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1、 南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：魏长春学 号：010710260361专 业：机电一体化工程设计(论文)题目：普通机床数控化改造指 导 教 师:张雯 2013 年 4 月 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1控系统发展的趋势 基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家继续向开放式、基于PC的第六代方向发展。至少采用 PC机作为它的前端机来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的
2、友好的人机界面将普及到所有的数控系统。远程通信远程诊断和维修将更加普遍。为适应机床向高速和高精度方向发展的需要数控系统也向高速化和高精度化发展。随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展数控系统的智能化程度将不断提高。应用自适应控制技术达到改进系统运行状态的目的引入专家系统指导加工引入故障诊断专家系统智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载调整参数使驱动系统获得最佳的运行。2.数控系统的选择 由数控系统送出的进给指令脉冲经驱动电路控制和功率放大后使直流电机转动通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向不需要将所测得的
3、实际位置和速度反馈到输入端。系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度齿轮丝杠等传动元件的节距精度所以系统的位移精度较低。该系统结构简单调试维修方便、工作可靠、成本低、易改装成功。直流电机拖动、光栅测量反馈的闭环数控系统由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号随时与给定值进行比较将两者的差值放大和变换驱动执行机构以给定的速度向着消除偏差的方向运动直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。交、直流伺服电机拖动、编码器反馈的半闭环数控系统，半闭环系统检测元件安装在中间传动件上间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差。因此它的精度低于闭环系统但结构与调试都较闭
4、环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家较多国外如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司、国内如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。据悉，我国高性能数控系统基本依赖进口。自上世纪90年代以来我国对数控装备的市场需求急剧增加。到2003年已成为世界第一大消费国。统计资料显示,2004年FANUC公司和SIEMENS公司在中国的数控系统销售量分别为12000台和7000台,基本上垄断了中国中高档数控系统市场。SIMODRIVE611A,611D,6RA24
5、用于老系统的改造它们能满足各种要求。FANUC数控系统是最畅销的机床控制系统之一，目前在国内使用的FANU数控系统主要有0系统和0i系统。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。3.数控系统的结构特点滚珠丝杠螺母副，通车床的进给丝杠都是滑动丝杠即丝杠与螺母之间的摩擦为滑动摩擦。为了更好地消除丝杠与螺母之间的转动间隙保证机床的加工精度需要将原机床的滑动丝杠螺母副改换成滚珠丝杠螺母副。此项改造不属于必改项，对机床精度要求不高时可以通过预紧原螺母的方法消除转动间隙。4.数控改造中主要机械部件的改装 滑动导轨副对数控车床来说导轨除应具有普通车床导向精度和工艺
6、性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响要有合理的导轨防护和润滑。 齿轮副 一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。滑动丝杠与滚珠丝杠 丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。般情况滑动丝杠应不低6级，螺母间隙过大则更换螺母
7、。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低但难以满足精度较高零件的加工。滚珠丝杠摩擦损失小、效率高，其传动效率可在90%以上，精度高，寿命长，启动力矩和运动时力矩相接近可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。安全防护效率必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。滚珠丝杠副的支承研究表明丝杠两端固定支承的最低刚度是一端固定支承最低刚度的倍。因此改造后机床X、Y、Z三向进给丝杠均采用了两
8、端固定的支承方式。为了获得具有高精度、高刚度和高灵敏度的进给系统，不仅应选用高精度高刚度的滚珠丝杠副，而且必须十分重视滚珠丝杠支承的设计应选用运转精度高、轴向刚度高、摩擦力矩小的滚动轴承。因为滚珠丝杠主要承受轴向载荷，除丝杠自重外一般无径向外载荷，因此滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。进给系统要求运动灵活对微小位移，丝杠微小转角，响应要灵敏。因此轴承的摩擦力矩应尽量小。目前国内外的数控机床和加工中心进给丝杠支撑轴承用得最多的是60b接触角推力角接触球轴承,该轴承具有承载能力大、刚度大、回转精度高、启动摩擦力矩小等特点。通过合理的选择轴承的组配方式,就可以获得良好的进给系统性能。数控机床选用这种
9、角接触球轴承,通常需要把2个以上的轴承组合起来,且施加预紧力。其组合形式有背靠背组配、面对面组配、串联组配等方式,在数控机床上选用此种轴承时为了易于吸收滚珠螺母与轴承之间的不同轴度。总结企业在激烈的市场竞争中要生存和发展技术更新必须走在前列。数控技术作为高新技术产物其先进生产力作用直接带动了世界范围机械制造业的革命性变化。为了使数控技术走向企业我们需要对各环节依靠新技术、新成果、新方法进行改进从而实现企业的跨越式发展。普通通机床数控改造是综合性很强的一门机电一体化技术该技术如想更好地应用于企业需要不断地跟踪学习并应用新技术成果。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和
10、拟采用的研究手段（途径）：把普通机床改成经济型数控机床，已经成为我国广大企业设备投资的重要组成部分。现将机床改造中要考虑的主要问题探讨如下：1)伺服系统的选择 伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节。它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。2)数控系统的选择数控系统是数控机床的中枢，是其中最关键的环节。首先，要考虑被改造机床的功能要求。根据机床的功能要求选择数控系统，以使数控系统所具有的功能要与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因片面追求数控系统的高性能指标，而选择了功能远远多于改造机床功能的系统，造成功能过
11、剩、资金浪费，且在一定程度上还可以潜伏下由于数控系统复杂程度的增加而带来故障率升高的可能，也要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求，不要出现一些因必须得系统功能短缺而影响其他功能的使用，使机床的优良性能发挥不出来。其次，要考虑数控系统与其他配件的匹配。如果数控系统、电机及驱动器的品种、牌号太杂，在连接各部件时，就可能会出现输入与输出信号的不匹配及在传送中信号产生滞后等现象。3)机床机械部件的改造数控机床的机械部分在刚度、精度、速度、摩擦磨损等方面较普通机床有更高的要求。因此，不能简单的认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了机床数控化改造的目的。而是从机床自身的价值考虑，分析改造要达到的目
12、的和所需投入。从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值。对被改机床的结构、性能、精度等现状作全面分析。进给传动系统的改造:在对进给传动系统改造时，一般都把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部拆除。例如： 丝杠，杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置。改造时，为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求，应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，使摩擦损失减小，精度保持性、传动平稳性、传动效率等都可以提高。（1） 拖板，拖板是数控系统直接控制对象，不论是点位控制、直线控制，还是轮廓控制，被加工零件的最终坐标精度都将
13、受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及相配件精度要高外，由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构，以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消除间隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种。（2） 机床导轨，为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，应充分考虑机床导轨的耐磨性。当前国内普通机床床上多采用普通铸铁，其摩擦系数较大。改造中，在对达不到预定要求的原机床导轨进行修磨、刮研后，要在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟乙烯软带。4)刀架的改造刀架是否要进行改造要根据改造后机床主要加工对象来确定。 机床的数控化改造要考虑的因素很多。除了上面提到的主要问题外，由于机床控制方式的改变，还要对其电气部分重新设计，机械部分的大修和专项维修，解决安装、调试等多方面存在的问题。总之，在改造过程中，一定要全面综合的考虑问题，只有这样才能改造出性能价格比最优的机床。
