本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第I頁共頁目錄1緒論.11.1國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀.11.2數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢.21.3普通機(jī)床數(shù)控改造的意義.31.4本文的設(shè)計(jì)任務(wù).32C6140普通車床數(shù)控改造的總體方案設(shè)計(jì).52.1C6140普通車床介紹.52.2總體方案的確定.62.3機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案.83縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算.133.1脈沖當(dāng)量的確定.133.2切削力的計(jì)算.133.3滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)及計(jì)算.143.4齒輪傳動的計(jì)算.183.5步進(jìn)電動機(jī)的選擇.194傳動間隙的調(diào)整與預(yù)緊及導(dǎo)軌的設(shè)計(jì).224.1滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊.224.2進(jìn)給系統(tǒng)傳動齒輪間隙的消除.234.3數(shù)控改造C6140車床導(dǎo)軌設(shè)計(jì).245數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì).285.1數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成.285.2單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).285.3軟件設(shè)計(jì).31結(jié)束語.33致謝.34參考文獻(xiàn).35本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第1頁共35頁1緒論1.1國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS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，管理方式落后的狀態(tài)。2001年，我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，達(dá)47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費(fèi)額比上一年增長25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24.06億美元，比上年增長27.3%。近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。1.1.2國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)（1）新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。（2）數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。2001年國內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)1.8萬臺，比上年增長28.5%。金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。（3）數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破。1.1.3國外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀（1）國際機(jī)床市場的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床。1998年世界機(jī)床進(jìn)口額中大部分是數(shù)控機(jī)床，美國進(jìn)口機(jī)床的數(shù)控化率達(dá)70%，我國為60%。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)趨勢已從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套設(shè)備為主。（2）國外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化、集成化已成為必然的趨勢和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時(shí)間的問題。從另一角度來看，目前流行的ERP即工廠信息化對于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門（人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷）或設(shè)計(jì)、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，工廠、車間的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第2頁共35頁最底層加工設(shè)備數(shù)控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的ERP就比較“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問題。所以，對于面臨日益全球化競爭的現(xiàn)代制造工廠來說，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即數(shù)控機(jī)床必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例；第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。以FANVC和西門子為代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商已在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的RS232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。由于國外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)接口功能被定義為用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷。1.2數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（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(diǎn)，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(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。（2）向高速化和高精度化發(fā)展這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。（3）向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)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。（a）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。（b）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，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)。（c）引入故障診斷專家系統(tǒng)（d）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第3頁共35頁1.3普通機(jī)床數(shù)控改造的意義數(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)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前我國機(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)國家。從20世紀(jì)后期,我國調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式,作為自動化生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備-數(shù)控機(jī)床,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了工廠逐年增加的生產(chǎn)需求。對于機(jī)械制造企業(yè),單純靠購買新的數(shù)控機(jī)床,所需投資大,周期長,常使許多中小企業(yè)望而怯步。因此,利用原有的部分普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造,提高機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率,無疑是一種有效的途徑。就是在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家,機(jī)床的改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè),也是生意盎然,正處于黃金時(shí)代。在美國、日本、德國,用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場,已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新行業(yè)。在美國,機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本,機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有:大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。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。機(jī)床的數(shù)控改造同購置新數(shù)控機(jī)床相比一般可以節(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)床改造只需花新數(shù)控機(jī)床購置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費(fèi)購買新數(shù)控機(jī)床60%的費(fèi)用,并可以有效地利用現(xiàn)有地基。（2）性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期生產(chǎn)的磨合和不斷改進(jìn)完善,幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)變力變形而影響精度。（3）提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動化,效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3至5倍。對復(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1。1.4本文的設(shè)計(jì)任務(wù)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的普通臥式車床。要