数控技术在普通车床改造上的应用(陈文斌)..docVIP

数控技术在普通车床改造上的应用 姓名：＿＿＿陈文斌＿＿＿ 学号：＿＿＿7206122＿＿＿ 专业：＿＿＿数控＿＿＿＿ 指导教师：＿宜柏洪＿ ＿ 职称： 副教授 二00九年五月 目 录 1 机床的数控改造 1.1 机床数控改造的必要性 1.2 数控化改造的特点 2 改造整体方案的确定 3 机械部分的设计计算 3.1 纵向进给系统的设计计算 3.2 切削力计算 3.3 滚珠丝杠设计计算 3.4 齿轮及步进电机的相关计算 3.5 步进电机的选择 3.6横向进给系统的设计计算 3.7 切削力计算 3.8滚珠丝杠设计计算 4 数控系统硬件电路设计 4.1 数控系统基本硬件组成 4.2 单板机控制系统设计 4.2.1 主要技术特性及硬件配置 4.2.2 存储器空间分配 4.2.3 I/O地址分配 4.2.4 光电隔离电路 4.2.5 其他辅助电路 参考文献 数控技术在普通车床改造上的应用 摘要：本文分析了国内外数控机床发摘的动向及数控改造普通机床的必要性。文中结合实际对C616车床的原有结构进行了大量的改动，利用微机对纵、横进给系统进行开环控制。纵向脉冲当量为0.01mm/ 脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲。驱动元件采用直流步进电机，传动系统采用滚珠丝杆。针对实际情况，选用Z80CPU组成的单板机作为数控控制系统。软件设计采用模块化设计，重要包括主模块，子程序模块和定时中断模块。 关键词：普通车床 数控改造 结构设计 控制系统 1 机床的数控改造 1.1 机床数控化改造的必要性 从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 1)可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬间准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以符合成复杂的曲线或曲面。 2)可以实现加工的自动化。而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3~7倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。 3)加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。 4)可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬动。 5)拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 6)由以上5条派生出的好处。如：降低了工人的劳动强度，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反映等等。 以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 从宏观上看，工业发呆国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其实质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9%，而日本在1994年已达到20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。 1.2 数控化改造的特点 1)减少投资额、交货期短。同购置新机床相比，一般可省下60%~80%的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤为明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2~3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。 2)机械性能稳定可靠，结构受限。所利用的车床、立株等基础条件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种接焊构件，改造后的机床女性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。 3)熟悉设备、便于操作维修。购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求，改造则不然。可以精确地计算出机床的加工能力：另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操