【正文】 摘 要數控機床價格昂貴，一些企業(yè)要做一次性投資購買全新的數控機床經濟上負擔不起。針對這種情況，本課題提出對普通車床進行數控化改造，尋找一種可行的、有推廣價值的設備改造方法。本設計論文以CA6132為例，闡述了普通數控車床的主軸系統的改進及機床控制系統的改造。機械部分的設計主要根據機械工業(yè)部的相關標準進行設計，并盡可能的選用標準件，以使總體成本下降，提高其通用性和經濟性。對主軸箱的改造采用了電磁離合器來改變齒輪的傳動路線，同時結合變速手板的不同位置來達到主軸不變速要求。采用滾珠絲桿對原動機床的縱向、橫向進給系統進行改造，驅動裝置為步進電機。在主軸內安裝了主軸脈沖發(fā)生器，由脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號到CNC系統，再由CNC系統控制步進電機，實現進給運動。電氣控制部分考慮到實際情況，單片機在國內應用較為廣泛，且用戶反映普遍較好,價格也不昂貴。8031單片機是整個數控裝置的核心。關鍵詞: CA6132車床 數控改造 滾珠絲杠 8031單片機目 錄第一章 緒論 4 機床的數控化改造 4 4 51. 2數控機床與數控技術 7 7 9 15第二章 設計方案和基本方案的確定 21 21 21 21 22 22 23 23 25 26 27第三章 進給伺服系統傳動計算 32 32 3計算和選型 33 33 34 35 35 36 36 36 36 36 38 40結論 42致謝 43參考文獻 44第一章 緒論 機床的數控化改造目前，關于機床改造方面的報道比較多，其方法多種多樣，具體表現在:。，也可以進行智能化數控機床改造。不管哪種形式的數控改造，最基本的思路是要滿足用戶的基本使用需求。但目前對車床的數控化改造，主要是經濟性數控化改造。在改造過程中，主要沿用系統供應商提供的外部接線要求進行控制電路設計，沒有對系統進行深入的分析研究，不能結合實際應用解決當前同類機床存在的問題，比如:現在的機床普遍采用正邏輯控制，當限位保護電路，如發(fā)生電路開路或接觸不良時，不會立即報警，容易造成事故。針對目前同類數控機床使用中存在的問題，經過仔細的研究和分析系統特性，在改造機床時所有限位保護電路均采用負邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生；設定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產安全。這一技術已經申請了國家發(fā)明專利。另外，我們知道車床加工的主要任務是承擔軸類、套類、盤類等零件的加工。成本、質量、生產率和產量、交貨期是衡量企業(yè)生產能力和市場競爭能力的4個要素，采用傳統的非數控生產方式只有達到一定閉值的大批量的規(guī)模生產才能取得上述4個方面的統一。但在當前激烈的市場競爭環(huán)境下，以生產為中心，企業(yè)為主導的賣方市場已轉向以市場需求為中心用戶為主導的買方市場，產品需求呈現多樣化和個性化，且產品經濟壽命大大縮短，這首先將形成以多品種變批量的生產方式為主流的生產環(huán)境；其次，衡量企業(yè)競爭力的首位因素也由成本轉為交貨期。為此，發(fā)展柔性結構體系的數控制造裝備及制造系統是實現在快速多變的市場環(huán)境中對用戶驅動的市場需求作出靈活、快速響應的關鍵。所謂制造裝備及制造系統的柔性化是指當產品的品種的需求發(fā)生變化時，它們仍能在滿足經濟性的前提下，實現及時轉換生產的適應能力。同時，持續(xù)地提高經濟加工精度也是適應市場競爭的另一個主要目標。因而作為評定數控機床及系統效能的基本指標也將由傳統的工作精度和切削能力改為用高效柔性和高精化的程度來衡量。高效柔性化和高精化分別反映了制造業(yè)在競爭激烈的市場環(huán)境下的兩個最主要的要求，即產品生產變換的靈捷性和產品質量的持續(xù)提高。如何達到上述要求，進一步提高其生產的柔性化，達到操作的簡便易行，在改造過程中利用成組技術，來把單件多品種生產轉變成變品種的批量生產，設計共用化的程序存入系統，減少編程的麻煩，提高了加工效率。這一創(chuàng)新思路是目前市場上沒有的，該技術己申請專利。同時采用無級變速方式，使其轉速提高到2000r/min，實現了高速化。1．宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）％，％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。2．微觀看改造的必要性微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。 可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。可實現多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業(yè)信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。1. 2數控機床與數控技術國內數控機床現狀由于機床下游行業(yè)固定資產投資連續(xù)幾年快速增長，國內機電產品市場需求年均增長30％，帶動了機床市場需求30％以上的增長。從2002年開始，我國就成為世界第一機床消費大國。；2005年前三季度。由于數控機床的增長速度明顯快于普通金屬切削機床，數控機床在金屬加工機床總量中的比重逐年上升，我國機床的數控化率逐年提高。2001年，％，％，％的水平。另外，我國機床出口增長較快。，；。2005年前三季度，％、％。％、％。我國出口額增幅較大的數控機床有數控車床、數控磨床、數控特種加工機床、數控剪板機、數控成形折彎機、數控壓鑄機等，普通機床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機床、液壓壓力機、木工機床等。但值得注意的是高檔數控機床仍大量進口。從2001年開始，我國就成為世界上最大的機床進口國。最近幾年我國用于機床進口的外匯高速增長，進口用匯是出口收匯的近10倍。，％％；2005年前三季度。國內數控機床的特點，技術含量高的產品占據主導地位 ，數控化率顯著提高國內控機床的發(fā)展趨勢數控機床推廣應用逐步加深數控金切機床的構成比逐漸趨于合理數控機床的應用由單機向單元(系統)方向發(fā)展出口前景良好國外數控機床的特點一是利用二進制數學方式輸入， 加工過程可任意編程，主軸及進給速度可按加工工藝需要變化，且能實現多坐標聯動，易加工雜曲面。對于加工對象具有“易變、多變、善變”的特點．換批調整方便可實現雜件多品種中小批柔性生產，適應社會對產品多樣化的需求。但價格較昂貴，需要正確分析其使用的經濟合理性。二是利用硬件與軟件相結合。能實現信息反饋補償、自動和減速等功能，可進一步提高機床的加工精度、效率和自動化程度。三是以電子控制為主的機電一體化機床充分發(fā)揮了微電子和計算機技術特有的優(yōu)點，易于實現信息化、智能化、網絡化， 可較容易地組成各種先進制造系統， 如F M S、F T L、F A， 甚至將來的CIMS，能最大限度地提高工業(yè)生產率、勞動生產率。國際對中國機械工業(yè)的沖擊外資對我國機械工業(yè)的結構沖擊主要表現在以下幾點：部分行業(yè)發(fā)展主導權有可能受到沖擊工程成套行業(yè)將面臨更嚴峻的競爭我國機械工業(yè)自主技術創(chuàng)新的積極性有可能被抑制 處于幼稚期的自主產業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴峻數控技術國內外現狀1 開放結構的發(fā)展 數控技術從發(fā)明到現在，已有近50年的歷史。按照電子器件的發(fā)展可分為五個發(fā)展階段：電子管數控，晶體管數控，中小規(guī)模IC數控，小型計算機數控，微處理器數控；從體系結構的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數控系統、計算機硬件及軟件組成的CNC數控系統，后者也稱為軟數控系統：從伺服及控制的方式可分為步進電機驅動的開環(huán)系統和伺服電機驅動的閉環(huán)系統。 數控系統裝備的機床大大提高了加工精度、速度和效率。人類發(fā)明了機器，延長和擴展人的手腳功能：當出現數控系統以后，制造廠家逐漸希望數控系統能部分代替機床設計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經驗和操作技能放進數控系統， 同時也希望系統具有圖形交互、診斷功能等。首先就要求數控系統具有友好的人機界面和開發(fā)平臺，通過這個界面和平臺開放而自由地執(zhí)行和表達自己的思路。這就產生了開放結構的數控系統。機床制造商可以在該開放系統的平臺上增加一定的硬件和軟件構成自己的系統。目前，開放系統有兩種基本結構：(1)CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統的CNC機器中，PC板主要運行實時