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1、北京广播电视大学毕业设计（论文）题目：机 床 的 数 控 化 改 造 分 析专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2009 级 学 校： 汽修工作站 学 号： 200911001262948 姓 名： 张楠 指导教师： 杨宇红 时 间： 2011 年 11月 北京广播电视大学 2009 秋级机械设计制造及其自动化专业毕业论文 (设计)I摘要本文介绍了机床数控化的改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿
2、命等要求。现代化的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，在其整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。目前机床数控化改造技术已经日趋成熟，专用化的机床数控改造系统所具备的性能和功能一般均能满足机床的常规加工要求。本文主要介绍了机床的数控化改造，具有一定的借鉴作用。关键词：专用机床、机床改造、机床、 PLC 北京广播电视大学 2009 秋级机械设计制造及其自动化专业毕业论文 (设计)IIAbstractThis article describes the transformation of CNC m
3、achine tools, machine tool is mainly the structure of the original creative design, and ultimately enable the machine to achieve the ideal state. There are some weaknesses of traditional machine tools, such as the lack of rigidity, vibration, poor, hot deformation, the sliding surface of the frictio
4、n and drive a large gap between the components, etc., could not do the CNC machine tools for machining accuracy, surface quality, productivity and service life requirements. Modern digital technology, especially processing center, whether it is the supporting parts, the main transmission system, the
5、 feed drive system, tool systems, auxiliary functions and other parts of the structure, or the overall layout, exterior styling, great changes have taken place and so has CNC machine tools to form a unique plant mechanical structure.Transformation of the current CNC technology has matured, dedicated
6、 CNC transformation of the system have the performance and functionality of conventional machine tools are capable to meet the processing requirements. This paper describes the transformation of CNC machine tools, has a certain reference.Keywords: Special purpose Machine tools Machine Tool Rebuildin
7、g PLC北京广播电视大学 2009 秋级机械设计制造及其自动化专业毕业论文 (设计)III目 录摘要Abstract目录第 1章 概述11.1 机床的发展简史11.2 机械制造装备在国民经济中的地位11.3 机床数控化改造的意义11.4 机床数控化改造的必要性2第 2章 数控机床的机械结构改造设计42.1 机床数控化改造方案的种类42.2 数控系统结构的选择52.2.1 步进电动机拖动的开环系统 52.2.2 光栅测量反馈的闭环数控系统 62.2.3 编码器反馈的半闭环数控系统 62.3 机床数控化的性能和精度的选择 62.4 机床数控化改造的特点72.5 机床数控化改造的主要步骤82.5.
8、1 改造方案的确定 82.5.2 改造前的技术准备 82.5.3 改造的实施 92.5.4 验收及后期工作 102.6 机床数控化主要机械部件的改造102.6.1 齿轮副 112.6.2 进给轴的改造112.6.3 主轴部分的改造132.6.4 刀架部分的改造132.6.5 润滑部分的改造132.6.6 机床防护142.6.7 在机检测系统对工件质量的保证 14第 3章 PLC 在车床的数控改造应用 153.1 机床的 PLC 数控系统控制原理设计153.1.1 机床的操作要求153.1.2 PLC 数控系统需解决的问题 153.1.3 数控系统的控制原理15北京广播电视大学 2009 秋级机
9、械设计制造及其自动化专业毕业论文 (设计)IV3.2 PLC 输入、输出（I/O）点数确定153.3 驱动程序（梯形图）设计173.3.1 总程序结构设计173.3.2 手动程序梯形图设计 17第 4章 数控机床计算机控制系统改造软件设计194.1 人机界面程序编料194.2 上下位机通信程序编制194.3 PLC 程序的编制 204.3.1 步进电动机的转向控制204.3.2 步进电动机速度控制224.3.3 步进电动机加减速控制22第 5章 在机测量对工件质量的提升235.1 温度补偿和刀具磨损补偿 235.2 机床加工参数的设定 235.3 夹具找正 245.4 工件找正24结束语26致
10、 谢 27参考文献28北京广播电视大学 2009 秋级机械设计制造及其自动化专业毕业论文 (设计)1第 1章 概述1.1机床的发展简史机床制造工业可划分为三个发展阶段：手工业生产、机械化生产、自动化生产。机床未来的发展趋势是进一步应用电子计算机技术、新型伺服驱动元件、光栅和光导纤维等新技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应纳入柔性制造系统工作；提高功率、主运动和进给运动的速度，相应提高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子、机械、航天等新兴工业的需要；发展特种加工机床，以适应难以加工金属材料和其他新型工业材料的加
11、工。1.2机械制造装备在国民经济中的地位机械装备制造业是保证国民经济发展建设的基础，装备制造业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的发展水平和现代化程度。机械制造装备中占分量最大的就是金属切削机床。在现代机械制造工业中，切削加工是加工机械产品零件最主要的方法。金属切削机床是对金属坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的零件。机械产品中大部分是由一定形状和尺寸的金属零件组成，而这些零件通常都是用金属切削机床加工出来的。金属切削机床是加工机器零件的主要设备，其技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。金属切削机床是制造机器的机器，也是能制造机床本身的机器，这
12、是金属切削机床区别于其他机器的主要特点，故机床又称为工具机。机床主要包括：金属切削机床，主要用于对金属进行切削加工；木工机床，用于对木材进行切削加工；特种加工机床，用物理、化学等方法对工件进行特种加工。习惯上所称的机床指的是使用得最广泛、数量最多的金属切削机床。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务。它为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具，它是国民经济各部门赖以发展的基础。而机床工业又是机械制造工业的基础。机床是机械工业的基本生产设备，它的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平和经济效益。机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位。因此，机床工业的现代化水平和规模，以及所拥有机床的数量和质量是一个国家工业发达程度的重要标志之一。1.3机床数控化改造的意义机床数控化是制造业实现生产现代化的主机。数控技术的水平高低和机床的数控化率是衡量一个国家工业发展水平的重要标志，目前我国机床的数控化率还不到5%，新机床的年产量数控化率也仅为 6
