毕业论文：普通车床的数控化改造本科毕业设计 ㊣ 精品文档 值得下载

据，并按输入信息的要求完成数值计算逻辑判断和输入输出控制等功能。

伺服系统伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驭动部件。

它包括伺服电路和伺服电机组成。

般来说，数控机床的伺服驱动要求有好的快速响应性能，能灵敏而准确地跟踪由数控装置发出的指令信号。

测量反馈装置该装置由测量部件和响应的测量电路组成，其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

机床本体机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分。

数控机床的分类按伺服系统的控制原理可分为开环控制的数控机床半闭环控制的数控机床和闭环控制的数控机床。

开环控制的数控机床这类数控机床不带有位置检测装置，数控装置将零件程序处理后，输出数字信号给伺服系统驱动机床运动。

指令信号的流程是单向的。

如图所示。

图开环控制的数控机床闭环控制的数控机床这类机床带有检测装置。

它随时接受在工作台端测得的实际位置反馈信号，将其与数控装置发来的指令位置信号相比较，由其差值控制进给轴运动，直到差值为零，进给轴停止运动。

如图。

图闭环控制的数控机床闭环控制可以消除包括工作台传动链带在内的误差，从而定位精度高速度调节快，但由于工作台惯量大，给系统的设计和调整带来很大的困难，主要是系统的稳定性受到不利影响。

半闭环控制的数控机床半闭环控制的数控机床与闭环控制得到数控机床的区别在于检测反馈信号不是来自工作台。

而是来自电动机端或丝杠端连接的测量元件。

如图。

图半闭环控制的数控机床实际位置的反馈是通过间接测得的伺服电动机的角位移算出来的，因而控制精度没有闭环高，但机床工作的稳定性却由于大惯盆工作台被排除在控制环外，调试方便，因而广泛用于数控机床中。

数控机床的特点加工零件的适应性强，灵活性好。

加工精度高，产品质皿稳定。

生产率高。

减少工人的劳动强度。

生产管理水平高。

车床数控改造技术参数最大工件直径最大工件长度溜板及刀架重力纵向轴横向轴刀架快速移动速度纵向横向最大进给速度纵向横向定位精度主电动机功率启动加速时间第二章车床的总体改造和设计车床改造的总休方案图数控系统的总体框架总体框架说明机可采用工控机，可满足该控制系统的控制要求。

运动控制卡采用运动控制卡，该卡是种高速三轴步进电机运动控制卡，它有位的数字输入输出口，可实现三轴联动。

因此，它可以满足车床轴联动，实现直线，圆弧插补。

光电耦合电路的作用是能够隔离外部干扰信号对运动控制卡的信号冲击，提高系统的稳定性。

机床本体是由改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等。

步进电机及其驱动器要能够达到的加工精度要求。

各种限位开关减速开关，回零开关均安装在机床本体上，限位开关起着硬件硬限位的作用，当车床加工工件超出加工范围时，车床自动停止加工。

减速开关的作用是当车床刀架回零并走到车床零点附近时，减速开关被开启并通知车床减速走到零位置。

进给系统的设计考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统尽可能的要减少中间传动环节。

本车床的两轴进给系统去掉了原来的进给系统的中间传动环节，直接采用了步进电机刚性联轴器滚珠丝杆的传动方案。

拆除原来的丝杆，增加少量的机械附件，就可安装步进电机及滚珠丝杆螺母副。

控制系统的软件部分该车床控制系统采用系统。

其功能主要有读取零件的加工代码，编辑和编译代码，仿真加工包括加工前仿真和与加工同步仿真，回参考点，手工对刀，加工中断，超程软限位等功能。

它可处理进给速度，主轴速度及转速方向，刀具信息，功能等多种加工信息。

加工过程中，软件界面的状态栏还可以显示出刀具当前的坐标，加工状态，加工时间等信息。

改造后机床的特点具有与原机床致的刚度与强度具有与原机床致的加工范围。

纵向进给直线度与原机床样，其运动精度则有数控系统和纵向电机滚珠丝杠的精度保证。

横向进给的直线度和运动精度全部有改造部分的制造和装配精度保证。

可充分利用机床床身部分的已加工表面作为改造部分的定位和测量基准。

改造后的机床外型将类似于国产经济型数控车床，整体较美观大方。

第三章机床的电气改造数控系统的选择机床数控系统系统是数控机床的控制核心，随着机床数控技术的不断发展与进步，提高了数控机床的整体性能，尤其是它的加工精度和生产效率提高得更为显著，现在，数控机床已在机械工业生产中得到广泛应用。

目前市场上流行的数控系统，如西门子等都配置有车床数控系统，能够胜任车削加工的大部分工作，并具有价格低廉可靠性强功能强大等特点。

在对多家数控系统进行比较后，我们选择了型数控系统。

数控机床应能长期连用寿命取班工作制，则丝杠的计算寿命滚珠丝杠副承受的最大当量动载荷的计算根据工作负载荷寿命，滚珠丝杠副承受的最大当量动载荷式中运转系数，取精度系数，滚珠丝杠副精度取为级，则取从滚珠丝杠尺寸系列表或产品样本中找出额定动载荷略大于当量动载荷，同时考虑刚度要求，初选滚珠丝杠副的型号及有关参数。

根据机床结构和工作要求即循环方式预紧方式传动精度传动效率等方面从初选的几个型号中挑选比较合适的公称直径导程负荷滚珠列数和滚珠圈数，确定型号。

参照山东济宁博特精密丝杠制造有限公司的产品样本，纵向进给滚珠丝杠副的型号选为，是外循环插管埋入式双螺母垫片预紧丝杠副，其额定动载荷为，强度足够，刚球循环列数为，精度等级为级。

其几何参数如下公称直径，导程，刚球直径，丝杠底径，预紧力。

刚度验算的计算滚珠丝杠副刚度的验算，主要是验算丝杠的拉伸或压缩变形量滚珠与螺纹滚道接触变形量和支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形之和应不大于机床精度所允许变形量的。

否则，应考虑选用较大直径的滚珠丝杠副。

滚珠丝杠的变形量计算步骤如下丝杠的拉伸或压缩变形量式中工作负载引起导程的变化量，由于两端均采用角接触球轴承，且丝杠又进行了预紧，故其拉压刚度可比端固定的丝杠提高倍。

其实际变形量为滚珠与螺纹滚道间接触变形滚珠丝杠副及轴承均进行预紧，滚珠与螺纹滚道接触变形式中滚珠数量圈数列数每圈螺纹滚道内的滚珠数。

对于取整为个。

因丝杠加有预紧力，可减少，因此实际变形量支承滚珠丝杠的轴承轴向接触变形支承滚珠丝杠的轴承为型推力球轴承，几何参数为，滚动体直径，滚动体数量，轴承的轴向接触变形因施加预紧力，故实际变形量根据以上计算，总变形量三级精度滚珠丝杠允许的螺距误差为，故刚度足够。

因为滚珠丝杠两端都采用推力球轴承并预紧，因此不会产生失稳现象，故不需稳定性校核。

通过以上的计算，或得纵向进给系统的滚珠丝杠副，在数控改造车床应用后，机床工作台运转平稳灵活精度高噪音低，可以满足实际生产加工要求。

滚珠丝杠副及预紧方式的选择滚珠丝杠副根据其滚珠的回转方式可以分为外循环和内循环两种，根据螺母的结构形式又可以分为双螺母和单螺母。

在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定，由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边，所以很容易损坏而出现卡死现象，而内循环式的回珠器在螺母副内部，不存在卡死和脱落现象。

由于双螺母不仅装配预紧调整等比单螺母方便，而且其传动刚性比单螺母也好，所以只要结构和机床空间满足要求，在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构。

按预加负载形式分，可分为单螺母无预紧单螺母变位导程预紧单螺母加大钢球径向预紧双螺母垫片预紧双螺母差齿预紧双螺母螺纹预紧。

数控机床上常用双螺母垫片式预紧，其预紧力般为轴向载荷的。

在本设计中，我们采用双螺母内循环的形式，用双螺母垫片预紧。

滚珠丝杠的材料及热处理根据金属切削机床设计简明手册表，选择的材料为，所选热处理为整体淬火。

刀架的选择选用选用型电动刀架因为设计要求刀架的最大回转直径为，而最小的三角刀架的设计高度大大超过，故选用刀架型号，因刀架为外购件，其尺寸已成定值，故选用四方刀架。

即。

该刀架可以夹持把刀，采用鼠牙盘为分度定位，利用步进电机实现自动转位。

第八章普车数控化改造的经济性评估改造所需的费用因为本次改造是采用，自己购买零配件，自己改造，所以费用主要是改造中所需零配件的费用为主以及些相关的运输费用。

下面以列表的形式罗列相关各项所需费用，详见表编码配件名称实物图片价格元数控系统主电机纵向进给步进电机横向进给步进电机纵向进给丝杠横向进给丝杠电动刀架手轮光电编码器螺母座连接杆法兰盘改造所需总费用表从上面的表中可以看出改造台只需要不到万元的费用，而购买台新的则需要万多，由此比较，我们可以知道改造台比新买台要远远减少很多费用。

当然，改造的机床也有优缺点。

减少投资额交货期短同购置新机床相比，般可以节省的费用，改造费用低。

特别是大型特殊机床尤其明显。

般大型机床改造，只花新机床购置费用的，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，往往改造成本提高倍，与购置新机床相比，只能节省投资左右。

机械性能稳定可靠，结构受限所利用的床身立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高质量好，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。

熟悉了解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，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。

改造的机床安装好，就可以实现全负荷运转。

可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。

可以采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。

小结综上所述，从经济性方面考虑改造台旧的车床要比新买台节省很多费用，但也不是所有车床都适合数控化改造，在改造之前我们应该做个经济性的评估，如果改造所需费用高于新购买台，那么我么则无需花大量时间精力去改造，可以直接从厂家购买，这样会更加省事。

当然有些情况则是改造要有优势，比如厂家有若干台旧的车床，而又需数控车床，这种情况下，厂家就可以考虑下是否改造成数控车床。

总之，普通车床数控化改造有很多优势，但也要根据情况而定，总结本次设计于年月日开始，经过来天的努力，于年月日完成，经过天的时间完成了车床的数控改造设计。

本课题的主要任务是完成对普通车床的数控化改造，当然，数控化改造并不是简单的装上数控装置就行了，它是项繁琐的工作。

我们的设计和改造任务主要