機電一體化專業(yè)畢業(yè)論文CA6140型普通車床數(shù)控化設計

1、雙鴨山市奧鵬學校畢業(yè)論文專 業(yè)：機電一體化課 題：CA6140型普通車床數(shù)控化設計姓 名：電 話：指導教師： CA6140型普通車床數(shù)控化設計 摘 要1947年，Parsons公司的John Parsons著手進行一項實驗，他想用空間數(shù)據(jù)控制機床加工飛機零件。1949年，Parsons公司與美國空軍簽定了制造第一臺數(shù)控機床的合同。1951年， 美國麻省理工學院承擔了這一項目。1952年，麻省理工學院（MIT）使用實驗室制造的控制器和辛辛那提立式主軸展示三軸聯(lián)動獲得成功，這標志著數(shù)控時代的到來。到了1955年，幾經(jīng)改進之后，數(shù)空技術開始應用于生產(chǎn)。早期的NC機床能運行穿孔卡和穿孔帶，兩者中以穿孔

2、帶更為通用。但是，鑒于更換、編輯紙帶費時費力，后來便采用計算機作為編程的輔助工具。計算機在數(shù)控中的應用有兩種形式：一是計算機輔助編程語言，二是實施直接數(shù)字控制（DNC），有了計算機輔助編程語言，程序員可用一套通用“混雜英語”命令編寫NC程序，然后由計算機將其釋譯為機器碼并制成穿孔帶。直接數(shù)字控制是指用一臺計算機對一臺或多臺數(shù)控機床實施部分或整體控制。雖然有些公司運用DNC已獲得成功，但是，擴大計算機容量、購買軟件、協(xié)調(diào)DNC系統(tǒng)等花費使這種系統(tǒng)并不適合所有公司，而只適用于一些大公司。關鍵詞：加工精度，設計方案，分配，參數(shù)目 錄 摘要-2一、數(shù)控技術的應用于發(fā)展-4二、數(shù)控技術在機械工業(yè)中的發(fā)展

3、-51、數(shù)控（NC）階段（19521970年）-52、計算機數(shù)控（CNC）階段（1970現(xiàn)在）-5三、數(shù)控改造的必要性-5 1、從微觀上-5 2、從宏觀上-6四、數(shù)控改造的優(yōu)點-7五、參考文獻-8引言 機械工業(yè)是是國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動國家技術進步的主要力量，隨著科學技術的發(fā)展，機械產(chǎn)品的結(jié)構越來越合理，其性能和效率日趨提高，因此，對加工機械產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設備-機床也提出了高性能、高精度與高自動化的要求一、數(shù)控技術的應用與發(fā)展數(shù)控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現(xiàn)代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發(fā)展十分迅速的一項綜合

4、性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡化的基礎，是現(xiàn)代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。一般數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出（I/O）裝置、數(shù)字控制系統(tǒng)、驅(qū)動控制裝置、電器邏輯控制執(zhí)行裝置等4個部分組成。數(shù)控機床就是采用了數(shù)控系統(tǒng)的機床，是高效率、高精度、高柔性和高度自動化的現(xiàn)代機械加工設備，是高度機電一體化的產(chǎn)品.但是隨著信息化程度的逐步提高，對實現(xiàn)綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化的綜合自動化系統(tǒng)的需求不斷增長及通信技術與計算機及其網(wǎng)絡技術的融合發(fā)展，為了產(chǎn)品在市場上增強競爭力，提高綜合效益，現(xiàn)在人們考慮更多的是把傳統(tǒng)的

5、數(shù)控系統(tǒng)技術放在企業(yè)信息化大背景下，思考如何用信息化技術去促進工業(yè)自動化快速向高端發(fā)展。在全球市場環(huán)境影響和推動下，改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本的需求不斷增長，生產(chǎn)的實時優(yōu)化受到過程工業(yè)的普遍重視并廣泛加以采用。為了適應變化的經(jīng)濟環(huán)境，減少消耗，降低成本，提高生產(chǎn)效率，提高運行安全性，必須對控制、優(yōu)化、計劃與調(diào)度以及生產(chǎn)過程管理實現(xiàn)無縫集成。要降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染和資源消耗，產(chǎn)品只能通過全流程自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計來實現(xiàn)。數(shù)控技術從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近50年的歷史。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NC數(shù)控，小型計算機數(shù)控，微處

6、理器數(shù)控；從體系結(jié)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(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機驅(qū)動的閉環(huán)系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床大大提高了加工精度、速度和效率。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，制造廠家逐漸使數(shù)控系統(tǒng)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)。二、數(shù)控技術在機械工業(yè)中的發(fā)展眾所周知，機械工業(yè)是是國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動國家技術進步的主要力量，隨著科學技術的發(fā)展，機械產(chǎn)品的結(jié)構越來越合理，其性能和效率日趨提

7、高，因此，對加工機械產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設備-機床也提出了高性能、高精度與高自動化的要求。機械工業(yè)中，單件與小批量產(chǎn)品占到7080%，這類產(chǎn)品一般都采用人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，特別是一些輪廓復雜的零件。數(shù)控技術的出現(xiàn)與發(fā)展，就是為了解決單件、小批量、特別復雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求。自1952年出現(xiàn)第一臺數(shù)控機床以來，隨著計算機自動控制伺服驅(qū)動與自動檢測等技術的迅速發(fā)展，表征數(shù)控機床的水平和決定數(shù)控機床功能與特性的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個階段：第一階段：數(shù)控（NC）階段（19521970年）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段經(jīng)歷了三代，即1952年的第一代-電子管時代；1959

8、年的第二代-晶體管時代；1965年的第三代-小規(guī)模集成電路時代。第二階段：計算機數(shù)控（CNC）階段（1970現(xiàn)在）。到1970年，通用小型計算機作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段，1971年美國INTEL公司將運算器和控制器集成在一塊芯片上，稱為微處理器，又稱為中央處理單元（即CPU）。到1974年，CPU被應用于數(shù)控系統(tǒng)，到了1990年，PC的性能已發(fā)展到較高的水平，進入基于PC階段?？傊嬎銠C數(shù)控（CNC）的發(fā)展也經(jīng)歷了三代，即1970年的第四代-小型計算機；1974年的第五代-微處理器；1990年的第六代-基于PC（國外稱為PC-BASED）。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第五

9、代以后，才從根本上解決了可靠性低、價格極為昂貴、應用很不方便（主要是編程困難）等極為關鍵的問題。三、 數(shù)控改造的必要性（一）從微觀上看，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。 1、可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。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。 2、可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高37倍。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。數(shù)控機床只要更換一

10、個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了柔性自動化。 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、可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。 5、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。 6、由以上五條派生的好處。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。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。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CI

11、MS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。（二）從宏觀上看，數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。 我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。 舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，

12、以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。 隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。 1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。可以預料，今后，機床的經(jīng)

13、濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設計實例具有典型性和實用性。 四、 數(shù)控改造的優(yōu)點普通車床數(shù)控化改造一般是指對現(xiàn)有普通車床的某些部位做一定的改造，配上經(jīng)濟數(shù)控裝置或標準型數(shù)控系統(tǒng)，從而是原機床具有數(shù)控加工能力。其改造有如下的優(yōu)點：1、資本效率出發(fā)，改造閑置的普通機床,能發(fā)揮舊機床的原有能和改造后的新增功能,提高機床的使用價值。2、適應多品種，小批量零件生產(chǎn)。3、數(shù)控改造費用低,減少了投資額,經(jīng)濟性好.數(shù)控車床改造費用僅為新購一臺數(shù)控車床費用的15%20%,同購置新機床相比，一般可以節(jié)省75%80%的費用,如果再結(jié)合機床大修理，幾乎就是一臺新的數(shù)控車床,甚至會更好，因為普通車床不會

14、再變形。4、機械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構受限。所利用的普通機床基礎件是重而堅固的鑄造構件，而不是焊接構件，改造后的機床性能高、質(zhì)量好，可以做為新設備繼續(xù)使用多年。數(shù)控化改造后使原有的機械結(jié)構更為簡單，原有得手扶進給機構全部消失。這樣一方面，可以提高精度,減少傳動鏈對精度的影響；另一方面，可以減少機械故障率，提高運行的可靠性.但是受到原來機械結(jié)構的限制，不宜做突破性的改造。5、操作者熟悉了解機床、便于操作維修,降低了操作者的技術要求，更易于提高管理水平.購買新機床時，不了解新機床是否滿足起加工要求。改造則不然,可以精確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

15、修方面培訓時間短、見效快。改造的積儲一旦安裝好，就可以全負荷運轉(zhuǎn)。操作者只需要對工件進行裝夾和操作開關，而零件的加工全部則由數(shù)控系統(tǒng)控制完成，即使比較復雜的工件也能迅速完成，省去了對技術要求的煩惱。6、可充分利用現(xiàn)有的條件，可以充分利用現(xiàn)有基地,不許要重新構筑地基。7、可以采用最新的控制技術，可根據(jù)技術革新的發(fā)展速度,及時提提高生產(chǎn)設備自動化水平和效率，提高機床質(zhì)量和檔次,將舊機床改造成當今水平的機床。自動化程度高、專業(yè)性強、加工精度高、生產(chǎn)效率高。8、增強了功能，如圓弧加、錐度加工，這是傳統(tǒng)加工方法難以完成的。9、交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需。參考文獻 1.羅永順主編,機床數(shù)控化改造技術，-北京

16、：機械工業(yè)出版社，2007.5；2.廖效果、朱啟逑主編，數(shù)字控制機床，-武漢：華中科技大學出版社，2006.7；3.顧維邦主編，金屬切削機床概論，-北京：機械工業(yè)出版社，1999.7；4.孔凡才編著，自動控制原理與系統(tǒng)（第三版），-北京：機械工業(yè)出版社，2006.7；tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I

17、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