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1、摘 要数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高，许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。本文的主要内容有：1对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案；2对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究；3对常用进口数控装置系统和国产数控
2、装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法；4.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图；5.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量；6.绘出相应的零件图和装备图；7给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版word版说明书，凡下载了本文的读者请加153893706，最后，希望此文能够帮到你！关键词：普通车床、数控、改造IAbstractAs a r
3、epresentative production of mechanical, electronic, hydraulic and pneumatic integration, numerically controlled machines have a stabilization quality and high efficiency, and can solve problems such as complex structure, high precision, mass production, part variety in machining.Purchasing new numer
4、ically controlled machines is an important way to improve production precision and efficiency, but it may not come true to many enterprises because it cost much. Enterprises equipment updating step are counteracted severly. So General lathes numerically controlled reforming is a quick way that costs
5、 less, improve production precision and efficiency, and it can improve enterprises competitive power. So it can takes its place in our way to a powerful manufacturing country. The main contents is:1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked acc
6、ording to misty optimums synthesize adjudicate principle.2. The ball screws type, assembling, supporting, bearing type, and stepping motor of feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought up a choose method and selected the NC system and automatic
7、tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and draw out a technique diagram.5. Disassembled the lathe, throw away the old feeding sy
8、stem, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe.6. Draw out parts diagrams and assemble diagram.7 .Methods of installing and testing of general purpose lathes numerically controlled reforming w
9、ere put forward.Key words: General purpose lathe、 Numerical control(NC)、Reform目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪 论71.1 课题研究的意义71.2 数控机床的发展趋势和研究方向71.2.1 高速度、高精度化81.2.2多功能化91.2.3智能化101.2.4数控系统小型化111.2.5数控编程自动化111.2.6更高的可靠性111.3 本课题研究的参数要求12第2章 总体设计方案132.1数控车床的总体任务132.2运动系统方案确定132.2.1伺服系统的选择132.2.2传动方式的选择13
10、2.3数控系统电路原理图设计142.4数控系统硬件结构142.5数控系统软件结构15第3章 纵向进给伺服进给结构设计163.1 确定脉冲当量163.2 切削力的计算163.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型173.3.1 精度的选择173.3.2丝杠导程的确定173.3.3 最大工作载荷的计算183.3.4 最大动载荷的计算183.3.5 滚珠丝杠螺母副的选型193.3.6 滚珠丝杠副的支承方式193.4.3 传动效率的计算193.3.8 刚度的验算203.3.9 稳定性校核213.3.10 临界转速的验证213.4 齿轮传动的计算223.5 步进电动机的选择223.6导轨的特点254.3 导轨的设
11、计26第4章 横向进给伺服进给结构设计294.1切削力的计算294.2 滚珠丝杠螺母副的计算和选型294.2.1 最大工作载荷的计算294.2.2 最大动载荷的计算294.2.3滚珠丝杠螺母副的选型304.2.4 滚珠丝杠副的支承方式304.2.5 传动效率的计算304.2.6 刚度的验算304.2.7 稳定性校核314.2.8临界转速的验证314.3 进给伺服系统传动计算324.3.1确定传动比324.3.2齿轮参数的计算324.4.步进电机的计算和选用324.4.1转动惯量的计算324.4.2电机力矩的计算344.5步进电机的选择36第5章 单片机控制应用系统电路设计375.1硬件电路设计
12、375.1.1 数控系统的硬件结构375.1.2 数控系统硬件电路的功能375.2关于各线路元件之间线路连接385.3.关于电路原理图的一些说明39参考文献43致 谢44第1章 绪 论1.1 课题研究的意义机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石。数控机床是一种高效率、高精度，能保证加工质量，解决工艺难题，而且又有一定柔性的生产设备。自五十年代末世界上第一台数控机床在美国研制成功的半个多世纪以来，数控技术正在发生根本性变革，由专用封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造作为新的经济增长行业，正处在黄金时代，由于
13、技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。在国内，机床的数控化改造是发展我国数控设备的一个重要方面。车床是金属切削加工最常用的一类机床，它能够加工内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹等。普通车床由于造价低廉在我国运用十分广泛，但是因为其进给轴不能联动，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且无法加工复杂的回转零件。对普通车床的数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用单片机控制的并能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。数控车床针对性高，专业性强，可以加工出普通车床加工不了的曲线、曲面等复杂零件。加工精度高，尺寸分散
14、度小，易于装配。可以实现多工序集中加工，提高了相关加工精度，同时减少被加工零件在机床间的频繁搬运。拥有自动补偿等功能，简化了传统机床加工工艺中的工序，机床利用率大幅度提高。由于采用自动化加工技术，可大大降低操作者的劳动强度，减少废品的产生，提高工作效率。另外其改造成本同购置新机床相比，节省的费用十分可观，国产数控机床价格也要48万元，进口机床有的近20万元，而对普通车床进行数控化改造也能满足实际生产要求，其改造费用仅23万元，非常符合我国国情。1.2 数控机床的发展趋势和研究方向随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的
15、应用，对数控机床的数控系统、伺服系统、主轴驱动、机床及结构等提出了更高的性能指标。随着FMS的迅速发展和CMS的不断成熟，又将对数控机床的可靠性、通讯功能、人工智能和自适应控制等技术提出了更高的要求。随着微电子计算机技术的发展，数控系统性能日益完善，数控技术应用领域日益扩大。当今数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速度化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。1.2.1 高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量，特别是在超高速切削、超精密加工技术的实施中，它对机床各坐标轴位移速度和定位精度提出了更高的要求:另外，这两项技术指标又是互相制约的，也就是说要求位移速度越高，定位精度就越难提高。现代数控机床配备了高性能的数控系统及伺服系统，分辨率可达到lum,0.lum, 0.0lum。为实现更高速度、更高精度的指标，自前主要在下述几方面采取措施和进行研究。（1）数控系统。采用位数、频率更高的微处理器，以提高系统的基本运算速度。目前己由8位CPU过渡到16位和32位CPU，并向64位CPU发展，频
