【正文】 前 言 數(shù)控機床經(jīng)濟型改造 ,實質(zhì)是機械工程技術與微電子技術的結合。經(jīng)改造后的機床加工的精度、效率、速度都有了很明顯的提高，適合我國現(xiàn)在經(jīng)濟水平的發(fā)展要求。 本次畢業(yè)設計中，我們對有關數(shù)控機床及數(shù)控改造的相關書籍、刊物進行大量閱讀 ,收集了很多資料 ,了解了數(shù)控機床的基本概念，數(shù)控機床的發(fā)展概況，數(shù)控機床的組成及其工作原理，擴大了我們的知識面。 隨著科學技術的發(fā)展 ,現(xiàn)代 機械制造要求產(chǎn)品的形狀和結構不斷改進，對零件的加工質(zhì)量的要求也越來越高。隨著社會對產(chǎn)品多樣化要求的增強，產(chǎn)品品種增多 ,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。數(shù)控機床代替普通機床被廣泛應用是一個必然的趨勢。同時，數(shù)控機床將向著更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能發(fā)展。 1 摘 要 摘要 :了解數(shù)控機床的概念，所謂數(shù)字控制是按照含有機床 (刀具 )運動信息程序所指定的順序自動執(zhí)行操作的過程。而計算機數(shù)控機床就是數(shù)控機床在計算機監(jiān)控下進行工作。它的優(yōu)點很多 ,可以在同一機床上一次裝夾可完成多個操作，生產(chǎn) 率顯著提高等優(yōu)點，但它的價格昂貴。由于我國現(xiàn)在使用的機床大多數(shù)為普通車床，自動化程度低 ,要更新現(xiàn)有機床需要很多資金。為了解決這個問題 ,也為了適應多品種中、小批量零件加工我們選擇機床經(jīng)濟型數(shù)控改造。本次設計主要為縱向進給系統(tǒng)的設計，其中包括縱向進給系統(tǒng)改造方案的確定，各零部件的設計。 關鍵詞 :數(shù)控、車床、改造、縱向進給 2 第一章 概 述 一、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè) 社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。 6 年后，即在 1952 年，計算機 技術 應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。 數(shù)控（ NC）階段（ 1952～ 1970 年） 早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但 不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 搭 成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（ HARDWIRED NC），簡稱為數(shù)控（ NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代 電子管； 1959 年的第二代 晶體管； 1965 年的第三代 小規(guī)模集成電路。 計算機數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 到 1970 年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（ CNC）階段（把計算機前面應有的 通 用 兩個字省略了）。到 1971年，美國 INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件 運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（ MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱 CPU）。 到 1974 年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。由于微處理器是通 用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。 到了 1990 年， PC機（個人計算機，國內(nèi)習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于 PC 的階段。 總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即 1970 年的第四代 小型計算機； 1974 年的第五代 微處理器和 1990 年的第六代 基于 PC（國外稱為 PCBASED）。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即 CNC）了，而我國仍習慣稱數(shù)控（ NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的 數(shù)控 ，實質(zhì)上已是指 計算機數(shù)控 了。 二、數(shù)控機床及其特點 3 數(shù)控機床（ Numerical Control Machine Tools）是指采用數(shù)字形式信息控制機床。詳言之，凡是用數(shù)字化的代碼將零件 加工 過程中所需的各種操作和步驟以及刀具與工件之間的相對位移量等記錄在程序介質(zhì)上，送入計算機或數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過譯碼、運算以及處理，控制機床的刀具與工件的相對運動， 加工 出所需要的工件的一類機床即為數(shù)控機床。 數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動化機床，尤其對于約占機械加工總量 80%的單件、小批量零件的加工，更 顯示出其特有的靈活性。概括起來，采用數(shù)控機床有以下幾方面的好處： ① 提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； ② 提高生產(chǎn)效率，一般約提高效率 3～ 5 倍，使用數(shù)控加工中心機床則可提高生產(chǎn)率 5～ 10 倍； ③ 可加工形狀復雜的零件； ④ 減輕了勞動強度，改善了勞動條件； ⑤ 有利于生產(chǎn)管理和機械加工綜合自動化的發(fā)展。 然而，數(shù)控機床畢竟是一種高度自動化的機床，技術復雜，成本較高。在實際采用時，一定要充分考慮其技術經(jīng)濟效果。目前，選用數(shù)控機床時主要考慮以下三種因數(shù)：即單件、中小批量的生產(chǎn)； 形狀比較復雜，精度要求高的加工；產(chǎn)品更新頻繁，生產(chǎn)周期要求短的加工。凡是符合這三種因素之一的情況，采用數(shù)控機床，對于改進產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動強度、提高經(jīng)濟效益等，都會獲得顯著的效果 三、數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度 1. 數(shù)控機床的工藝范圍： 根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點及國內(nèi)外大量應用實踐，一般可按適用程度將零件分為三類： （ 1）最適用類 1）形狀復雜，加工精度要求高，用通用機床無法加工或雖然能加工但很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件。 2）用數(shù)學模型描述的復雜曲線或曲面輪廓零件。 4 3）有難測量、難控制進給、難控制尺寸 的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件。 4）必須在依次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸或螺紋等多工序的零件。 （ 2）較適用類 1）在通用機床加工時極易受人為因素（如：情緒波動、體力強弱、技術水平高低等）干擾，零件價值又高，一旦質(zhì)量失控會造成重大經(jīng)濟損失的零件； 2）在通用機床上加工時必須制造復雜的專用工裝的零件。 3）需要多次更改設計后才能定型的零件。 4）在通用機床上加工需要作長時間調(diào)整的零件。 5）用通用機床加工時，生產(chǎn)率很低或體力勞動強度很大的零件。 （ 3）不適用類 1）生產(chǎn)批量大的零件。 2）裝夾困難或完全靠找正定 位來保證加工精度的零件。 3）加工余量不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標位置的零件。 4)必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。 ： 看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到 (ISO 標準 .、統(tǒng)計法 ),就是一臺高精度機床，在 (ISO 標準 .、統(tǒng)計法 )以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。 超精密加工目前是指尺寸和位置精度為 ～ ，形狀和輪廓精度為 ～ m， 表 面 粗 糙 度 鋼 件 Ra≤ 、銅件Ra≤ 。國內(nèi)研制的超精密數(shù)控車床、數(shù)控銑床已投入生產(chǎn)使用。當前在品種上需發(fā)展超精密磨床和超精密復合加工機床，同時要進一步提升超精密主軸單元、超精密導軌副單元、超精密平穩(wěn)驅(qū)動系統(tǒng)、超精密輪廓控制技術及納米級分辨率數(shù)控系統(tǒng)的性能并加快其工程化。 超精密機床主要用于解決國內(nèi)高新技術和國防關鍵產(chǎn)品的超精密加工，雖然需求量不很大，但它是一項受國外技術封鎖的敏感技術。另一方面，超精密加工技術的深化研究，它的成果的下延將有助于需 5 要量大的加工精度在亞微米級的高 精密機床的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。 在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm 提高到 5μm ，精密級加工中心則從 3～ 5μm ，提高到 1～ ，并且超精密加工精度已開始進入納米級 () 。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 mtbf 值已達 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 mtbf 值達到30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性 四、 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析 。選購數(shù)控機床時，企業(yè)要有明確的目的和出發(fā)點，首先考慮的是數(shù)控機床的實用性。 (1)數(shù)控機床規(guī)格、精度的實用性。在選擇數(shù)控機床時 ,首先 應確定數(shù)控機床上加工的典型零件。零件的尺寸決定機床的加工范圍；零件關鍵部位的精度決定了所選機床的精度等級。機床精度的評定指標較多，因數(shù)控機床類別而異 ,但共有的關鍵項目是定位精度、重復定位精度以及綜合加工