</p><p><b>　　一、數(shù)控車床的簡介</b></p>

13、<p><b>　　1.數(shù)控機床的概述</b></p><p>　　數(shù)控機床（Numerical Control Tools）是采用數(shù)字化信號，通過可編程的自動控制工作方式，實現(xiàn)對設(shè)備運行及其加工過程產(chǎn)生的位置、角度、速度、力等信號進行控制的新型自動化機床。數(shù)控機床的計算機信息處理及控制的內(nèi)容主要包括：基本的數(shù)控數(shù)據(jù)輸入輸出、直線和圓弧插補運算、刀具補償、間隙補償、螺距誤差補償

14、和位置伺服控制等。一些先進的數(shù)控機床甚至還具有某些智能的功能，如螺旋線插補、刀具監(jiān)控、在線測量、自適應(yīng)控制、故障診斷、軟鍵（SoftKey）菜單、會話型編程、圖形仿真等。數(shù)控機床的大部分功能對實時性要求很強，信息處理量也較大，因此許多數(shù)控機床都采用多微處理器數(shù)控方式。 </p><p>　　一般數(shù)控機床通常是指數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜銑床等，它們的下述特點對其組成自動化制造系統(tǒng)是非常重要的。 </p>

15、;<p><b>　?。?）、柔性高  </b></p><p>　　數(shù)控機床按照數(shù)控程序加工零件，當加工零件改變時，—般只需要更換數(shù)控程序和配備所需的刀具，不需要靠模、樣板、鉆鏜模等專用工藝裝備。數(shù)控機床可以很快地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件，生產(chǎn)準備周期短，適合于多品種小批量生產(chǎn)。 </p><p>　?。?）、自動化程度高 

16、; </p><p>　　數(shù)控程序是數(shù)控機床加工零件所需的幾何信息和工藝信息的集合。幾何信息有走刀路徑、插補參數(shù)、刀具長度和半徑補償；工藝信息有刀具、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、冷卻液開/關(guān)等。在切削加工過程中，自動實現(xiàn)刀具和工件的相對運動，自動變換切削速度和進給速度，自動開/關(guān)冷卻液，數(shù)控車床自動轉(zhuǎn)位換刀。操作者的任務(wù)是裝卸工件、換刀、操作按鍵、監(jiān)視加工過程等。 </p><p>　?。?）、加

17、工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定  </p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控機床裝備有CNC數(shù)控裝置和新型伺服系統(tǒng)，具有很高的控制精度，普遍達到1 rn，高精度數(shù)控機床可達到0.2 m。數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制，對反向間隙和絲杠螺距誤差以及刀具磨損進行補償，因而數(shù)控機床能達到較高的加工精度。對中小型數(shù)控機床，定位精度普遍可達到0.03mm，重復(fù)定位精度可達到0.0lmm。數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)和機床結(jié)構(gòu)都具有很高

18、的剛度和穩(wěn)定性，制造精度也比普通機床高。當數(shù)控機床有3～5軸聯(lián)動功能時，可加工各種復(fù)雜曲面，并能獲得較高精度。由于按照數(shù)控程序自動加工，避免了人為的操作誤差，因而同一批加工零件的尺寸一致性好，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 </p><p>　?。?）、生產(chǎn)效率較高  </p><p>　　零件加工時間由機動時間和輔助時間組成，數(shù)控機床加工的機動時間和輔助時間比普通機床明顯減少。數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速

19、范圍和進給速度范圍比普通機床大，主軸轉(zhuǎn)速范圍通常在 10～6000r/min，高速切削加工時可達15000r/min，進給速度范圍上限可達到10～12m/min，高速切削加工進給速度甚至超過30m /min，快速移動速度超過30～60m/min。主運動和進給運動一般為無級變速，每道工序都能選用最有利的切削用量，空行程時間明顯減少。數(shù)控機床的主軸電動機和進給驅(qū)動電動機的驅(qū)動能力比同規(guī)格的普通機床大，機床的結(jié)構(gòu)剛度高，有的數(shù)控機床能進行強力

20、切削，有效地減少機動時間。 </p><p>　?。?）、具有刀具壽命管理功能  </p><p>　　構(gòu)成FMC和FMS的數(shù)控機床具有刀具壽命管理功能，可對每把刀的切削時間進行統(tǒng)計，當達到給定的刀具耐用度時，自動換下磨損刀具，并換上備用刀具。 </p><p>　　（6）、具有通信功能  </p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控機

21、床一般都具有通信接口，可以實現(xiàn)上層計算機與數(shù)控機床之間的通信，也可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信，同時還可以直接對幾臺數(shù)控機床進行控制。通信功能是實現(xiàn)DNC、FMC、FMS的必備條件。 </p><p>　　圖1 數(shù)控裝置的基本組成框圖</p><p>　　圖 1是數(shù)控裝置的基本組成框圖，其中1為加工零件的圖樣，作為數(shù)控裝置工作的原始數(shù)據(jù)，2為程序編制部分，3為控制介質(zhì)，也稱為信息載體，

22、通常用穿孔紙帶、磁帶、軟磁盤或光盤作為記載控制指令的介質(zhì)?？刂平橘|(zhì)上存儲了加工零件所需要的全部操作信息，是數(shù)控系統(tǒng)用來指揮和控制設(shè)備進行加工運動的唯一指令信息。但在現(xiàn)代CAD/CAM系統(tǒng)中，可不經(jīng)控制介質(zhì)，而是將計算機輔助設(shè)計的結(jié)果及自動編制的程序加以后置處理，直接輸入數(shù)控裝置。 </p><p>　　圖1中的4為數(shù)控系統(tǒng)，它是數(shù)控機床的核心環(huán)節(jié)。數(shù)控系統(tǒng)的作用是按接收介質(zhì)輸入的信息，經(jīng)處理運算后去控制機床運行。

23、按數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成特征來分類，可分為硬線數(shù)控與軟線數(shù)控。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)（即系統(tǒng)的核心數(shù)字控制裝置）是由各種邏輯元件、記憶元件組成的隨機邏輯電路，是采用固定接線的硬件結(jié)構(gòu)，數(shù)控功能是由硬件來實現(xiàn)的，這類數(shù)控系統(tǒng)稱之為硬件數(shù)控。 </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的工作本體是加工運動的實際執(zhí)行部件，主要包括主運動部件、進給運動執(zhí)行部件、工作臺及床身立柱等支撐部件，此外還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置，存放刀具的刀

24、架、刀庫或交換刀具的自動換刀機構(gòu)等。對工作本體的要求是，應(yīng)有足夠的剛度和抗振性，要有足夠的精度，熱變形小，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要簡單，便于實現(xiàn)自動控制。</p><p>　　2.數(shù)控機床的工作原理</p><p>　　數(shù)控機床的工作原理是數(shù)控裝置內(nèi)的計算機對以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進行一系列處理后，向機床進給等執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出命令，執(zhí)行機構(gòu)則按其命令對加工所需各種動作，如刀具相對于工件的運動軌

25、跡、位移量和速度等實現(xiàn)自動控制，從而完成工件的加工。</p><p>　　3.數(shù)控機床的發(fā)展趨勢</p><p>　　為了滿足市場和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，為了達到現(xiàn)代制造技術(shù)對數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求，數(shù)控未來仍然繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向發(fā)展。 </p><p><b>　?。?）、開放式 </b><

26、;/p><p>　　為適應(yīng)數(shù)控進線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，最重要的發(fā)展趨勢是體系結(jié)構(gòu)的開放性，設(shè)計生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)，例如美國、歐共體及日本發(fā)展開放式數(shù)控的計劃等。 </p><p>　　(2)、基于PC的第六代方向 </p><p>　　基于PC所具有的開放性、低成本、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道

27、路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務(wù)。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍。 </p><p>　　(3)、高速化、高效化 </p><p>　　機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超

28、高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。</p><p><b>　　(4)、高精度化 </b></p><p>　　精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃

29、至納米級（<10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復(fù)合加工等）。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。 </p><p>　　隨著

30、高新技術(shù)的發(fā)展和對機電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm，提高到±1~1.5μm。 </p><p><b>　　(5)、高可靠性 </b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)

31、的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠，因為是商品，受性能價格比的約束。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率P(t)＝99%以上的話，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。MTBF大于3000小時，對于由不同數(shù)量的數(shù)控機床構(gòu)成的無人化工廠差別就大多了，我們只對一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10：1的話（數(shù)控的可

32、靠比主機高一個數(shù)量級）。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時。 </p><p><b>　　(6)、智能化 </b></p><p>　　隨著人工智能在計算機領(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，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面。 </p><p>

33、;　?。?）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) </p><p>　?。?）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 </p><p>　?。?）引入故障診斷專家系統(tǒng) </p><p>　?。?）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置 </p><p>　　綜上所述，由于數(shù)控機床不斷采納科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的各種新技術(shù)，使得其功能日趨完善，數(shù)控技術(shù)在機械加工中的地位也顯得越來越重要，數(shù)控機床的廣泛應(yīng)

34、用是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。</p><p>　　二、數(shù)控機床的改造概述</p><p>　　1.數(shù)控機床改造的必要性</p><p>　　1. 微觀看改造的必要性</p><p>　　微觀上看，數(shù)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(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。</p><p>　　可以加工出傳

35、統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。</p><p>　　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(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 </p><p>　　可以實現(xiàn)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3～7倍。</p><p>　　由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)

36、定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。</p><p>　　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”。</p><p>　　可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。</p><p>　　擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷?/p>

37、種自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。</p><p>　　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(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。</p><p>　　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(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（計算機

38、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)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。</p><p>　　2 宏觀看改造的必要性</p><p>　　宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CA

39、E、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)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電

40、產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。</p><p><b>　　2.數(shù)控改造的步驟</b></p><p><b>　　數(shù)控改造主要步驟</b></p><p>　　(1) 改造方案的確定</p><p>　　改造的可行性分析通過以后，就可以針對某臺或某幾臺機床的現(xiàn)況確定改造方案

41、，一般包括：</p><p>　?、?機械修理與電氣改造相結(jié)合</p><p>　?、?先易后難、先局部后全局</p><p>　?、?根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)</p><p>　?、?落實參與改造人員和責任</p><p>　　⑤ 改造范圍與周期的確定</p><p><b>　?、?改

42、造的技術(shù)準備</b></p><p>　　改造前的技術(shù)準備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。技術(shù)準備包括：</p><p>　　a. 機械部分準備 為配合電氣改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設(shè)計、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個改造工作銜接得當。</p><p>　　b

43、. 新系統(tǒng)電氣資料消化 新系統(tǒng)有許多新功能、新要求、新技術(shù)，因此改造前應(yīng)熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說明、線路圖、PLC梯形圖及文本、安裝調(diào)試說明、使用手冊、編程手冊等。要有充裕的時間來對上述資料進行翻譯(進口系統(tǒng))、消化、整理、核對，做到思路清晰，層次分明。</p><p>　　c. 新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計 根據(jù)每臺設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應(yīng)設(shè)計機電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配置

44、、互聯(lián)部分接點、參數(shù)測量點、維修位置等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中小連接點少，強弱電干擾最小，備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時需自行制作轉(zhuǎn)換接口。</p><p>　　d. 操作、編程人員的技術(shù)培訓(xùn) 機床電氣系統(tǒng)改造后，必然對操作、編程人員帶來新的要求。因此提前對操作人員和編程人員進行新系統(tǒng)知識培訓(xùn)十分重要，否則將影響改造

45、后的機床迅速投入生產(chǎn)。培訓(xùn)內(nèi)容一般應(yīng)包括新的操作面板配置、功能、指示含義；新系統(tǒng)的功能范圍、使用方法及與舊系統(tǒng)的差別；維護保養(yǎng)要求；編程標準與自動化編程等等。重點是弄懂、弄通操作說明書和編程說明書。</p><p>　　e. 調(diào)試步驟與驗收標準的確定 新的電氣系統(tǒng)改造完以后，怎樣進行調(diào)試以及確定合理的驗收標準，也是技術(shù)準備工作的重要一環(huán)。調(diào)試工作涉及機械、液壓、電氣、控制、傳感等，因此必須由項目負責人進行，其它

46、人員配合。調(diào)試步驟可從簡到繁，從小到大，從外到里進行，也可先局部后全局，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進行。驗收標準是對新系統(tǒng)的考核，制定時必須實事求是，過高或過低的標準都會對改造工作產(chǎn)生負面影響。標準一旦確定下來，不能輕易修改，因為它牽涉到整個改造工作的各個環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　(2) 改造的實施</b></p><p>　　準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。

47、實施階段內(nèi)容按時間順序分為：</p><p>　　a. 原機床的全面保養(yǎng) 機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。</p><p>　　b. 保留的電氣部分最佳化調(diào)整 若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對保留電氣部分

48、進行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強電部分的零件更換，電機的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機床有較低的故障率。</p><p>　　c. 原系統(tǒng)拆除 原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系

49、統(tǒng)設(shè)計中的欠缺之處，應(yīng)及時補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類，妥善保管，以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復(fù)使用。還有一定使用價值的，可作其他機床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。</p><p>　　d. 合理安排新系統(tǒng)位置及布線 根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計圖紙，合理進行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。連線工作必須分工明確，有人復(fù)查檢驗，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、

50、正確無誤、可靠美觀。</p><p>　　e. 調(diào)試 調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。</p><p><b>　　3.數(shù)

51、控系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時，應(yīng)根據(jù)具體情況進行選擇。</p><p>　　(1) 步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制

52、指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。</p><p>　　(2) 異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p>

53、<p>　　該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定

54、是否采用這種系統(tǒng)。</p><p>　　(3) 交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。</p&

55、gt;<p>　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅(qū)動電機的功率和用戶的要求。</p><p>　　4.數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討</p><p>　　一臺新的數(shù)控機床，在設(shè)計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機

56、床的要求，還應(yīng)對主要部件進行相應(yīng)的改造使其達到一定的設(shè)計要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。</p><p><b>　　(1) 滑動導(dǎo)軌副</b></p><p>　　對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護和潤滑。</p&g

57、t;<p><b>　　(2) 齒輪副</b></p><p>　　一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結(jié)構(gòu)上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。</p><p>　　(3) 滑動絲杠與滾珠絲杠</p><p>

58、;　　絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。</p><p>　　滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運動

59、時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。</p><p><b>　　(5) 安全防護</b></p><p>　　改造效果必須以安全為前提。在機床改造中要根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施，切不可忽視。滾珠絲杠副是精密元件，工作時要嚴防灰塵特別是切屑及硬砂粒進入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護罩。大拖板與滑動導(dǎo)軌接觸的兩端面要密封好，絕對防止

60、硬質(zhì)顆粒狀的異物進入滑動面損傷導(dǎo)軌。</p><p>　　三、CA6140機床的數(shù)控改造</p><p>　　1 CA6140的基本情況</p><p>　　表1.1 CA6140A普通車床的技術(shù)資料</p><p>　　2.CA6140數(shù)控改造  </p><p>　　2.1 CA6140機床數(shù)控

61、系統(tǒng)的選擇(華中HNC-2T)</p><p>　　數(shù)控機床的價格主要由數(shù)控系統(tǒng)來決定，數(shù)控系統(tǒng)從功能上可分為低中高三檔，中高檔系統(tǒng)（如Fanuc、LBNC—2T型、FAGOR、SIEMENS、華中HNC—2T等）功能齊全，性能優(yōu)良，但價格偏高。結(jié)合實際，從實用角度出發(fā)，應(yīng)選擇華中HNC—21S型數(shù)控車床系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，配置7.5彩色液晶顯示屏和通用工程面板，集成進給軸接

62、口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口于一體，支持硬盤、電子盤等程序存儲方式及軟驅(qū)、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能，具有低價格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用可靠性高的特點，編程格式符合ISO國際代碼標準，兩軸動態(tài)坐標，具有自動加工、自動換刀、車螺紋和MDI等功能，是教學(xué)、生產(chǎn)兩用型的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　華中數(shù)控介紹HNC-2T車床數(shù)控系統(tǒng)可與各種數(shù)控車床和車削中心配套。該系統(tǒng)在控制精度

63、、運算速度和圖形界面等方面均有很強的功能，其編程、加工操作方便。HNC-21P數(shù)字化仿形數(shù)控系統(tǒng)是將數(shù)控系統(tǒng)與仿形系統(tǒng)集成化、一體化的控制系統(tǒng)，可與各種數(shù)控機床和仿形機床配套。該系統(tǒng)既具有標準銑床數(shù)控系統(tǒng)的功能，又可配套使用各種接觸式或非接觸式測頭，對實物模型進行數(shù)字化三維測量，直接生成G代碼。系統(tǒng)還提供比例縮放和凸凹模變換功能。  HNC-21Y齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)可與插齒、滾齒和磨齒等齒輪機床配套，具有自定義函數(shù)

64、曲線和高速插補能力，實現(xiàn)高精度電子傳動要求。用戶只須輸入齒輪零件、刀具的幾何參數(shù)和加工工藝參數(shù)，即可實現(xiàn)編程和加工。HSV-11D數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元和交流永磁同步伺服電機，采用模塊化結(jié)構(gòu)，高頻正弦波調(diào)制，進口IGBT驅(qū)動，配有數(shù)字量和模擬量多種接口，具有自測試，自診斷功能，其精度高，響應(yīng)快，并能在超低速時穩(wěn)定運行。靜態(tài)扭矩最大可達85牛米，控制精度可達0.1微米，技術(shù)性能達到國際先進水平。   &

65、#160;華中數(shù)控的技術(shù)特點1．基于通用工業(yè)微機的開放式體系結(jié)構(gòu)  華中數(shù)控系統(tǒng)采用工業(yè)</p><p>　　需要購買的元器件清單</p><p>　　2.2主傳動系統(tǒng)的改造</p><p>　　保留原機床的主軸手動變速。改造后使其主運動和進給運動分離, 主電機的作用僅為帶動主軸旋轉(zhuǎn)。加工螺紋或絲杠時, 為保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn), 刀具準確移動一個

66、導(dǎo)程, 須配置主軸脈沖發(fā)生器作為主軸位置信號的反饋元件。脈沖發(fā)生器采用同軸安裝, 橡膠管柔性聯(lián)接, 意在實現(xiàn)角位移信號傳遞的同時, 又能吸收車床主軸的部分振動, 從而使主軸脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)動平穩(wěn),傳遞信號準確。其聯(lián)接方式如圖2。</p><p>　　圖2 　主軸脈沖發(fā)生器聯(lián)接圖</p><p>　　主軸脈沖發(fā)生器安裝時須注意:</p><p>　?、傩⌒妮p放, 不能有較

67、大的沖擊和振動, 以防損壞光柵盤。</p><p>　　②車床主軸的轉(zhuǎn)速必須小于主軸脈沖發(fā)生器的最高允許轉(zhuǎn)速, 以免損壞脈沖發(fā)生器。</p><p>　　2.3進給系統(tǒng)的改造</p><p><b>　　縱橫向進給系統(tǒng)</b></p><p>　　原機床掛輪機構(gòu)、進給箱、溜板箱、滑動絲杠,光杠等全部拆除, 縱、橫向以步進

68、電機作為驅(qū)動元件,經(jīng)一級齒輪減速轉(zhuǎn)矩增大后, 由滾珠絲杠傳動。</p><p>　?、倏v向進給機構(gòu)?？v向步進電機為130BF05A , 步距角013°。滾珠絲杠仍利用原絲杠位置, 其螺母副通過托架安裝在床鞍底部, 滾珠絲杠兩端加裝接套、接桿及支承, 與床身尾部步進電機相聯(lián)接。步進電機經(jīng)減速后, 減速器輸出軸用套筒聯(lián)軸器與絲杠直接聯(lián)接, 其結(jié)構(gòu)見圖3。這種聯(lián)軸器用兩個互相垂直的錐銷將輸出軸與絲杠聯(lián)接起來,

69、 結(jié)構(gòu)簡單,徑向尺寸小, 可防止被聯(lián)接軸的位移和偏斜所帶來裝配困難和附加應(yīng)力。</p><p>　　圖3 　縱向步進電機聯(lián)接圖</p><p>　?、跈M向進給機構(gòu)。橫向步進電機為110BF003 , 步距角0145°。進給保留原手動機構(gòu), 在原支承部位安裝滾珠絲杠螺母副后, 步進電機及減速器安裝在橫向溜板后方。</p><p><b>　　2.4

70、刀架的改造</b></p><p>　　拆除原手動刀架和小拖板, 安裝由微機控制的四工位電動刀架。根據(jù)車床的型號及主軸中心高度, 選用LDB4 0625型四工位電動刀架。安裝時, 去掉車床小板, 置刀架于中拖板上, 卸掉電機風罩, 逆時針方向轉(zhuǎn)動電機, 或轉(zhuǎn)動軸承蓋處之內(nèi)六角螺孔, 使刀架轉(zhuǎn)動到45°左右時, 裝上螺釘, 然后固定刀架即可。電動刀架的安裝較為方便, 安裝時須注意以下兩點:&l

71、t;/p><p>　　電動刀架的兩側(cè)面與原車床縱、橫向的進給方向平行。</p><p>　　電動刀架與系統(tǒng)的連線在安裝時應(yīng)合理, 以免加工時切屑、冷卻液及其它雜物磕碰電動刀架連線。</p><p>　　五、常見故障及排除方法</p><p>　　出現(xiàn)故障, 應(yīng)首先判斷機床控制系統(tǒng)正常與否,先檢查程序、顯示及其它功能鍵是否正常運行, 其次檢查步進電

72、動機運轉(zhuǎn)有無間歇或抖動現(xiàn)象, 如無上述故障, 可初步判定問題出在機械部分。</p><p>　　機械部分故障先檢查各傳動環(huán)節(jié), 可用手動功能或手動進給并配合打表來進行。若運行誤差較小(0101～0105mm) , 則大多是機械故障; 若誤差較大且無序, 則可判定是控制系統(tǒng)的故障。在經(jīng)濟型數(shù)控車床的應(yīng)用過程中, 常見的故障有以下幾點:</p><p>　　(1) 步進電機抖動不運轉(zhuǎn)。故障原因

73、為①機械傳動部位有異物、毛刺, 應(yīng)及時清除; ②吃刀過深或進給速度過快, 應(yīng)減小吃刀量和進給速度, 以減小切削力; ③功放驅(qū)動板損壞, 應(yīng)修復(fù)或更換動放驅(qū)動板。</p><p>　　(2) 步進電機噪聲大, 有卡死現(xiàn)象。故障原因為①步進電機軸承損壞造成其卡死, 應(yīng)及時更換軸承,并加油潤滑; ②拆卸步進電機減速箱時裝配不當或進入鐵屑、雜物所致, 應(yīng)清除鐵悄或雜物。</p><p>　　(3)

74、 步進電機高速時有失步現(xiàn)象。故障原因為①電源電壓降低造成步進電機輸出力矩降低, 應(yīng)檢查整流電源, 排除故障; ②步進電機阻尼太大, 應(yīng)調(diào)整步</p><p><b>　　進電機阻尼盤。</b></p><p>　　(4) 零件軸向, 徑向尺寸不穩(wěn)定。故障原因是①絲杠兩端軸承磨損造成絲杠軸向竄動, 應(yīng)及時調(diào)整或更換絲杠端軸承, 也可在程序中采用間隙補償來消除</p

75、><p>　　間隙; ②刀桿過長, 刀具剛性差, 應(yīng)更換刀具。</p><p>　　(5) 電動刀架不轉(zhuǎn)。故障原因為①三相電源接反,應(yīng)檢查電源接線; ②程序編制錯誤, 應(yīng)檢查修改程序;③霍爾元件引線與磁鋼碰線, 應(yīng)檢查霍爾元件與磁鋼線路情況, 排除故障。</p><p>　　(6) 電動刀架定位不準。故障原因為①刀架發(fā)訊裝置中螺母松動, 使微動開關(guān)錯位; ②電動刀架與底

76、座間有鐵屑或雜物, 導(dǎo)致刀架定位不準; ③刀臺松動,</p><p>　　應(yīng)仔細檢查刀臺的緊固情況, 排除故障。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　自信固然可貴，但只憑自信去做事，那只能是一種盲目的沖動，沒有理智的行為。經(jīng)過了這一段時間，在兩位指導(dǎo)師傅的熱心幫助下和我自己的努力下完成了這次作業(yè)。在這過程中，我把作業(yè)所

77、涉及到的課本都系統(tǒng)地復(fù)習了一遍，有的比以前學(xué)的更透徹，而且有了整體概念。同時還把這些課本的內(nèi)容都聯(lián)系了起來，整合到了一份作業(yè)上，“機”與“電”的整合，“理論”與“實踐”的整合，“技術(shù)”與“經(jīng)驗”的整合，真可謂全兵演練，真的受益非淺。然而，通過這次作業(yè)也暴露出了我的許多不足之處，概念模糊、工作原理搞不清、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、缺乏創(chuàng)新理念等等。這些不足在以后的工作中肯定起到很大的反作用，阻礙工作進展，所以我會狠下功夫，改掉這些不足。</p

78、><p>　　在學(xué)習和生活期間，我始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。同時我在網(wǎng)上也搜集了不少資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成?？傊?通過這么長時間的合作我們的團體結(jié)合力得到了近一步的提高.在每個地方我門都要注意團結(jié)精神,跟同事的和睦

79、相處也是必不可少的。</p><p>　　本文給出時代變的遷兩個特征信息，并證明了一個公式：人（乃至于人類社會一切活動）＝能量變換＋信息變換。根據(jù)這一公式，我們發(fā)現(xiàn)人類社會可以劃分為三個時代：人力時代、機械時代，和目前已經(jīng)開始的自動化時代?，F(xiàn)在自動化科技正在把工人和農(nóng)民同時改造為知識分子，推動人類社會步入共產(chǎn)主義社會</p><p><b>　　參考文獻</b><

80、;/p><p>　　1、 張新義主編．經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　2、 余英良主編．機床數(shù)控改造設(shè)計與實例．北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　3、 王明主編．數(shù)控實用技術(shù)．北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　4、 張建綱、胡大

81、鋒主編．數(shù)控技術(shù)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　5、 張建明主編．機電一體華系統(tǒng)控制．北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　6、 鄧星鐘主編．機電傳動控制．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001</p><p>　　7、 王愛玲主編．現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計．北京：兵器工業(yè)出版社，1999</p&

82、gt;<p>　　8、  劉躍南主編.機床計算機數(shù)控及應(yīng)用,北京:機械工業(yè)出版社,1997</p><p>　　9、 李洪主編.實用機床設(shè)計手冊.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999</p><p>　　10、 機床設(shè)計手冊編寫組，機床設(shè)計手冊（第三冊），機械工業(yè)出版社，1986</p><p>　　11、 黃玉美主編.床總體方案的創(chuàng)新