【正文】 第 1 頁 共 28 頁 件連接數(shù)控（ HARDWIRED NC），簡稱為數(shù)控（ NC）。 6 年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 本設(shè)計(jì)說明書包括：概論、總體設(shè)計(jì)方案的擬定和驗(yàn)證、主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì)、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇設(shè)計(jì)、編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分。機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 目錄 摘要 ???????????????????????????????? 1 第 1 章 緒論 ???????????????????????????? 1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史 ?????????????????????? 1 數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 ???????????????????????? 2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ????????????????????? 3 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 ??????????????????? 4 主要技術(shù)指標(biāo) ?????? ?????????????????? 4 第 2 章 華中 HNC21 數(shù)控 車削系統(tǒng) 介紹 ????????????????? 4 第 3 章 普通車床的數(shù)控改造可行性論證 ???????????????? 11 技術(shù)可行性 ????????????????????????? 11 機(jī)床本身 ?????????????????????????? 11 加工對象分析 ???????????????????????? 12 市場可供性 ????????????????????????? 12 第 4 章 總體方案的確定 ??????????????????????? 12 總體方案設(shè)計(jì)要求 ?????????????????????? 12 設(shè)計(jì)參數(shù) ?????????????????????????? 13 第 5 章 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 ?????????????????? 16 脈沖當(dāng)量的確定 ??????????????????????? 16 切削力的計(jì)算 ???????????????????????? 17 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（縱向） ?????????????? 17 工作載荷 Fm 的計(jì)算 ???????????????????? 17 最大動(dòng)載荷 FQ 的計(jì)算 ??????????????????? 17 初選型號 ???????????????????????? 17 傳動(dòng)效率η的計(jì)算 ???????????????????? 18 剛度的驗(yàn)算 ??????????????????????? 18 壓桿穩(wěn)定性校核 ????????????????????? 18 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 (縱向 ) ???????????? ??? 18 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jeq???????? 18 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Teq??????? 19 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 ??????????????? 21 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核 ?????????????????? 21 主軸交流伺服電機(jī)的計(jì)算與選型 ???????????????? 22 主軸的變速范圍 ????????????????????? 22 初選主軸電機(jī)的型號 ??????????????????? 22 主軸電機(jī)的校核 ????????????????????? 22 第 6 章 繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖 ???????????????? 22 第 7 章 元件的選擇 ????????????????????????? 23 聶鷗： 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 2 結(jié)論 ??????????????????????????????? 24 致謝 ??????????????????????????????? 25 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 26 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 摘要 中國是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械制造大國，但其裝備水平落后，特別是一些老的機(jī)械制造廠大多還是比較舊的機(jī)床，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工的要求。改造后的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控控制，并要求達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為 /脈沖，橫向最小運(yùn)動(dòng)單位 ，刀架要是自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)切削螺紋。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)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。 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。由于微處理器 是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。即 1970 年的第四代 —— 小型計(jì)算機(jī)； 1974 年的第五代 —— 微處理器和 1990年的第六代 —— 基于 PC（國外稱為 PC— BASED）。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以 FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。 2. 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。 近年來通過政府的支持，數(shù)控機(jī)床配套生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。 2. 國外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化、集成化已成為必然的趨勢和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時(shí)間的問題。以FANUC和西門子為代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商己在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)。至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。 3. 向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 ,數(shù)字控制技術(shù)的高度成熟 ,數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用 ,特別是近幾年來應(yīng)用比例越來越大 ,有效地保證了產(chǎn)品的質(zhì)量 ,使得人們對其有了更清楚的認(rèn)識 ,但由于產(chǎn)品零件的類型、形狀、尺寸和用途的差異很大 ,零件的加工批量相差懸殊 ,其質(zhì)量和精度的要求也有顯著的不同 ,因此制造業(yè)需要不同類型的數(shù)控機(jī)床 ,在同 一類型數(shù)控機(jī)床中需要高、中、低檔不同層次的數(shù)控機(jī)床 ,購買新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的途徑 ,對舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造 ,也是提高數(shù)控化率的重要途徑。 ， Z方向177。 □可選配各種類型的脈沖式交流伺服驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)（ HSV16系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)單元）。 □采用國際標(biāo)準(zhǔn) G代碼編程，與各種流行的 CAD/CAM自動(dòng)編程系統(tǒng)兼容，具有直線插補(bǔ)、圓 弧插補(bǔ)、螺紋切削、刀具補(bǔ)償、宏程序、恒線速切削等功能。 系統(tǒng)選件 ①軟驅(qū)單元 □全密封結(jié)構(gòu) □ □標(biāo)準(zhǔn) PC鍵盤轉(zhuǎn)接口 □ RS23以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接口 ② DNC單元 □全密封結(jié)構(gòu) □標(biāo)準(zhǔn) PC鍵盤轉(zhuǎn)接口 □ RS23以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接口 ③以太網(wǎng) □ 10MB/100MB速度自適應(yīng) □支持 NT/NOVELL網(wǎng)絡(luò) 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 □支持文件網(wǎng)絡(luò)傳輸 ④手持單元 □手搖脈沖發(fā)生器 □坐標(biāo)選擇 □倍率選擇 □緊急停止按鈕 □手持使能按鈕 ⑤輸入 /輸出端子板 ⑥繼電器輸出端子板 系統(tǒng)配置 □程序緩沖區(qū)： 32MB □零件程序和斷點(diǎn)保護(hù)區(qū)：基本 32MB，可擴(kuò)展至 2GB（選件） □進(jìn)給軸接口類型：脈沖接口（ HSV16系列） □主軸驅(qū)動(dòng)單元接口 □主軸編碼器接口 □開關(guān)量輸入輸出接口： 40輸入 /32輸出，可擴(kuò)展 20輸入 /16輸出（選件） □手持單元接口 □軟驅(qū)單元接口 □ RS232接口 □以太網(wǎng)接口（選件） □標(biāo)準(zhǔn) PC鍵盤接口 □手持單元（選件） □軟驅(qū)單元（選件） □ I/Q端子板（支持 NPN和 PNP型開關(guān)量） (選件 ) CNC功能 □最大控制軸數(shù)： 6進(jìn)給軸 1主軸 □聯(lián)動(dòng)軸數(shù)： 3軸 □最小分辨率： 1微米 □最大移動(dòng)速度： 24米 /分鐘（與驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)床相關(guān)） □直線、圓弧、螺紋功能 □自動(dòng)加減速控制（直線 /拋物線） □參考點(diǎn)返回 □坐標(biāo)系設(shè)定 □ MDI功能 □ M、 S、 T功能 □加工過程圖形靜態(tài)仿真和實(shí)時(shí)跟蹤 聶鷗： 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 8 □內(nèi)部二級電子齒輪 □簡單車削循環(huán) □復(fù)合車削循環(huán) CNC編程 □編程最小單位： 、度 □最大編程尺寸： □最大編程行數(shù)： 20億行 □公 /英制編程 □絕對 /相對指令編程 □宏指令編程 □子程 序調(diào)用 □工件坐標(biāo)系設(shè)定 □直徑 /半徑編程 □自動(dòng)控制倒角（圓角、直角） □恒線速切削功能 編輯 □后臺(tái)編輯（選件） □字符查找與替換 □文件刪除及拷貝 顯示 □中文菜單功能 □圖形顯示 □狀態(tài)顯示 □當(dāng)前位置顯示 □程序顯示 □程序錯(cuò)誤顯示 □操作錯(cuò)誤顯示 □坐標(biāo)軸設(shè)置顯示 □主軸速度及修調(diào) □進(jìn)給速度及修調(diào) □快速進(jìn)給及修調(diào) □自診斷功能 插補(bǔ)功能 HNC21 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 □直線插補(bǔ) □螺紋切削 □圓弧插補(bǔ) □螺旋線插補(bǔ) □正弦線插補(bǔ) 刀具補(bǔ)償 □刀具長度補(bǔ)償 □刀尖半徑補(bǔ)償 參考點(diǎn)功能 □參考 點(diǎn)位置設(shè)定 □參考點(diǎn)開關(guān)偏差設(shè)定 □回參考點(diǎn)快移速度設(shè)定 □回參考點(diǎn)定位速度設(shè)定 數(shù)據(jù)交換 □ RS232 □以太網(wǎng)（選件） □ （選件） 操作 □ □防靜電薄膜編程面板與機(jī)床操作面板 □ PC標(biāo)準(zhǔn)鍵盤接口 □手持單元（選件） □圖形顯示功能與動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真 □網(wǎng)絡(luò)通訊功能（選件） 操作方式 □自動(dòng) □單段 □ MDI □點(diǎn)動(dòng) □步進(jìn)增量進(jìn)給