CW6163型卧式车床的数控化改造总体设计及回转刀架 论文.pdf

设 计（ 论 文）题 目： 系 ） ：专 业：班 级：学生 姓名 ：导师 姓名 ： 职称：起止 时间 ：摘 要随 着当 今 工业 设 备对 精 密程 度 的要 求 越来 越 高， 对 机械 加 工设 备 的加 工 精密 程度 也要 求 越来 越 高。 而 在中 国 的机 械 加工 设 备的 车 床中 普 通车 床 占了 很 大比 例 。这已 经越 来 越制 约 着当 今 工业 的 发展 。 而数 控 机床 由 于价 格 昂贵 ， 且需 要 较高 技 术的加 工 工 人 。 所 以 对 机 床 进 行 自 动 化 改 造 很 是 必 要 。 本 篇 论 文 是 在 对 普 通 卧 式 车 床上对 其进行 自动化 改造。关键 词： 机床 改造； 自动 化机床 ； 控制 系统of is m m on m on is m it K K 前 言 . 章 绪 论 .国 内 外 数 控 车 床 的 研 究 状 况 与 成 果 .数 控 刀 架 的 发 展 趋 势 . 章 数 控 车 床 自 动 换 刀 装 置 .概 述 . 自 动 换 刀 形 式 . 控 车 床 刀 架 的 功 能 、 类 型 和 满 足 的 要 求 . 车 床 刀 架 的 功 能 . 机 床 刀 架 的 类 型 . 机 床 刀 架 应 满 足 的 要 求 . 章 车 削 中 心 动 力 刀 架 总 体 方 案 设 计 . 研 究 与 资 料 收 集 . 题 的 调 查 研 究 . 收 集 .动 力 刀 架 的 整 体 方 案 设 计 与 选 择 . 力 刀 架 的 整 体 方 案 设 计 . 驱 动 的 刀 架 工 作 原 理 . 架 定 位 精 度 及 重 复 定 位 精 度 .动 力 刀 架 传 动 部 分 方 案 设 计 . 动 力 刀 架 的 分 度 机 构 方 案 设 计 . 刀 架 动 力 刀 具 方 案 设 计 . 轮 传 动 的 分 类 和 特 点 . 轮 传 动 类 型 选 择 的 原 则 . 章 典 型 零 件 的 设 计 和 选 用 . 力 刀 架 传 动 部 分 . 架 轴 的 结 构 设 计 及 计 算 . 压 缸 的 设 计 . 选 择 液 压 缸 类 型 . 液 压 缸 内 径 塞 直 径 算 . 形 弹 簧 的 计 算 及 选 用 . 承 的 选 用 . 齿 盘 的 选 用 .端 齿 盘 的 应 用 .端 齿 盘 的 特 点 . 端 齿 盘 的 设 计 . 力 刀 架 的 分 度 机 构 部 分 . 电 机 的 选 用 .伺 服 电 机 的 分 类 . 伺 服 电 机 的 一 般 选 择 原 则 .伺 服 电 机 的 选 用 . 机 构 的 选 用 及 计 算 . 式 间 歇 运 动 机 构 的 特 点 及 应 用 .圆 柱 凸 轮 分 度 机 构 参 数 确 定 . 动 力 刀 架 动 力 刀 具 部 分 . 伺 服 电 动 机 的 选 择 . . 伺 服 电 机 的 性 能 . 轮 设 计 计 算 及 选 用 . 承 的 选 用 . 章 总 结 . . 文 献 ： . 章 绪 文选题的背景及意义 本文选题的背景及意义 述 概述 概述整 个 人 类 社 会 的 文 明 史 ， 就 是 制 造 技 术 不 断 演 变 和 发 展 的 历 史 。 任 何 国家 的 制 造 业 都 是 国 民 经 济 的 基 础 产 业 ， 也 是 国 民 经 济 的 主 要 来 源 。 没 有 发 达 的制 造 业 ， 就 不 可 能 有 国 家 真 正 的 繁 荣 和 强 大 。 制 造 技 术 是 制 造 业 的 技 术 支 柱 ，是 一 个 国 家 科 技 水 平 、 综 合 国 力 的 重 要 体 现 ， 制 造 技 术 的 发 展 是 一 个 国 家 经 济增 长 的 根 本 动 力 。 而 制 造 业 中 机 床 是 其 基 础 装 备 。 我 国 是 一 个 机 床 大 国 ， 有 三百 多 万 台 普 通 机 床 。 但 机 床 的 素 质 差 ， 性 能 落 后 ， 单 台 机 床 的 平 均 产 值 只 有 先进 工 业 国 家 的 1/10左 右 ， 差 距 太 大 ， 急 待 改 造 。 旧 机 床 的 数 控 化 改 造 ， 顾 名思 义 就 是 在 普 通 机 床 上 增 加 微 机 控 制 装 置 ， 使 其 具 有 一 定 的 自 动 化 能 力 ， 以 实现 预 定 的 加 工 工 艺 目 标 。 随 着 数 控 机 床 越 来 越 多 的 普 及 应 用 ， 数 控 机 床 的 技 术经 济 效 益 为 大 家 所 理 解 。 在 国 内 工 厂 的 技 术 改 造 中 ， 机 床 的 微 机 数 控 化 改 造 已成 为 重 要 方 面 。 许 多 工 厂 一 面 购 置 数 控 机 床 一 面 利 用 数 控 、 数 显 、 改造 普 通 机 床 ， 并 取 得 了 良 好 的 经 济 效 益 。 我 国 经 济 资 源 有 限 ， 国 家 大 ， 机 床 需要 量 大 ， 因 此 不 可 能 拿 出 相 当 大 的 资 金 去 购 买 新 型 的 数 控 机 床 ， 而 我 国 的 旧 机床 很 多 ， 用 经 济 型 数 控 系 统 改 造 普 通 机 床 ， 在 投 资 少 的 情 况 下 ， 使 其 既 能 满 足加 工 的 需 要 ， 又 能 提 高 机 床 的 自 动 化 程 度 ， 比 较 符 合 我 国 的 国 情 。 1984年 ，我 国 开 始 生 产 经 济 型 数 控 系 统 ， 并 用 于 改 造 旧 机 床 。 到 目 前 为 止 ， 已 有 很 多 厂家 生 产 经 济 型 数 控 系 统 。 可 以 预 料 ， 今 后 机 床 的 经 济 型 数 控 化 改 造 将 迅 速 发 展和 普 及 。床的 优越性 数控 机床的 优越性 数控 机床的 优越性 数控 机床的 优越性数 控机 床 是综 合 应用 计 算机 、 自动 控 制、 自 动检 测 及精 密 机械 等 高新 技 术的 产物 ,是技 术密集 度及自 动化程 度很高 的典型 机电一 体化加 工设备 。 它与 普通机 床相比 ,其 优越 性 是显 而 易见 的 ,不 仅零 件 加工 精 度高 ,产 品质 量 稳定 ,且 自动 化 程度 极 高 ,可减 轻工 人 的体 力 劳动 强 度 ,大 大提 高 了生 产 效率 ,特 别值 得 一提 的 是数 控 机床 可 完成普 通 机 床 难 以 完 成 或 根 本 不 能 加 工 的 复 杂 曲 面 的 零 件 加 工 ,因 而 数 控 机 床 在 机 械 制造业 中的地 位愈来 愈显得 重要。床在 我国的 发展现 状 数控 机床在 我国的 发展现 状 数控 机床在 我国的 发展现 状 数控 机床在 我国的 发展现 状我 国是 世 界上 机 床产 量 最多 的 国家 ， 但在 国 际市 场 竞争 中 仍处 于 较低 水 平； 即使 国 内 市 场 也 面 临 着 严 峻 的 形 势 ,一 方 面 国 内 市 场 对 各 类 机 床 产 品 特 别 是 数 控 机 床有 大量 的 需求 ,而 另一 方 面却 有 不少 国 产机 床 滞销 积 压 ,国 外机 床 产品 充 斥市 场 。 90年国 外数控 机床在 我国市 场的占 有率仅 达 15%左右 ,而 95年已 达 77%。 严重 影响我 国数控 机床自 主发展 的势头 。这 种现 象 的出 现 ,除 了有 经 营上 、 产品 制 造质 量 上和 促 销手 段 上等 原 因外 ,一 个主 要的 原 因是 我 国生 产 的数 控 机床 品 种、 性 能和 结 构不 够 先进 ,新 产品 (包 括基 型 、变 型和 专 用机 床 )的 开发 周 期长 ,从 而不 能 及时 针 对用 户 的需 求 提供 满 意的 产 品。 具体地 说 ,这个 问题反 映在下 列五个 方面 :(1)我国 机床厂 目前开 发基型 产品的 周期约 为 15 18个月 ,其中 设计时 间约 为5 8个月 ,占总 周期的 40%左右 。 而国 外一些 先进机 床厂同 类基型 产品的 开发周 期 为6 9个月 ,其中 设计约 2个月 ,只占 25%。 因此 无论是 产品开 发的总 周期还 是设计所 占的时 间比例 均与国 外先进 水平有 很大的 差距。(2)我 国工 厂 由于 缺 乏设 计 的科 学 分析 工 具 (如 分析 和 评价 软 件、 整 机结 构 有限 元分 析 方法 以 及机 床 性能 测 试装 置 等 ),自 行开 发 的新 产 品大 多 基于 直 观经 验 和类比 设 计 ,使 设 计 一 次 成 功 的 把 握 性 降 低 ,往 往 需 要 反 复 试 制 才 能 定 型 ,从 而 可 能 错 过新产 品推向 市场的 良机。(3)用 户 根 据 使 用 需 要 ,在 订 货 时 往 往 提 出 一 些 特 殊 要 求 ,甚 至 在 产 品 即 将 投产 时 有 的 用 户 临 时 提 出 一 些 要 求 ,这 就 需 要 迅 速 变 型 设 计 和 修 改 相 应 的 图 纸 及 技 术文 件。 在 国外 ,这 项修 改 工作 在 计算 机 的辅 助 下一 般 仅需 数 天至 一 周 ,而 在我 国 机床厂用 手工操 作就至 少 需 1 2个月 ,且由 于这些 图纸和 文件涉 及多个 部门 ,常会 出现漏改和 失误的 现象 ,影响 了产品 的质量 和交货 期。(4)现 在我 国 工厂 设 计和 工 艺人 员 中青 年 占多 数 ,他 们的 专 业知 识 和实 际 经验不足 ,又担 负着开 发的重 任。(5)由于 长期以 来形成 的设计 、 工艺 和制造 部门分 立 ,缺乏 有效的 协同开 发的模式 ,不 能 从 制 订 方 案 开 始 就 融 入 各 方 面 的 正 确 意 见 ,容 易 造 成 产 品 的 反 复 修 改 ,延 长了开 发的周 期。为 解决 这 些问 题 ,必 须对 产 品开 发 的整 个 过程 综 合应 用 计算 机 技术 ,发 展优 化 和仿 真 技 术 ,提 高 产 品结 构 性 能 ,并 建 立 起基 于 并 行 工 程 (使设 计 、 工艺 和制造 人员协 同工作 和知识 共享的 产品虚 拟开发 环境 ,使用 相应的 产品虚拟 开发软 件 ， 这样 才能有 效地解 决产品 开发的 落后局 面 ,使企 业取得 良好的 经济效益。 控化 改造的 必要性 机床 数控化 改造的 必要性 机床 数控化 改造的 必要性 机床 数控化 改造的 必要性我 国 目前 机 床 总 量 380余 万 台， 而 其 中 数 控机 床 总 数 只 有 ，即 我 国机床 数控化 率不到 3%。近 10年来 ，我国 数控机 床年产 量约为 年产值 约为 18亿 元。 机 床的 年 产量 数 控化 率 为 6%。 我国 机 床役 龄 10年 以上 的 占 60%以上； 10年以 下的机 床中， 自动 /半自 动机床 不到 20%， 化生 产线更 屈指可 数（美 国和日 本自动 和半自 动机床 占 60%以上 ） 。可 见我们 的大多 数制造 行业和企业 的生产 、 加工 装备绝 大数是 传统的 机床 ， 而且 半数以 上是役 龄在 10年以 上的旧机 床。 用 这种 装 备加 工 出来 的 产品 普 遍存 在 质量 差 、品 种 少、 档 次低 、 成本 高 、供货 期长 ， 从而 在 国际 、 国内 市 场上 缺 乏竞 争 力， 直 接影 响 一个 企 业的 产 品、 市 场、效益 ，影响 企业的 生存和 发展。 所以必 须大力 提高机 床的数 控化率 。 经 过大 量 实践 证 明普 通 机床 数 控化 改 造具 有 一定 经 济性 、 实用 性 和稳 定 性。 所以 很多 企 业纷 纷 将现 有 机床 改 造成 经 济型 数 控机 床 ，这 种 做法 具 有投 资 少、 见 效快的 特点 。 事实 证 明： 用 较少 的 资金 ， 将普 通 机床 改 造升 级 为数 控 机床 ， 可以 为 企业带来 可观的 经济效 益。 床数控技术的基本概念 机床数控技术的基本概念 床和 数控技 术 数控 机床和 数控技 术 数控 机床和 数控技 术 数控 机床和 数控技 术数 控 技 术 及 数 控 机 床 在 当 今 机 械 制 造 业 中 的 重 要 地 位 和 巨 大 效 益 ， 显 示 了其 在 国 家 基 础 工 业 现 代 化 中 的 战 略 性 作 用 ， 并 已 成 为 传 统 机 械 制 造 工 业 提 升 改造 和 实 现 自 动 化 、 柔 性 化 、 集 成 化 生 产 的 重 要 手 段 和 标 志 。 数 控 技 术 及 数 控 机床 的 广 泛 应 用 ， 给 机 械 制 造 业 的 产 业 结 构 、 产 品 种 类 和 档 次 以 及 生 产 方 式 带 来了 革 命 性 的 变 化 。 数 控 机 床 是 现 代 加 工 车 间 最 重 要 的 装 备 。 它 的 发 展 是 信 息 技术 (1T)与 制 造 技 术 ( 合 发 展 的 结 果 。 现 代 的 敏 捷制 造 和 智 能 制 造 技 术 ， 都 是 建 立 在 数 控 技 术 之 上 的 。 掌 握 现 代 数 控 技 术 知 识 是现 代 机 电 类 专 业 学 生 必 不 可 少 的 。 在 数 控 加 工 中 ， 从 零 件 的 设 计 图 纸 到 零 件 成 品 合 格 交 付 ， 不 仅 要 考 虑 到 数控 程 序 的 编 制 ， 还 要 考 虑 到 诸 如 零 件 加 工 工 艺 路 线 的 安 排 、 加 工 机 床 的 选 择 、切 削 刀 具 的 选 择 、 零 件 加 工 中 的 定 位 装 夹 等 一 系 列 因 素 的 影 响 ， 在 开 始 编 程 前 ，必 须 要 对 零 件 设 计 图 纸 和 技 术 要 求 进 行 详 细 的 数 控 加 工 工 艺 分 析 ， 以 最 终 确 定哪 些 是 零 件 的 技 术 关 键 ， 哪 些 是 数 控 加 工 的 难 点 ， 以 及 数 控 程 序 编 制 的 难 易 程度 。 零 件 的 数 控 加 工 工 艺 分 析 是 编 制 数 控 程 序 中 最 重 要 而 又 极 其 复 杂 的 环 节 ，也 是 数 控 加 工 工 艺 方 案 设 计 的 核 心 工 作 ， 必 须 在 数 控 加 工 方 案 制 定 前 完 成 。 一个 合 格 的 编 程 人 员 对 数 控 机 床 及 其 控 制 系 统 的 功 能 及 特 点 ， 以 及 影 响 数 控 加 工的 每 个 环 节 都 要 有 一 个 清 晰 、 全 面 的 了 解 ， 这 样 才 能 避 免 由 于 工 艺 方 案 考 虑 不周 而 可 能 出 现 的 产 品 质 量 问 题 ， 造 成 无 谓 的 人 力 、 物 力 等 资 源 的 浪 费 。 全 面 合理 的 数 控 加 工 工 艺 分 析 是 提 高 数 控 编 程 质 量 的 重 要 保 障 。 数 控 车 床 是 目 前 使 用 最 广 泛 的 数 控 机 床 之 一 。 数 控 车 床 主 要 用 于 加 工 轴类 、 盘 类 等 回 转 体 零 件 。 通 过 数 控 加 工 程 序 的 运 行 ， 可 自 动 完 成 内 外 圆 柱 面 、圆 锥 面 、 成 形 表 面 、 螺 纹 和 端 面 等 工 序 的 切 削 加 工 ， 并 能 进 行 车 槽 、 钻 孔 、 扩孔 、 铰 孔 等 工 作 。 控 机 床 的 特 点数 控 机 床 的 操 作 和 监 控 全 部 在 这 个 数 控 单 元 中 完 成 ， 它 是 数 控 机 床 的 大脑 。 与 普 通 机 床 相 比 ， 数 控 机 床 有 如 下 特 点 ： 加 工 精 度 高 ， 具 有 稳 定 的 加 工 质 量 ； 可 进 行 多 坐 标 的 联 动 ， 能 加 工 形 状 复 杂 的 零 件 ； 加 工 零 件 改 变 时 ， 一 般 只 需 要 更 改 数 控 程 序 ， 可 节 省 生 产 准 备 时 间 ； 机 床 本 身 的 精 度 高 、 刚 性 大 ,可 选 择 有 利 的 加 工 用 量 ， 生 产 率 高 （ 一般 为 普 通 机 床 的 35倍 ） ； 机 床 自 动 化 程 度 高 ， 可 以 减 轻 劳 动 强 度 ； 对 操 作 人 员 的 素 质 要 求 较 高 ， 对 维 修 人 员 的 技 术 要 求 更 高 。数 控 机 床 一 般 由 下 列 几 个 部 分 组 成 ： 主 机 ， 他 是 数 控 机 床 的 主 题 ， 包 括 机 床 身 、 立 柱 、 主 轴 、 进 给 机 构等 机 械 部 件 。 他 是 用 于 完 成 各 种 切 削 加 工 的 机 械 部 件 。 数 控 装 置 ， 是 数 控 机 床 的 核 心 ， 包 括 硬 件 （ 印 刷 电 路 板 、 、 键 盒 、 纸 带 阅 读 机 等 ） 以 及 相 应 的 软 件 ， 用 于 输 入 数 字 化 的 零 件 程 序 ，并 完 成 输 入 信 息 的 存 储 、 数 据 的 变 换 、 插 补 运 算 以 及 实 现 各 种 控 制 功 能 。 驱 动 装 置 ， 他 是 数 控 机 床 执 行 机 构 的 驱 动 部 件 ， 包 括 主 轴 驱 动 单 元 、进 给 单 元 、 主 轴 电 机 及 进 给 电 机 等 。 他 在 数 控 装 置 的 控 制 下 通 过 电 气 或 电 液 伺服 系 统 实 现 主 轴 和 进 给 驱 动 。 当 几 个 进 给 联 动 时 ， 可 以 完 成 定 位 、 直 线 、 平 面曲 线 和 空 间 曲 线 的 加 工 。 辅 助 装 置 ， 指 数 控 机 床 的 一 些 必 要 的 配 套 部 件 ， 用 以 保 证 数 控 机 床的 运 行 ， 如 冷 却 、 排 屑 、 润 滑 、 照 明 、 监 测 等 。 它 包 括 液 压 和 气 动 装 置 、 排 屑装 置 、 交 换 工 作 台 、 数 控 转 台 和 数 控 分 度 头 ， 还 包 括 刀 具 及 监 控 检 测 装 置 等 。 编 程 及 其 他 附 属 设 备 ， 可 用 来 在 机 外 进 行 零 件 的 程 序 编 制 、 存 储 等 。自 从 1952年 美 国 麻 省 理 工 学 院 研 制 出 世 界 上 第 一 台 数 控 机 床 以 来 ， 数 控机 床 在 制 造 工 业 ， 特 别 是 在 汽 车 、 航 空 航 天 、 以 及 军 事 工 业 中 被 广 泛 地 应 用 ，数 控 技 术 无 论 在 硬 件 和 软 件 方 面 ， 都 有 飞 速 发 展 。控机床的组成和分类 数控机床的组成和分类 床的 组成 数控 机床的 组成 数控 机床的 组成 数控 机床的 组成(1)输入 输出设 备输入 输出设 备主要 实现程 序编制 、程序 和数据 的输入 以及显 示、存 储和打 印 。(2)数控 装置数 控装 置 是数 控 机床 的 核心 。 它接 受 来自 输 入设 备 的程 序 和数 据 ，并 按 输入 信息的 要求完 成数值 计算、 逻辑判 断和输 入输出 控制等 功能。 (3)伺服 系统伺 服系 统 是接 受 数控 装 置的 指 令， 驱 动机 床 执行 机 构运 动 的驭 动 部件 。 它包 括伺 服电 路 和伺 服 电机 组 成。 一 般来 说 ，数 控 机床 的 伺服 驱 动要 求 有好 的 快速 响 应性能， 能灵敏 而准确 地跟踪 由数控 装置发 出的指 令信号 。 (4)测量 反馈装 置该 装置 由 测量 部 件和 响 应的 测 量电 路 组成 ， 其作 用 是检 测 速度 和 位移 ， 并将 信息反 馈给数 控装置 ，构成 闭环控 制系统 。(5)机床 本体机床 本体是 数控机 床的主 体，是 用于完 成各种 切削加 工的机 械部分 。控机床的特点 数控机床的特点 数控机床的特点数 控 机 床 的 操 作 和 监 控 全 部 在 这 个 数 控 单 元 中 完 成 ， 它 是 数 控 机 床 的 大脑 。 与 普 通 机 床 相 比 ， 数 控 机 床 有 如 下 特 点 ： 加 工 精 度 高 ， 具 有 稳 定 的 加 工 质 量 ； 可 进 行 多 坐 标 的 联 动 ， 能 加 工 形 状 复 杂 的 零 件 ； 加 工 零 件 改 变 时 ， 一 般 只 需 要 更 改 数 控 程 序 ， 可 节 省 生 产 准 备 时 间 ； 机 床 本 身 的 精 度 高 、 刚 性 大 ,可 选 择 有 利 的 加 工 用 量 ， 生 产 率 高 （ 一般 为 普 通 机 床 的 35倍 ） ； 机 床 自 动 化 程 度 高 ， 可 以 减 轻 劳 动 强 度 ； 对 操 作 人 员 的 素 质 要 求 较 高 ， 对 维 修 人 员 的 技 术 要 求 更 高 。数 控 机 床 一 般 由 下 列 几 个 部 分 组 成 ： 主 机 ， 他 是 数 控 机 床 的 主 题 ， 包 括 机 床 身 、 立 柱 、 主 轴 、 进 给 机 构等 机 械 部 件 。 他 是 用 于 完 成 各 种 切 削 加 工 的 机 械 部 件 。 数 控 装 置 ， 是 数 控 机 床 的 核 心 ， 包 括 硬 件 （ 印 刷 电 路 板 、 器 、 键 盒 、 纸 带 阅 读 机 等 ） 以 及 相 应 的 软 件 ， 用 于 输 入 数 字 化 的 零 件 程 序 ， 并完 成 输 入 信 息 的 存 储 、 数 据 的 变 换 、 插 补 运 算 以 及 实 现 各 种 控 制 功 能 。 驱 动 装 置 ， 他 是 数 控 机 床 执 行 机 构 的 驱 动 部 件 ， 包 括 主 轴 驱 动 单 元 、进 给 单 元 、 主 轴 电 机 及 进 给 电 机 等 。 他 在 数 控 装 置 的 控 制 下 通 过 电 气 或 电 液 伺服 系 统 实 现 主 轴 和 进 给 驱 动 。 当 几 个 进 给 联 动 时 ， 可 以 完 成 定 位 、 直 线 、 平 面曲 线 和 空 间 曲 线 的 加 工 。 辅 助 装 置 ， 指 数 控 机 床 的 一 些 必 要 的 配 套 部 件 ， 用 以 保 证 数 控 机 床的 运 行 ， 如 冷 却 、 排 屑 、 润 滑 、 照 明 、 监 测 等 。 它 包 括 液 压 和 气 动 装 置 、 排 屑装 置 、 交 换 工 作 台 、 数 控 转 台 和 数 控 分 度 头 ， 还 包 括 刀 具 及 监 控 检 测 装 置 等 。 编 程 及 其 他 附 属 设 备 ， 可 用 来 在 机 外 进 行 零 件 的 程 序 编 制 、 存 储 等 。自 从 1952年 美 国 麻 省 理 工 学 院 研 制 出 世 界 上 第 一 台 数 控 机 床 以 来 ， 数 控机 床 在 制 造 工 业 ， 特 别 是 在 汽 车 、 航 空 航 天 、 以 及 军 事 工 业 中 被 广 泛 地 应 用 ，数 控 技 术 无 论 在 硬 件 和 软 件 方 面 ， 都 有 飞 速 发 展 。控机床的发展 数控机床的发展 数控机床的发展电 子 技 术 、 信 息 技 术 、 网 络 技 术 、 模 糊 控 制 技 术 的 发 展 使 新 一 代 数控 系 统 技 术 水 平 大 大 提 高 ， 促 进 了 数 控 机 床 产 业 的 蓬 勃 发 展 ， 也 促 进 了 现 代 制造 技 术 的 快 速 发 展 。 数 控 机 床 性 能 在 高 速 度 、 高 精 度 、 高 可 靠 性 和 复 合 化 、 网络 化 、 智 能 化 、 柔 性 化 、 绿 色 化 方 面 取 得 了 长 足 的 进 步 。 现 代 制 造 业 正 在 迎 来一 场 新 的 技 术 革 命 。 数 控 系 统 未 来 分 以 下 几 个 发 展 方 向 ： 数 控 系 统 向 开 放 式 体 系 结 构 发 展 数 控 系 统 向 软 数 控 方 向 发 展 数 控 系 统 控 制 性 能 向 智 能 化 方 向 发 展 数 控 系 统 向 网 络 化 方 向 发 展 数 控 系 统 向 高 可 靠 性 方 向 发 展 数 控 系 统 向 复 合 化 方 向 发 展 数 控 系 统 向 多 轴 联 动 化 方 向 发 展2总 体 方 案 的 拟 体 方 案 的 设 计总 体 方 案 的 设 计总 体 方 案 的 设 计总 体 方 案 的 设 计本 设 计 是 针 对 车 床 进 行 数 控 改 造 。 利 用 微 机 对 纵 向 进 给系 统 进 行 开 环 控 制 ， 纵 向 （ 脉 冲 当 量 为 脉 冲 驱 动 元 件 采 用 步 进电 机 ， 传 动 系 统 采 用 滚 珠 丝 杠 。 对 于 普 通 机 床 的 经 济 型 数 控 改 造 ， 在 确 定 总 体 设 计 方 案 时 ， 应 考 虑 在 满 足设 计 要 求 的 前 提 下 ， 对 机 床 的 改 动 应 尽 可 能 少 ， 以 降 低 成 本 。控 系统运 动方式 的确定数 控 系 统 按 运 动 方 式 可 分 为 点 位 控 制 系 统 、 点 位 直 线 控 制 系 统 、 连 续 控制 系 统 。 由 于 要 求 加 工 复 杂 轮 廓 零 件 ， 所 以 微 机 数 控 系 统 采 用 两轴 联 动 连 续 控 制 系 统 。 图 2 示 。服 进给系 统的改 造设计数 控 机 床 的 伺 服 进 给 系 统 有 开 环 、 闭 环 之 分 。 因 为 开 环 控 制 具 有 结 构 简 单 、设 计 制 造 容 易 、 控 制 精 度 较 好 、 容 易 调 试 、 价 格 便 宜 、 使 用 维 修 方 便 等 优 点 。所 以 ， 本 设 计 决 定 采 用 开 环 控 制 系 统 。图 2 式 车 床 简 图 的 主 轴 转 速 部 分 保 留 原 机 床 的 功 能 ， 即 手 动 变 速 。 车 床 的纵 向 （ 进 给 运 动 采 用 步 进 电 机 驱 动 。 由 8031单 片 机 组 成 微 机 作 为 数 控装 置 的 核 心 ， 由 I/ 、 环 形 分 配 器 与 功 率 放 大 器 一 起 控 制 步 进 电 机 转 动 ，经 齿 轮 减 速 后 带 动 滚 珠 丝 杠 转 动 ， 从 而 实 现 车 床 的 纵 向 进 给 运 动 。 为 保 持 切 削螺 纹 的 功 能 ， 必 须 安 装 主 轴 脉 冲 发 生 器 ， 为 此 采 用 主 轴 靠 同 步 齿 行 带 使 脉 冲 发生 器 同 步 旋 转 ， 发 出 两 路 信 号 ： 每 转 发 出 的 脉 冲 个 数 和 一 个 同 步 信 号 ， 经 隔 离电 路 以 及 I/ 送 给 微 机 。 系 统 总 体 方 案 图 2 ：图 2 型 数 控 机 床 总 体 方 案 总 体第 二 章 数 控 车 床 自 动 换 刀 装 自 动 换 刀 装 置 的 形 式 是 多 种 多 样 的 ， 有 刀 库 式 和 转 塔 式 ， 虽 然 换 刀 过 程 、选 刀 方 式 、 刀 库 结 构 、 机 械 手 类 型 等 各 不 相 同 ， 但 都 是 在 数 控 装 置 及 可 编 程 序控 制 器 控 制 下 ， 有 电 动 机 或 液 压 或 气 动 机 构 驱 动 刀 库 和 机 械 手 实 现 刀 具 的 选 择与 交 换 。 我 们 把 这 种 为 实 现 多 工 序 的 连 续 加 工 ， 在 加 工 中 心 或 车 削 中 心 中 ， 可进 行 刀 具 的 选 择 与 交 换 的 装 置 叫 自 动 换 刀 装 置 （ 称。 自 动 换 刀 装 置 是 数 控 车 床 最 普 遍 的 一 种 辅 助 装 置 ， 它 可 使 数 控 车 床 在 工件 一 次 装 夹 中 完 成 多 种 甚 至 所 有 的 加 工 工 序 ， 以 缩 短 加 工 的 辅 助 时 间 ， 减 少 加工 过 程 中 由 于 多 次 安 装 工 件 而 引 起 的 误 差 ， 从 而 提 高 机 床 的 加 工 效 率 和 加 工 精度 3。 我 国 对 加 工 中 心 的 需 求 一 直 是 有 增 无 减 ， 同 时 ， 加 工 中 心 自 动 换 刀 装 置的 开 发 也 有 长 足 的 发 展 。 对 于 卧 式 加 工 中 心 来 说 ， 有 从 用 于 立 式自 动 换 刀 装 置 到 用 于 缸式 通 用 机 械 手 加 链 式 刀 库 （ 北 京 机 床 研 究 所 设 计 并 制 造 ） 的 自 动 换 刀 装 置 ； 对于 立 式 加 工 中 心 来 说 ， 有 从 用 于 液 型 鼓 轮 式 自 动 换 刀 装 置 到 用 于 凸 轮 联 动 型 鼓 轮 式 自 动 换 刀 装 置 。 特 别 是 用 于 凸 轮 联 动 型 鼓 轮 式 自 动 换 刀 装 置 ， 他 的 研 制 成 功 ， 为 我 国 自 动换 刀 装 置 设 计 与 制 造 翻 开 了 崭 新 的 一 页 ， 自 1991年 鉴 定 后 批 量 生 产 ， 已 累 计生 产 了 50多 台 ， 由 于 其 结 构 简 单 ， 迅 速 可 靠 （ 刀 对 刀 ， 受 到 广 大 国 内 外用 户 的 一 致 好 评 。 加 工 中 心 和 车 削 中 心 自 动 换 刀 装 置 的 发 展 趋 势 是 四 个 方 向 ： 一 是 高 速 、 可靠 ， 追 求 的 目 标 是 换 刀