X6132铣床经济型数控改造（纵向改造）（含全套CAD图纸）
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X6132
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X6132铣床经济型数控改造（纵向改造）（含全套CAD图纸）,X6132,铣床,经济型,数控,改造,纵向,全套,CAD,图纸
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摘要本设计说明书包括：概论、总体设计和结论三大部分。通过对我校教学实习基地的一台X6132铣床结构和性能的研究，针对盘式凸轮加工的特点，并结合现有条件，确定了铣床的数控化改造方案，介绍了滚珠丝杠、步进电动机的计算和选型设计及铣床数控改造的方法、改造部位、数控系统设计及机床改造时应注意的问题。改造后的铣床，进给传动实现自动变速，纵向、横向、垂直进给系统进行数控控制，并要求达到纵向最小运动单位为0.01 /脉冲，横向最小运动单位0.005 /脉冲，垂直方向最小运动单位0.005 /脉冲并且可以提高生产效率，保证产品质量和减轻工人的劳动强度。关键词：铣床；数控改造；滚珠丝杠；步进电动机ABSTRACTThis introduction of the design included three main parts: The draw-up of the general outline, the decision and the conclusion. After studying the construction and capability of X6132 milling machine in our collegeS teaching practice basement，the rebuilding method of X6132 milling machine was introduced，including the selection and design of ball screw and step electromotor. It also introduces the method and changing parts of milling machineS numerization rebuilding，the design of numerical system are also discussed and it inquires into the relevant questions of the numerization rebuilding. After the transformation of the milling, feed speed automatic transmission, vertical, horizontal, vertical feed CNC control systems and requirements to achieve the minimum vertical movement of 0.01 units / pulse, the minimum lateral movement 0.005 units / pulse, vertical movement smallest unit 0.005 / pulse and can increase productivity and ensure product quality and reduce labor intensity of workers.Keywords： Milling machine ；Numerization rebuilding; Ball screw; Step electromotor目 录序言 4第1章 绪论61、1数控系统发展史6 1、2国内数控机床的状况分析71、3数控机床的改造的必要性111、4数控机床改造的经济性技术分析12 1、5数控机床改造的可行性分析15第2章、数控铣床总体方案的拟定 162、1设计目的和意义16 2、2设计任务与要求17 2、3设计应注意的问题192、4总体设计方案的拟订19第3章、伺服进给系统机械部分的设计计算和选型20 3、1工作台总质量的估算20 3、2确定系统的脉冲当量203、3切削力的计算213、4机床导轨的选择233、5滚珠丝杠螺母副的计算和选型233、6齿轮传动比计算333、7步进电动机的计算和选型343、8控铣床加工程序的编制49第4章、滚珠丝杠副间隙的调整52 4、1滚珠丝杠副的调整方法 52 4、2滚珠丝杠螺母副在数控机床上的使用55第5章 数控操作系统55 5、1“世纪星”HNC-21/22数控系统简介56 5、2“世纪星”HNC-21/22数控系统使用技巧58 5、3“世纪星”HNC-21/22数控系统编程指令特点59第6章 设计总结61第7章 参考文献62第8章 致谢辞63第9章 附录64 序言经济型数控是我国80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造铣床，投资少、见效快，成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，产品的更新换代也不断加快。因此，对数控机床的改造也就显得比较重要，数控机床的设计与改造也成为工业发展的一个重要方面。铣床的应用十分广泛，主要用于加工面或成型表面。若要在立式铣床上加工圆弧、凸轮等特殊类平面时，就要借助于圆工作台、分度头等机床附件，并对机床进行整体调整。加工精度较低，基础调整工作费事。所以，为提高工件的加工精度，保证产品质量，便于加工圆弧面和凸轮的曲面等，可以利用数控方法对铣床进行数控化改造。数控铣床，由于可以较好的解决形状复杂、精密小批多变零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，因此，在世界上得到了大力的发展，各种类型的数控铣床不断出现，数控铣床的发展趋势是：一方面研究功能齐全自动化程度高的数控铣床，以促进社会生产达到更高的自动化水平；另一方面普遍推广经济型数控铣床以加速现有生产体系的改造。由于历史的原因，我国普通加工设备多，数控加工设备少;老设备多，新设备少。许多企业的机床精度差、故障率高。通过机床数控改造使普通机床不仅具有好的加工精度，而且还具有数控机床的功能。十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控铣床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个教学环节，也是学生解决工程问题的重要环节。其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风。本说明书分为绪论、设计内容、总结三大部分，分别介绍了此次设计任务将万能卧式铣床（X6132）改造为经济型数控铣床；有关经济型数控铣床改造总体方案确定及框图、进给伺服系统机械部分设计计算及校核、加工程序编制；主要是对本次毕业设计的心得。 第1章绪论1、1系统发展史1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“Numerical Control”。 1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。 1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类加工中心。 1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统，这就是柔性制造系统FMS。1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技术的发展得以快速发展。 1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程序。DNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。FMS柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。20世纪90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS。其中，数控是其基本控制单元。20世纪90年代，基于PC-NC的智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础，使升级换代变得非常容易。充分利用现有PC机的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得以实现。1、2国内数控机床的状况分析近年来我国企业的占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。 近年来我国出口额增幅较大的有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的品种以中低档为主。 1、2、1新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位 例如：全长33公里的上海磁悬浮快速列车线，是“十五”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的2550根轨道梁是整个工程的最关键部分，对加工轨道梁的精度提出了相当高的要求。去年年初，沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期6个月、标的6200万元在磁悬浮轨道专用项目公开招标中折桂，并于8月底将一次性验收合格的8台数控镗铣床组成的轨道梁生产线一次试车成功，目前这套铣镗加工中心已加工出轨道梁1100根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好的基础。 1、2、2产量大幅度增长，数控化率显著提高 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 1、2、3发展的关键配套产品有了突破 近年来通过政府的支持，配套生产得到了快速发展。如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台；烟台第二机床附件厂开发了为配套的多种动力卡盘和过滤排屑装置；济南第二机床集团公司的数控龙门镗铣床、数控落地镗铣床及数控锻压设备等30多个系列100多个品种的数控配套产品。 1998年世界机床进口额中大部分是，美国进口机床的数控化率达70%，我国为60%。目前世界消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用、成套设备为主。随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的ERP即工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂、车间的最底层加工设备不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的ERP就比较“虚”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即必须达到起码的数量或比例；第二就是所拥有的必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。 以FANVC和西门子为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统。在这些系统中，除了传统的RS232接口外，还备有以太网接口，为联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，的网络接口功能被定义为用于远程监控、远程诊断。 专家分析预测 1、2、1推广应用逐步由经济型为主向普及型为主转变。据预测分析，到2005年我国机床的数控化率为9.5%-10.36%，到2010年将达到16.5%-19.27%。在2001-2010年，经济型所占比重继续减少，普及型所占比重继续增长，高级型的需求缓慢增长。1、2、2 数控金切机床的构成比逐渐趋于合理。工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效的需求增长，这将导致拥有量和市场消费量中各类的构成比不同于传统的机床构成比.1、2、3数控系统的应用由向单元（系统）方向发展。目前欧、美、日等国应用DNC已很普遍，柔性制造单元已占销售量的30%以上。而我国FMC、FMS和FML的拥有量不足50套，相当于日本80年代的水平，占消费额不到5%。 1、2、4出口前景良好。1998年及前几年我国机床工具的出口额徘徊在5亿美元左右，2000年上升到7.85亿美元，随着东南亚经济复苏和我国出口多极化市场的形成和巩固，以及我国加入WTO，今后几年我国机床出口将实现平稳、持续增长。预计到2005年出口创汇可达到12亿美元。入世对中国机械工业的结构性冲击 1、2、1部分行业发展主导权有可能受到冲击。在以下行业将表现得更为突出：一是在国内处于市场成长期、外方掌握专有技术并处于垄断地位的技术密集型行业，如燃气轮机、直流输电关键设备、半喂入式水稻联合收割机、机电一体化的汽车发动机附配件等；二是单靠有限市场难以发挥企业生产能力、迫切需要全球市场支撑的行业，如高压开关、大型变压器、高档科学仪器、高档数控系统、智能化工业控制系统等；三是国内外制造成本相差较大、外方享有明显的品牌优势、在华设厂可以在世界市场获取丰厚利润的劳动密集型或易于流通的装配型产品行业，如照相机、复印机、部分工业和民用仪表、高品质低压电器等。1、2、2工程成套行业将面临更严峻的竞争。随着服务贸易领域对外开放，实力雄厚的国外公司可能更积极地到国内举办由其控制的、以工程承包为主要业务的工程公司，以其母公司产品为后盾，以熟悉国内情况的中方雇员为业务骨干，与我内资企业展开激烈的竞争。 1、2、3我国机械工业自主技术创新的积极性有可能被抑制。由于外资在华机械企业主要承担制造车间的角色，技术来源主要依靠其母公司，而原本就实力有限的内资企业在完全开放的市场竞争中坚持自行研制开发将冒很大风险，为了节省投入，提高产品的形象，多数内资企业将尽可能与外方合作，采用国际同行的技术进行生产。1、2、4处于幼稚期的自主产业的成长环境趋于严峻。由于国外企业将更加不愿转让技术，更愿意通过在华举办由他们控制的企业来与内资机械企业争夺中国用户的订单，国内用户也有了更多的便利采购外资产品，从而部分处于成长初期的重要产品自主产业的培育壮大将更困难。1、3数控机床的改造的必要性1、3、1微观看改造的必要性 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。 （1） 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。（2）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。 （3）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。（4）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。 （5）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。 （6）可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 （7）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（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 1、3、2宏观看改造的必要性 宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9，而日本在1994年已达20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。这是一批很大的设备存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决好关键技术问题，就能以最小的投资盘活最大的存量资产，即可争取到最大的经济效益和社会效益。尤其对引进的CNC机床，已经花费了几十万到上千万美元，若在出现故障后不能及时维修、排除故障，就会造成较大的经济损失。数控机床维修、升级改造与购买新机床相比，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，因此，机床的数控维修改造具有很多优势。1、4数控机床改造的经济性技术分析1、4、1 品种多样 经济型数控系统最早应用于普通车床的数控化改造，现已扩展到车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、拉床、刨床、冲床、螺纹磨床、气割机和各种专机以及各种辅助装置等，行业的分布也从传统的机床行业为主向其它行业发展，比如汽车、航天航空、兵器工业以及一些检测设备等。同时一些非传统用户如印刷、包装、医疗、缝纫、化工等行业对经济型数控系统的需求也在增加。针对于不同的行业，经济型数控系统有它自己不同的功能。1、4、2功能较全 目前高档型数控系统和普及型数控系统的功能虽然越来越齐全，但因价格较贵，且在某些具体应用的场合，这些系统的功能得不到充分应用。所以，为了降低价格，追求实用性，便出现了适应不同加工要求，功能简化的经济型数控系统。经型数控系统可以满足一般的精度要求，用于加工形状简单的直线、斜线、圆弧以及带有螺纹的零件。它适用于多品种、大、中、小批量的自动化生产，对产品的适应性强。加工出的产品尺寸一致性好、合格率高。可以节省大量工装费用，减轻工人的劳动强度，提高工人素质，促进技术进步，增强企业应变能力，为提高企业竞争力创造条件。目前的经济型数控系统，已经具有一定的开放性，用户可以根据需要增加系统的功能。控制轴数可达1-5轴，并可实现4轴联动。既可采用开环控制，也可实现闭环控制。具有刀具半径补偿、长度补偿、丝杠螺距补偿等补偿功能。系统分辨率高达0.001mm，快移速度可达8000mm/min，并有完整的S、M、T功能。多数系统采用大尺寸高分辨率LCD显示屏，人-机界面友好，全中文显示，全屏幕编辑，动态显示运动轨迹。可以进行故障自诊断，可与PC机通讯实现“海量”存储2-5。一些经济型数控系统已从单CPU发展到多CPU并行工作，提高了加工精度，减少了辅助时间，自动化程度进一步提高。1、4、3可靠性较高 在工业环境中，经济型数控系统由于采用了一定的硬件抗干扰和软件抗干扰措施，因此，对于电网的电压波动、射频干扰均具有一定的抵抗能力；在有油污、粉尘的环境中能够比较可靠地地工作，防尘、防溅能力较强。目前，诸如烧功率管的系统性故障与5年前相比明显降低，MTBF一般可达5000-10000小时。1、4、4价格低廉 经济型数控系统一个最明显的优势就是它的经济性价格低廉。经济型数控系统的成本通常不超过主机成本的1/3，具有可观的经济性，其价格大约是同等配置带伺服电机系统的1/4，甚至更低，它特别适合于普通机床的数控化改造，易于在生产一线大面积推广。经济型数控系统在今后的发展中只有继续保持价格方面的优势，才能不断扩大其市场的占有份额。1、4、5 操作简单 经济型数控系统之所以在我国具有强大的生命力，能够生存并迅速发展，除了价格方面的优势外，另一个突出的特点就是其使用方面的“简易”性，与中、高档数控系统相比，它具有操作简单、方便易学的特点，适合目前我国企业的员工水平，容易掌握和使用，不需要花大力气进行培训，用户乐意接受。1、4、6 维修方便 数控系统在使用过程中出现故障是不可避免的，问题的关键在于，一旦发生故障，怎样在最短的时间内予以排除，尽可能不影响生产。中、高档的数控系统因为系统环节比较多、结构比较复杂，出现问题后，使用单位的维修人员不能准确判断，常常要依赖系统的生产厂家来解决问题。这样，既影响了生产，又增加了使用单位的维修费用。并且一些进口的数控系统，即使你能判断出问题的所在，但你没有可替换的备件或元件，最后也只得求助系统的制造商或代理商，花去的费用相当可观。而经济型数控系统因为系统环节少、结构简单，发生故障后，维修人员很容易查出问题，只要更换备件或个别器件即可排除故障，修理耗时短、费用低，企业自己能够掌握。1、4、7 售后服务有保障 目前，比较大的经济型数控系统生产厂家，在全国范围内都建立有售后服务网，并在主要工业城市设有售后服务点。利用这些网点一方面可以进行设备的维修，一方面可以对用户进行使用培训，解决了用户的后顾之忧，巩固了自己的销售市场。从实际可操作性出发列出几种应考虑的情况：从机床自身的价值考虑，分析要达到改造目标所需投入是否偏高；从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值；从该机床的投入产出率估算，是否能较快收回投资，然后迅速产生较好效益； 机床改造后提高了机床精度，增加了功能，是否能使本单位产品提高水平，或者能有利于开发新产品，从而获得附加效益。改造资金来源可靠。1、5数控改造的可行性分析主要是瞄准改造目标及加工对象，对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否合理；机床的基础部件和结构件是否仍然完好；普通机床改为数控机床，要考察各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用；测量机床目前的各项精度与出厂精度进行对比，是否存在差距； 综合总结目前机床存在的一切故障和历史上出现过的重大故障。针对上述问题，对照改造目标和典型工件，编写改造任务书，做到改造后的机床达到一定的先进性和实用性。第2章 数控铣床改造总体方案的拟订2、1设计目的和意义通过毕业设计，学习了系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深时所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充了知识，使认识提高到一个新的水平，通过毕业设计的实践，培养了调查研究的习惯和工作能力，练习查阅查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择设计计算公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果，通过毕业设计，不但提高了解决具体问题的独立工作能力，具体动脑动手能力，而且建立了正确的设计和科研思想和牢固树立实事求是的态度。2、1、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。一般大型机严肃认真的改造只需工作床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。2、1、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。2、1、3提高生产效率机床经数控改造后可实现加工的自动化效率比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。将万能卧式铣床的本体进行适当的修复和改造，配上经济型数控系统和伺服系统，改造成性能和价格比较高的经济型数控铣床，具有重大的社会经济意义。2、2设计任务与要求 2、2、1设计任务 将万能铣床改造成经济型数控铣床，要求该铣床能够加工复杂机械零件，主要用于加工面或成型表面，借助于圆工作台、分度头等机床附件加工圆弧、凸轮等特殊类平面。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。（1）、设计计算、编程、操作说明书一份。（2）、数控铣床改造传动系统图一份。（3）、改造后的整理布置图一份。（4）、纵向进给系统改造装配图一份。（5）、横向进给系统改造装配图一份。2、2、2设计参数X6132铣床数控改造技术，设计参数如下：工作台尺寸(长*宽)（）： 1250*320工作台最大行程: （）： 纵向 800横向 300垂直 400主轴转速范围(18级)：(r/min) 301500 主轴端孔锥度： 7:24刀杆直径(三种) ：（） 22 27 32主轴孔径 ： （）： 29快速进给量: （）纵向 2.3 横向 2.3垂直 0.77 进给量范围: （） 纵向 0.01-1 横向 0.01-1垂直 0.0033-0.33定位精度：（） 主电机:功率 () 7.5转速 (r/min) 1450进给电动机：功率 () 1.5转速 (r/min) 1410起动加速时间 ： () 25滚珠丝杠导程 ： （mm） 纵向 6横向 6垂直 6机外形尺寸：（mm） 1831*2064*17182、3设计应注意的问题2、3、1应尽量保留铣床的手动功能，以便操作人员对刀及调整机床。2、3、2改造前先测出丝杆传动间隙，并在编程时予以补偿，改造后应测出有关参数，如最大实载切削速度、最大背刀吃刀量等，作为编程时参考依据。2、3、3应尽量消除齿轮副和丝杆副的间隙，齿轮全部采用双片薄齿轮错齿法消除啮合间隙。也可采用软件补偿进给量的方法消除。2、3、4铣床工作台重，而且铣削力也较大，垂直丝杆要配备较大功率的驱动电动机，要在工作台上加配重或平衡液压缸来平衡。2、3、5滚动丝杆没有自锁能力，垂直坐标不能锁住，工作台会自动下降，可采用超越离合器和摩擦离合器产生制动达到自锁。2、4总体设计方案的拟订2、4、1主传动的数控化改造：（1）、主传动的电气部分的数控改造：保留原来的电气系统的方案。因X6132是小型铣床改造故主传动用普通交流电动机拖动。（2）、主传动机械部分的数控改造：因保留原电气系统，因此主传动链维持不变。主轴箱体内的传动部分不需要改造，主传动机械部分改造主要是主轴部件和支承或工作台导轨的改造。2、4、2进给传动的数控化改造：（1）、进给传动电气的数控改造：电气部分的改造主要是确定控制方式；选择伺服系统和测量元件。(a)、确定控制方式：因X6132属小型机床，数控化改造采用开环控制方式，数控系统多为以单板机或单片机为主控制单元的简易控制系统。（b）、选择伺服系统：因步进电机驱动系统价格低，结构简单，安装调试和维修方便，故X6132伺服系统采用步进电动机驱动。 因所选开环控制方式，故无须位置检测元件。（2）、进给传动机械部分的数控改造：进给系统机械部分数控化改造主要是提高移动部件的灵活性，减少或消除传动间隙；特别是减少反向间隙等内容。其改造量较大，通常改造部位有导轨副、进给箱和移动元件等。（a）、采用滚动导轨副。（b）、将步进电动机直接与丝杠相连接。（c）、采用滚珠丝杠副将旋转运动转换为直线运动。第三章 伺服进给系统机械部分的设计计算和选型3、1工作台总质量的估算 数控系统的工作台包括溜板箱、床鞍、拖板等零部件，则工作台的总质量等于上述零部件的质量和。纵向工作台质量为：=2200N横向工作台质量为：=4500N垂直工作台质量为： =10000N3、2确定系统的脉冲当量控制系统给出一个脉冲指令，机床工作台就前进一个单位的位移量，这个最小的运动单元称为脉冲当量，它决定了数控机床的加工精度和驱动系统的最高频率。经济型数控铣床的脉冲当量在0.0050.01mm/step之间。所以取 : 纵向进给的脉冲当量为：0.01mm/step； 横向进给的脉冲当量为：0.005mm/step； 垂直进给的脉冲当量为：0.005mm/step。3、3切削力的计算切削力的计算：由机床设计手册可知，切削功率为：N切削功率=KN额=10.87.5=6（KW） （3、1）式中：N额主传动电动机功率，取N额=7.5(KW)主传动系统总功率，取=0.8；=（0.70.85）；K进给系统功率系数，K =1; 主切削力Fz(N)按经验公式估算（取为=0.8）Fz=60000N切削功/V线=600006100=3600N （3、2）式中取 V线=100m/min表2.1 端铣时铣削力的经验比值端铣方式比值对称端铣不对称逆铣不对称顺铣F纵/Fz0.300.400.600.900.150.30F垂/Fz0.850.950.450.700.901.00F横/Fz0.500.550.500.550.500.55端铣时由表格选取参数计算得铣削时切削力各分力为： F纵=0.35Fz=0.353600=1260N F垂=0.90Fz=0.903600=3240NF横=0.53Fz=0.533600=1908N表2.2圆柱铣刀的铣削分力的经验比值周铣方式比值逆铣顺铣F纵/Fz1.001.200.800.95F垂/Fz0.200.300.750.80F横/Fz0.350.400.350.40圆柱铣刀的铣削时由表格选取参数计算得铣削时切削力各分力为：F纵=1.1Fz=1.103600=3960NF垂=0.40Fz=0.403600=1440NF横=0.30Fz=0.303600=1080N以上是从刀具角度进行计算,从机床和夹具设计角度为便于和机床坐标系统一,在机床坐标系中:端铣时:Fz = F纵=1260NFy = F垂=3240NFx= F横=1908N圆柱铣刀的铣削时:Fx = F纵=3960NFy= F垂=1440NFz = F横=1080N3、4机床导轨的选择纵向方向上丝杠带着工作台沿导轨移动，要求移动部件对指令信号作出快速响应的同时，还要求有恒定的摩擦阻力和无爬行现象。且运动部件重量不大，切削力也不大，行程较小，所以确定采用有预加载荷燕尾形滚动导轨。横向、垂直方向上丝杠传动，螺母带着工作台移动，承载较大一些，采用矩形滑动导轨。3、5滚珠丝杠螺母副的计算和选型表3.1各种类型导轨的工作台负载计算公式工作台负载Fm计算公式矩形导轨Fm= KFx+f(Fz+Fy+G)燕尾形导轨Fm=KFx+f(Fy+2Fz+G)三角形导轨Fm=KFx+f(Fz+G)圆形导轨Fm=Fx+f表中：Fx, Fy, Fz切削分力(N);G移动部件的重力(N)；K考虑颠覆力矩影响的试验系数；f导轨上的摩擦系数；f轴套和轴架以及主轴键上的摩擦系数；T主轴上的扭矩(N.M);主轴直径（mm）;G:为纵向溜板及工件的重力；3、5、1纵向进给丝杠的计算和选型（选导轨为燕尾形导轨）（1）计算进给牵引力Fm(N) 纵向进给时：Fm=KFx+f(Fy+2Fz+G)=1.1+0.2(1440+2+2200)N =551 6N （3、3）正常情况下燕尾形导轨取：K=1.1；f=0.2；G=2200N；（2）计算最大动负载= （3、4） 式中：最大动负载(N)； 工作负载(N), =5516N; 运转系数, 一般运转取1.21.5；有冲击的运转取1.52.5；取=1.5； 硬度系数，硬度为60HRC时=1.0；硬度小于60HRC时1.0； L寿命（以单位1，如1.5则为150万转）；寿命L可按下列公式计算：L= （3、5） 式中：n滚珠丝杠的转速(); T使用寿命时间（h）;取数控机床T=1500h;n=1000s/L （3、6）式中：s 最大切削力下的进给速度,可取最高进给速度的1/21/3,这里取0.5m/min； L0 滚珠丝杠导程,初取6mm；所以由公式（3、4）（3、5）（3、6）计算得： n=1000s/L0=100010.56r/min=83.3 r/minL=60nT/ =6083.315000 =74.97 =1.51.05516N= 34888.16N（3）滚珠丝杠螺母副的选型查阅机床设计手册，可采用WCh5012型（无衬套）外循环齿差调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，其额定动负载为40500N，精度等级查表选为4级。（4）传动效率计算 =tan/tan(+) （3、7）式中： 螺纹的螺旋升角,取422； 摩擦角，取10；所以由公式（3、7）得： =tan422/tan(422+10)=0.965 表3.2 滚珠丝杠的行程公差项目符号有效行程lu/mm 精 度 等 级 1 2 3 4 5目标行程公差 ep315 6 8 12 16 23315400 7 9 13 18 25400500 8 10 15 20 27500630 9 11 16 22 30行程变动量公差mp Tjmax可以满足要求。因数控机床有较大的切削用量，应选稍大一点转矩的步进电动机，以保证有一定的余量。但是此步进电动机的最高空载起动频率为2500Hz fmax=3833.3Hz的要求，可采用软件升降速来实现。(2) 校核步进电动机转矩（a）等效转动惯量的计算传动系统折算到电动机轴上的总的转动惯量J可以由下式计算： J=J+J1+( J2+J3)/ i+ G (180p) /ig(b ) （3、29）式中: JM 步进电动机转子的转动惯量（kgcm）； J1, J2 齿轮的转动惯量（kgcm）； J3 滚珠丝杠的转动惯量（kgcm）。 参考同类型的机床，应选的步进电动机为150BF5型，其转子的转动惯量J J=12kgcm对材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可按下列公式估算： J=0.78L （3、30）式中：D圆柱零件直径（cm）; L零件轴上长度（cm）；小齿轮的转动惯量J1（小齿轮圆直径为40mm,宽20 mm） J1=0.782 kgcm=0.39936kgcm 大齿轮的转动惯量J2（大齿轮圆直径为100mm,宽20 mm） J2=0.782 kgcm=15.6kgcm 滚珠丝杠的转动惯量J3 （滚珠丝杠的总长1000 mm，名义直径50 mm） J3=0.78100 kgcm=48.75 kgcm托板的运动惯量：Jw= G (180p) /ig(b )=2200(1800.01) /2.510(3.140.75 )=20.56 kgcm代入（3、29）式可得：J=J+J1+( J2+J3)/ i+ G (180p) /ig(b )=12+0.39936+(15.6+48.75)/ 2.5+20.56 kgcm=43.26 kgcm因步进电动机与传动系统的惯量应相匹配：0.25J/J=0.28 Tjmax=4.28Nm可以满足要求。因数控机床有较大的切削用量，应选稍大一点转矩的步进电动机，以保证有一定的余量。此步进电机的最高空载起动频率为8000Hz满足fmax=7666.67Hz的要求。（2）校核步进电动机转矩（a）等效转动惯量的计算传动系统折算到电动机轴上的总的转动惯量J可以由下式计算： J= J+ J1+( J2+ J3)/ i+ G (180p) /ig(b )（3、45）式中: J 步进电动机转子的转动惯量（kgcm）； J1, J2 齿轮的转动惯量（kgcm）； J3 滚珠丝杠的转动惯量（kgcm）；参考同类型的机床，应选的步进电动机为110BF02型，其转子的转动惯量J J=6kgcm对材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可按下列公式估算： J=0.78L （3、46）式中：D圆柱零件直径（cm）; L零件轴上长度（cm）；小齿轮的转动惯量J1（小齿轮圆直径为42mm,宽20 mm） J1=0.782 kgcm=0.485kgcm 大齿轮的转动惯量J2（大齿轮圆直径为140mm,宽20 mm） J2=0.782 kgcm=59.93kgcm 滚珠丝杠的转动惯量J3 （滚珠丝杠的总厂400 mm，名义直径40 mm） J3=0.7840 kgcm=7.99 kgcm 板的运动惯量：= G(180p) /ig(b) （3、47）=4500(1800.005) /3.310(3.140.75 )=5.92 kgcm代入上式可得：J= J+ J1+( J2+ J3)/ i+ G(180p) /ig(b) =6+0.485+(59.93+7.99)/ 3.3+5.92 kgcm=18.52 kgcm （3、48）因步进电动机与传动系统的惯量应相匹配：0.25J/ J=0.32 Tjmax=5.54Nm可以满足要求。因数控机床有较大的切削用量，应选稍大一点转矩的步进电动机，以保证有一定的余量。此步进电机的最高空载起动频率为8000Hz满足fmax=2566.67Hz的要求。（2）校核步进电动机转矩（a）等效转动惯量的计算 传动系统折算到电动机轴上的总的转动惯量J可以由下式计算： J= J+ J1+( J2+ J3)/ i+ G (180p) /ig(b ) （3、58）式中: J 步进电动机转子的转动惯量（kgcm）； J1, J2 齿轮的转动惯量（kgcm）； J3 滚珠丝杠的转动惯量（kgcm）。 参考同类型的机床，应选的步进电动机为150BF002型，其转子的转动惯量J J=14kgcm对材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可按下列公式估算： J=0.78L （3、59）式中：D圆柱零件直径（cm）; L零件轴上长度（cm）；小齿轮的转动惯量J1（小齿轮圆直径为40mm,宽20 mm） J1=0.782 kgcm=0.39936kgcm大齿轮的转动惯量J2（大齿轮圆直径为100mm,宽20 mm） J2=0.782 kgcm=15.6kgcm 滚珠丝杠的转动惯量J3 （滚珠丝杠的总厂500 mm，名义直径50 mm） J3=0.78500 kgcm=24.375 kgcm托板的运动惯量：Jw= G(180p) /ig(b)=10000(1800.005) /2.510(3.140.75 )=23.37 kgcm （3、60）代入式（3、58）可得：J=J+J1+( J2+J3)/ i+ G (180p) /ig(b )=14+0.39936+(15.6+24.375)/ 2.5+23.37 kgcm=44.165kgcm因步进电动机与传动系统的惯量应相匹配：0.25J/J=0.320.4满足设计的匹配要求。（b）电动机转矩的计算 1）快速空载起动转矩T因数控机床对运动性能要求较高，确定电动机最大静扭矩时应满足快速空载起动时所需转矩T的要求。 在快速空载起动时，加速转矩占的比例较大，其计算公式为： T= Tamax+ Tf+ T0 （3、61） 式中: Tamax快速空载起动时产生最大加速度所需的转矩(Ncm) Tf克服摩擦所需转矩(Ncm) T0由于丝杠预紧时所引起折算到电机轴上的附加转矩(Ncm)当工作台快速移动时，电动机的转速为： nmax=max i / L0=766.62.56 r/min =319.42r/min （3、62）起动加速时间 ta=30ms由动力学知：Tamax= J （3、63）式中：J传动系统折算到电动机轴上的总的转动惯量（kgcm）； 角加速度(=n/30 ta );所以 由公式（3、63）得： Tamax= J= 44.1653.14319.42300.03 Ncm =492Ncm折算的电机轴上的摩擦转矩为Tf:Tf=FL0/2i （3、64） =f(Fx+ Fz +G)L0/2i 式中 f=0.16， G=10000N， =3.14， i=2.5所以由公式（3、64）得： Tf=0.15（3960+1080+10000）623.140.927 2.5Nm=0.93Nm=93 Ncm附加摩擦转矩T0: T0= FpL0 (1-0)/32i （3、65） =38406(1-0.955)323.140.927 2.5Nm=0.0464Nm=4.64Ncm式中 Fp预紧力（N ）， Fp= Fm/3；故空载起动转矩由公式（3、61）得: T=Tamax+Tf+T0=492.18+93+4.64 Ncm=589.82 Ncm=5.9Nm2）快速移动时需要的转矩T1 T1= Tf+T0=93+4.64 Ncm =97.64Ncm=0.98 Nm （3、62）3）最大切削负载时的转矩T2T2= Tf+T0+ Tt= Tf+T0+(Fx+ Fz) L0/2i =93+4.64+(3960+1080)623.140.9272.5Ncm=305.42Ncm=3.1 Nm （3、63）在三种情况下，快速空载起动所需的转矩最大，即按此转矩来校核步进电动机。在表3-5中查出，当步进电动机为五相10拍时= T /Tjmax=0.951，则最大静转矩为Mjmax Tjmax= T/0.951Nm=6.2Nm （3、64）从简明机械零件设计手册中查出150BF002型步进电动机最大转矩为13.72Nm，大于所需的最大静转矩，满足要求。（c）校核步进电动机的起动距频特性和运行距频特性。前面已经计算出此铣床垂直方向最大快速移动时的所需的步进电动机的最高起动频2566.67H切削进给时所需步进电动机的运行频率为1000Hz。从简明机械零件设计手册中可查出150BF002型步进电动机允许的最大空载起动频率为2800Hz，运行频率为8000Hz，在从步进电动机的起动矩频特性和运行矩频特性曲线图，可以看出步进电动机完全能满足空载起动转矩而不产生失步现象，且步进电动机在快速运动和切削时是满足要求的。3、8控铣床加工程序的编制数控铣床加工较复杂的零件轮廓编程举例如图所示图形为四个独立的二线凸台轮廓曲线，每个轮廓均有各自的尺寸基准，而整个图形的坐标原点为O。为了避免尺寸换算，在编制四个局部轮廓的数控加工程序时，分别将工件原点偏置到O1,O2,3,O4点。程序原点的偏置 分别用G54、G55、G56和G57四个原点偏置寄存器存放O1,O2,O3,O4四个点相对于机床参考坐标系的坐标，具体操作过程为：首先记录坐标原点O相对于机床参考坐标系的坐标(X0,Y0)，将O1点相对于O点的坐标(10，5)与(X0Y0)相加，求得O1点相对于机床参考坐标系的坐标，并将该坐标存入G54寄存器中。O2,O3,O4三个点相对于机床参考坐标系的计算是类似的。设刀心轨迹如图346所示，凸台高度为mm，其数控加工程序编制如下：G54G90G00Z100.将工件原点从O点偏置至O1点，并拾刀至z=100mm高度处T01 M06换刀，刀具直径10X-10.Y-5.刀具快速走到点(-10，-5)S1000M03启动主轴正转1500rminZ2.M08 /刀具快速运动到O1点上方Z=22mm处，打开切削液G42X0Y0 /刀具进给移到O1点，刀具右偏G01Z-2.F50. /直线插补，以50mm/min进给速度下刀至Z-2mm深度处X15.F100.以100mmmin的进给速度加工第一个图形G03X15.Y40.I0.J20.G01X0.Y0. / 第一个图形加工完毕Z2.0 /进给拾刀，避免擦伤工件G40G00Zl00./快速抬刀至Z=100mm高度处G55 X-30.Y30. /工件原点偏置至O2点，具运动到M点右下方Z2/刀具快速下刀至Z=2mm处G01Z-2.F50./直线插补，以50mm/min的进给速度下刀至Z=-2mm深度处G42X20.Y0.刀具进给移到M点,刀具右偏G02X20.Y0.I-20.J0.F100 加工第二个图形，整圆插补Z2.0G40G00Z100.快速抬刀至Z100mm高度处G56X20.Y20.工件原点偏置至O3点，刀具运动到N点右方Z2 /刀具快速运动到N点上方Z2mm处G01Z-2.F50. /直线插补，以50mm/min的进给速度下刀至Z-2mm深度处G42X11.547 /刀具进给移到N点，刀具右偏X23.094Y0F100. /加工第三个图形X11.547Y-20.X-11.547X-23.094Y0X-11.547Y20X11.547 /第三个图形加工完毕Z2.0G00Z100. /快速抬刀至Z100mm高度处G40G57X-10.Y-10. /将工件原点偏置到o4点，刀具运动到O4点左下方Z2. /刀具快速运动到O4点上方Z=2mm处G01Z-2.F50. /直线插补，以50mm/minh的进给速度下刀至Z-2mm深度处G42X0Y0 /刀具进给移到04点，刀具右偏X40F100. /加工第四个图形Y20.X30.G02X20.Y30.I10.J0G0l Y40.X0.Y0.Z2.0 /第四个图形加工完毕G00Z100. /快速拾刀至Z100mm高度处M02 /程序结束第4章 滚珠丝杠副间隙的调整4、1滚珠丝杠副的调整方法 滚珠丝杠螺母副的调整主要是对丝杠螺母副轴向间隙进行消除。轴向间隙是指丝杠和螺母在无相对转动时，两者之间的最大轴向窜动量。除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷后，轴向变形所造成的窜动量也包括在其中。一般在机加工过程中消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，满足加工精度要求的办法有两种：4、1、1软调整法：在加工程序中加入刀补数，刀补数等于所测得的轴向间隙数或是调整数控机床系统轴向间隙参数的数值。但这都是治标不治本的办法。因为滚珠丝杠螺母副的轴向间隙事实上仍是存在的，只是在走刀时或工作台移动时多运行一段距离而已。由于间隙的存在会使丝杠螺母副在工作中加速损坏，还会使机床震动加剧；噪声加大；机床精加工期缩短等。4、1、2硬调整法：是使用机械性的方法使丝杠螺母副间隙消除，实现真正的无间隙进给。此种办法对机床的日常工作维护也是相当重要的。是解决机床间隙进给的根本办法。但相对软调整过程要复杂一些，并需经过多次调整，才可达到理想的工作状态。在此我主要对滚珠丝杠螺母副的硬性间隙调整作较详细地介绍。 滚珠丝杠螺母副一般是通过调整预紧力来消除间隙（硬调整）的，消除间隙时要注意考虑以下情况：预加力能够有效地减小弹性变形所带来的轴向位移，但不可过大或过小。过大的预紧力将增加滚珠之间和滚珠与丝母、丝杠间的磨擦阻力，降低传动效率，使滚珠、丝母、丝杠过早磨损或破坏，使丝杠螺母副寿命大为缩短。预紧力过小时会造成机床在工作时滚珠丝杠螺母副的轴向间隙量没有得到消除或没有完全消除。使工件的加工精度达不到要求。所以，滚珠丝杠螺母副一般都要经过多次调整才能保证在最大轴向载荷下，既消除了间隙，又能灵活运转。(1)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的测得要进行轴向间隙的调整的第一步是得知滚珠丝杠螺母副是否已有轴向间隙和该间隙的数值。可采用以下方法获得：使用磁力千分表,将其固定于机床某一固定位置。将表针贴于任意方向工作台的一个侧面，表针要位于工作台移动方向的同向直线上。记下千分表数值。然后使此方向的工作台向远离表针的距离移动大约2550cm再返回程序中原来对表时的工作台位置。再次对千分表进行读数。把两个数值进行比较，若差值为零，说明滚珠丝杠螺母副目前还没有间隙，若差值不是零，说明滚珠丝杠螺母副已存在间隙，其差值就是此方向工作台所对应的丝杠螺母副所需要调整的间隙量。当然，测得丝杠螺母副轴向间隙量的办法并不只此一种，在此介绍的办法只是一种较简便的办法。(2)双螺母齿差式丝杠螺母结构的调整单螺母加过盈调整间隙的结构已少见,目前主要采用双螺母结构消除间隙。虽然双螺母齿差调隙式滚珠丝杠螺母副的结构较为复杂，但调整操作方便，通过简单的计算就可获得精确的调整量，是目前应用最为广泛的一种结构，现就以它为例进行介绍。 双螺母齿差调隙式丝杠螺母副结构:如图1 图4.1双螺母齿差调隙式丝杠螺母副结构图两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮,而且齿数差为1,既:Z2-Z1=1,两个内圈齿数相同,并用螺钉和销钉固定在螺母的两端.调整时先将内齿圈取出,根据间隙的大小,使两个螺母分别在相同方向上转过一个齿或几个齿,这样就使这两个螺母彼此在轴向上接近了一个相应的距离(因为两边的齿数是差是1,所以实际转过的角度是不同的).间隙的消除量()可用下式计算；=nt/ Z2 Z1或 n= Z2 Z1/t式中n-两个螺母在同一方向转过的齿数;Z2 ，Z1 - 齿轮的齿数.滚珠丝杠螺母副副的调整限度是：使数控机床在额定满载情况下刚好实现无间隙进给为最佳状态。4、2 滚珠丝杠螺母副在数控机床上的使用数控机床的进给机构，是机加工过程中的关键环节。因为无论是点位控制还是连续轮廓控制,被加工工件最终的坐标精度和轮廓精度,都取决于进给运动的传动精度、灵敏度和稳定度。而滚珠丝杠螺母副的使用正是使这些加工要求得以实现。目前它以其摩擦阻力小、传动效率高、传动阻力小和传动刚度高的优势，广泛地应用于数控机床的进给机构中，极大地推动了机加工行业的发展。第5章 数控操作系统世纪星HNC-21/22M铣床数控系统华中“世纪星”HNC-21/22系列数控系统质量好，性价比高，广泛用于车、铣、加工中心、车铣复合、纺织机械、玻璃机械、医疗机械等设备。满足用户对低价格、高性能、简单、可靠数控系统的要求。是全国数控技能大赛指定使用数控系统。在各省数控大赛和第一届全国数控技能大赛决赛中，华中数控系统表现非常出色，真正成为了参赛选手夺冠争金的“尖刀利器”。在全国决赛中选用华中系统的选手，充分发挥了华中数控系统运行安全可靠、编程简化方便、操作直观宜人等功能优势，在编程操作中得心应手，获奖比例位居第一。华中世纪星数控系统是在华中I型、华中2000系列数控系统的基础上，满足用户对低价格、高性能、简单、可靠的要求而开发的数控系统。该系统采用了9.4寸真彩TFT液晶显示器（分辨率为640480,色彩256K色），具有高亮度、高对比度，色彩丰富，视角范围宽广等优点。适用于各种车、铣床加工中心等机床的控制，采用国际标准G代码编程，与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容，结构牢靠，造型美观，体积小巧，具有极高的性能价格比。目前已广泛用于车、铣、磨、锻、齿轮、仿形、激光加工、纺织、医疗等设备。最大联动轴数为4轴。 可选配各种类型的脉冲式（HSV-16系列全数字交流伺服驱动单元），模拟式交流伺服驱动单元或步进电机驱动单元以及HSV-11系列串行接口伺服驱动单元。除标准机床控制面板外，配置40路开关量输入和32路开关量输出接口、手持单元接口、主轴控制与编码器接口。还可扩展远程128路输入/128路输出端子板。采用7.7/(HNC-22M为10.4/)彩色液晶显示器（分辨率为640480），全汉字操作界面、障诊断与报警、加工轨迹图形显示和仿真，操作简便，易于掌握和使用。采用国际标准G代码编程，与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容，具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、固定循环、旋转、缩放、镜像、刀具补偿、宏程序等功能。小线段连加工功能，特别适合于CAD/CAM设计的复杂模具零件加工。加工断点保存/恢复功能，方便用户使用。反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能。巨量程序加工能力。不需DNC，配置硬盘可直接加工单个高达2GB的G代码程序。内置RS232通讯接口，轻松实现机床数据通讯。8MBFlashRAM(可扩充至16MB)程序断电存储，16MBRAM（可扩充至此32MB）加工内存缓冲区。5、1“世纪星”HNC-21/22数控系统简介5、1、1 HNC-21/22硬件及连接华中世纪星HNC-21/22系列数控系统采用先进的开放式体系结构，内置高性能32位嵌入式工业PC，数控单元集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，具有高性能、配置灵活、结构紧凑、可靠性高的特点。一套完整的HNC-21/22数控系统主要有以下一些部件构成：世纪星HNC-21/22数控单元，操作面板及显示单元，驱动单元和PLC控制单元。HNC-21/22M可控制6个进给轴和一个主轴，最大联动轴数为6轴。基本功能如下：(1)基于工业微机（IPC）开放式体系结构的数控系统。(2)系统配置8.4/10.4英寸高亮度TFT彩色液晶显示器。(3)可选配电子盘、硬盘、软驱、网络等存储器，极大地方便用户的程序输入。(4)独创的SDI曲面插补高级功能，经济地实现高效、高质量曲面加工。(5)用户程序可断电储存容量达16MB。用户程序可断电储存容量大，程序存储个数无限制。(6)三维彩色图形实时显示刀具轨迹和零件形状。(7)面板上功能按钮带指示灯，并且不占用系统I/O点数（输入40、输出32）。(8)提供二次开发接口，可按用户要求定制控制系统的功能，适合专用机床控制系统的开发。(9)支持在线帮助、蓝图编程、后台编辑。(10)具备标准PC键盘接口。决赛现场配置华中系统的机床全部外接标准PC键盘接口。5、1、2“世纪星”HNC-21/22数控系统的主要特点（1）支持公制/英制输入，绝对值/增量值编程，每分钟/每转进给和直径/半径编程功能。（2）提供多种固定循环和复合循环，车床内（外）径粗车复合循环支持凹槽加工功能。固定循环和复合循环的使用可以用一个程序段来完成一个加工循环，使编程大大简化。（3）车床支持倒角（直角、圆角）、螺纹切削，螺纹切削具有多头螺纹加工功能，并可加工变螺距螺纹。铣床既支持柔性攻丝也支持刚性攻丝，提高了加工效率, 保证螺纹精度。（4）支持恒线速度切削功能，根据刀尖的位置自动变化主轴速度，使切削线速度保持恒定，大大提高精加工表面粗糙度，延长刀具使用寿命。（5）小线段连续高速加工功能（G64）和准确定位功能（G61），加减速控制采用S曲线加减速。特别适合加工CAD/CAM生成的复杂模具加工程序。（6）8重子程序调用，宏程序支持逻辑运算符（AND、OR、NOT）、函数（SIN, COS, TAN, ATAN,ATAN2,ABS, INT, SQRT, EXP）、条件判别语句（IF, ELSE, ENDIF）和循环语句（WHILE, ENDW），可实现复杂的运算。 （7）具有断点保存与恢复功能，大零件程序加工可分时段加工，系统记忆上次中断加工时的状态，为用户提供极大的方便。（8）三维图形实时显示刀具轨迹和零件形状，界面实时加工参数显示，包括坐标位置（机床、工件、相对）、跟踪误差、剩余进给、M、S、T和进给速度、倍率等，显示内容丰富。（9）空运行和图形化程序校验功能，方便加工代码的编制和检验。5、2“世纪星”HNC-21/22数控系统使用技巧(1)程序输入：除通用字符输入功能外，系统还提供高级编辑功能，如块定义、块操作（删除、拷贝、粘贴等）、行删除、查找、替换以及光标快速定位文件的头尾等功能。(2)后台编辑功能：机床操作者编好工件粗加工程序，机床加工过程中，操作者可以进入系统后台界面，进行另外一段程序和精加工程序的编辑工作。(3)功能快捷键：系统将高级编辑功能、提示信息查看功能等都定义了相应的快捷键，并将这些信息放在了系统的“帮助信息”功能中，如图2所示。操作者可随时查看使用。(4)帮助信息的使用：系统还提供了能够将系统帮助程序自动转换为加工代码的功能。具体操作是在图2所示“帮助信息”界面中，找到相应指令帮助程序，按下“Alt+C” 快捷键，系统自动将帮助程序转换为加工代码，此时该加工代码将调入加工缓冲区，直接加工就可以了。(5)轮廓计算器（蓝图编程）的使用在一般手工编制零件轮廓加工程序时，为确定轮廓，需事先计算出每一段直线或圆弧的完整几何信息，如对于直线，需起点和终点；对于圆弧需起点、终点、圆心、方向。这样，对于稍微复杂一点的轮廓，由于要处理切点交点等的计算，要实现在线编制加工程序是很困难的。世纪星”系统提供了轮廓计算器功能解决上述问题，只要使用系统预先定义的轮廓元素和它们之间的几何关系来描述零件轮廓，填写工艺信息就可自动计算轮廓元素间的交点、切点等信息，并自动生成零件的加工代码，避免了手工编程时繁琐的坐标计算，提高了编程的效率。(6)“世纪星”系统可以同时支持绝对刀偏法和相对刀偏法两种对刀方法。5、3“世纪星”HNC-21/22数控系统编程指令特点(1)G01、G02（G03）：除基本的直线、圆弧插补功能外，还可倒角、倒圆。(2)HNC-21/22T（车床系统）还有：直径、半径编程指令G36、G37；螺纹加工G32指令；固定循环G80、G81、G82；复合循环G71、G72、G73、G76；恒线速度控制指令G96、G97、G46等。其中需关注的是：G36、G37指令可在同一个程序中实现直径、半径编程的转换；复合循环G71、G72指令的刀具轨迹，可完成每层粗切时的残料加工，满足现代加工中余量均匀的要求，有利于刀具寿命和加工精度；复合循环G71指令还可实现凹槽轮廓的粗加工和宏程序轮廓的粗加工。(3)HNC-21/22M（铣床/加工中心系统）还有：绝对编程、增量编程G91、G90指令；坐标系设定G92指令；坐标系选择G54G59指令；刀具长度补偿功能G43、G44、G49；螺旋线插补功能；极坐标G38指令；镜像功能G24、G25；缩放功能G50、G51；旋转功能G68、G69；钻、镗、铰、鍃等孔类加工的固定循环指令G73、G74、G76、G80G89等。其中需关注的是：G91、G90指令可在同一个程序段对不同的地址（如、X、Y、Z）分别定义为绝对或增量；运用螺旋线插补功能时，可实现螺旋线连续加工。此时注意将每次螺旋的第三轴移动距离用增量表示，其格式为：G17G91G03I-20Z-1L10(L为螺旋次数)。从而可以十分便利地实现螺纹的铣削加工、小直径刀具的大孔铣削加工等。(4)刀具半径补偿功能G41、G42、G40：运用该功能时注意加入或取消补偿的时机；加入后必须取消；加入或取消时刀补平面内的移动轴必须有足够的移动距离；可以在下刀前加入，也可在抬刀后取消，但不可在下刀或抬刀过程中加入或取消。HNC-21/22M（铣床/加工中心系统）在运用刀具半径补偿功能时有两种格式： 41(G42)G01(G00)X_Y_D01 101=10(可用#100#199全局变量，在程序中直接定义偏置的半径量)G41(G42)G01(G00)X_Y_D101（此时D101是取#101的值作为半径补偿量，D101不是取刀号）该用法可在程序中通过对变量的赋值，从而实现半径偏置量的不断变化，可以十分便利地实现粗、精加工的处理、残料的加工、复杂轮廓的倒角、倒圆加工等。华中数控系统强大的运算能力，保证了便捷的宏程序功能。循环语句WHILE的运用，是编辑宏程序的基础。华中车床系统的宏程序可以用于G71等复合循环中。车、铣系统的宏程序中均可加入刀具半径补偿。应用过程中注意刀具干涉的处理。第6章 设计总结我做毕业设计的过程中，一个最大的体会就是理论上很简单的东西，当你要试图去实现的时候，你会发现它是那么的难，追其根本原因在于，以前动手太少了。本次毕业设计是对我们每个学生在校三年来所学知识与生产实践技术所进行的一次综合性的全面考察；培养了我们运用所学专业知识解决实际问题的能力；它还为我们了解一般机械工程设计的基本思想打下良好的基础；在设计方案的拟定,设计资料的收集,手册，国标选用，设计方法的运用,零部件及总体装配图的绘制等方面，有一次较全面的锻炼。对我们进入社会具备一定独立工作能力起了良好的作用,能较好的适应工作。普通铣床数控化改造，实质就是在普通铣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，其目的是使原机床具有一定的柔性，提高生产效率和质量，解决复杂零件的加工问题。用单片机扩展系统将普通铣床改造为经济型铣床，简便易行，能保证零件的加工精度，对复杂零件尤其是对弧面和凸面的加工效果显著。随着电子技术特别是计算机技术的发展，单片机、PLC等在数控机床中广泛的应用，数控机床迅速地发展起来，特别是加工中心在工厂的运用.数控机床可以较好地解决形状复杂、高精度、小批量等零件的加工问题；能够稳定质量和提高生产效率；本课题所设计的简式数控机床属于半闭环式经济型车床，它的工作原理是用脉冲马达的伺服性能，即对应一定的脉冲必定有一定的转角。从而通过选择螺母机构使工作台移动一定的距离，所以简式数控机床的设计关键在于数控系统的伺服进给系统的设计，它的好坏直接影响产品质量和生产效率等数控机床的伺服进给系统。不仅要对进给运动的速度实现自动控制，而且还需要对刀具相对于工件的位置实现自动控制，因此与其它机床相比其进给系统的设计要求更高、度更大、涉及的问题也更广。经过两个月的时间，我对机械制造及自动化有了更深刻的了解，不仅回顾了以前所学的知识，还学到了许多以前没有接触过的新知识，对CAD和Word的应用水平有了进一步提高，也清楚了各种标准件的画法，对数控技术，单片机，PLC的认识有了进一步的深化。在此一并感谢指导老师和同学在这次设计中对我的热心指导和帮助，通过本次设计使自己有一个综合性的提高,达到了本次的设计目的。第7章 参考文献1陈绍廉主编数控机床改造技术北京：航空工业出版社，1989李善术主编数控机床及其应用北京：机械工业出版社，19952唐增宝刘元俊主编，机械设计课程设计（修订版），华中理工大学出版社 ,1995年1月3机械设计手册编写组编，机床设计手册2，机械工业出版社，1980年8月4机械设计手册编写组编，机床设计手册3，机械工业出，1986年12月5东北大学机械零件设计手册编写组编，机床零件设计手册第三版，冶金工业出版社，1994年5月6华东纺织工学院、哈尔滨工业大学、天津大学主编，机床设计图册，上海科学技术出版社，1979年6月7石光源、周积义、彭福荫主编，机械制图第三版，高等教育出版社，1988年4月8毕毓杰主编机床数控技术，南京机械高等专科学校，机械工业出版社9朱泗芳主编工程制图第二版，高等教育出版社，2000年5月10 朱龙根主编简明机械零件设计手册第二版，机械工业出版社第8章 致谢辞在本论文完成之际，我要向所有帮助过我的老师、学长、同学表示衷心的感谢！本论文是在指导老师戴葆青教授的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在指导老师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向指导老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢学校实验室里各位老师的指导和帮助。感谢张健、于国、韩刚、贾学明等同学对我的帮助和指点。感谢那些与我朝夕相处了两年的同学。这些日子，他们和我一块努力奋斗共进共退。我们相互鼓励相互扶持，互通有无，及时沟通。正是在这样的相互激励下，我的论文才得以完成并顺利通过！没有他们的帮助和提供资料对于我来说要想在短短的几个月的时间里完成毕业论文是几乎不可能的事情。在此表示深深的感谢。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的学士学位论文的，同窗之间的友谊永远长存。论文的完成是科大两年学术生活的一个句点，回顾两年以来，真是感慨碰到了很好的老师、很好的同学，你们的指导与帮助我会永远铭记！ 论文不足之处甚多，恳请批评、指正！ 我要再次深深感谢所有的人，祝你们身体健康，工作顺利。谢谢！第9章 附录The development of the NC techologyNC technology and equipment manufacturing industry is an important foundation for the modernization. This is firmly based on a direct impact on a countrys economic development and overall national strength, related to a countrys strategic position. Therefore, the worlds major industrialized countries are taking measures to develop its own technology and its industrialization NC. In China, numerical control technology and equipment development has also been a high degree of attention in recent years made considerable progress. Especially in the field of NC General PC to PC platform based on the domestic NC system, have come in the forefront of the world. China, however, in numerical control technology research and industrial development also exist many problems, especially in the ability of technological innovation and commercialization process, and other aspects of the market share situation is particularly prominent. In the new century is approaching, how to effectively solve these problems, Chinas CNC areas along the path of sustainable development, the whole world fully into the advanced ranks so that we in the international competition in a pivotal position, will be the NC Research and development sector and manufacturers are facing the important task. To accomplish this task, first of all must be established in line with the national conditions of Chinas development path. Therefore, this article from the overall strategic and technical level and the NC line two systems, components, and several other specific aspects of the new century approach to development. 9、1 An overall strategy Developed in line with the national conditions of Chinas overall development strategy of China in the 21st century numerical control technology and industrial development. Through the numerical control technology and industrial development trend of China and the NC field of study, we believe that technology and innovation as a precursor to commercialization for the trunk, to focus on management and marketing, technical support and services to the backing of , Adhere to the road of sustainable development would be a line with Chinas national conditions and the development of NC technology industrys overall strategy. 9、1、1 Technology and innovation as a pilot China CNC technology and industry after 40 years of development, from scratch, from the introduction of digestion to have their own separate independent copyright, has made considerable progress. However, decades of development, we can see progress in the field of NC mainly by foreign models, step by step development of truly innovative small components. This situation in the early stage of development of the initial stage, is understandable. However, strong opponents such as the World NC forest today and the knowledge economy is about to board the stage of the new century, the conventional way on the hard-line. For example, in foreign outdated analog servo fast, we started engage in mock servo, and so we have no stability of the market, has been technically backward; abroad will be pulse-driven digital servo enter Chinas market, we will follow Engage in this type of so-called digital servo, but so far not a large market size; recent digital servo abroad will be used to develop network (through fiber optic cable, etc.) and NC devices connect, we follow the development of such systems, not the future Optimistic. This always go with the others behind, according to foreign control and has been driven model to develop the NC system, technically it is inevitable to delay, coupled with foreign companies set up in our country Institute and the manufacturing plant, on the implementation of To develop, local production and local sales, so that our products have been increasing in price-performance without much advantage, to further expand market share, on the very nature of the difficulty. In order to change this situation, we must deeply understand and earnestly implement the Science and technology are primary productive forces, the great exposition, and vigorously strengthen the NC field of science and technology innovation, research efforts with Chinese characteristics and practical advanced numerical control technology, and gradually establish their own Independent, advanced technology system. Based on this strong development in line with Chinas national conditions of NC products, thus forming from the NC system, the NC feature to the full range of CNC Machine Tool a complete industrial system. In this way, it will not be holding his nose abroad, always subject to the constraints of others, will it be possible to use advanced and practical products to recover the NC domestic market, open international markets, making China the NC and NC technology industry in the 21st century Walk at the forefront of the world. 9、1、2 Do in a lot of commercialization In recent years Chinas rapid development of NC products, though, but the real foothold in the market, not the more. On the NC system, Guo Chanhuo has not yet been truly accepted by the majority of Machine Tool Plant, a China-made CNC machine tools transformation of the old system for more examples, and new machine tools and equipment are few, the factory produced machine-made CNC machine tools Most foreign countries are using the system. This is not to say that the old machine NC transformation is not important, but that goods from the point of view, our NC system compared with other countries there are still a large gap. Impact of CNC machine tools and NC commercialization of the main factors in addition to technical performance and functionality, more important is the reliability, stability and practicality. The past, some numerical control technology and product research and development departments, are often pursued by a number of technical level of the indicator (such as the number of channels, the number-axis, the number of meters per minute of the feed rate, etc.), and the impact of Usefulness of some of the indicators and some small problems but not seriously, the product of stability, robustness, reliability and practicality of the energy spent relatively small. Identification of certain products to the high level, even by the various awards. But these high targets, high-performance products to the user where some minor problems because of unsatisfactory performance and, finally lost their credibility, trying to open the market. This shows that the high targets, high-performance models of the kind of products customers really need from a practical and reliable products is a great distance, a high-target, high-performance product into a market of goods needed to Great deal of arduous efforts. On the other hand, numerical control systems and CNC machine tools like electronics products as easy to mass production and application environment is not so simple. NC products are used in the production environment, is facing a wide variety of technology issues. If the development department of these issues have not to it thoroughly, it will be hard to improve product design right. NC products and some of the issues in the development, trial, even when they can not find identification. This caused the same type of CNC machine tools in some users run very well there, but there are other users in poor performance. Or the same type of CNC machine tools for processing certain parts work very well, but for processing in other parts when unsatisfactory. Such a situation, sometimes the level of user actions, but sometimes the product itself is the NC potential problems of exposure. To solve this problem, some foreign companies to set up specialized agencies to test a test of its own products, such as tests for the development of new numerical control system, manufacturers from their design and actual production in large parts of the collection process, so that the system is running the NC Of a variety of procedures, once discovered, that is the immediate feedback to the development sector to be addressed. After this test of the test process, the NC system on the potential problems greatly reduced. The past, were very few such rigorous tests of a comprehensive self-test. A number of issues have to wait until the user to pick us up. In this way, even a small issue will also be seriously affected domestic product NCs reputation. Therefore, we should pay full attention to these issues, on the effective commercialization of relentless do, as the backbone industries NC task, through the technical research, product development, trial production, the entire production process, thus we already have The higher the skill level of NC products into the market really good goods. 9、1、3 Management and marketing as a key industrial development After 20 rain coming year, the impact of the market, people have increasingly recognized that technology is important, but the market economy environment, to the fierce global competition, won, management and marketing becomes even more important. For example, Chinas Taiwan production of CNC machine tools not only occupied the mainland market a considerable share, but also into the U.S. market. Taiwan is the NC machine tool technology and quality over the United States? Clearly not. That is what they rely on the The important thing is in enterprise management and product marketing for the work from top to bottom. And we have long to focus on the development of technology and raise the level, the neglect of management, market development, product marketing, and other aspects of work, resulting in new technologies, new products developed in the future, in the future to improve the quality of products, enterprises are still At the plight of poor product sales. Domestic and international experience shows that CNC the competitiveness of their products depends not only on technology, but also depends on the ability of management and marketing capabilities. Therefore, from now on we should management and marketing as a key industrial development, the real from the planned economy era left behind by way of thinking and work habits of restraint, to the establishment of efficient market, sensitive operational mechanism and an effective incentive mechanism. Through this mechanism, on the one hand effectively strengthen enterprise management, in charge of the enterprise and arouse the workers responsible for the spirit of creative spirit and dedication, and strive to improve the competitiveness of products; On the other hand fully mobilize domestic and foreign enterprises, industry and outside all positive factors, Vigorously strengthen market development, and strive to open up marketing channels. Can be firmly believe that with the strong competitiveness of our products, coupled with the Beijing Switch Factory as the find, earn, drilling, and looting spirit, we will certainly be able to compete in the market in the victory. 9、1、4 Vigorously strengthen technical support and services CNC machine tools and NC as a typical high-technology products and technical support to users and service is very important. NC domestic product before the reasons for the loss of credibility, in addition to reliability issues, another major problem is the lack of strong technical support and services. Users spent a lot of money to buy the NC machine tools or NC system, once the problem is a case of not being heard by anyone, after Who Ganmai our products. Therefore, users should be on the technical support and services as the important day-to-day task, so that we in the market to advance in depth, have a strong rear. Therefore, in order to obtain NC product market competition all-round victory, we must establish a technical support and services at the core of a powerful rear. Of course, to gain the initiative, the rear must also take the initiative to attack. At present, the use of advanced information technology tools (such as Internet and multimedia), will build a new generation of three-dimensional technical support and service system opened up new avenues. 9、2 Technical means 9、2、1 Development with Chinese characteristics for a new generation of PC systems NC NC system is the core of all types of CNC equipment, the first development through scientific and technological innovation with Chinese characteristics, the new NC system, the NC will be to promote the industrialization process of effective technical means. Practice has proved that over the past 10 years we are moving in the PC NC road is completely correct. PC machines (including industrial PC) output, lower prices, technological progress and performance of the fast, and high reliability (MTBF host PC industry has reached 30 3). Therefore, its numerical control system as not only the hardware and software platform can greatly improve the cost performance of the NC system, but also make full use of common computer hardware and software have to share computer resources and the latest achievements in the field, such as large-capacity memory, high - Resolution color displays, multimedia information exchange, networking communications. In addition to GM as a computer numerical control platform can be rapid technological progress, when a PC upgrade, the corresponding numerical control system can also upgrade to maintain long-term technical advantage in the competition in an invincible position. At present, PC NC system architecture has two main forms: (1) for the PC front of the NC and composite structure, (2) increase in generic PC-card hierarchical structure. There is also a growing number of distributed architecture. DSP will be its programme is composed of digital servo through the media, such as fiber optic cable network to link up with the NC device, the NC formed a complete system. Although the performance of such systems is very good, but because of the development and production costs too high, the recent difficult to be accepted by the domestic users. We believe that the structure is not in line with Chinas national conditions the best solution to Chinas national conditions should be all the NC software functions of the entire integrated structure, the structure of hardware such as the smallest, is conducive not only to lower system costs, But, more importantly, can effectively improve the reliability of the system. Several decades of experience show that the reliability of China-made CNC system is good or bad can the key to development. Although the NC system reliability impact of a number of factors, but too much of the hardware scale and at a lower level of hardware manufacturing process of reliability often pose the greatest threat. Previously, domestic design, numerical control systems in a variety of reasons the restrictions, technical indicators do not have to choose too high a general CPU, so, for the completion of the complex functions of NC often required by the CPU to form multiple systems, sometimes Plus a need for some common hardware circuits or NC system to achieve real-time high of some functions (such as small interpolation, position servo control, etc.), resulting in large-scale hardware systems. The bulk of this numerical control system is not a product, in the country under the conditions of the existing process, it is very difficult from the perspective of hardware manufacturers ensure the reliability of the system, thus making domestic production in the NC system at the poor performance, the number of domestic Control Systems image and reputation seriously affected, and makes many users now fear. Therefore, we in the development of new numerical control system, priority should be optional new high-performance CPU (such as the high-speed Pentium II, Pentium III, etc.) as a system of computing and control the core, and to use software to achieve all the features of NC . In this way, can significantly reduce the size of the hardware. Furthermore, it should be in software design, power design, design and selection of connectors, grounding and shielding design and construction, such as the adoption of strong anti-interference high-reliability design and manufacturing technology, thus improving overall system reliability. As a new high-performance CPU can replace dozens of general CPU (such as the 80286,80386, etc.), therefore, high-performance CPU on the PC platform not only to complete the basic functions of numerical control systems (such as information processing, knife-meeting basis, Interpolation, the acceleration and deceleration control, etc.) and volume control switch (the contents PLC), but also to be completed servo control functions. In this way, by the DSP before the completion of the digital servo control functions (such as position control, speed control, vector control transformation, etc.) from the PC can be completed in the CPU, thus realizing the contents servo-controls, which not only effectively reduce the size of the hardware part of NC , But also significantly reduce the servo control of the hardware scale. Such contents PLC and servo control the entire contents of integrated software NC system, the hardware will reach the minimum, the NC system in addition to a PC platform, the only remaining power-driven machine interface movement and feedback Interface. This not only effectively improve the reliability of the system, eliminating the transmission of information bottlenecks, improve system performance, while also significantly reduce system cost, the system (including motor) to the existing price will be about half the NC system. Obviously, this high-performance, high reliability and low cost of the new system will NC is extremely competitive, is expected to create a new situation in China to contribute to the NC. In addition, the integrated PC NC system there is a big advantage, that is easy to achieve open structure. This is because such a system hardware itself is completely open, open a numerical control system fully in the work of software, as long as the good development of standards and protocols, information processing, path interpolation, acceleration and deceleration control, Switch Control to servo control can be realized, opening up, thus greatly facilitate the use of the user. 9、2、2 NC feature promoting the professionalism of the production NC system to solve problems, how to achieve the NC machine tools is the modular design and manufacture of Chinas machine tool manufacturers respond quickly to market demand, competition, winning another key. CNC machine tools to achieve the modular design and manufacturing, must be resolved CNC machine tools feature of the specialized production problems. China in this regard from the actual demand there is still a considerable gap. Therefore, in the next few years, we must vigorously promote the NC machine tool components and the development of specialized production. The main points are as follows: (1) new permanent magnet electric spindle unit spindle on the international market has become the most popular feature of NC machine tools. But almost all such products for the induction of induction, there the following outstanding issues: on the existence of the rotor windings, the current flow, the rotor fever serious, direct impact on the spindle accuracy; contribute to small and low-speed torque ripple, Difficult to meet the wide range of cutting requirements; efficiency and low power factor, not only motor size and weight requirements of the inverter and large capacity, energy-consuming and more; control system complexity and high cost. Therefore, the use of rare earth permanent magnet material advantages, the development of new high-power, high efficiency, wide speed range of the permanent magnet AC synchronous-spindle unit, will be able to effectively solve the existing problems, the spindle, forming a new generation of Chinese characteristics Spindle products. As permanent magnet electric spindle structure and the mechanical control system than asynchronous induction of Spindle simple, easy to carry out large-scale specialized production. Of course, this would also like to capture spindle bearing (ceramic bearings, fluid hybrid bearing, magnetic bearings) technology, high-precision high-speed balancing technology, high-speed driving, detection and control technology, high reliability, security assurances and other key technologies technology. (2) low-cost, high-performance servo system now, a set of feed AC Servo System (+ motor drive) prices are generally in the million more than the price of spindle servo system as much as tens of thousands of dollars, has become a lower domestic CNC machine tools The cost of a major obstacle. Therefore, we should tie in with the new integrated development of China-made CNC system, vigorously develop low-cost, high-performance built-servo system. As the contents of the hardware only servo motor and power interface, take full advantage of Chinas permanent resource advantages, through specialized production costs can motors down, and the intelligent use of IPM as the power module interfaces are cheap, Will be built into the servo-controlled prices within a few thousand dollars, will be built-spindle servo control in the price of less than 20,000 yuan, will be entirely possible. (3) Linear Servo System AC servo system is a straight line into the next century CNC machine tools indispensable feature, China has not yet mature product, it should strengthen the research, development and application. Taking into account the Magnetically-shielded conventional machine tools to solve more difficult problems, and the Magnetically-shielded parallel machine is relatively easy, conventional structure of machine tools for the development of sensor-linear induction motors, machine tools for the development of parallel structure of permanent magnet synchronous linear motor, thereby Yangchangbiduan, with a Practical application of new high-speed high-precision requirements of the feed system. On this basis, further development will drive combined with the support of the maglev table. (4) high-speed high-precision high-precision high-speed detection device the next century is the theme of the development of CNC machine tools, it will not only need high-performance control and drive, and also need high-quality testing session and should therefore be based on existing technology, The further development of 0.1 m above the accuracy of high-speed (60 m / min or more) of displacement sensors and 1 million pulse / r the angular displacement sensors, such technology is abroad on Chinas blockade.9、3 Conclusion Developed in line with the national conditions of Chinas overall development strategy, establishing international standards and the development of roads, the NC China in the 21st century technology and industrial development. In this paper, the NC technology and industry development trend analysis on Chinas NC areas to study the existing problems on the basis of the NC China in the 21st century technology and industry approach to development was discussed, put forward a scientific and technological innovation as the pilot To commercialization for the trunk, to focus on management and marketing, technical support and services to the backing, adhere to the road of sustainable development of the overall development strategy. On this basis, the study of the development of new types of CNC, NC features, such as the NC Machine Tool specific technical means. We sincerely hope that Chinas technology sector, industry and the education sector work together to grasp the knowledge-based economy has brought us the rare opportunity to meet the competitive challenges of globalization, in the 21st century so that our technology and industry to NC The forefront of the world, Chinas economy continues to maintain its strong momentum of development efforts and work together! 发展数控加工技术 数控技术和装备制造业是一项重要的基础，为现代化建设。这是牢固的基础上，直接影响一个国家的经济发展和综合国力的较量，关系到国家的战略地位。因此，世界各主要工业化国家正在采取措施，发展自己的技术及其产业化的数控。 在中国，数控技术与装备的发展也一直是高度重视，在最近几年取得了相当的进展。特别是在外地的数控一般PC到PC平台的基础上，国内数控系统，已在世界前列。然而，中国在数值控制技术的研究和工业发展还存在不少问题，特别是在技术创新能力和商业化过程中，和其他方面的市场占有率情况尤为突出。在新的世纪即将来临之际，如何有效地解决这些问题，中国的数控领域沿着可持续发展的道路，整个世界的充分融入先进行列，使我们在国际竞争中具有举足轻重的地位，将是数控研究和发展部门和制造商所面临的重要任务。 完成这项任务，首先都必须建立在符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术水平和数控线两个系统，部件，和其他几个具体方面的新世纪的发展方针。 9.1整体策略发达国家在符合中国国情的总体发展战略，中国在二十一世纪的数值控制技术和工业发展。通过数值控制技术和工业发展的趋势，中国和数控领域的研究，我们认为，技术和创新作为一种前体，以商品化为主干，把重点放在管理和市场营销，技术支持和服务为后盾，坚持以可持续发展之路将是一个符合中国的国情和发展数控技术产业的总体战略。 9.1.1技术和创新作为一个试点中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化，都拥有各自独立的自主版权，取得了长足的进展。然而，几十年的发展，我们可以看到的进展，在该领域的数控主要由外国的模式，一步一步地发展，真正创新的小元件。这种情况在早期的发展阶段，初步阶段，是可以理解的。但是，强手如世界数控森林今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，传统的方式对强硬路线。举例来说，在国外已经过时的模拟伺服快，我们开始搞模拟伺服，所以我们没有市场的稳定性，已在技
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