【正文】 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 1 頁(yè) 摘 要 我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量持續(xù)高速增長(zhǎng)，數(shù)控機(jī)床在加工精度、自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)強(qiáng)度等諸方面都有普通機(jī)床無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床特別是大型數(shù)控機(jī)床費(fèi)用很高，常使許多用戶望而怯步，特別是像我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家資金有限。 設(shè)計(jì)專題 （ 畢業(yè)論 文） 指 導(dǎo) 教 師 系（部）主 任 年 月 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）答 辯 委 員會(huì)記錄 系 專業(yè) ， 學(xué) 生 于 年 月 日 進(jìn) 行了 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）答 辯 。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文） （ 說(shuō) 明 書(shū) ） 題 目： C6140車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造 姓 名： 劉 任 編 號(hào) ： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 年 月 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文） 任 務(wù) 書(shū) 姓名 專業(yè) 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 年 月 日 設(shè)計(jì) （ 論 文） 開(kāi) 始日期 年 月 日 設(shè)計(jì) （ 論 文）完成日期 年 月 日 設(shè)計(jì) （ 論 文） 題 目： A 編 制 設(shè)計(jì) B 設(shè)計(jì)題 目： 專題 （ 論 文） 題 目： 指 導(dǎo) 老 師 ： 答 辯 委 員會(huì) 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文 ）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ， 經(jīng) 答辯 委 員會(huì)討論評(píng) 定， 給 予 學(xué) 生 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）成 績(jī)?yōu)? 。近幾年來(lái)數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，對(duì)老機(jī)床實(shí)施數(shù)控化改造，不僅實(shí)用性能良好、周期短，而且可以節(jié)約大量資金。 本文主要論述了普通車床改造的項(xiàng)目、步驟和需要進(jìn)行改造的主要部件?？偠灾覀儗?duì)老機(jī)床實(shí)施數(shù)控化改造，對(duì)我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)將有著一定的推進(jìn)作用。 1 Abstract 5 數(shù)控機(jī)床的概述 6 數(shù)控機(jī)床的工作原理 7 第二章 數(shù)控機(jī)床的改造概述 10 數(shù)控 機(jī)床改造的必要性 11 數(shù)控機(jī)床改造的重要內(nèi)容 12 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、電機(jī)與拖動(dòng)，電子和電力、精密測(cè)量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī) 床的心臟。數(shù)控機(jī)床在各個(gè)機(jī)械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術(shù)裝備。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。 CNC 系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)零件程序編輯、坐標(biāo)系偏移、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，使得機(jī)械加工技術(shù)有了質(zhì)的變化，加工中心的普遍適用，是機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)效率得到了飛速的提高。通過(guò)持續(xù)的開(kāi)發(fā)和研究以及對(duì)信息技術(shù)的深入應(yīng)用，促使數(shù)控技術(shù)在質(zhì)量和性能上更加強(qiáng)化。同時(shí)通過(guò)對(duì)CA6140 機(jī)床的改造中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，了解和掌握機(jī)床的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用技術(shù)，更加充分合 理的使用機(jī)床。數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能 引起世人矚目。通過(guò)持續(xù)的開(kāi)發(fā)研究以及對(duì)信息技術(shù)的深化應(yīng)用，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能和質(zhì)量的進(jìn)一步提升，使數(shù)控機(jī)床成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要制造裝備。 近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控金切機(jī)床（簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床）產(chǎn)量 一直以年均增長(zhǎng)超過(guò) 30%速度發(fā)展。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了 2021 年內(nèi)新建的三資和民營(yíng)機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。 一 .程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，又稱程序載體。 二 .輸人 /輸出裝置 ，配用軟盤驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)卡。 三 .CNC 單元 CNC單元是數(shù)控機(jī)床的核心， CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個(gè)部分組成。其它的還有主運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停信號(hào)；選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào)，冷卻、潤(rùn)滑的啟停、工件和機(jī)床部件松開(kāi)、夾緊、分度臺(tái)轉(zhuǎn)位等輔助指令信號(hào)等。包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測(cè)距儀、磁柵等。 反饋系統(tǒng)包括半閉環(huán)、閉環(huán)兩種系統(tǒng)。具體可歸納為下列八個(gè)方面： 一 .持續(xù)地提高經(jīng)濟(jì)加工精度 從 1950 年至 2021 年的 50 年內(nèi)加工精度提升 100 倍左右，即加工精度平均每 8年提高1 倍，當(dāng)前的普通加工精度已達(dá)到上世紀(jì) 50 年代的精密加工水平。 二 .推進(jìn)全面高速化實(shí)現(xiàn)高效制造 在刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的支持下，切削速度不斷 地提高。高速化加工另一個(gè)特點(diǎn)是大多從單一的高速切削發(fā)展至全面高速化，不僅要縮短切削時(shí)間，也要力求降低輔助時(shí)間和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。復(fù)合機(jī)床根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。 工序復(fù)合型應(yīng)用刀具（銑頭）自動(dòng)交換裝置、主軸立臥轉(zhuǎn)換頭、雙擺銑頭、多主軸頭和多回轉(zhuǎn)刀架等配置，增加工件在一次安裝下的加工工序數(shù)，如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 8 頁(yè) 機(jī)床和主副雙主軸車削中心等。 四 .工藝適用性的專門化數(shù)控機(jī)床正不斷涌現(xiàn) 通過(guò)對(duì)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使對(duì)不同類型的零件加工具有最佳的適 用 ,避免一方面出現(xiàn)不能發(fā)揮最佳性能 ,另一方面又存在功能冗余的現(xiàn)象。以及對(duì)可重構(gòu)機(jī)床（ Reconfigurable Machine Tools，簡(jiǎn)稱 RMT）技術(shù)的探索，反映了對(duì)制造裝備能更方便地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、多樣化發(fā)展的一個(gè)追求。數(shù)字化制造裝備、數(shù)字化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠的應(yīng)用空間將越來(lái)越大；而采用智能技術(shù) 來(lái)實(shí)現(xiàn)多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過(guò)程適應(yīng)控制、誤差補(bǔ)償智能控制、復(fù)雜曲面加工運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化控制、故障自診斷和智能維護(hù)以及信息集成等功能，將大大提升成形和加工精度、提高制造效率。這類制造系統(tǒng)稱為快速重組制造系統(tǒng)（ RRMS）或可重構(gòu)制造系統(tǒng)（ RMS）。這就要求設(shè)備和系統(tǒng)不僅軟件具有開(kāi)放性，而且硬件也要有開(kāi)放性成為功能可重構(gòu)的機(jī)床，即如前面提到的可重構(gòu)機(jī)床（ RMT）。 超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是 21 世紀(jì)的戰(zhàn)略高技術(shù)，正在形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。 航空航天、 IT和國(guó)防高新技術(shù)的需求推 進(jìn)了超精加工技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。 m； 70 年代英國(guó)克蘭菲爾德精密工程研究所批量生產(chǎn)的超精密車床加工的面形精度優(yōu)于 m； 80年代美國(guó) LLL實(shí)驗(yàn)室和 Y12 工廠合作生產(chǎn)的大型超精密金剛石車床的加工平面形度達(dá) m，最大平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 9 頁(yè) 加工直徑為 2100mm。由于晶片和光學(xué)鏡片等硬脆材料加工的需要，超精密磨削和研拋以及非機(jī)械能的特種加工方法使加工精度可優(yōu)于 m。 完善的高集成度的專用電路系統(tǒng)的研發(fā)，仍是數(shù)控系統(tǒng)可靠性繼續(xù)增長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)小型化的一項(xiàng)重要措施?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3～ 7倍。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn) 另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”?？蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 由以上五條派生的好處。 以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突 破。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后 20 年。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定電氣改造與機(jī)械修理、改造之間的交錯(cuò)時(shí)間要求。 2. 先易后難、先局部后全局 確定改造步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)電氣部分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方。當(dāng)然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟