【正文】 中增加信息技術，包括人工智能等的含量。其本質(zhì)是，采用信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。同時采用無級變速方式，使其轉速提高到2000r/min，實現(xiàn)了高速化。如何達到上述要求，進一步提高其生產(chǎn)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(chǎn)轉變成變品種的批量生產(chǎn)，設計共用化的程序存入系統(tǒng)，減少編程的麻煩，提高了加工效率。因而作為評定數(shù)控機床及系統(tǒng)效能的基本指標也將由傳統(tǒng)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。所謂制造裝備及制造系統(tǒng)的柔性化是指當產(chǎn)品的品種的需求發(fā)生變化時，它們?nèi)阅茉跐M足經(jīng)濟性的前提下，實現(xiàn)及時轉換生產(chǎn)的適應能力。但在當前激烈的市場競爭環(huán)境下，以生產(chǎn)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(chǎn)品需求呈現(xiàn)多樣化和個性化，且產(chǎn)品經(jīng)濟壽命大大縮短，這首先將形成以多品種變批量的生產(chǎn)方式為主流的生產(chǎn)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。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。針對目前同類數(shù)控機床使用中存在的問題，經(jīng)過仔細的研究和分析系統(tǒng)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(chǎn)安全。但目前對車床的數(shù)控化改造，主要是經(jīng)濟性數(shù)控化改造。，也可以進行智能化數(shù)控機床改造。8031單片機是整個數(shù)控裝置的核心。在主軸內(nèi)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(tǒng)，再由CNC系統(tǒng)控制步進電機，實現(xiàn)進給運動。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。本設計論文以CA6132為例，闡述了普通數(shù)控車床的主軸系統(tǒng)的改進及機床控制系統(tǒng)的改造。摘 要數(shù)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(shù)控機床經(jīng)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(shù)控化改造，尋找一種可行的、有推廣價值的設備改造方法。機械部分的設計主要根據(jù)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(jīng)濟性。采用滾珠絲桿對原動機床的縱向、橫向進給系統(tǒng)進行改造，驅動裝置為步進電機。電氣控制部分考慮到實際情況，單片機在國內(nèi)應用較為廣泛，且用戶反映普遍較好,價格也不昂貴。關鍵詞: CA6132車床 數(shù)控改造 滾珠絲杠 8031單片機目 錄第一章 緒論 4 機床的數(shù)控化改造 4 4 51. 2數(shù)控機床與數(shù)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(tǒng)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(shù)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(xiàn)在:。不管哪種形式的數(shù)控改造，最基本的思路是要滿足用戶的基本使用需求。在改造過程中，主要沿用系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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。這一技術已經(jīng)申請了國家發(fā)明專利。成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭能力的4個要素，采用傳統(tǒng)的非數(shù)控生產(chǎn)方式只有達到一定閉值的大批量的規(guī)模生產(chǎn)才能取得上述4個方面的統(tǒng)一。為此，發(fā)展柔性結構體系的數(shù)控制造裝備及制造系統(tǒng)是實現(xiàn)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。同時，持續(xù)地提高經(jīng)濟加工精度也是適應市場競爭的另一個主要目標。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(chǎn)品生產(chǎn)變換的靈捷性和產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提高。這一創(chuàng)新思路是目前市場上沒有的，該技術己申請專利。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(shù)控機床。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。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(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）％，％，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。2．微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。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。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(xiàn)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”。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。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(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。1. 2數(shù)控機床與數(shù)控技術國內(nèi)數(shù)控機床現(xiàn)狀由于機床下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資連續(xù)幾年快速增長，國內(nèi)機電產(chǎn)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。；2005年前三季度。2001年，％，％，％的水平。；。％、％。但值得注意的是高檔數(shù)控機床仍大量進口。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。國內(nèi)數(shù)控機床的特點，技術含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導地位 ，數(shù)控化率顯著提高國內(nèi)控機床的發(fā)展趨勢數(shù)控機床推廣應用逐步加深數(shù)控金切機床的構成比逐漸趨于合理數(shù)控機床的應用由單機向單元(系統(tǒng))方向發(fā)展出口前景良好國外數(shù)控機床的特點一是利用二進制數(shù)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(xiàn)多坐標聯(lián)動，易加工雜曲面。但價格較昂貴，需要正確分析其使用的經(jīng)濟合理性。能實現(xiàn)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。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(xiàn)在以下幾點：部分行業(yè)發(fā)展主導權有可能受到?jīng)_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(chǎn)業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴峻數(shù)控技術國內(nèi)外現(xiàn)狀1按照電子器件的發(fā)展可分為五個發(fā)展階段：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模IC數(shù)控，小型計算機數(shù)控，微處理器數(shù)控；從體系結構的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng)、計算機硬件及軟件組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)，后者也稱為軟數(shù)控系統(tǒng)：從伺服及控制的方式可分為步進電機驅動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機驅動的閉環(huán)系統(tǒng)。人類發(fā)明了機器，延長和擴展人的手腳功能：當出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)以后，制造廠家逐漸希望數(shù)控系統(tǒng)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(jīng)驗和操作技能放進數(shù)控系統(tǒng)， 同時也希望系統(tǒng)具有圖形交互、診斷功能等。這就產(chǎn)生了開放結構的數(shù)控系統(tǒng)。目前，開放系統(tǒng)有兩種基本結構：(1)CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中，PC板主要運行實時控制，CNC主要運行以坐標軸運動為主的實時控制。開放結構在90年代初形成；對于許多熟悉計算機應用的系統(tǒng)廠家，往往采用第(2)方案。而系統(tǒng)功能首先追求的仍然是高精高速的加工。因此不把開放結構作為主要的產(chǎn)品，仍然大量生產(chǎn)原結構的數(shù)控系統(tǒng)。有些廠家也把這種裝置稱為融合系統(tǒng)(fusion system)。 2廣義上說，采用計算機控制，控制算法采用軟件的伺服裝置稱為“軟件伺服”。(2)基于數(shù)值計算，精度高。(4)容易做成ASIC電路。開環(huán)的系統(tǒng)逐漸由閉環(huán)的系統(tǒng)取代。交流異步電機雖然價格便宜、結構簡單，但早期由於控制性能差，所以很長時間沒有在數(shù)控系統(tǒng)上得到應用。從70年代末，如果把直流電機進行“里翻外”的處理，即把電驅繞組裝在定子，轉子為永磁部分，由轉子軸上的編碼器測出磁極位置，這就構成了永磁無刷電機。從80年代開始，逐漸應用在數(shù)控系統(tǒng)的進給驅動裝置上。它由兩個非接觸元件組成，即磁板和線卷滑座：電磁力直接作用于移動的元件而無需機械連接，沒有機械滯后或螺距周期誤差，精度完全依賴于直線反饋系統(tǒng)和分級的支承，由全數(shù)字伺服驅動，剛性高，頻響好，因而可獲得高速度。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術取得的最大突破可以歸結為：交流驅動取代直流驅動、數(shù)字控制取代模擬控制、或者把它稱為軟件控制取代硬件控制。由于電力電子技術及控制理論、微處理器等微電子技術的快速發(fā)展，軟件運算及處理能力的提高，特別是DSP的應用，使系統(tǒng)的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。大大推動了高精高速加工技術的發(fā)展。 CNC系統(tǒng)的連網(wǎng) 數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺機床到控制多臺機床的分級式控制需要網(wǎng)絡進行通信；網(wǎng)絡的主要任務是進行通信，共享信息。一般由以太網(wǎng)組成。一般由DNC功能進行控制。更高檔次的DNC還可以對CAD／CAM/CAPP以及CNC的程序進行傳送和分級管理。(3)現(xiàn)場設備級。同時也可接受工廠管理層下達的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。傳統(tǒng)的現(xiàn)場級大多是基于PLC的分布式系統(tǒng)。所謂I／0接線方式為傳遞4—20ma(模擬量信息)或24VDC(開關量信息)?，F(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設備作為網(wǎng)絡節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線技術的主要特點為：它是數(shù)控系統(tǒng)通信向現(xiàn)場級的延伸、數(shù)字化通信取代4—20ma模擬信號、應用