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1、机械电子工程毕业设计（综合作业）指导老师： 购买后及时与我联系，会将图纸及时发到购买者qq邮箱。专业： 班级： 姓名： 目 录1绪论-211数控机床的分类-212数控机床的优点-313数控机床发展动向-414数控改造的优点-515数控机床改造的必要性-5151微观看数控改造的必要性和迫切性-6152宏观看数控改造的必要性和迫切性-62C6132车床的改造-721数控机床改造的设计步骤-722设计方案的确定-823横向进给系统改造设计与计算-924步进电机的选择-1825数控系统的硬件电路设计-21结论-381绪论1.1数控机床的分类目前，数控机床品种齐全，规格繁多，可从不同角度和按照多种原则进
2、行分类。1.按工艺用途分类1）金属切削类数控机床 如：数控车床数控铣床数控钻床数控磨床数控镗床以及加工中心等等。2）金属成型类数控机床 如：数控折弯机数控弯管机数控回转头压力机等。3）数控特种加工以及其它类型数控机床 如：数控线切割机数控电火花加工机床数控激光切割机床数控火焰切割机床等。2.按控制的运动的方式分类1）点位控制数控机床这类数控机床的数控装置只要求精确地控制运动部件从一个坐标点移动到另一个坐标点的定位精度。这类数控机床主要有数控钻床数控镗床数控测量机数控冲剪床等等。2）直线控制数控机床这类数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且还要保证从一点到另一点之间移动的轨迹是一条直线。这类数
3、控机床包括有数控车床数控镗铣床加工中心等。3）轮廓控制的数控机床这累数控机床的控制装置能同时控制两个或两个以上的坐标轴，并具有插补功能。对位移和速度进行严格的不间断的控制，即可以曲线或曲面零件。3.按伺服系统的类型分类1）开环控制数控机床数控装置发出的指令信号是单向的，这类数控机床没有检测反馈装置，其精度主要取决于驱动器件和电机的性能。它适合于精度速度要求不高的场合。2）闭环控制数机床采用闭环控制的数控机床可以消除由于传动部件中制造中存在的精度误差给工件加工带来的影响，从而达到很高的加工精度。闭环控制系统的设计和调整都有较大困难度，设计和调整的不好，很容易造成系统的不稳定。3）半闭环控制数控机
4、床大多数数控机床采用半闭环控制系统，由于采用高分辨率的测量元件，可以获得比较满意的速度和精度，半闭环控制系统介于开环或闭环系统之间。4.按照功能水平分类可将数控机床分为高中低档三类。12数控机床的优点(1) 具有高度柔性 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 (2) 加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移
5、动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 (3) 加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 (4) 生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 (5) 改善劳动条件 数控机床加工前经调整
6、好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 (6) 利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。13数控机床发展动向在实际应用中，环保概念的引入，使得数控机床的使用概念也发生着巨大变化
7、。比如，方便操作、简化维修、自我故障修复功能、减少能源消耗、降低机床本身对工厂的污染和排放已经成为有些工厂和行业对数控机床的基本要求。高柔性、高精度、高效率、复合化、数字化、环保应该是数控机床技术创新的方向。除了机床行业之外，数控技术还应用在其他部门，产生了各种数控设备。最初，人们考虑的是在一台设备上如何提高自动化程度。例如，增加控制坐标轴的个数，如多轴数控系统（目前世界上的数控系统，最多控制的轴数是24轴）。又如，在一台设备上实现多工序自动控制，“加工中心”就是一台多工序数控机床，在一台机床上，可以实现车、铣、钻、镗、攻丝等多种功能。后来，人们发现电子计算机处理数据的速度比数控设备的加工速度
8、快，利用一台计算机可控制多台数控设备，即我们习惯称之为群控系统或直接数控系统（DNC）。当前，国内外在数控装置、机床结构等的研究与开发方面不断取得成果，其水平和功能也日益提高和完善，出现了新的发展特点。从数控系统方面看，主要有：（1） 主控机向着多位的微处理机化发展。（2） 数控装置向着集成化和智能化的方向发展。（3） 数控系统采用模块化结构。（4） 数控编程更加图形化和自动化。（5） 数控系统更加可靠和宜人化。在数控机床的结构方面，一是其驱动装置正向着交流和数字化的方向发展；二是机床本体部分的设计和制造不断选用新的材料；三是其加工刀具等辅助工具的材料引人注目。14数控改造的优点(1) 减少投
9、资额、交货期短同购置新机床相比，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高23倍，与购置新机床相比，只能节省投资50左右。(2) 机械性能稳定可靠，结构受限所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。(3) 熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以
10、精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。(4) 可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。 (5) 可以采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。15数控机床改造的必要性数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批及多变零件的加工问题。 能够稳定加工质量和提高生产率， 但是数控机床的应用也受到其它条件的限制。1)机床价格昂贵，一次性投资巨大，对于中小企业是
11、心有余而力不足。2)目前，各企业都有大量的普通车床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费。3)在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需。4)通用数控机床对具体生产有多于功能。5)要较好的解决上述问题，应走不通机床数控改造之路，在国外已发展成为一个新兴的工业部门，早在60年代已经开始迅速发展，并有专门企业经营者们业务。从美国、日本等工业优化国家的经验看，机床的数控改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。如日本的大企业中占有26%的机床经过改造，中小企业则是74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控改造业务。我国是拥有300多万台机床
12、的国家，而这些机床有大量是多年累积生产的通用机床、自动化程度低，要想在近几年里内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床制造厂的能力都是办不到的。因此，普通机床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平，已成为我国设备技术改造主要方向之一。151微观看数控改造的必要性和迫切性微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩
