CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改造設計（橫向+縱向）【含3張CAD圖紙、文檔全套】【JC系列】

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日1、課題研究的現(xiàn)狀和意義課題背景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。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6。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(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個永恒的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。研究意義企業(yè)要在當前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價格、最好的質量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。而普通機床已不適應多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機床則綜合了數(shù)控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。2、課題要解決的問題或研究的基本內(nèi)容主要研究內(nèi)容(1)縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核。(2)床身部分改造。(3)齒輪減速箱的設計。(4)其他元件的選擇。3、課題研究擬采用的手段和工作路線課程設計方法：1)獨立思考，2)繼承和創(chuàng)新設計時，要以現(xiàn)在的數(shù)控機床作為基本了解對象，深入了解現(xiàn)有數(shù)控機床的的現(xiàn)狀，認真閱讀參考現(xiàn)有的相關技術資料，繼承或借鑒前人的設計經(jīng)驗和成果，但不能盲目地全盤抄襲，應根據(jù)具體的設計條件和要求，獨立思考，大膽地進行改進和創(chuàng)新。只有這樣，才能做出高質量的設計成果。3)全面考慮現(xiàn)有機床的精度.工藝性.經(jīng)濟性和維護性等方面要求機床任何零部件的機構和尺寸，除去考慮它的強度剛度外，還應 該綜合考慮零件本身及整個部件的工藝性要求、經(jīng)濟性要求、使用要求等才能確定。4)使用標準和規(guī)范設計時應盡量使用標準和規(guī)范，這有利于零件的互換性和工藝性，同時也可減少設計工作量、節(jié)省設計時間，對于國家標準或部門規(guī)范，一般都要嚴格遵守和執(zhí)行。設計中采用標準或規(guī)范的多少，是評價設計質量的一項重要指標。因此，在畢業(yè)設計中，凡是有國家標準和企業(yè)標準規(guī)范要求的，應該盡量采用。工作路線：1)設計準備了解設計任務書，明確設計要求、工作條件、設計內(nèi)容的步驟；通過查閱有關設計資料，到數(shù)控機床操作場所參觀實物征詢操作人員的建議等，了解設計對象的性能、結構及工藝性；準備好設計需要資料、繪圖工具；擬定設計計劃等。2)機床部分裝配圖設計繪制機床裝配圖；進行起它的總體結構設計和部件設計。3)完成控制系統(tǒng)的部分連接控制電路圖4)編制機床控制的程序5)繪制機床工作原理圖繪出零件的必要視圖、標注尺寸、公差及表面粗糙度；編寫技術要求和標題欄等6)編寫設計說明書寫明整個設計的主要計算和一些技術說明4、課題研究計劃進程一、二周：接受畢業(yè)設計課題，根據(jù)課題內(nèi)容了解課題研究的現(xiàn)狀，并進行實地考察，完成開題報告;三、四周：進行有關的計算。包括：工件最大加工直徑的設定,滾珠絲桿,聯(lián)軸器的設計計算.機床本體的設計.傳動裝置的計算.對刀裝置的設計.電動機的選擇。五八周：有關圖紙的繪制。九周：對畢業(yè)設計進行檢查、糾正、整理、綜合；最后打印，交指導老師復查。5、課題成果設計說明書() 圖紙（） 產(chǎn)品或作品（ ） 應用程序（ ） 其它：指導教師意見：指導教師（簽名）：年 月 日 教研室主任意見：教研室主任（簽名）：年 月 日 浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計（論文）課題名稱：CA6140普通車床數(shù)控化改造 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2009年4月30日摘要普通車床CA6140的數(shù)控化改造主要是在合理選擇數(shù)控系統(tǒng)的前提下，然后再對普通車床進行適當?shù)臋C械改造，改造的內(nèi)容主要包括：(1) 機床導軌部分的改進，對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。又因為貼塑比較實惠，效果優(yōu)良。為此，本設計采用貼塑。(2) 機床進給部分的改造，機床的進給部分在加工精度方面起到?jīng)Q定性的作用，原來的進給主要是由滾動絲杠帶動的，但因其功率損失過大，靈敏性不好，所以在數(shù)控化改造過程中必須改成滾珠絲杠。因為滾珠絲杠能大部分彌補滾動絲杠所帶來的不足。（3）在電機與絲杠傳動增加齒輪減速箱經(jīng)濟型數(shù)控車床的脈沖當量是一不可改變的值，為了實現(xiàn)多脈沖當量的任意選擇，我們可在電機與滾珠絲杠間加一個減速機構，為了保證傳動精度，數(shù)控機床上需要使用的精度等級較高的齒輪，在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。關鍵字：普通車床， 數(shù)控改造， 導軌， 進給，絲杠， 目錄摘要2緒論4數(shù)控系統(tǒng)的介紹和選擇62.1數(shù)控系統(tǒng)的介紹和選擇6機械部分改造73.1主軸箱73.2機床導軌73.3機床進給機構的改造7滾珠絲桿副的設計與選擇94.1 縱向滾珠絲桿副的選擇與校核9齒輪減速箱的設計145.1齒輪減速箱箱體設計145.2軸承的選擇195.3絲杠軸承的選擇與校核20結束語24參考文獻251.緒論數(shù)控機床與普通機床相比,增加了功能,提高了性能,簡化了結構.較好地解決形狀復雜、精密、小批量及形狀多變零件的加工問題。能獲得穩(wěn)定的加工質量和提高生產(chǎn)率，其應用越來越廣泛，但是數(shù)控的應用也受到其他條件限制：（1）數(shù)控機床價格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有力而力不足；（2）目前，各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù)控機床替換根本不可能，而且替代下的機床閑置起來又會造成浪費；（3）在國內(nèi)，訂購新數(shù)控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需。要較好的解決上述問題，應走通用機床數(shù)控改造之路。普通機床的改造就是在普通機床上增加微機數(shù)控裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)額定的加工工藝目標。這一工作早在20世紀60年代已經(jīng)在開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經(jīng)營這門業(yè)務。目前，國外已發(fā)展成為一個新興產(chǎn)業(yè)部門，從美國、日本等工業(yè)化國家的經(jīng)驗看，機床的數(shù)控化改造也必不可少，如日本的大企業(yè)中有26%的機床經(jīng)過數(shù)控化改造，中小企業(yè)則達74%。在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司為世界各地提供數(shù)控化改造業(yè)務。中國是擁有300多萬臺機床的國家，其中大部分是多年積累生產(chǎn)的普通機床，自動化程度低。要想在近幾年用自動和精密設備更新現(xiàn)有機床，不論是資金還是中國機床制造廠的能力都是辦不到的，因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為，它適合中國的經(jīng)濟水平、生產(chǎn)水平和教育水平，已成為中國設備技術改造的主要方向之一。機床數(shù)控化改造的優(yōu)點：（1）改造閑置設備，能發(fā)揮機床原有的功能和改造后的新增功能，提高了機床的使用價值，可以提高固定資產(chǎn)的使用效率；（2）適應多品種、小批量零件生產(chǎn)；（3）自動化程度提高、專業(yè)性強、加工精度高、生產(chǎn)效率高；（4）降低對工人的操作水平的要求；（5）數(shù)控改造費用低、經(jīng)濟性好；（6）數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。因此，我們必須走數(shù)控改造之路。普通車床（如C616，C618，CA6140）等是金屬切削加工最常用的一類機床。普通機床刀架的縱向和橫向進給運動是由主軸回轉運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進給箱變速后，由光杠或絲杠帶動溜板箱、縱溜箱、橫溜板移動。進給參數(shù)要靠手工預先調整好，改變參數(shù)時要停車進行操作。刀架的縱向進給運動和橫向進給運動不能聯(lián)動，切削次序也由人工控制。對普通車床進行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進給系統(tǒng)改為用微機控制的、能獨立運動的進給伺服系統(tǒng)；刀架改造成為能自動換刀的回轉刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預先輸入的加工指令進行切削加工。由于加工過程中的切削參數(shù)，切削次序和刀具都會按程序自動調節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進給聯(lián)動的功能，數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復雜的回轉零件，并能實現(xiàn)多工序自動車削，從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度，也能適應小批量多品種復雜零件的加工。2數(shù)控進給伺服系統(tǒng)控制方式的選取2.1數(shù)控進給伺服系統(tǒng)控制方式的的選擇數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時，應根據(jù)具體情況進行選擇。(1)步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱該之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 (2)異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執(zhí)行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設計和調試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據(jù)產(chǎn)品技術要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。(3)交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結構與調試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內(nèi)公司如中國珠峰公司、北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。本設計選用上海通用數(shù)控公司KT400-T經(jīng)濟型車床數(shù)控系統(tǒng)。3機械部分的改造為了充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的技術性能，保證改造后的車床在系統(tǒng)控制下重復定位精度，微機進給無爬行，使用壽命長、外型美觀，機械部分作了如下改動3.1 主軸箱對于數(shù)控化改造來說，經(jīng)濟性很重要。因此能不動的地方盡量避免。為此主軸箱不予改動。3.2機床導軌對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。增加耐磨性的方法有1，增加導軌的表面強度如：淬火；2，貼塑以降低摩擦系數(shù)。因為貼塑操作方便，不需要很復雜的操作，也不需要將導軌拿下，而且價格便宜，也能達到我們預先設想的效果，所以使用貼塑的方法對機床導軌改裝。貼塑的方法：準備：粘貼場地需要、清潔無塵，環(huán)境溫度10度以上，40度以下為宜，相對濕度75%。軟帶采用單面萘鈉處理，深褐色一面為粘貼面，藍綠色為工作面。裁剪：軟帶裁剪尺寸可案金屬導軌粘貼面的實際尺寸適當放寬一些余量。配膠：專用膠必須隨配隨用。粘貼：軟帶剛粘在金屬導軌時需要前后挪動下，使其全面接觸。固化：固化在室溫下進行，固化時間為24小時，固化壓力為0.1mpa左右，加壓必須均勻。加工：固化后先將工作臺沿導軌方向推行，然后翻轉，清除余膠切去軟帶的工藝余量并倒角。3.3機床進給機構的改造數(shù)控車床是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅動溜板和刀架進行運動，相比傳統(tǒng)的普通車床有進給箱和交換齒輪，結構上大大的簡化了。傳動總體方案的確定（縱向、橫向）微機光電隔離光電隔離電機電機橫向進給縱向進給4滾珠絲桿副的設計計算及選擇4.1滾珠絲杠副的計算及選擇滾珠絲杠副的特點滾珠絲杠副具有與滾動軸承相似的特征。與滑動絲杠副或液壓缸傳動相比，有以下主要特點：（1） 傳動效率高 運動平穩(wěn)性好 可預緊 （2） 傳動可逆性 與滑動絲杠副相比，滾動絲杠副突出的特點是具有運動的可逆性。正逆?zhèn)鲃拥男蕩缀蹩筛哌_98%。滾珠絲杠副具有運動的可逆性，但是沒有象滑動絲杠副那樣運動具有自鎖性。因此，在某些機構中，特別是垂直升降機構中使用滾珠絲杠副時，必須設置防止逆轉的裝置。（3） 定位精度和重復定位精度高 由于滾珠絲杠副具有傳動效率高，運動平穩(wěn)，可預緊等特點，所以滾珠絲杠副在工作過程中溫升較小，無爬行。并可消除軸向間隙和對絲杠進行預緊拉伸以補償熱膨脹，能獲得較高的定位精度和重復定位精度。（4） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時驅動相同的部件和裝置時，由于反應靈敏，無阻滯，無滑移，其啟動的同時性，運行中的速度和位移等，都具有準確的一致性，這就是所謂同步性好?？v向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核(1)最大工作載荷計算 滾珠絲杠上的工作載荷Fm (N) 是指滾珠絲杠副的在驅動工作臺時滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動體重力和作用在導軌上的其他切削分力相關的摩擦力。由于原普通CA6140車床的縱向導軌是三角形導軌，則用公式3-2計算工作載荷的大小。 （3-2）1）車削抗力分析 車削外圓時的切削抗力有Fx、Fy、Fz，主切削力Fz與切削速度方向一致，垂直向下，是計算車床主軸電機切削功率的主要依據(jù)。且深抗力Fy與縱向進給方向垂直，影響加工精度或已加工表面質量。進給抗力Fx與進給方向平行且相反指向，設計或校核進給系統(tǒng)是要用它。 縱切外圓時，車床的主切削力Fz可以用下式計算： （3-3） =5360(N)由知: Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4 (3-4)得 Fx=1340(N) Fy=2144(N)因為車刀裝夾在拖板上的刀架內(nèi)，車刀受到的車削抗力將傳遞到進給拖板和導軌上，車削作業(yè)時作用在進給拖板上的載荷Fl、Fv和Fc與車刀所受到的車削抗力有對應關系，因此，作用在進給拖板上的載荷可以按下式求出：拖板上的進給方向載荷 Fl=Fx=1340(N)拖板上的垂直方向載荷 Fv=Fz=5360(N)拖板上的橫向載荷 Fc=Fy=2144(N)因此，最大工作載荷 =1.151340+0.04(5360+909.8) =1790.68(N)對于三角形導軌 K=1.15 ，f =0.030.05,選f =0.04(因為是貼塑導軌)，G是縱向、橫向溜板箱和刀架的重量，選縱向、橫向溜板箱的重量為75kg,刀架重量為15kg.(2)最大動載荷C的計算滾珠絲杠應根據(jù)額定動載荷Ca選用，可用式3-5計算：C=， (3-5) L為工作壽命，單位為10r,L=60nt/10;n為絲杠轉速（r/min）,n=;v為最大切削力條件下的進給速度（m/min）,可取最高進給速度的1/21/3;L0為絲杠的基本導程，查資料得L。=12mm；fm為運轉狀態(tài)系數(shù)，因為此時是有沖擊振動，所以取fm=1.5。V縱向=1.59mm/r 1400r/min=2226mm/minn縱向=v縱向1/2 /L。=22261/2 /12=92.75r/min L=60nt/10=6092.7515000 /10=83.5則 C= =1.51790.68=11740(N) 初選滾珠絲桿副的尺寸規(guī)格，相應的額定動載荷Ca不得小于最大動載荷C:因此有CaC=11740N.另外假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運轉下工作并受載，那么還需考慮其另一種失效形式-滾珠接觸面上的塑性變形。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷Coa是否充分地超過了滾珠絲杠的工作載荷Fm,一般使Coa/Fm=23.初選滾珠絲杠為：外循環(huán)，因為內(nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝?？紤]到簡易經(jīng)濟改裝，所以采用外循環(huán)。 因此初選滾珠絲杠的型號為CD638-3.5-E型，主要參數(shù)為Dw=4.763mm,L。=8mm,dm=63mm,=219，圈數(shù)列數(shù)3.51 (3) 縱向滾珠絲杠的校核1)傳動效率計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率為= tg/tg(+)= tg 219/tg(219+10)=92% (3-6)2)剛度驗算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運動平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。1_絲杠的拉壓變形量11=FmL / EA (3-7)=1790.682280 / 20.610(31.5) = 0.0064mm2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量2 采用有預緊的方式，因此用公式 2= 0.0013 (3-8) = =0.0028mm在這里 =1/3Fm=1/31790.68=597NZ= dm/Dw=3.1463/4.763=41.53 Z=41.533.51=145.36絲杠的總變形量=1+2=0.0064+0.0028=0.0092mm4所以絲杠很穩(wěn)定。因橫向滾珠絲桿副的選擇與縱向滾珠絲桿副的選擇相同，所以本設計不做重復演算。選出縱向滾珠絲桿副的型號為:CD506-3.5-E其基本參數(shù)為 Dw =3.969mm ，=211，L。=6mm，dm=50mm，圈數(shù)列數(shù)3.51選橫向滾珠絲杠型號為:CD506-3.5-E其基本參數(shù)為 Dw =3.969mm ，=211，L。=6mm，dm=50mm，圈數(shù)列數(shù)3.515齒輪減速箱的設計5.1 減速器箱體的設計一般機床數(shù)控改造后，經(jīng)濟型數(shù)控車床的脈沖當量是一不可改變的值，為了實現(xiàn)多脈沖當量的任意選擇，我們可在電機與滾珠絲杠間加一個減速機構，下面即是對減速機構的設計過程。由資料中可知縱向和橫向的脈沖當量分別為：縱向 0.01 0.008 0.005橫向 0.005 0.004 0.0025為減少減速機構的體積設定中心距A=(z1+z2)m/2=67.5其中m=1.5 z1+z2=90(齒)則以橫向脈沖計算為例 i=z1/z2=45/45時，則脈沖當量為0.005mm i=z1/z2=40/50時，則脈沖當量為0.004mm i=z1/z2=30/60時，則脈沖當量為0.0025mm因此縱向與橫向的減速機構可以相同，為了降低成本將橫縱減速器結構設置為一樣。演算過程是取縱向輸入軸。5.1.1軸的計算：（縱向輸入軸）由公式：d =A （3-10）可初選軸的直徑由于T=5N.m,由于采用的是45號鋼，正火硬度為170-217HBS,扭曲疲勞極限-1=124，軸材料的許用切應力為45MPa則對于縱向輸入軸：d輸入= （3-11）=8.2mm在這里，d為軸的直徑(mm),T為軸傳遞的轉矩（N.mm）, 為軸材料的許用切應力（MPa）,則縱向輸入軸軸徑取18mm,輸出軸軸徑取25mm綜上可知：縱向與橫向可用一種減速機構。軸材料為45號鋼，精度5級。5.1.2減速器箱體尺寸 a=67.5mm 下箱體壁厚 =0.025a+38 則=8上箱蓋壁厚 =0.03a+38 則=8地角螺釘數(shù)目n 由于a250mm n=4地角螺釘直徑 df=0.036a+12 取df=M8齒輪端面與內(nèi)箱壁最小距離 2=8mm5.1.3減速齒輪第一對齒n45與n45嚙合計算公式為：=1.6d=0.5(D2+D1) L=(1.21.5)d一般取l=bC=0.2b 但是不小于10R=0.5lN=0.5mn mn為模數(shù)。=（2.54）mn 但是不小于8mm 圖3-1 齒輪結構圖因此輸入軸齒輪d=18mm=1.6d=28.8mm=67.5-3-7.5=57mm=0.5(57+28.8)=42.9mm=3.75mmda=67.5mmd。=0.25（57-28.8）=7.05mm=1.2d=21.6mmc=0.221.6=4.32mmr=0.5=2.16mmn=0.51.5=0.75為了更好得使輸入軸與輸出軸嚙合且因D1=28.8d=18的原因會導致齒輪的剛度下降，采用圖3-2形狀，以下輸出軸與輸入軸均采用這種圖B結構。 圖3-2 齒輪結構圖則由上列數(shù)據(jù)可知=21.6mm da=67.5mm d=18mm ha=mn=1.5mm hf=1.2mn=1.8mm輸出軸用圖3-2結構則由公式得 d=25mm=1.6d=40mm=0.5(57+40)=48.5mm=2.5 1.5=3.75mmda=67.5mmd。=0.25(57-40)=4.25mm=1.225=30mmc=0.2b30=10mmr=0.5c=5mmn=0.51.5=0.75mm第二對齒n=40與n=50嚙合則輸出齒輪d=25mm=1.5d=40mm=da-2mn-2。=75-21.5-23.75=64.5=0.5(D2+D1)=0.5(64.5+40)=52.25=(2.5-4)=2.51.5=3.75da=Z=1.550=75=1.2d=1.225=30r=0.5c=5c=0.2b=10(不小于10)n=0.51.5=0.75輸入齒輪d=18ha=1.5hf=1.8=1.2d=21.6da=2=1.540=60第三對齒n=30與n=60嚙合時，輸出齒輪d=25D1=1.6d=40Da=Z=601.5=90D2=Da-1.52-2。=90-3-7.5=79.5。=2.51.5=3.75D。=0.5(D2+D1)=0.5(40+79.5)=59.75d。=0.25(D2-D1)=(79.5-40)0.25=9.875=1.2d=1.225=30c=0.2b=0.230=10(不小于10)r=0.5c=5n=0.5mn=0.51.5=0.75輸入齒輪d=18ha=1.5hf=1.8=1.2d=21.6da=Z=1.530=45齒輪精度按：GB10095-88 6級精度 ，其適應于高速度下平穩(wěn)回轉并要求有最高效率和低噪音，傳動效率為99%。減速器簡圖 圖3-3 減速器簡圖5.2 軸承的選擇5.2.1選型深溝球軸承GB276-82 圖3-4 深溝球軸承（1）減速器輸入端的軸承選擇：d=18mm，則其型號為：， 深溝球軸承型號dDB額定動負荷C額定靜負荷C。極限轉速（脂潤滑）1000803182651700N1050N19000r/min（2）減速器輸出端的軸承選擇：d=25mm則其型號為：， 深溝球軸承型號dDB額定動負荷C額定靜負荷C。極限轉速（脂潤滑）1000805253772900N2000N15000r/min5.2.2 校核由于減速器軸的軸向載荷是經(jīng)過60度推力軸承才輸入減速器的所以軸向載荷Fa很小徑向載荷基本也是由于安裝方面誤差所導致所以也很小。軸承合乎要求。5.3 絲軸承的選型與校核5.3.1滾珠絲杠用軸承的選型選用型號 7602025TVP的60推力角接觸軸承 軸徑 d=25mm 外徑d=52mm 寬度B=15mm 球徑Dw=6.35mm 球數(shù)Z=16 動載荷Ca=22000N 靜載荷Coa=44000N 預加載荷500N 極限轉速2600r/min5.3.2 校核大部分滾動軸承是由于疲勞點蝕而失效的。軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞步剝落擴展跡象前院運轉的總轉數(shù)或一定轉速下的工作小時數(shù)稱為軸承壽命（指的是兩個套圈間的相對轉數(shù)或相對轉速）。當量載荷對軸承壽命影響頗大。(1) 當量載荷滾動軸承若同時承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計算軸承壽命時在相同條件下比較，需將實際工作載荷轉化為當量動載荷。在當量動載荷作用下，軸承壽命與實際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當量動載荷P的計算公式是：P= （3-14）表3.2 軸承滾動當量動載荷計算的X,Y值軸承類型 Fa/Cor e 單向軸承雙列軸承Fa/FreFa/FreFa/FreFa/FreX Y XY XYXY 角接觸球軸承=150.0150.381 00.441.4711.65 0.722.390.0290.41.401.572.280.0580.431.301.462.110.0870.461.231.3820.120.471.191.341.930.170.501.121.261.820.290.551.021.141.660.440.561.001.121.630.580.561.001.121.63當量動載荷式中Fr為徑向載荷，N；Fa為軸向載荷，N；X，Y分別為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)，可由上表查出。 上表中，e是一個判斷系數(shù)，它是適用于各種X,Y系數(shù)值的Fa/Fr極限值。試驗證明，軸承Fa/Fre或 Fa/Fre時其X,Y值是不同的。單列向心軸承或角接觸軸承當Fa/Fre時，Y=0,P=Fr,即軸向載荷對當量動載荷的影響可以不計。深溝球軸承和角接觸球軸承的e值隨Fa/Cor的增大而增大。Fa/Cor反映軸向載荷的相對大小，它通過接觸角的變化而影響e值。=0的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當量動載荷Pr=Fr;而=90的推力軸承只能承受軸向力，其當量動載荷Pa=Fa。 由于機械工作時常具有振動和沖擊，為此，軸承的當量動載荷應按下式計算： P=fd(XFr+Yfa)沖擊載荷系數(shù)fd由表3.3選取表3.3：載荷性質 機器舉例fd平穩(wěn)運轉或輕微沖擊電機，水泵，通風機，汽輪機1.01.2中等沖擊車輛，機床，起重機，冶金設備，內(nèi)燃機1.21.8強大沖擊破碎機，軋鋼機，振動篩，工程機械，石油鉆機1.83.0由于軸承載荷與縱向載荷之比：=0.25C 此軸承合乎要求另外由于橫向絲杠與縱向絲杠采用同一軸承，且載荷小于縱向，因此同理可驗證其是合理的。結束語這次畢業(yè)設計總計費時一個多月，剛開始時不知從何下手，在老師的指導下到圖書館查閱相關資料。有關數(shù)控上的資料翻了數(shù)次，有參考了相關設計資料，終于知道了該怎么做。接下來選出一系列有價值的資料，向老師請教，終于完成了設計。在做設計的過程中，不但復習了所學過的知識點，還學到了新的知識，同時將所學到的知識充分的運用起來，做到了學以致用，還學會了查資料。當然，在此過程中也有許多不足之處，例如：知識的不全面，所學的還沒有全部掌握，思維的狹隘等，讓我在畢業(yè)前上了生動形象的一課。同時十分感謝王文深老師，是他多次犧牲假期時間為我們做畢業(yè)論文指導！使得我的論文可以答辯。參考文獻1.吳振彪主編機電綜合設計指導中國人民大學社.2000.2.余英良主編機床數(shù)控改造設計與實例機械工業(yè)出版社.1997.3.機床設計手冊編寫組編. 機床設計手冊第一，三，四冊. 械工業(yè)出版社.1998.4.明興祖主編數(shù)控加工技術化學工業(yè)出版社.2001.5.胡占齊，楊莉主編機床數(shù)控技術 機械工業(yè)出版社.1999.6.王先逵主編機械制造工藝學 機械工業(yè)出版社.2002.7.邱宣懷主編機械設計高等教育出版社.2002.8.黃調，趙松年主編機電一體化技術基礎及應用機械工業(yè)出版社.1999.25浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計（論文）任務書課題名稱：CA6140普通車床數(shù)控化改造 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 機電0603 姓 名： 郭志偉 學 號： 06121331 指導教師： 王文琛 2008年11月20日1、課題內(nèi)容與要求課題摘要普通車床CA6140的數(shù)控化改造主要是在合理選擇數(shù)控系統(tǒng)的前提下，然后再對普通車床進行適當?shù)臋C械改造，改造的內(nèi)容主要包括：(1) 機床導軌部分的改進，對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。又因為貼塑比較實惠，效果優(yōu)良。為此，本設計采用貼塑。(2) 機床進給部分的改造，機床的進給部分在加工精度方面起到?jīng)Q定性的作用，原來的進給主要是由滾動絲杠帶動的，但因其功率損失過大，靈敏性不好，所以在數(shù)控化改造過程中必須改成滾珠絲杠。因為滾珠絲杠能大部分彌補滾動絲杠所帶來的不足。（3）在電機與絲杠傳動增加齒輪減速箱經(jīng)濟型數(shù)控車床的脈沖當量是一不可改變的值，為了實現(xiàn)多脈沖當量的任意選擇，我們可在電機與滾珠絲杠間加一個減速機構，為了保證傳動精度，數(shù)控機床上需要使用的精度等級較高的齒輪，在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。要求: 1) 設計說明書一份。2) 利用畫圖要求視圖完整。繪圖數(shù)量折合成零號圖紙不少于二張。內(nèi)容:1） 數(shù)控技術與數(shù)控機床有關文獻的研讀與綜述。2） 伺服進給機構改造計算。3） 齒輪減速箱的設計。4） 滾珠絲杠軸承的選型與校核。2、課題參考文獻1.吳振彪主編.機電綜合設計指導.中國人民大學社.2000.2.余英良主編.機床數(shù)控改造設計與實例.機械工業(yè)出版社.19973.機床設計手冊編寫組編. 機床設計手冊第一，三，四冊. 械工業(yè)出版社.1998.4.明興祖主編.數(shù)控加工技術.化學工業(yè)出版社.2001.5.胡占齊，楊莉主編.機床數(shù)控技術. 機械工業(yè)出版社.1999.6.王先逵主編.機械制造工藝學. 機械工業(yè)出版社.2002.7.邱宣懷主編.機械設計.高等教育出版社.20023、課題任務進度安排第一、二周：完成畢業(yè)設計的開題報告第三 周：有關裝配圖的完成第四、五周：進行有關的計算第六 周：完成零件圖第七 周：設計畢業(yè)書編輯和課題答辯幻燈片制作 教研室主任意見： 教研室主任（簽名）： 年 月 日外文文獻譯文數(shù)控機床改造1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢 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。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。 1.1 數(shù)控（NC）階段（19521970年） 早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路搭成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)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。 1.2 計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年現(xiàn)在） 到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段（把計算機前面應有的通用兩個字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件-運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。 到1974年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。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(shù)控。 到了1990年，PC機的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段。 總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代-小型計算機；1974年的第五代-微處理器和1990年的第六代-基于PC（也就是為PC-BASED）。 1.3 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 1.3.1繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍。 1.3.2向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 1.3.3向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。 （1）應用自適應控制技術 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 （2）引入專家系統(tǒng)指導加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 （3）引入故障診斷專家系統(tǒng) （4）智能化數(shù)字伺服驅動裝置 可以通過自動識別負載，而自動調整參數(shù)，使驅動系統(tǒng)獲得最佳的運行。 2 機床數(shù)控化改造的必要性 2.1 微觀看改造的必要性 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。 2.1.1 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。 2.1.2 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。 2.1.3 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。 2.1.4 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。 2.1.5 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。 2.1.6 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CIMS（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。 2.2 宏觀看改造的必要性 從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。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(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。 3 數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺 3.1 數(shù)控改造業(yè)的興起 在美國、日本和德國等國家，機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個永恒的課題。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務集團、US設備公司等。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。 3.2 數(shù)控化改造的內(nèi)容 機床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點： 其一是恢復原功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復； 其二是NC化，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床； 其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、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(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新； 其四是技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 3.3 數(shù)控化改造的優(yōu)缺 3.3.1減少投資額、交貨期短 同購置新機床相比，一般可以節(jié)省6080的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高23倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50左右。 3.3.2機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限 所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。 3.3.3熟悉了解設備、便于操作維修 購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其加工要求。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。改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負荷運轉。 3.3.4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。3.3.5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，及時地提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。4 數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時，應根據(jù)具體情況進行選擇。4.1 步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng) 該系統(tǒng)的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。 該系統(tǒng)結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 4.2 異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執(zhí)行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設計和調試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 4.3 交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結構與調試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。 當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司。 選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。 5 數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討 一臺新的數(shù)控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。 5.1 滑動導軌副 對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。 5.2 齒輪副 一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。 5.3 滑動絲杠與滾珠絲杠 絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。 5.4 安全防護 必須以安全為前提。在機床改造中要根據(jù)實際情況采取相應的措施，切不可忽視。滾珠絲杠副是精密元件，工作時要嚴防灰塵特別是切屑及硬砂粒進入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護罩。大拖板與滑動導軌接觸的兩端面要密封好，絕對防止硬質顆粒狀的異物進入滑動面損傷導軌。6 數(shù)控改造幾個實例 6.1 用SIEMENS 810M改造X53銑床 2001年，用德國西門子810M數(shù)控系統(tǒng)、611A交流伺服驅動系統(tǒng)對公司的一臺型號為X53的銑床進行X、Y、Z三軸數(shù)控改造；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的三軸在機械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機構。整個改造工作包括機械設計、電氣設計、PLC程序的編制與調試、機床大修，最后是整機的安裝和調試。銑床改造后，加工有效行程X/Y/Z軸分別為880/270/280 mm；最大速度X/Y/Z軸分別為5000/1500/800 mm/min；手動速度X/Y/Z軸分別為3000/1000/500 mm/min；機床加工精度達到0.001mm。機床的三坐標聯(lián)動可完成各種復雜曲線或曲面的加工。 6.2 用GSK980T和交流伺服驅動系統(tǒng)改造C6140車床 2004年，GSK980T數(shù)控系統(tǒng)、DA98交流伺服單元及4工位自動刀架對電機分廠的一臺C6140車床X、Z兩軸進行數(shù)控改造；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的兩軸在機械上采用了滾軸絲桿及同步帶傳動機構。整個改造工作包括機械設計、電氣設計、機床大修及整機的安裝和調試。車床改造后，加工有效行程X/Z軸分別為390/730 mm；最大速度X/Z軸分別為1200/3000 mm/min；手動速度為400mm/min；手動快速為X/Z軸分別為1200/3000 mm/min；機床最小移動單位為0.001mm。 6.3 用SIEMENS 802S改造X53銑床 2004年，用德國西門子802S數(shù)控系統(tǒng)、步進驅動系統(tǒng)對公司的另一臺型號為X53的銑床進行X、Y、Z三軸數(shù)控改造；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的三軸在機械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機構。整個改造工作包括機械設計、電氣設計、機床大修，最后是整機的安裝和調試。銑床改造后，加工有效行程X/Y/Z軸分別為630/240/280 mm；最大速度X/Y/Z軸分別為3000/1000/600 mm/min；手動進給速度X/Y/Z軸分別為2000/800/500 mm/min；最小移動單位為0.001mm。 外文文獻原文The Numerical Control Engine Bed Transforms1 numerical control system development summary brief history and tendency In 1946 the first electronic accounting machine was born in the world, this indicated the humanity created has been possible to strengthen and partially to replace the mental labor the tool. It with the humanity these which in the agriculture, the industry society created only is strengthens the physical labor the tool to compare, got up the quantitive leap, entered the information society for the humanity to lay the foundation. After 6 years, in 1952, computer technology applied to the engine bed , the first numerical control engine bed were born in US. From this time on, the traditional engine bed has had the archery target change. Since nearly half century, the numerical control system has experienced two stages and six generation of development. 1.1 Numerical control (NC) stage (1952 1970) The early computer operating speed is low, was not big to then science computation and the data processing influence, but could not adapt the engine bed real-time control request. The people can not but use numeral logic circuit to build to become an engine bed special purpose computer to take the numerical control system, is called the hardware connection numerical control (HARD-WIRED NC), Jian Chengwei numerical control (NC). Along with the primary device development, this stage has had been through repeatedly three generations, namely 1952 first generation of - electron tube; 1959 second generation of - transistor; 1965 third generation - small scale integration electric circuit. 1.2 Computer numerical control (CNC) stage (in 1970 present) In 1970, the general minicomputer already appeared and the mass production. Thereupon transplants it takes the numerical control system the core part, from this time on entered the computer numerical control (CNC) the stage (which should have computer in front of the general two characters to abbreviate). In 1971, American INTEL Corporation in the world first time the computer two most cores part - logic units and the controller, used the large scale integrated circuit technology integration on together the chip, called it the microprocessor (MICROPROCESSOR), also might be called the central processing element (to be called CPU). The microprocessor is applied to 1974 in the numerical control system. This is because minicomputer function too strong, controlled an engine bed ability to have wealthily (therefore once uses in controlling the multi- Taiwan engine bed at that time, called it group control), was inferior to used the microprocessor economy to be reasonable. Moreover then small machine reliability was not ideal. The early microprocessor speed and the function although insufficiently are also high, but may solve through the multi-processor structure. Because the microprocessor is the general-purpose calculator core part, therefore still was called the computer numerical control. In 1990, PC machine (personal computer, domestic custom had called microcomputer) the performance has developed to the very high stage, may satisfiedly take the numerical control system core part the request. The numerical control system henceforth entered based on the PC stage. In brief, the computer numerical control stage has also experienced three generations. Namely 1970 fourth generation of - minicomputer; 1974 five dynasties - microprocessor and 1990 sixth generation - (overseas was called PC-BASED) based on PC. Also must point out, although overseas already renamed as the computer numerical control (namely CNC).Also must point out, although overseas already renamed as the computer numerical control (namely CNC), but our country still the custom called the numerical control (NC). Therefore we daily say numerical control, the materially already was refers to computer numerical control. 1.3 the numerical control future will develop tendency 1.3.1 open style continues to, to develop based on the PC sixth generation of direction The software and hardware resources has which based on PC are rich and so on the characteristic, the more numerical controls serial production factory can step onto this path. Uses PC machine to take at least its front end machine, processes the man-machine contact surface, the programming, the associationQuestion and so on net correspondence, undertakes the numerical control duty by the original system. PC machine has the friendly man-machine contact surface, will popularize to all numerical controls system. The long-distance communication, the long-distance diagnosis and the service will be more common. 1.3.2 approaches and the high accuracy development This is adapts the engine bed to be high speed and the high accuracy direction need to develop. 1.3.3 develops to the intellectualized direction Along with the artificial intelligence in the computer domain unceasing seepage and the development, the numerical control system intellectualized degree unceasingly will enhance. (1) applies the adaptive control technology The numerical control system can examine in the process some important information, and the automatic control system related parameter, achieves the improvement system running status the goal. (2) introduces the expert system instruction processing The skilled worker and experts experience, the processing general rule and the special rule store in the system, take the craft parameter database as the strut, the establishment has the artificial intelligence the expert system. (3) introduces the breakdown to diagnose the expert system (4) intellectualized numeral servo drive May through the automatic diagnosis load, but the automatic control parameter, causes the actuation system to obtain the best movement.2 engine bed numerical control transformation necessity 2.1 microscopic looks at the transformation the necessity From on microscopic looked below that, the numerical control engine bed has the prominent superiority compared to the traditional engine bed, moreover these superiority come from the computer might which the numerical control system contains. 2.1.1 may process the traditional engine bed cannot process the curve, the curved surface and so on the complex components.Because the computer has the excellent operation ability, may the instant accurately calculate each coordinate axis instant to be supposed the movement physiological load of exercise, therefore may turn round the synthesis complex curve or the curved surface.2.1.2 may realize the processing automation, moreover is the flexible automation, thus the efficiency may enhance 3 7 times compared to the traditional engine bed.Because the computer has the memory and the memory property, may the procedure which inputs remember and save, then the order which stipulated according to the procedure automatic carries out, thus realization automation. The numerical control engine bed so long as replaces a procedure, may realize another work piece processing automation, thus causes the single unit and the small batch of production can automate, therefore is called has realized flexible automation. 2.1.3 processings components precision high, size dispersion degree small, makes the assembly to be easy, no longer needs to make repairs.2.1.4 may realize the multi- working procedures centralism, reduces the components in engine bed between frequent transporting. 2.1.5 has auto-alarm, the automatic monitoring, automatic compensation and so on the many kinds of autonomy function, thus may realize long time nobody to safeguard the processing. 2.1.6 advantage which derives by above five. For example: Reduced workers labor intensity, saved the labor force (a person to be possible to safeguard the multi- Taiwan engine bed), reduced the work clothes, reduced the new product trial manufacturing cycle and the production cycle, might to the market demand make rapid reaction and so on. Above these superiority are the predecessor cannot imagine, is an extremely significant breakthrough. In addition, the engine bed numerical control carries out FMC (flexible manufacture unit), FMS (flexible manufacture system) as well as CIMS (computer integration manufacture system) and so on the enterprise becoming an information based society transformation foundation. The numerical control technology already became the manufacturing industry automation the core technology and the foundation technology. 2.2 great watches the transformation the necessity From on macroscopic looked that, the industry developed country armed forces, the airplane weapon industry, in the end of the 70s, at the beginning of the 80s started the large-scale application numerical control engine bed. Its essence is, uses the information technology to the traditional industry (including the armed forces, airplane weapon industry) carries on the technological transformations. Except that uses outside the numerical control engine bed, FMC, FMS in the manufacture process, but also includes in the product development carries out CAD, CAE, CAM, the hypothesized manufacture as well as carries out MIS in the production management (management information system), CIMS and so on. As well as increases the information technology in its production product, including artificial intelligence and so on content. Because uses the information technology to the country foreign troops, the airplane weapon industry carries on the thorough transformation (to call it becoming an information based society), finally causes them the product in the international military goods and in the goods for civilian use market the competitive power greatly is the enhancement. But we in the information technology transformation tradition industry aspect compared to the developed country to fall behind approximately for 20 years. Like in our country engine bed capacity, numerical control engine bed proportion (numerical control rate) to 1995 only then 1.9%, but Japan has reached 20.8% in 1994, therefore every year has the massive mechanical and electrical products import. This also on from on macroscopic explained the engine bed numerical control transformation necessity.3 the numerical control transformation content and superiorly lacks 3.1 Transformation industry starting In US, Japan and Germany and so on the developed country, their engine bed transforms took the new economical growth profession, thrives abundantly, is occupying the golden age. As a result of the engine bed as well as the technical unceasing progress, the engine bed transformation is the eternal topic. Our countrys engine bed transformation industry, also enters from the old profession to by the numerical control technology primarily new profession. In US, Japan, Germany, have the broad market with the numerical control technological transformations engine bed and the production line, has formed the engine bed and the production line numerical control transformation new profession. In US, the engine bed transformation industry is called the engine bed regeneration (Remanufacturing) industry. Is engaged in the regeneration industry famous company to include: The Bertsche engineering firm, the ayton engine bed company, Devlieg-Bullavd (are valuable) serves the group, the US equipment company and so on. The American valuable company has set up the company in China. In Japan, the engine bed transformation industry is called the engine bed to reequip (Retrofitting) industry. Is engaged in the reequipment industry famous company to include: Big indentation project group, hillock three mechanical companies, thousand substitute fields labor machine company, wild engineering firm, shore field engineering firm, mountain this engineering firm and so on.3.2 Numerical control transformation content The engine bed and the production line numerical control transformation main content has following several points: First is extensively recovers the function, to the engine bed, the production line has the breakdown partially to carry on the diagnosis and the restoration; Second is NC, the addend reveals the installment on the ordinary engine bed, or adds the numerical control system, transforms the NC engine bed, the CNC engine bed; Third is renovates, for increases the precision, the efficiency and the automaticity, to the machinery, the electricity partially carries on renovates, reassembles the processing to the machine part, extensively recovers the precision; Does not satisfy the production request to it the CNC system to carry on the renewal by newest CNC; Fourth is the technology renews or the technical innovation, for enhances the performance or the scale, or in order to use the new craft, the new technology, carries on the big scale in the original foundation the technology to renew or the technical innovation, the great scope raises the level and the scale renewal transformation. The new electrical system transforms after, how carries on the debugging as well as the determination reasonable approval standard, also is the technology preparatory work important link. The debugging work involves the machinery, the hydraulic pressure, the electricity, the control, and so on, therefore must carry on by the project person in charge, other personnel coordinate. The debugging step may conform to simplicity to numerous, from infancy to maturity, carries on from outside to in, after also may the partial overall situation, after first the subsystem the3.3 The numerical control transformation superiorly lacks 3.3.1 reduced investment costs, the date of delivery are shortWith purc