生活所开发出来的新产品叫做机电体化产品。数控机床机器人全自动智能洗衣机等是典型的机电体化产品。在发达国家中，机床的数控化已达以上，而我国还不到。但是，随着国民经济的发展，各行业对数控机床的需求量将增加。世界机器人的拥有量在未来年将以的速度增长，将进入生产自动化航天深海以及军事农业办公医院家庭社区等诸多领域。像全自动智能洗衣机这样生活领域中的许许多多机电体化产品已经被人们所喜爱，还在被大量地开发出来。以信息为主要工作对象，既有控制功能的系统工程可称为机电体化系统。比如，是比较大的机电体化系统工程。它将制造系统设计系统经营管理系统信息数据系统通过计算机系统及通信网络联系起来。它是个闭环反馈系统，输入的是关于产品的概念和需要，输出的是经检验合格可交付使用的产品，实现机械工厂综合自动化。机电体化发展概述人类用机器体系代替手工劳动生产是在年蒸汽机在纺织工厂的使用而开始的。年出现的第台凸轮控制车床，开始了机械自动化的进程。年美国福特汽车公司通过设计制造大量专用机床，首先建立生产流水线，创造平均每分钟生产辆汽车的记录，并使生产成本大大降低。世纪年代后期，人们利用机器的电气的和液压的自动化装置，设计制造出各种高效的自动化机床，并用自动输送带将各个单独的机床连接成自动生产线，从而使单的品种大量生产为特征的刚性自动化生产达成成熟阶段。自动化生产对提高劳动生产率保证产品质量，降低产品成本和推动社会进步起了不可估量的作用。世纪年代世界上诞生了第台数字计算机，使数控技术的出现成为可能，年美国麻省理工学院首先研制成专用电子计算机控制的三坐标立式数控铣床，解决了单件小屁生产自动化问题，开创了将计算机应用于机械装备自动控制的新时代。年，第台具有自动换刀装置和刀库的数控机床即加工中心在美国研制成功，进步提高了数控机床的自动化程度。第台工业机器人于年出现于美国。最早的工业机器人是极坐标式的，它的出现对自动化制造技术具有很大的意义。工业机器人可自动进程装配焊接喷漆热处理清砂浇注铸件以及在恶劣环境中工作等。年，美国研制成功自适应控制机床，使机床具有定的智能，可以有效提高加工质量。年和年又相继在美国出现了圆柱坐标式工业机器人和计算机辅助设计及绘图系统，后者为自动化设计与制造之间的集成奠定了基础。进入世纪年代以来，以大规模集成电路和微型电子计算机为代表的微电子技术，迅速地被应用到机械工业中，促进了机械工业突飞猛进发展，出现了种类繁多的微电子技术控制的机械仪器和军械装备，以及柔性制造线柔性制造系统和自动化制造系统，这样就大幅度地提高了产品质量和劳动生产率，适应了市场对产品多样化的要求，丰富了热门类的物质文明。今天，机械装备的面貌已焕然新，成为机与电高度融合的整体，不仅成为人类体力的延伸，而且成为人类智力的延伸。.机电体化改造的必要性机床改造的意义通常说“机床的真正价值在于使用”。随着科学技术的发展，即使原来属于新颖，先进的机床也会逐渐变得陈旧，落后，满足不了产品种类的日益增加，质量不断提高的需要，因此，“技术老化”是客观规律。据有关资料报导，在些工业发达国家里，设备的平均役龄控制在年之间，设备的“技术老化”期已短于年，年役龄以内的设备能够达到设备总数的左右。由此可见，设备速度相当快，是用技术更为先进的新设备来代替技术性能“老化”了的旧设备另是进行有效的技术改进，使旧设备适应新的生产需要。例如，美国和西欧的些工业先进国家，在钢铁企业中虽然早已实现了现代化，可是旧设备并没有全部毁弃，而是通过技术改造的方法，使些旧的设备能够达到使用新技术，新工艺的需要，继续生产出具有竞争能力的优质产品。目前，我国的工厂企业，除了些新建单位外，大多数都存在“技术老化”的问题设备役龄在年以上的，所占比重相当大，面对这么多陈旧设备应该怎么办这是个急待解决的大问题。为实现工业现代化，我们同样要创造和引进新技术，新工艺，新设备，进行必要的设备更新。另方面动员机械制造业的广大职工，坚持自力更生和勤俭本企业的方针，大搞技术革新，挖掘设备潜力，更具有现实意义。而改造机床是深受大家欢迎的种革新形式，为满足生产的需要已经做出了重大的贡献。例如，机械厂生产的只要产品是板框压滤机，生产批量很大，仅虑压板每年需要两万多块，总重量多吨。为了满足生产的需要，如果设计制造条新的加工作业线，需要投资余万元，便改装成了专用加工作业线。此作业线自年投产以来，到现在已使用了多年了，直负担者全部虑压板的生产任务，并且加工质量很稳定。又如，这个厂利用台报废了的皮带传动龙门刨的床身，改装成了台行程米的导轨磨，从年改装成功到现在，共大修本厂机床多台次，协助兄弟厂大修床身百余台，并且修磨精度高，光洁度好然而改装这台机床只投资元，可是购买台新的导轨磨床却要花费几万元。改造机床的效益是多方面的，再从提高生产率看，假设改造机床万台，每台生产率提高，这就等于多生产万台新机床反之，如果不对旧机床实行技术改造，当前生产的新机床在技术水平上或数量上又不能及时地满足生产需要时，那就势必会影响国民经济的高速发展。通过上述事例不难看出，机床改造不但是解决设备“技术老化”的重要途径，能够满足生产发展的需要，而且可以获得十分客观的经济效果。机床改造的市场机床数控化改造的市场我国目前机床总量余万台，而其中数控机床总数只有.万台，即我国机床数控化率不到。近年来，我国数控机床年产量约为万台，年产值约为亿元。机床的年产量数控化率为。我国机床役龄年以上的占以上年以下的机床中，自动半自动机床不到，等自动化生产线更屈指可数美国和日本自动和半自动机床占以上。可见我们的大多数制造行业和企业的生产加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差品种少档次低成本高供货期长，从而在国际国内市场上缺乏竞争力，直接影响个企业的产品市场效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。进口设备和生产线的数控化改造市场我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从年年间，全国引进技术改造项目就有项，大约.亿美元。这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。些设备生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良有的引进时只注意引进设备仪器生产线，忽视软件工艺管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标有的因为能耗高产品合格率低而造成亏损有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。这些不能使用的设备生产线是个包袱，也是批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是个极大的改造市场。.机电改造的内容.控制部分目前，在机械加工工业中，绝大多数是旧式机床，如果改用微机控制实现机电体化的改造，会使机床适应小批量多品种复杂零件的加工，不但提高加工精度和生产率，而且成本低周期短，适合我国国情。利用微机实现机床的机电体化改造的方法有两种，种是以微机为中心设计控制部件另种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置，前者需要重新设计控制系统，比较复杂后者选用国内标准化的微机空控制系统，比较简单。这种标准的微机控制系统通常采用单板机单片机驱动电源步进电机及专用控制程序组成的开环控制，如图所示，其结构简单价格低廉。对机床的控制过程大多是用单片机单板机按照输入的加工程序进行插补运算，产生进给，由软件或硬件实现脉冲分配，输出系列脉冲，净功率放大驱动刀架纵横轴运动的步进电机，实现刀具按规定的轮廓线轨迹运动。微机进行插补运算的速度较快，可以让单板机没完成次插补进给，就执行次延时程序，由延时程序控制进给速度。二．机械部分机电体化系统的机械系统与般的机械系统相比，除要求具有较高的定位精度之外，还应有较好的动态响应特性，就是说相应要快稳定性要好。个典型的机电体化系统，通常由控制部件接口电路功率放大电路执行元件机械传动部件导向支承部件，以及检测传感部件等部分组成。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中，常提出无间隙低摩擦地惯量高刚度高谐振频率适当的阻尼比等要求。为达到上述要求主要从下几个方面采取措施。采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副滚动导向支承动静压导向支承等。缩短传动链，提高传动与支承刚度，如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚珠导轨副的传动与支承刚度采用大扭矩宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构丝杠的支承设计中采用两端轴向预紧或拉伸支承机构等。选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力。缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙减少支承变形的措施。改进支承及架体的结构设计以提高刚性减少振动降低噪声。如选用复合材料等来提高刚度和强度，减轻重量缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化轻量化高速化和高可靠性化。图开环控制系统框图.本文的选题及主要研究内容本文的选题目前，我国的工厂企业，除了些新建单位外，大多数都存在“技术老化”的问题设备役龄在年以上的，所占比重相当大，面对这么多陈旧设备应该怎么办这是个急待解决的大问题。用普通卧式车床去加工有时个人加工的东西都会误差很大，这样给所造设备带来很多的小问题。而如果要新买台新的数控车床，是总体成本太高，因为性价比不是太高，容易浪费资源，二是工厂没有工人精通数控车床，所以要培训工人定又要花费很多时间影响生产进度。所以设想决定对其数控改造，改造的同时让操作人员直在旁边学习，学习怎么改装，怎么安装，并讲解如何使用。把所要加工的零件程序输入到存储器中，用到时直接调用即可，这样个人即可操作两台机床，而且效率提高了好大，精度也会提高很高，会为厂带来很大经济利益。主要研究内容.车床数控化改造总体机械部件设计。.进给系统的设计和选用。包括了进给滚珠丝杠的设计与选用，消隙减速齿轮系的设计计算与校核，进给用步进电机的选择与校核。．主轴脉冲发生器的安装．刀架的选用.数控系统的选择.车床总体改造方案设计基本思路普通车床如等是金属切削加工最常用的类机床。普通车床的布局如图所示。当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向和横向移动，能加工出内外圆柱面圆锥面端面螺纹面等。借助成形刀具，还能加工出各种成形回转面。普通车床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱纵溜板横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给和横向进给不能联动，切削次序也由人工控制。图普通车床的结构布局图对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改造成为微机控制的能独立运动的进给伺服系统刀架改造成能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于切削加工中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动进行调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高了生产率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。设计要求.总体设计要求总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式，伺服系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择。普通车床数控化改造后应具有定位，纵向和横向的直线插补，圆弧插补功能还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此，数控系统选择连续控制系统。车床数控改装设计后属于经济型数控机床，再保证定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。根据普通车床最大的加工尺寸加工精度控制速度以及经