CA6140普通车床的数控技术改造设计（全套含CAD图纸）
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本科毕业设计（论文） 通车床的数控技术改造 学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 年 月 日 齐齐哈尔工 程学院毕业设计（论文） 通车床的数控技术改造 摘要 本次设计是对 通车床数控化进给系统的改造的设计。在这里主要包括 :主传动系统的设计、纵向进给系统的设计、横 向进给系统的设计。而我主要是针对横向进给系统的设计纵向进给系统进行机械设计。 主传动系统设计的数控机械设计。要求的经济型数控改造加工精度不高，为简化结构，降低成本。通过控制横向进给系统，确保机床的定位，直线插补，圆弧插补的设计，和暂停。传动效率是机床的要求，采用步进电机通过联轴器驱动丝杆；为了保证传动精度和一定的稳定性，尽量减少摩擦，滚珠丝杠副的选择。 关键词 ：车床 ， 数控设计 ，联轴器， 滚珠丝杠 齐齐哈尔工 程学院毕业设计（论文） is of of of of of at of of of of NC is to of to of is of of to in to 齐哈尔工 程学院毕业设计（论文） 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 . 1 章 绪论 . 1 题背景 . 1 床改造的内容及意义 . 2 通车床的数控改造主要解决的问题 . 3 第 2 章 数控系统的选择 . 11 控系统的选择 . 11 床数控系统的组成部分 . 13 气控制原理 . 14 第 3 章 纵向进给伺服进给结构设计 . 15 定脉冲当量 . 15 削力的计算 . 15 珠丝杠螺母副的计算和选型 . 16 度的选择 . 17 杠导程的确定 . 17 大工作载荷的计算 . 17 大动载荷的计算 . 17 珠丝杠螺母副的选型 . 18 珠丝杠副的支承方式 . 19 动效率的计算 . 19 度的验算 . 19 定性校核 . 20 界转速的验证 . 20 轮传动的计算 . 21 进电动机的选择 . 21 第 4 章 横向进给伺服进给结构设计 . 24 削力的计算 . 24 珠丝杠螺母副的计算和选型 . 24 大工作载荷的计算 . 24 齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） V 大动载荷的计算 . 24 珠丝杠螺母副 的选型 . 25 珠丝杠副的支承方式 . 25 动效率的计算 . 25 度的验算 . 25 定性校核 . 26 界转速的验证 . 26 给伺服系统传动计算 . 26 定传动比 . 26 轮参数 的计算 . 26 . 27 动惯量的计算 . 27 机力矩的计算 . 27 进电机的 选择 . 29 第 5 章 主轴交流伺服电机 . 30 定传动方案 . 30 轴的变速范围 . 31 选主轴电机的型号 . 31 轴电机的校核 . 31 第 6 章 元件的选择 . 错误 !未定义书签。 轴系统的方案确定 . 32 装电动卡盘 . 32 电编码器 . 32 概述 . 32 主要技术性能 . 32 控刀架 /列刀 架 . 33 结论 . 35 参考文献 . 37 致谢 . 39 齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 题背景 机械制造业在世界经济发展中，作为基础产业，具有重要的地位。为此，各国的经济学家和企业 家在不断探索新形势下的各种先进制造技术及制造业的发展战略。作为制造业核心的机床制造业则是支柱的基石，是任何行业都不可或缺的。产生与发展的社会、经济基础 (1)我国现有的、数以万计的陈旧、落后的机床是机床大修与数控化改造行业产生的现实基础我国是一个发展中国家，由于长期自身机制的不适应性，经济实力过低、技术落后、设备陈旧，极大地制约着国民经济的发展。为尽快改变我国机械制造业的落后状态，近二十多年来，我们在艰难地发展民族机床制造业的同时，积极地引进了世界先进技术与设备。一方面与世界先进机床制造厂合作，不断生产出具有 世界先进水平的各类机床；另一方面直接购进了大量的各类机床。这一切都为我国国民经济的快速发展起到了巨大的作用。 但是，机床长期运转甚至超负荷使用，同时又缺少认真的维修与保养，造成机床严重磨损，丧失了精度；有些机床则由于企业人员及产品结构的改变，或由于技术力量不足而被长期闲置，需要使用时却发现早已锈迹斑斑，电控系统不能起动；由于新产品制造的需要，原有机床性能已不能满足使用要求，急需更新升级改造；由于世界计算机及网络技术的飞速发展，造成数控系统、驱动系统厂的产品更新加快，原有产品过早停产，给备件更换与维修带来一定 困难；况且数控系统的使用寿命一般在 5 10 年，而我国大多数机床都在超期服役。这些诸多因素都需要对机床进行大修及数控化升级改造。 (2)新进的大批二手机床成为机床大修及数控化改造行业的催化剂自改革开放以来，许多企业引进了一大批国外淘汰的旧机床，虽然有一部分尚能满足使用要求，但是多数由于缺少经验、技术、资料及备件等因素，造成虽廉价购进但却不能继续发挥作用而闲置的尴尬局面。其中不乏有为改造后投入使用而引进的旧机床和生产线。这里多数的二手机床只要再有适当的资金投入，经过大修改造即可发挥作用。 (3)显著的经济效益是 机床大修及数控化改造行业的发展动力对于机床拥有者来说，只需花费购买相同新机床 30%以下的费用即可获得相同的使用效果。根据国齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 2 际该行业的记载，即使将原机床的结构性能进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床 60%左右的价格。 对于机床大修改造业内公司来说，这不仅为他们的服务企业产生巨大社会经济效益，而且也是他们自身生存和发展的根本动力。 (4)机床大修及数控化改造的优势是该行业生存与发展的有利条件旧机床的大修、翻新、升级改造与购买新机床相比有优势。 床改造的内容及意义 数字控制机床又称为机床数控化改造，这是 一种将数字计算机技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。机床数控化改造较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性、高效能的自动化机床，是典型的机电产品。 机床数控化改造能缩短生产准备时间，增加切屑加工时间的比率； 使用机床数控化改造进行生产，加工的零件精度高，产品质量稳定 ,从而有效的提高了产品在市场上的竞争力； 机床数控化改 造具有广泛的适应性和较大的灵活性，因此能够完成很多机床数控化改造很难完成或者根本不能加工的、具有复杂型面、要求高精度的零件的加工； 许多机床数控化改造如加工中心具有自动换刀功能，使零件一次装夹之后就能够完成多个加工部位的加工，实现了一机多用，大大节省了设备和厂房面积； 生产者可以对生产成本进行预算，并对生产进度进行合理的安排，以达到提高经济效益的目的；应用机床数控化改造进行生产，减轻了工人的劳动强度，提高了工人工作的环境质量，增加了工人的生产积极性，促进了生产，提高了生产效率。 数控改造化车床是一种高精度、 高效率的自动化机床，也是使用数量最多的机床数控化改造，约占机床数控化改造总数的 25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、轮廓形状复杂的轴类、盘类等回转体零件的加工，能够通过程序控制自动完成园柱面、圆锥面、圆弧面和各种螺纹的切削加工，并能切槽、钻、扩、铰孔的加工。 由于数控改造化车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补功能，有些数控齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 3 改造化车床还具有非圆曲线插补功能以及加工过程中具有自动变速功能等特点，所以它的工艺范围要比普通车床要宽得多。 由于数控改造化车床刚性好，制造和对刀精度高 ，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以铣代磨。 数控改造化车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均匀的零件。使用恒线速切削功能，就可选用最佳速度来切削锥面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。数控改造化车床还适合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位选用较大的进给量，要求小的部位选用小的进给量。 由于数控改造化车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有 某些非圆曲线和平面曲线插补功能，所以可以加工形状特别复杂或难于控制尺寸的的回转体零件。 通车床的 数控 改造主要解决的问题 解决形状复杂、精密、多品种及中小批零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，随着制造技术向自动化、柔性化方向的发展，当前机床的数控化率已成为衡量一个国家制造工业水平的重要标志。但目前我国数控机床的广泛应用受到一些条件的限制。有关统计资料表明，目前我国机床总拥有量为 378 万台，其中数控机床只有 8 万多台，远远低于美国、日本、德国、韩国等制造业发达国家机床数控化率 20以上的水平。国 内数控设备严重失衡的原因：数控机床价格昂贵，一次性投资大，对中小型企业常是心有余而力不足；同时各企业有大量的普通机床，如果全部用数控机床来代替也将造成很大的浪费。要较好地解决问题，用数控技术对普通机床进行改造，是既适合我国国情又能提高机床数控化率的一条有效途径，是我国尤其在中西部欠发达地区企业设备技术改造的主要方向之一。改造的方案普通机床的数控化改造一般是指对现有普通机床的某些部位做一些改装，再配上经济型数控装置或标准型数控系统，从而使原机床具有数控加工的能力。普通机床数控化改造后较改造前机床的自动化程度 高、专业性强、加工精度及生产率都有很大的提高；改造机床的费用比购买数控机床的费用低、经济性好、生产周期短。改造中应完成的两项主要工作是：增加数控系统和进行机械系统的改造。数控系统的选择控制方式选择目前数控系统控制方式齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 4 主要有种类型：步进电机拖动的开环系统、异步电机或电机光栅测量反馈的闭环数控系统和交伺服电机拖动编码器反馈的半闭环数控系统。其中步进电机拖动的开环系统，其伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。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，使步进电机转动， 通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。该系统位移精度较低，但结构简单、调试维修方便、质量稳定可靠、成本低、抗干扰性能强、对环境室温要求不高，易改装成功，适用于精度要求一般的中小型机床的改造，这是目前数控改造中应用最为广泛的一种。 控机床及其特点 随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。在机床行业，由于采用了数控技术，许多过去在普通机床上无法完 成的工艺内容得以完成，大量普通机床为数控机床所代替，这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。目前数控机床已经遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床、建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。 综上所述，数控机床在促进技术进步和经济发展，提高人类生存质量和创造新的就业机会等方面，起着非常重要的作用。 数控机床是一种高效能自动加工机床，是一种典型的机电一体化产品。与普通机床相比，数控机床具有如下一些优点： 易于加工异型复杂零件；提高生产率；可以实现一机多用，多机看管；可以大大减少专用工装 卡具，并有利于提高刀具使用寿命；提高零件的加工精度，易于保证加工质量，一致性好；工件加工周期短，效率高；可以大大减少在制品的数量；可以大大减轻工人劳动强度，减少所需工人数量等。 数控机床的机械结构主要由传动系统、支承部件、分度台等部分组成。传动系统的作用是把运动和力由动力源传递给机床执行件，而且要保证传递过程中有良好的动态特性。传动系统在工作过程中，经常受到激振力和激振力矩的作用，使传动系统的轴组件产生弯曲和扭转振动，从而影响机床的工作性能。随着机床切削速度的提高和自动化方向的发展，传动系统的结构组成越来越 简单，但对其机械结构性能的要求却越来越高，从而使传统的设计方法远远达不到要求，这样，各种设计理论的研究和使用就得到了迅猛的发展。 齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 5 数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是通过数字信息自动控制的，操作者在加工过程中无法干预，不能像在普通机床上加工零件那样，对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿，所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善，制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求，数控机床的结构设计已形成自己的独立体系 ，在这一结构的完善过程中，数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。 控机床的工艺范围及加工精度 随着机械制造生产模式的演变 ,对机械制造装备提出了不同的要求 0 年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度 ,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。从 90 年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高 ,采用拟实制造和快速成形制造技术。 工业发达国家都非常注重机械制造 业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强 ,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。 因此，要缩小我国同工业发达国家的差距 ,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重 。 数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前 4 名。 数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。 华中数控 这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 6 意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。 我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。 机床精度 工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等 5 种。 前我们国家内承认的大致是四种体系：德国 准、日本 准、国际标准 准、国标 标和国际标准差不多。 的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到 准 .、统计法 ),就是一台高精度机床，在 准 .、统计法 )以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。 只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。 控机床的经济分析 目前世界著名机床厂商在我国的投资情况 1. 2000 年，世界最大的专业机床制造商马扎克（ 宁夏银川投资建了名为 “宁夏小巨人机床公司 ”的机床公司，生产数控车床、立式加 工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产 600 台，目前正在建 2 期工程，建成后可以年产 1200 台。 2. 2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心 120 台左右。 3. 2002 年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为 1000 台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。 前生产能力不知。 生产能力 800 台。 民营企业进入机床行业情况 2000 年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力 300 台。 2 2004 年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。 3 2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。 军工企业技情况 军工企业得到国家拨款开始于当年 “大使馆被炸 ”，后来台湾阿扁上台后，大规模技开始了，军工企业进入新一轮的技高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近 3 年来，我们的军工企业从欧洲和日本 买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 7 机床厂商为了迎接这次大技，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。 听在军工企业的朋友讲，阿扁如果再能 “顶 ”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，胡锦涛总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过 10 年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。 控机床的发展趋向 机床数控化改造最 早是从美国开始研制的。 1948 年，美国帕森斯公司在研制加工直升机桨叶轮廓用检查样板的加工机床任务时，提出了研制机床数控化改造的初始设想。 1949 年，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室合作，开始从事机床数控化改造的研制工作。并于 1952 年试制成功世界上第一台机床数控化改造实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床。经过三年改进和自动编程研究，于 1955 年进入实用阶段。一直到 20 世纪50 年代末，由于价格和技术原因，品种多为连续控制系统。到了 60 年代，由于晶体管的应用，数控系统提高了可 靠性且价格开始下降，一些民用工业开始发展机床数控化改造，其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数控技术不仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到焊接机、火焰切割机等，使数控技术不断的扩展应用范围。 自 1952 年，美国研制成功第一台机床数控化改造以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量等相关技术的发展，机床数控化改造也在迅速地发展和不断地更新换代，先后经历了五个发展阶段。 第一代数控： 1952采用电子管元件构成的专用数控装置。 第二代数控：从 1959 年开始采用晶体管电路的 统。 第三代 数控：从 1965 年开始采用小、中规模集成电路的 统。 第四代数控：从 1970 年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统。 第五代数控：从 1974 年开始采用微型电子计算机控制的系统。 目前，第五代微机数控系统基本上取代了以往的数控数控系统，形成了现代数控系统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成电路，具有很强的程序存储能力和控制功能。这些控制功能是由一系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强，几乎只需改变软件，就可以适应不同类型机床的控制要求，具有齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 8 很大的柔性。随着集成电路规模的日益扩大 ，光缆通信技术应用于数控装置中，使其体积日益缩小，价格逐年下降，可靠性显著提高，功能也更加完善。 近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中，先后出现了计算机直接数控系统，柔性制造系统和计算机集成制造系统。所有这些高级的自动化生产系统均是以机床数控化改造为基础，它们代表着机床数控化改造今后的发展趋势。 数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。 数控机床的发展在很大程 度上取决于数控系统的性能和水平，而数控系统的发展及其技术基础离不开微电子技术和计算机技术。随着计算机及其软硬件技术的飞速发展，数控系统的硬件平台趋于一致化，而控制系统软件的竞争日益加剧。我国的数控系统经过“六五”期间的引进，“七五”期间的数控系统开发，“八五”期间的数控应用技术研究以及“九五”期间的主数控系统软件开发应用，已逐步形成了以航天数控、蓝天数控、华中数控和中华数控为主的数控系统产业。 近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。目前我国 一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。 我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在 800010000 转 /分以上的数控机床。 我国数控机床行业近年来大力推广应用 信息技术，很多企业已开始和计 划实施应用 电子商务。如，济南第二机床集团有限公司的 00%，是国家级“ 范企业”，企业的 统应用也非常成功，现代化管理水平较高。 但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。 一、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 9 技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产 品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。 二、产品成熟度较低，可行性不高。国外数控系统平均无故障时间在 10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅 3000时；整机平均无故障工作时间国外达 800 小时以上，国内最好只有 300 小时。 三、创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。 随着柔性制造系统的迅速发展和 计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高要求。当今数控机床信息化正朝着以下几个方面发展。 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质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。同时，新一代数控机床将采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力。 智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自 动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。 基于 数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用 制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现 集成。随着术的发展，当前又出现了 成的全自动编程方式，其编程所需的加工 工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的 据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。 发展可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 10 合式集成电路，减少元器件的数量，从而提高可靠性。同时通过自动运行诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。 一、是高速加工技术发展迅速 高速加工技术发展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动 技术，优化机床结构，采用当前数控机床技术发展趋势 高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，发展到机床加工全面高速化，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转；快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到 10 秒、 3 秒、 1 秒以下，换刀速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。 二、是精密加工技术有所突破 通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺 服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精度，减少形位误差、表面粗糙度。加工精度平均每 8 年提高 1倍，从 1950 年至 2000 年 50 年内提升 100 倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以达到 1m，进入亚微米超精加工时代。 三、是技术集成和技术复合趋势明显 技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一，如工序复合型 车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工技术复合，跨加工类别技术复合 金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合等，目前已由机加工复 合发展到非机加工复合，进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床 复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。 齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文） 11 第 2 章 数控系统的选择 控系统的选择 数控机床 是一种先进的加工设备，它以高精度、高可靠性、高效率、可加工复杂曲面工件等特点得到广泛应用。但若选型不当，则不能发挥其应有的效益，且使资金大量积压，从而产生风险。广义的选型主要包括机型选择、 数控系统 选择、机床精度选择、主要 特征规格选择等。其中机型选择和 数控系统 选择风险最大，机床精度和主要特征规格选择次之，故要减少选型风险，可从以下几方面着手。 一、机型选择 在满足加工工艺要求的前提下设备越简单风险越小， 车削 加工中心和 数控车床 都可以加工轴类零件，但一台满足同样加工规格的 车削 中心价格要比 数控车床 贵几倍，如果没 有进一步工艺要求，肯定选择 数控车床 风险较小。同样在经济型和普通型数控车床中要尽量选择经济型数控车床。 二、 数控系统 选择 在选购 数控机床 时，同一种机床本体可配置多种数控系统。在可供选择的系统中，性能高低差别很大，直接影响到设备价格构成 。目前数控系统种类、规格极其繁多，进口系统主要有日本 国 本 国 大利 班牙 国 。国产系统主要有广州系统、航天系统、华中系统、辽宁蓝天系统、南京大方系统、北方凯奇系统、清华系统、 统等，每家公司都有一系列各种规格的产品。减少数控系统选型风险的基本原则是： 性能价格比 大，使用维修方便，系统的市场寿命长。因此不能片面追求高水平、新系统。而应该以满足主机性能为主，对系统性能和价格等作一个综合分析，选用合适系统。同时应逐渐少选传统的封闭体系结构的数控系统或 入 构的数控系统，因为这类系统的功能扩展、改变和维修都必须借助于系统供应商。应尽可能选用 入 构或 构的开放式数控系统，这类系统的 件全部装在计算机中，而硬件部 分仅是计算机与伺服驱动 和外部 1/O 之间的标准化通用接口，就像计算机上可以安装各种品牌的声卡、显卡和对应的驱动程序一样，用户可以在 台上，利用开放的 核，开发所
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