臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式,車(chē)床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì),縱向,進(jìn)給,系統(tǒng)
題目題目題目題目:臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)程機(jī)程工程工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 答辯人:閆紅旗指導(dǎo)老師:張衛(wèi) 張少文2009.5.162009.5.161 主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容四、課題研究的展望四、課題研究的展望四、課題研究的展望四、課題研究的展望2一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。3一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀:1)1)除少量機(jī)床以除少量機(jī)床以FMSFMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。態(tài)。2)2)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求 1.2 國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀:1)1)國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床 2)2)國(guó)外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化國(guó)外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化 4一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì):1)1)繼續(xù)向開(kāi)放式、基于繼續(xù)向開(kāi)放式、基于PCPC的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)展 2)2)向高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展 3)3)向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展 5二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義2.1 本課題研究的目的：要求在對(duì)臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過(guò)這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)改造開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。6二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義2.2 本課題研究的意義：數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的主機(jī),數(shù)控技術(shù)的水平高低和機(jī)床的數(shù)控化率是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率還不到5%,新機(jī)床的數(shù)控化率也僅為6%。無(wú)論從數(shù)控技術(shù)水平和機(jī)床的數(shù)控化率都大大落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)床改造已是個(gè)”永恒”的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè),也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值:（1）節(jié)省資金。（2）性能穩(wěn)定可靠。（3）提高生產(chǎn)效率。7三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.1 CA6140普通車(chē)床介紹普通車(chē)床介紹lCA6140l C-類(lèi)代號(hào)(車(chē)床類(lèi)機(jī)床)l A-結(jié)構(gòu)特性代號(hào)l 6-組代號(hào)(落地及臥式車(chē)床組)l 1-系代號(hào)(臥式車(chē)床系)l 40-主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10)8機(jī)械工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)C6140普通臥式車(chē)床的結(jié)構(gòu)布局 9三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容lCA6140普通車(chē)床各部分功能普通車(chē)床各部分功能介紹介紹l主軸箱是支撐主軸并帶動(dòng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。l進(jìn)給箱是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的變速機(jī)構(gòu)。l交換齒輪箱是用來(lái)將主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到進(jìn)給箱。l溜板箱是接受光桿傳遞的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)床鞍和中、小滑板及刀架實(shí)現(xiàn)車(chē)刀的縱橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。10主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)由主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿、光桿、床身等組成11主軸變速箱功能：支承主軸和傳動(dòng)其旋轉(zhuǎn)12進(jìn)給箱：變換被加工螺紋的種類(lèi)和導(dǎo)程，以及獲得所需的各種進(jìn)給量13溜板箱：將絲杠或光杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榱锇搴蛙?chē)刀的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)14CA6140CA6140臥式車(chē)床的功能臥式車(chē)床的功能15三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.2 總體方案的確定總體方案的確定 lC6140型普通車(chē)床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會(huì)擁有量較大的普通型車(chē)床。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)都是確實(shí)可行了。一般說(shuō)來(lái)，如果原有車(chē)床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數(shù)控車(chē)床，同時(shí)具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破?？傮w方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。16三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l普通車(chē)床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直普通車(chē)床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。l車(chē)床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定車(chē)床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)加工精度的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。l根據(jù)普通車(chē)床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度根據(jù)普通車(chē)床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用8 8位微機(jī)。位微機(jī)。在在8 8位微機(jī)中，位微機(jī)中，MCS51MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、可系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高的性價(jià)比，因此，可選的性價(jià)比，因此，可選 MCS51MCS51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。17三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了CPUCPU外，還外，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/OI/O接口電路；接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤(pán)，能顯示加工包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤(pán)，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。l設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。l縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。所要求的分辨率。l為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。l采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。18三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.3 3.3 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案l進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案。l主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案。l安裝電動(dòng)卡盤(pán)安裝電動(dòng)卡盤(pán)。l換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。l螺紋編碼器的安裝方案螺紋編碼器的安裝方案。19三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.4 3.4 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算 l脈沖當(dāng)量的確定脈沖當(dāng)量的確定。l切削力的計(jì)算切削力的計(jì)算。l滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)及計(jì)算滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)及計(jì)算。l齒輪傳動(dòng)的計(jì)算齒輪傳動(dòng)的計(jì)算。l步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇。20三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.5 3.5 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)l數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成。l單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。l軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)。21四、課題研究的展望四、課題研究的展望 全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國(guó)全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國(guó)的一般中小企業(yè)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生的一般中小企業(yè)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化、產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化、以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，我國(guó)的國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，生產(chǎn)實(shí)際，我國(guó)的國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，盡可能降低價(jià)格。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡(jiǎn)易研制了幾十種簡(jiǎn)易NC系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)數(shù)控事系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。業(yè)的發(fā)展。改造后的車(chē)床，可手動(dòng)、機(jī)動(dòng)操作，操作簡(jiǎn)單，使改造后的車(chē)床，可手動(dòng)、機(jī)動(dòng)操作，操作簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，其性能價(jià)格比適中；而且還能解決用方便，價(jià)格低廉，其性能價(jià)格比適中；而且還能解決復(fù)雜零件的加工精度控制問(wèn)題，節(jié)約大量工裝費(fèi)用，減復(fù)雜零件的加工精度控制問(wèn)題，節(jié)約大量工裝費(fèi)用，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人素質(zhì)。輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人素質(zhì)。22致致 謝謝 我的論文寫(xiě)作和課題研究是在各位老師和同我的論文寫(xiě)作和課題研究是在各位老師和同學(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對(duì)學(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對(duì)我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識(shí)，師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識(shí)，對(duì)教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。對(duì)教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。感謝我周?chē)耐瑢W(xué)們，他們給了我無(wú)微不至的關(guān)感謝我周?chē)耐瑢W(xué)們，他們給了我無(wú)微不至的關(guān)心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣。榜樣。2324南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
閆紅旗
學(xué) 號(hào)
0501510146
指導(dǎo)教師
張衛(wèi)
張少文
選題情況
課題名稱(chēng)
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
√
偏易
工作量
較大
合理
√
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書(shū)
有
√
無(wú)
開(kāi)題報(bào)告
有
√
無(wú)
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
√
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
√
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
√
慢
中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況
優(yōu)
良
√
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定：良
所在專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)：
學(xué)習(xí)態(tài)度主動(dòng)認(rèn)真，積極參加集中指導(dǎo)和問(wèn)題討論，能按進(jìn)度要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
南 京 理 工 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
系 部：
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
閆紅旗
學(xué) 號(hào)：
0501510146
設(shè)計(jì)(論文)題目：
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)
縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2009年3月9日-2009年6月14日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
張衛(wèi) 張少文
專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人:
龔光容
發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2009年2月26日
任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院（系）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及學(xué)院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)；
4．任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“學(xué)院（系）”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)（2000級(jí)為10位數(shù)），不能只寫(xiě)最后2位或1位數(shù)字；
5．任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
本課題主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為400mm的普通臥式車(chē)床。要求學(xué)生在對(duì)臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過(guò)這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)改造開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
本課題要求學(xué)生在對(duì)臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容及要求如下：
（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
（2）改造任務(wù)及功能需求分析；
（3）總體改造方案的確定；
（4）縱向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
（5）文檔整理、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。
相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)條件及要求如下：
（1）床身上最大加工直徑：400mm；最大加工長(zhǎng)度：1000mm；
（2）橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.005mm/脈沖，縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.01mm/脈沖；
（3）橫向最快的工進(jìn)速度：400mm/min，縱向最快的工進(jìn)速度：800mm/min；
（4）換刀時(shí)刀架轉(zhuǎn)速：30r/min；
（5）CNC系統(tǒng)主CPU采用單片機(jī)。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
（1）資料翻譯譯文及開(kāi)題報(bào)告；
（2）總體改造方案的確定；
（3）縱向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程—原理與應(yīng)用[M].第二版,北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.
[2] 孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理[M].第七版,北京:高等教育出版社,2006.
[3] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第八版,北京:高等教育出版社,2006.
[4] 尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.
[5] 左建民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.
[6] 梁景凱,蓋玉先.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.
[7] 張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2007.
[8] 江思敏,姚鵬翼,胡榮.Protel 電路設(shè)計(jì)教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002.
[9] 劉朝儒,吳志軍,高政一.機(jī)械制圖[M].第五版,北京:高等教育出版社，2006.
[10] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 第三版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.
[11] 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.
[12] 韓建海.數(shù)控技術(shù)及裝備[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2007.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2009年
3月9日 ～ 3 月15 日
3月16日 ～ 3 月22 日
3月23日 ～ 4 月12日
4月13日 ～ 5 月10日
5月11日 ～ 5 月31 日
6月1日 ～ 6 月7 日
6月8日 ～ 6 月14 日
接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)要求；查閱資料，完成外文資料翻譯工作。
撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述。
改造任務(wù)及功能需求分析，總體改造方案的確定。
縱向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分詳細(xì)設(shè)計(jì)。
控制部分硬件電路及控制軟件的設(shè)計(jì)。
文檔整理、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
準(zhǔn)備論文答辯。
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
學(xué)院（系）意見(jiàn)：
院（系）領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料
學(xué)生姓名:
閆紅旗
學(xué) 號(hào)：
0501510146
系 部:
機(jī)械工程
專(zhuān) 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)
——縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
張衛(wèi) 張少文
高級(jí)工程師 助教
材 料 目 錄
序號(hào)
名 稱(chēng)
數(shù)量
備 注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表
1
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
1
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕
1
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
1
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
1
2009年5月
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表
系 部
機(jī)械工程系
指導(dǎo)
教師
姓 名
張衛(wèi) 張少文
專(zhuān)業(yè)技術(shù)職 務(wù)
高級(jí)工程師 助教
課題名稱(chēng)
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)——縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
適用專(zhuān)業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
課題性質(zhì)
A
B
C
D
E
課題來(lái)源
A
B
C
D
√
√
課題預(yù)計(jì)
工作量大小
大
適中
小
課題預(yù)計(jì)
難易程度
難
適中
易
√
√
課題簡(jiǎn)介
利用微機(jī)數(shù)控裝置對(duì)臥式車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造，可以使其按照程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換加工過(guò)程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具，增加縱橫向聯(lián)動(dòng)進(jìn)給功能，從而可加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，實(shí)現(xiàn)多工序集中車(chē)削，提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率和加工精度。
本課題主要內(nèi)容是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行控制。
課題應(yīng)完成的任務(wù)和對(duì)學(xué)生的要求
成果要求：1．臥式車(chē)床數(shù)控化改造總體方案設(shè)計(jì)
2．縱向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算
3．縱向進(jìn)給系統(tǒng)控制部分硬件與軟件設(shè)計(jì)
知識(shí)要求：具備機(jī)械原理與機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握AutoCAD、Pro/E、Protel等軟件。
所在專(zhuān)業(yè)審定意見(jiàn)：
專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日
本課題由 閆紅旗 同學(xué)選定，學(xué)號(hào)： 0501510146
注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，經(jīng)所在專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題使用；
2．有關(guān)內(nèi)容的填寫(xiě)見(jiàn)背面的填表說(shuō)明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”；
3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。
填 表 說(shuō) 明
1．該表的填寫(xiě)只針對(duì)1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)選擇使用，如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報(bào)課題的名稱(chēng)上加以區(qū)別（加副標(biāo)題），并且在“設(shè)計(jì)（論文）要求”一欄中說(shuō)明。
2．“課題性質(zhì)”一欄：
A．產(chǎn)品設(shè)計(jì)；
B．工程技術(shù)研究；
C．軟件開(kāi)發(fā)；
D．研究論文或調(diào)研報(bào)告；
E．其它。
3．“課題來(lái)源”一欄：
A．自然（社會(huì)）科學(xué)基金與?。ú浚?、市級(jí)以上科研課題；
B．企、事業(yè)單位委托課題；
C．校、院（系）級(jí)基金課題；
D．自擬課題。
4．“課題簡(jiǎn)介”一欄：
主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r(jià)值。
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者:
閆紅旗
學(xué) 號(hào)：
0501510146
系 部:
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
題 目:
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)
——縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
張少文 助教
張衛(wèi) 高級(jí)工程師
指導(dǎo)者：
評(píng)閱者：
2009 年 6 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
數(shù)控技術(shù)的水平高低和機(jī)床的數(shù)控化率是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率還不到5%,無(wú)論從數(shù)控技術(shù)水平和機(jī)床的數(shù)控化率都大大落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。加快發(fā)展我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值。
本文主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)對(duì)最大加工直徑為400mm的普通臥式車(chē)床進(jìn)行改造。首先對(duì)普通臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求進(jìn)行了認(rèn)真分析，其次設(shè)計(jì)出總體改造方案，包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)刀架及微機(jī)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，最后經(jīng)過(guò)對(duì)切削力的計(jì)算、滾珠絲杠副、齒輪副及步進(jìn)電機(jī)的選型，給出了縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 數(shù)控 改造 車(chē)床 縱向進(jìn)給
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
Title Design of Horizontal Machine based on Numerical
Control Technology
——Design of Longitudinal Feeding System
Abstract
Level of numerical control technology and CNC machine tool is a measure of the rate of a national industrial development an important indicator of the level. CNC machine tools in China is less than the rate of 5%, CNC technology in terms of the level and rate of NC machine tools are lagging far behind developed countries in the West. Speed up the transformation of the development of China's machine tool industry, has important practical significance and value.
This paper mainly using computer numerical control technology to alter the ordinary horizontal lathe whose maximum machining diameter is 400mm.
first of all, horizontal lathe for ordinary tasks and functions of the transformation of a careful analysis of needs,Second, the design of the overall reform program, including the main drive system, feed system, rotary tool holder and the program of microcomputer control system design, after the final calculation of cutting force, ball screw, gear and stepper motor selection, vertical feed is given for the detailed design.
Keywords Numerical control Transformation lathe Vertical feeding system
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
閆紅旗
學(xué) 號(hào)：
0501510146
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)
—縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
張衛(wèi) 張少文
2009年3月22日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。本文介紹了機(jī)床數(shù)控改造的意義，闡述了數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，最后總結(jié)了數(shù)控化改造的分析方法以及機(jī)床數(shù)控改造的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 數(shù)控 改造 車(chē)床
1 機(jī)床數(shù)控改造的意義
1．1 普通車(chē)床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)
機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)，改造后的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 改造后系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
數(shù)控車(chē)床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對(duì)局部加以改進(jìn)而成（那些受資金等條件限制，而將傳統(tǒng)機(jī)床改裝成建議數(shù)控機(jī)床的另當(dāng)別論）。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求?，F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無(wú)論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此，我們?cè)趯?duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過(guò)程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近[1-3] 。
1．2 節(jié)省資金
機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買(mǎi)新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基[4][5]。
1．3 性能穩(wěn)定可靠
因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。
1．4 提高生產(chǎn)效率
機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專(zhuān)用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工[6,7]。
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行[8][9]。
3 數(shù)控化改造的分析方法
其改造涉及到機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，是一項(xiàng)理論深、實(shí)踐強(qiáng)的系統(tǒng)工程。在進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，應(yīng)該做好改造前的技術(shù)準(zhǔn)備。改造過(guò)程中，機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合，先易后難、先局部后全局。
由于本次設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。我們主要的任務(wù)是對(duì)其主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過(guò)改造使其具有數(shù)控機(jī)床的一般特性[10]。
3．1 主軸系統(tǒng)改造
拆除了原來(lái)的主軸變速箱，采用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器和分級(jí)齒輪變速相結(jié)合的方案，分級(jí)齒輪采用撥叉的方式，主軸的調(diào)速范圍可以從100rpm到4000rpm，與原來(lái)的多級(jí)齒輪調(diào)速相比，其機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，而且實(shí)現(xiàn)了從有級(jí)調(diào)速到無(wú)級(jí)調(diào)速的跨越。
3．2 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)可進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制, 驅(qū)動(dòng)元件可采用步進(jìn)電機(jī), 傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠，縱向進(jìn)給系統(tǒng)如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后, 帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行該傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) ，通常先根據(jù)系統(tǒng)的要求 , 對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì) ，如滾珠絲杠副、齒輪副等[11]。
圖2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)
4 機(jī)床數(shù)控改造的特點(diǎn)
我國(guó)制造企業(yè)現(xiàn)在有很大一部分機(jī)床屬于比較陳舊的普通車(chē)床，由于使用時(shí)間較長(zhǎng)、保養(yǎng)不利、操作不當(dāng)?shù)仍?，已?jīng)不能適合當(dāng)今企業(yè)所面臨的激烈競(jìng)爭(zhēng)。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。事實(shí)證明：用較少的資金，將普通機(jī)床改造升級(jí)為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益[12][13]。
5 總結(jié)
經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。其改造涉及到機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，是一項(xiàng)理論深、實(shí)踐強(qiáng)的系統(tǒng)工程。在進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，應(yīng)該做好改造前的技術(shù)準(zhǔn)備。改造過(guò)程中，機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合，先易后難、先局部后全局, 我國(guó)企業(yè)的傳統(tǒng)機(jī)床存量很大，隨著數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，眾多中小企業(yè)面臨的機(jī)床數(shù)控改造任務(wù)很大，利用先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)改造傳統(tǒng)機(jī)床是成本低，見(jiàn)效快，效率高的好辦法。在數(shù)控改造中應(yīng)注意機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度和機(jī)床性能的影響，否則，將直接影響數(shù)控機(jī)床的工作精度和工作穩(wěn)定性，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率[14][15]。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 吳振彪. 機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2001.
[2] 能光華. 數(shù)控機(jī)床[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[3] 余英良. 機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
[4] 張俊生. 金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
[5] 吳國(guó)華. 金屬切削機(jī)床[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.
[6] 董玉紅，邵俊明. 機(jī)床數(shù)控技術(shù) [M]. 第二版，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.
[7] 王志平. 數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用[M]. 北京：高等教育出版社，1999.
[8] 韓建海. 數(shù)控技術(shù)及裝備[M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社,2007.
[9] 朱曉春主. 數(shù)控技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.
[10] 張新義．經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.
[11] 余英良．機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.
[12] 王明．?dāng)?shù)控實(shí)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
[13] 張建綱,胡大鋒．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.
[14] 張建明．機(jī)電一體華系統(tǒng)控制[M]．北京：高等教育出版社，2001.
[15] 鄧星鐘．機(jī)電傳動(dòng)控制[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
一．本課題要研究或解決的問(wèn)題
本課題主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為400mm的普通臥式車(chē)床。要求學(xué)生在對(duì)臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過(guò)這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)改造開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
二．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）
本課題要求學(xué)生在對(duì)臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容及要求如下：
（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
（2）改造任務(wù)及功能需求分析；
（3）總體改造方案的確定；
（4）縱向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
（5）文檔整理、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。
相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)條件及要求如下：
（1）床身上最大加工直徑：400mm；最大加工長(zhǎng)度：1000mm；
（2）橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.005mm/脈沖，縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.01mm/脈沖；
（3）橫向最快的工進(jìn)速度：400mm/min，縱向最快的工進(jìn)速度：800mm/min；
（4）換刀時(shí)刀架轉(zhuǎn)速：30r/min；
（5）CNC系統(tǒng)主CPU采用單片機(jī)。
三．本課題擬采用的研究手段（途徑）
（1）整體進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)數(shù)控車(chē)床的性能和精度等內(nèi)容基本選定后，可根據(jù)此來(lái)確定改造方案。目前機(jī)床數(shù)控改造技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，專(zhuān)用化的機(jī)床數(shù)控改造系統(tǒng)所具備的性能和功能一般均能滿足車(chē)床的常規(guī)加工要求。因此，較典型的車(chē)床數(shù)控改造方案可選擇為：配置專(zhuān)用車(chē)床數(shù)控改造系統(tǒng)，更換進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)為滾珠絲杠傳動(dòng)、采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、配置脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)螺紋加工功能、配置自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能。目前較典型的經(jīng)濟(jì)型專(zhuān)用車(chē)床數(shù)控改造系統(tǒng)具有下列基本配置和功能：
（a）采用單片微機(jī)為主控CPU，具有直線和圓弧插補(bǔ)、代碼編程、刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償功能、數(shù)碼管二坐標(biāo)同時(shí)顯示、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架控制、螺紋加工等控制功能。
(b） 配有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量或控制精度一般為：Z為0.01mm，X向?yàn)?.005mm（要與相應(yīng)導(dǎo)程的絲杠相配套）。
(c）加工程序大多靠面板按鍵輸入，代碼編制，掉電自動(dòng)保護(hù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)；可以對(duì)程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編輯修改和試運(yùn)行操作。
(d）具有單步或連續(xù)執(zhí)行程序、循環(huán)執(zhí)行程序、機(jī)械極限位置自動(dòng)限位、超程報(bào)警，以及進(jìn)給速度程序自動(dòng)終止等各類(lèi)數(shù)控基本功能。
(2)縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)可進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制, 驅(qū)動(dòng)元件可采用步進(jìn)電機(jī), 傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠，縱向進(jìn)給系統(tǒng)如圖3所示。步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后, 帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行該傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) ，通常先根據(jù)系統(tǒng)的要求 , 對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì) ，如滾珠絲杠副、齒輪副等。
圖3 縱向進(jìn)給系統(tǒng)
數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。 因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)如圖4所示，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)方案如圖5所示。
圖4 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
圖5 采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)方案
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
該生通過(guò)閱讀與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)行了一定的總結(jié)，撰寫(xiě)的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的課題背景以及相關(guān)知識(shí)，論文撰寫(xiě)較通順，符合規(guī)范，達(dá)到了撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述要求和目的，為畢業(yè)設(shè)計(jì)后期分析打下了良好的基礎(chǔ)。
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
“臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這一課題的深度、廣度及工作量均適中，合適學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間完成，希望該生能獨(dú)立的進(jìn)行總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)的研究，完成課題的要求，撰寫(xiě)畢業(yè)論文，達(dá)到進(jìn)行科研訓(xùn)練和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。
指導(dǎo)教師：
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