重任。但基于普通车床基数大数控车床价格昂贵的前提，普通车床数控化改造势在必行。改造完成的新型机床具有适应性较强加工精度较高生产效率较高和加工质量相对稳定等优点。它综合地应用了计算机应用自动控制伺服驱动高精度测量和创新的机械结构等多方面的前沿技术，是今后机床控制的明确发展方向之。关键词普通车床数控化改造伺服系统滚珠丝杠摘要绪论数控机床的产生数控机床的发展我国数控机床的发展概况数控机床的发展趋势数控机床改造的意义车床数控系统总体设计方案的拟定总体方案确定系统的运动方式与伺服系统的选择控制系统机械传动方式设计数控工作台及其控制系统车床进给伺服系统机械部分设计计算系统脉冲当量的选择切的计算削力纵车外圆横切端面滚珠丝杠螺母副的计算和选型纵向进给丝杠齿轮传动比计算纵向进给齿轮箱传动比计算横向进给齿轮箱传动比计算步进电机的计算和选型纵向进给步进电机计算横向进给步进电机计算和选型电气部分改造总结参考文献绪论随着社会生产力和科学技术的迅速发展，机械产品越来越精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，所以数控机床应运而生。但随之而来的是普通机床的安置问题，单纯地弃之不用对于企业来说太过浪费另方面，数控车床价格较之普通车床太过昂贵。因此，市场对普通机床的数控化改造的呼吁之声，日益高涨。数控机床的产生美国最早开始研制数控机床。年，在美国帕森斯公司研制加工直升机桨叶轮廓用检查样板的加工机床任务时，首先提出了研制数控机床的设想。年，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室建立合作，开始从事数控机床的研制工作。并在年试制成功世界上第台数控机床实验样机这是台采用了脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床。经过三年改进和自动编程研究，于年进入实用阶段。直到世纪年代末，由于价格和技术原因，品种多为连续控制系统。到了年代，由于晶体管的应用，数控系统提高了可靠性且机床的价格开始下降，些民用工业开始发展数控机床，其中多数是钻床冲床等点位控制的机床。数控技术的发展不仅仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到其它机械设备的升级上，因此使数控技术不断扩展应用的范围直至今天。数控机床的发展从美国研制第台数控机床以来，随着与数控相关技术的不断发展发展，数控机床也在迅速地发展和更新换代，先后经过了五个阶段。第代数控年采用电子管元件构成的专用数控装置。第二代数控从年开始采用晶体管电路控制的数控系统。第三代数控从年开始采用小中规模集成电路控制的数控系统。第四代数控从年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的数控系统。第五代数控从年开始采用微机控制的数控系统。第五代微机数控系统基本上代替了以往的绝大多数的普通数控系统，形成了现代化的数控系统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成电路，具有很强的程序存储能力和控制功能。这些控制功能是由系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强，只需改变相应的输入软件，就可以适应不同类型不同功能机床的控制要求，具有很大的适应性。随着集成电路规模的日益扩大，光缆通信技术广泛应用于数控装置中，使其体积日益变小，价格逐年降低，可靠性显著提高，功能也更加完善和稳定。近年来，微型电子和计算机技术的日益进步，它的成果正在不断扩张到机械制造的各个领域中以及随之出现的计算机直接数控系统，柔性制造系统和计算机集成制造系统。所有这些高级的自动化生产控制系统均是以数控机床为基础，它们代表着数控机床今后的发展前景。我国数控机床的发展概况我国从年由北京机床研究所和清华大学等首先开始研制数控机床，并研制了成功第台电子管数控机床。从年开始，研制晶体管数控系统，直到年代末和年代初，研制的劈锥数控铣床非圆锥插齿机等获得成功。与此同时，还开展了数控加工平面零件自动编程的研究。年是数控机床的生产和使用阶段。例如清华大学研制成功集成电路数控系统数控技术在车铣镗磨齿轮加工电加工等领域开始研究与应用数控加工中心机床研制成功数控升降台铣床和数控齿轮加工机床开始小批生产供应市场。从年代初开始，随着我国开放政策的实施，先后从日本美国德国等国家引进先进的数控技术。上海机床研究所引进美国公司的数控系统等。在引进消化吸收国外先进技术基础上，北京机床研究所又开发出经济型数控系统和全功能数控系统，航空航天部所研制出数控系统等。进而推动了我国数控技术的发展，借此我国数控机床的发展在品种上性能上以及技术上均有了质的变化。我国的数控机床已跨入个新的发展阶段。数控机床的发展趋势从数控机床技术水平看，高精度高速度高适应性多功能和高自动化是数控机床的重要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有更高要求的柔性制造系统和计算机集成自动化制造系统的适应能力。在数控系统方面，目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，诸如日本的，德国的和美国的公司，产品都向系列化模块化高性能和成套性方向发展。它们的数控系统都采用了位以及位微机处理器数据总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到以上，机床分辨率精度高达微米，高速进给速度高达，控制轴数高达个轴，并采用非常先进的电装工艺等等。至于驱动系统，交流驱动系统也发展得非常迅速。交流传动已由模拟向数字方向发展，以运放器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成电路所取代，从而解决了零点漂移温度漂移等干扰精度的因素。数控机床改造的意义数控机床改造在西方各国已发展成个新兴的行业，早在年代已经开始便已诞生，其发展的原因是多方面因素导致的，主要有技术经济市场和生产上的众多因素。我国是拥有多万台机床的机械制造大国。而这些机床又大多是使用多年的老旧机床，全部替换为数控机床以我国机床制造厂的经济实力是无法承受的。因此，尽快将我国现有普通机床实现数控化改装，是我国现有设备技术改造迫切要求处理的难题。数控化改造是建立在微电子控制技术与传统技术相结合的基础上的。在机床改造中引入微机的应用，不但技术上具有先进性，而且在应用上比其它传统的自动化改装方案，有较大的推广性与适应性。而且改造费用较低，套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的百分之三十左右具体视情况而定，用户可以承受。从相关成功应用的事例可以证明，投入使用后，成倍地提高了生产效率，减少了废品率，获得了显著的经济效益。因此，我国提出从大力推广经济型数控这中间技术的基础上，再逐步推广全功能数控这条道路，适合我国的机械加工环境，普通机床的数控化改造已成为我国机械设备技术改造主要方向。同时，它还可以成为全功能数控机床换代的准备时期，为今后使用全功能数控机床，培养技术人才，积累维护经验熟练使用经验，而且实现了我国传统的机械制造技术向机电体化制造技术发展。车床数控系统总体设计方案的拟定总体方案确定系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位直线插补顺逆时针插补暂停循环加工公英制螺纹加工等功能，并且在车削加工中，要求刀具沿轴运动有确定的函数关系即刀具以给定的速率相对于工件沿加工路径运动，所以不能选用点位控制系统，因为点位控制系统要求工件相对于刀具移动过程中不进行切削。因此，改造后的机床应选用连续控制系统。型车床改造属于经济型数控机床，加工精度要求不高，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环控制系统，因为闭环控制系统适用于精度要求较高的机床设计，且闭环控制系统的造价昂贵。控制系统根据机床要求，采用控制。由于控制系统具有稳定性好，工作环境不挑剔，易于检修等特点，且对系统较为熟悉，因此采用控制系统系统。机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经过齿轮减速再传向传动杠，为保证定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，所以选用滚珠丝杠螺母副以及滚动导轨。同时，为提高传动刚度和消除齿间间隙，所以采用预加负载的滚动导轨和滚珠丝杠副机构。齿轮传动也采用消除齿侧间隙的消隙齿轮结构。设计数控工作台及其控制系统设计任务及参数在任务书中已经给出。系统总体方案见图。根据设计任务的要求，采用连续控制系统和步进电机开环控制系统。这样可使控制系统结构简单成本低廉，调试和维修都比较容易。为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，尽量采用低摩擦的传动和导向元件以避免上述不利因素的产生。此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚动导轨。为尽量消除传动间隙，可设法调整传动齿轮的中心距以消除齿侧间隙。计算机系统仍采用系列单片机扩展系统。向向图经济型数控车床总体方案框图光电隔离功率放大步进电机上拖板光电隔离功率放大步进电机下拖板车床进给伺服系统机械部分设计计算台普通车床改造成数控车床，采用控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，具有升降速控制功能。其主要设计参数如下加工最大直径在床面上加工最大长度溜板及刀架重力纵向横向刀架快速速度纵向横向最大进给速度纵向横向主电机功率起动加速时间机床定位精度伺服系统机械部分设计确定系统的负载确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力计算，确定伺服电机，传动及导向元件的设计计算及选用，绘制机械部分装配图及零件工作图。现分述如下系统脉冲当量的选择个进给脉冲，使机床运动部件产生的位移量，也称为机床的最小设定单位脉冲当量是衡量数控机床加工精度的个最基本技术参数。经济型数控车床车床常采用的脉冲当量是脉冲。根据机床精度要求调研确定脉冲当量，纵向脉冲，横向脉冲。切的计算削力在设计机床进给伺服系统时，计算传动和导向元件，选用伺服电机等都需要根据切削力计算，以下是数控车床中的切削力的计算。纵车外圆主切削力按齿轮传动的效率计算切削力各分力比例如下横切端面主切削力可取纵切里的二分之此时走刀抗力为，吃刀抗力为，仍按上述比例粗略计算滚珠丝杠螺母副的计算和选型滚珠丝杠螺母副的选型首先要选择结构类型确定滚珠循环方式，滚珠丝杠副的预紧方