【正文】 院： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 指 導 教 師： 審 閱 教 師： 完 成 日 期： 獨創(chuàng)性說明作者鄭重聲明：本畢業(yè)論文（設計）是我個人在指導教師指導下進行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)論文（設計）中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得遼東學院或其他單位的學位或證書所使用過的材料。作者簽名：___________ 日期：__ __ 基于Z5140A鉆床的數控化改造摘 要目前中國企業(yè)中機床設備老化，不能滿足新技術、新工藝的生產要求?，F(xiàn)有的Z5140A型臺式鉆床經改造后提高了加工精度，擴大了機床的使用范圍，并提高了生產率。通過該改造計劃,改造后的Z5140A型鉆床具備數控機床的精度要求，自動化柔性生產的能力。Z5140A數控鉆床主要用于加工各種孔及平面和曲面的銑削。數控鉆床需要很少人工操作，也沒有機械操作元件如手柄、搖把等。車削對象改變后，只需改變相應的軟件就可適應新的需要。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。s transformation with NC.Existing Z5140type drill press improves the machining accuracy, expands the scope of machine use and increases the productivity after transformation. This paper describes the design process of the transformation of the general drilling with NC, introduces the design of the Z5140A mechanical transmission part and numerical control system part in detail. After the transformation plan, Z5140Atype drill transformed has the accuracy requirement of CNC machine tools and the automatic flexible production capacity. Machine tools achieve the desired overall capacity requirements. Z5140A CNC drilling machine is mainly used for processing a variety of holes and planar and surface milling. It contains the vertical drilling and milling function. CNC drilling and milling machine requires very little manual operation and no operation of machinery ponents such as handles, crank and so on. As with other CNC drilling of the drilling machine, all of the cyclic work is pleted under the control of the puter numerical control system. As turning object changes, just change the corresponding software to adapt to new needs. Because lathebed, column and other basic items are heavy and casting equipments but not the welded ponents, machine tools transformed has higher performance and better quality, which can be used as a new equipment for years. However, limited by the mechanical structure of the original, it can not be transformed revolutionarily.Key Word：Numerical Control Machine Tools 。 CNC System  目 錄摘 要 IAbstract II一、緒論 1（一）數控機床的概念 1（二）數控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢 1（NC）階段 1（CNC）階段 1 2 2（二）機床數控化改造的必要性和迫切性 3 3 3（三）Z5140立式鉆床數控化改造的市場 4 42. Z5140立式鉆床簡介 4（四）Z5140立式鉆床數控化改造的內容及優(yōu)缺點 5 52. Z5140立式鉆床數控化改造的優(yōu)缺點 5二、Z5140A鉆床總體方案的確定 6（一）Z5140A鉆床數控化改造設計任務 6（二）總體方案的確定 7 7 8 9 11 13 13 14 16三、Z5140A鉆床進給系統(tǒng)設計 17（一）Z5140A鉆床縱向傳動系統(tǒng)設計 17 17 17 18 19（二）Z5140A鉆床橫向進給系統(tǒng)的確定 21 21 22 23 25（三）Z5140A鉆床垂直方向進給系統(tǒng)的確定 25 25 26 27 29四、Z5140A鉆床數控插補程序控制 30（一）Z5140A鉆床數控插補程序控制概述 30（二）Z5140A鉆床直線、圓弧插補程序 31 31 32 34五、Z5140A鉆床進給機構部分零件的設計和機構仿真 39（一）主軸的設計 39（二）Z5140A鉆床導軌的設計 39（三）Z5140A鉆床立柱的設計 41（四）Z5140A鉆床進給機構的仿真模擬 41（五）Z5140A鉆床進給機構設計總成 43結 論 44參 考 文 獻 45致 謝 46–40–一、緒論（一）數控機床的概念數控機床是裝備了數控系統(tǒng)的機床，既包括NC機床，也包括CNC機床，其工作原理是：將數控加工程序輸入到數控裝置，再由數控裝置控制主運動的變速、起停和進給運動的方向、速度及位移大小，也可完成刀具的選擇、變換、工件夾緊、松開和冷卻的起、停等動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格按數控程序的要求進行工作。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。1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數控機床。近半個世紀以來，數控系統(tǒng)經歷了兩個階段和六代的發(fā)展。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經了三代，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[1]。于是數控系統(tǒng)進入了計算機數控（CNC）階段。到1974年微處理器被應用于數控系統(tǒng)。而且當時的小型機可靠性也不理想。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數控。數控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段。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PC—BASED）。所以我們日常講的“數控”，實質上已是指“計算機數控”。從1965年進入到晶體管數控裝置的研制。從20世紀70年代開始，數控技術在車、銑、磨、齒輪加工、電加工等領域全面應用。20世紀80年代，中國先后從日本、美國等國家引進了部分數控裝置和伺服單元技術，并于1981年開始批量生產數控系統(tǒng)，包括數控裝置和伺服單元。為了適應機械工業(yè)不同層次的需要，還開發(fā)出多種經濟型數控系統(tǒng)，并得到了廣泛應用。美國、德國、日本三國是當今世界上在數控機床科研、設計、制造和使用上技術最先進、經驗最多的國家。（1）美國的數控發(fā)展史美國政府十分重視機床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務，并且提供充足的經費，因而在機床技術上不斷創(chuàng)新。由于美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發(fā)展了大批量生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床技術在世界上也一直領先。于1956年研制出第一臺數控機床。尤其是大型、重型、精密數控機床，在質量、性能上居世界前列。（二）機床數控化改造的必要性和迫切性機床的數控化改造，顧名思義就是在機床上增加微型計算機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預訂的加工工藝目標。當變更加工對象時只需要更換零件加工程序，無需對機床作任何調整，所以能很好地滿足產品頻繁變化的加工要求。雖然數控機床的優(yōu)勢很大，但是對于制造企業(yè)，單純地靠購買數控機床來解決現(xiàn)狀，一方面需要大量的資金投人，另一方面，將原有的普通機床閑置，勢必造成一種浪費。我國制造業(yè)水平與西方發(fā)達國家相比，總體水平偏低，企業(yè)經濟實力有待進一步提高。從宏觀上看，一些工業(yè)發(fā)達國家的機械工業(yè)，在20世紀70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數控機床。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(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，數控機床的比重（數控化率）％，％，因此每年都有大量機電產品進口。從微觀上看，數控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。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，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。(3) 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”。(4) 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(xiàn)長時間無人看管加工。傳統(tǒng)機床經過改造后，得到了近似于數控機床的性能，也意味著我國制造業(yè)整體水平的提高。近10年來，～，年產值約為18億元。我國機床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產線更屈指可數（美國和日本自動和半自動機床占60％以上）。我國大多數制造行業(yè)使用的裝備是傳統(tǒng)的機床，而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。所以必須大力提高機床的數控化率。機床具有攻絲自動反轉機構，主攻絲可實現(xiàn)自動正反轉，對于盲孔和定深孔攻絲極為方便。（四）Z5140立式鉆床數控化改造的內容及優(yōu)缺點Z5140A立式鉆床數控化改造主要內容有以下幾點：（1）對Z5140A立式鉆床精度的恢復以及對鉆床存在的故障部分進行診斷并恢復；（2）數控化改造，在原Z5140A立式鉆床上加數顯裝置，或數控系統(tǒng)，改造成NC機床；（3）翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對Z5140A立式鉆床機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；（4）技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，滿足新工藝、新技術的要求，在原有Z5140立式鉆床基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新，較大幅度地提高加工水平和檔次。只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但是受到原來Z5140A立式鉆床機械結構的限制，不宜做突破性的改造。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。（4）可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。根據設計任務、機床實際情況和要求提出幾個總體方案，進行綜合分析，比較和論證，最后選出一個合理的總體方案。(1)技術要求：工作臺重量：80kg工件最大重量:150kg機床定位精度: mm機床重復定位精度: mm工作臺進給速度: 1～400m