（全套CAD）CK6163普通机床数控化改造设计（终稿）

为弥补手工编程和语言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系统，如图形交互式编程系统数字化自动编程系统会话式自动编程系统语音数控编程系统等，其中图形交互式编程系统的应用越来越广泛。

图形交互式编程系统是以计算机辅助设计软件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。

其特点是速度快精度高直观性好使用简便，已成为国内外先进的软件所采用的数控编程方法。

目前常用的图形交互式软件有等。

集成化数控系统采用高度集成化芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度，应用平板显示技术可提高显示器性能。

平板显示器具有科技含量高质量小体积小功耗低便于携带等优点，可实现超大规模显示，成为与显示器抗衡的新兴显示器，是世纪显示器主流。

它应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融于体，通过提高集成电路密度，减小互连长度和数量来降低产品价格改进性能减小组件尺寸提高系统的可靠性。

开放式闭环控制模式采用通用计算机组成的总线式模块化开放嵌入式体系结构，便于裁减扩展和升级，可组成不同档次不同类型不同集成程度的数控系统。

闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的。

由于制造过程是个有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包括诸如加工尺寸形状振动噪声温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。

在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术多媒体技术网络技术伺服控制自适应控制动态数据管理及动态刀具补偿动态仿真等高新技术融于体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化智能化网络化。

数控技术发展趋势数控技术装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业生物技术及其产业航空航天等国防工业产业的使能技术和最基本的装备。

马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域机械制造技术信息处理加工传输技术自动控制技术伺服驱动技术传感器技术软件技术等。

数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了，普通，机床，数控，改造，设计，毕业设计，全套，图纸第章绪论.数控技术的应用与发展数控机床与发展趋势数控技术数控技术发展趋势数控技术在机械工业中的进展.数控改造的必要性机床与生产线数控化改造的市场机床数控化改造的必要性.数控化改造的内容及优缺点.对我国数控技术和产业化发展的战略见解形势考虑发展策略.本文的选题及主要研究内容本文的选题主要研究内容第章普通车床数控改造的设计步骤.车床的数控改造概述数控机床工作原理及组成设计内容及任务数控部分的设计改造机械改造部分的设计.可行性论证第章数控改造方案确定.系统的运动方式与伺服系统的选择.计算机系统.机械传动方式.运动方式的确定.系统的选择.机构传动方式的确定.微机的选择.总体方案框图第章机械部分改造设计与计算含电机计算与选择.横向进给伺服系统机械部分计算与校核实例计算切削力滚珠丝杆螺母副的设计计算与选型齿轮传动比计算横向直流伺服电机的计算，校核和选型.纵向进给伺服系机械部分计算与校核计算切削力丝杆螺母副的计算和造型齿轮传动比计算直流伺服电机的计算和选型第章数控系统的选择.数控系统基本硬件组成.单片机控制系统的设计.车床数控系统软件的设计直线插补程序设计圆弧插补程序的设计总结与展望参考文献致谢第章绪论.数控技术的应用与发展数控机床与发展趋势数控机床年诞生了世界上第台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。

它与人类在农业工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。

年后，即在年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第台数控机床。

从此，传统机床产生了质的变化。

近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。

数控阶段年早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。

人们不得不采用数字逻辑电路搭成台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控。

随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即年的第代电子管年的第二代晶体管年的第三代小规模集成电路。

计算机数控阶段年现在到年，通用小型计算机业已出现并成批生产。

于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控阶段把计算机前面应有的通用两个字省略了。

到年，美国公司在世界上第次将计算机的两个最核心的部件运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在块芯片上，称之为微处理器，又可称为中央处理单元简称。

到年微处理器被应用于数控系统。

这是因为小型计算机功能太强，控制台机床能力有富裕故当时曾用于控制多台机床，称之为群控，不如采用微处理器经济合理。

而且当时的小型机可靠性也不理想。

早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。

由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。

到了年，机个人计算机，国内习惯称微机的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。

数控系统从此进入了基于的阶段。

总之，计算机数控阶段也经历了三代。

控制系统由微机部分键盘及显示器接口及光隔离电路直流伺服电机功率放大电路等组成。

系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。

.机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用直流伺服电机经齿轮减速再传动丝杆。

为了保证定的传动精度跟平稳性，尽量减少摩擦力。

选用滚珠丝杆螺母副。

同时，为了提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。

齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。

.运动方式的确定数按系统运动方式可分为点位控制系统点位直线系统和连续控制系统。

由于车床要加工复杂轮廓零件，所以本次设计采用连续控制系统。

.系统的选择伺服系统可分为开环控制系统半闭环控制和闭环控制系统。

经过比较，由于车床加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。

.机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩低惯量高刚度无间隙高谐振以及有适宜尼比的要求。

在设计中应考虑以下几点尽量采用低磨擦的传动和导向元件。

如采用滚珠丝杠螺母传动副滚动导轨贴塑导轨等。

尽量消除传动间隙。

例如采用隙齿轮等。

提高系统刚度。

缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动链误差。

可采用预紧的方法提高系统刚度。

例如采用预加负载导轨和滚珠丝杠副等。

.微机的选择微机数控系统由存储器扩展电路接口电路伺服电机驱动电路检测电路等几部分组成。

.总体方案框图为实现机床所要求的分辨率，采用电机经齿轮减速再传动丝杆，为保证定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杆螺母副。

同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。

齿轮传动也要采用消除齿轮间隙的结构。

系统总体方案框图如下图总体方案框图第章机械部分改造设计与计算含电机计算与选择.横向进给伺服系统机械部分计算与校核实例计算切削力横切端面查综合作业指导书页式中车床床身上加工最大直径横切端面时主切削力可取纵切时的式中走刀方向的切削力垂直走刀方向的切削力滚珠丝杆螺母副的设计计算与选型计算牵引力横向进给选为三角型或综合导轨参考机床设计手册.表查阅综合作业指导书页式中切削分力移动部件的重量表查得横向溜板及刀架重力滑动导轨摩擦系数，随导轨形式而不同取考虑颠复力矩影响的实验系数取.计算最大动负载选用滚珠丝杆导轨参考机床设计手册.查阅综合作业指导书页式中寿命，以转为单位丝杆转速为最大切削条件下进给速度，可取最高进给速度的取丝杆导程初选为使用寿命，对于数控机床取运转系数，查表般取螺母副的选型查阅综合作业指导书附表，可采用由以上五条派生的好处。

如降低了工人的劳动强度，节省了劳动力个人可以看管多台机床，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

以上这些优越性是前人想象不到的，是个极为重大的突破。

此外，机床数控化还是推行柔性制造单元柔性制造系统以及计算机集成制造系统等企业信息化改造的基础。

数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军民机械工业，在年代末年代初已开始大规模应用数控机床。

其本质是，采用信息技术对传统产业包括军民机械工业进行技术改造。

除在制造过程中采用数控机床外，还包括在产品开发中推行虚拟制造以及在生产管理中推行管理信息系统等等。

以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。

由于采用信息技术对国外军民机械工业进行深入改造称之为信息化，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。

而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后年。

如我国机床拥有量中，数控机床的比重数控化率到年只有.，而日本在年已达.，因此每年都有大量机电产品进口。

这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

.数控化改造的内容及优缺点国外改造业的兴起在美国日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。

由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。

我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。

在美国日本德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。

在美国，机床改造业称为机床再生业。

从事再生业的著名公司有工程公司机床公司得宝服务集团设备公司等。

美国得宝公司已在中国开办公司。

在日本，机床改造业称为机床改装业。

从事改装业的著名公司有大隈工程集团岗三机械公司千代田工机公司野崎工程公司滨田工程公司山本工程公司等。

数控化改造的内容机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点其是恢复原功能，对机床生产线存在的故障部分进行诊断并恢复其二是化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成机床机床其三是翻新，为提高精度效率和自动化程度，对机械电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度对其不满足生产要求的系统以最新进行更新其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

数控改造中主要机械部件改装探讨台新的数控机床，在设计上要达到