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1、XXXX大学本科毕业设计论文C6132普通车床数控化改造设计摘 要机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。 本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了
2、原机床的生产效率，降低了劳动强度。 关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51C6132 NC lathe design of ordinaryABSTRACTStudy on machine tool numerical control transformation of important project isto improve the level of technical equipment in China, with large extendedserviceand technology in China urgently needs to be updat
3、ed of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fastandeffective way.C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting
4、 feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine tool structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Resul
5、ts: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensityKEY WORDS：Lathe, num
6、erical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51I目录前言1第1章 标题21.1 为什么要提出业务规则方法21.2 业务规则入门31.2.1 什么是业务规则31.2.2 业务规则方法的基本原则3第2章 业务规则发现及管理52.1 业务规则的发现方法52.1.1 业务规则的功能分类52.1.2 业务规则的一般分类52.1.3 规则描述的方法52.2 管理业务规则6第3章 业务规则引擎及其应用73.1 业务规则引擎介绍73.1.1 规则引擎产生的背景73.1.2 规则引擎的工作原理73.2 规则引擎的工作过程和应用
7、方法7第4章 基于Spring框架的规则引擎84.1 J2EE中的Spring时代84.1.1 轻量级Spring框架介绍84.1.2 Spring框架与重量及侵入式框架EJB比较84.2 基于Spring框架设计规则引擎8第5章 基于规则引擎的虚拟银行贷款申请系统实现95.1 功能需求95.2 业务规则发现95.3 基于业务规则贷款申请系统设计95.3.1 Struts设计表示层的UI界面105.3.2 Spring完成业务逻辑层的设计115.3.3 Hibernate完成贷款申请对象的持久化115.3.4 Spring容器来绑定组件11结论12参考文献13致谢15附录16符号说明【从这里输
8、入符号说明，标题下空一行写内容。】毕业设计说明书（论文）中所用主要符号表示的意义及单位，此项为可选项目。前言 数控技术与数控机床 数控技术，简称数控(Numerical CorltrolNC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computer Numerical ControlCNC)。 采用了数控技术进行控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础，它很好地解决了形状结构复杂、精度
9、要求高及小批量零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的发展水平和方向。与普通机床相比，数控机床能够自动换刀、自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线的加工，加工精度和生产效率都比较高，因而应用日益广泛。 机床数控化改造的意义 目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床来替换根本不现实，而且替换下来的旧机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控化改造之路。从美国、日本等国家工业现代化进程看，机床的数控化改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。因此，普通
10、机床的数控化改造不但有存在的必要，而且大有可为，尤其对一些中小型企业更是如此。 利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台高效、多功能的数控机床，投资少、见效快，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法，也是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。 另外对普通机床进行数控化改造有许多积极的意义: 1）节省资金。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。 2）性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 3）提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化,效率可比传统机床提高3至5倍。
11、4）可实现多工序的集中,提高了相关的加工精度,同时减少了零件在机床间的频繁运转。 5）可缩短新产品试制周期和生产周期,对市场需求做出快速反应。6）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好的调节了机床的加工状态。本文所研究的主要内容 1）根据数控化改造后车床所具备的功能，制订了车床总体改造方案 2）为使改造后的车床主轴能够实现无级变速、正转、反转以及停止等功能，本次改造采用了变频器驱动主电机的方式，本文对主轴变频器的选用做了相应的说明；3）为使改造后的车床能够加工螺纹，改造时，拆除原来的挂轮架部分，在机床轴伸出端安装主轴脉冲编码器，本文对脉冲编码器的安装方法作了简要论述； 4）在电气
12、改造方面，设计了车床数控系统的硬件电路图，横向步进电机的计算和选型也作了详细阐述；5）在机械改造方面，对纵横向伺服进给机构，特别是滚珠丝杠螺母副作了详细设计研究，并对数控转位刀架的安装和选用作了介绍；6）在软件设计方面，对MCS-51单片机做了简要的介绍第1章 车床总体改造方案设计 设计任务 在现有C6132车床的结构基础上，对机床横向进给系统进行数控改造，主传动系统保留。横向脉冲当量：0.005mm/step、定位精度：0.01mm、快移：3000mm/min 。设计参数如下： 最大加工直径： 在床身上 320mm 在刀架上 175mm 最大加工长度： 750mm 快进速度： 横向3000m
13、m/min 最大切削进给速度： 横向 0.25m/min 溜板及刀架重力： 横向 500N 脉冲分配方式 逐点比较法 空载启动时间 25ms 输入方式 增量值、绝对值通用 最小指令值： 横向 0.005mm/脉冲 定位精度 0.01mm有自动升降速性能 2.2 主传动系统的改造 2.2.1 主轴无级变速的实现 C6132车床的主轴变速为手动、有级变速。考虑到数控车床在自动加工的过程中负载切削力随时会发生变化，为了保证工件表面加工质量的一致性、提高工件加工质量，主轴要能实现恒切削速度切削。这就要求主轴能实现无级变速。目前实现无级变速主要有两种方式，其一是采用变频器驱动电机的方式，同时保留原有的主
14、传动系统和变速操纵机构，这样既保留了车床的原有功能，又减少了改造量；其二是用双速或者是四速电动机替代原有车床的主电动机。由于多速电机的功率是随着转速的变化而变化的，所以要选择功率较大一些的电动机，随之电动机的尺寸也变大了，机床改造相对较麻烦，另外在这种改造方式下，主传动系统也要拆除并进行重新设计，这样可以得到加工精度和稳定性更高的车床，但是加大了改造成本。 考虑到改造的成本，我决定采用第一种方式，这样可以利用原车床的三相异步电动机。即由数控系统控制变频器，变频器驱动异步电动机实现主轴无级变速。 交流异步电动机的转速与电源频率，电动机磁极对数nfp以及转差率之间的关系式为：对于C6132，电动机
15、磁极对数和转差率是定值，因此利用变频器改变电源频率fn即可改变电动机的转速。目前，无反馈矢量控制方式的变频器已经能够做到在05Hz时稳定运行。所以，完全可以满足主运动系统的要求。而且无反馈矢量控制方式能够克服Uf控制方式的缺点，因此可以说，是一种最佳选择。 数控车床连续运转时所需的变频器容量(kVA)计算式如下：式中 PM负载所要求的电动机的轴输出功率； 电动机的效率(通常约O85)； cos电动机的功率因素(通常约O75) MU电动机的电压，380V； MI电动机工频电源时的电流，为154A； k电流波形的修正系数(PWM方式时取105-110)； PCN变频器的额定容量，kVA； ICN变频器的额定电流，A；由以上公式可得： 选择变频器时应同时满足以上三个等式的关系。综合以上分析计算，确定选用三菱FR-A540系列变频器，具体型号为FR-A540-75K-CH。2.3 横向进给传动系统的改造 2.3.4
