上买得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。.数控机床发展概况年，美国帕森公司与美国空军合作，研制了种计算装置，用于满足日益复杂的飞机叶片的自动加工，于是，帕森公司首先提出了机床数字控制的概念。在半个世纪里，数控技术经历了电子管数控系统晶体管数控系统集成电路数控系统到微型计算机数控系统四个阶段。现代数控技术是世纪年代发展起来的机床控制新技术，它综合了微电子技术计算机技术现代控制技术传感器检测技术信息处理技术和机械制造技术，是先进制造技术的核心。而采用数控技术的典型产品数控机床是机电工业的重要基础装备，是汽车石化电子等支柱产业现代化的重要手段。从世纪年代开始，我国的数控机床在引进消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，到年底，我国数控机床的可供品种已超过种，其中数控车床占以上。数控机床的般原理数字控制的基本概念数字控制，简称为数控，是种自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的种方法。数字控制是相对于模拟控制而言的，数字控制系统中的控制信息是数字量，而模拟控制系统中的控制量是模拟量。数字控制与模拟控制相比有许多优点，如可用不同的字长表示不同精度的信息，可对数字化信息进行逻辑运算数学运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，而不用改动电路或机械机构，从而使机械设备具有很大的“柔性”。因此数字控制已被广泛用于机械运动的轨迹控制和机械系统的开关量控制，如机床的控制机器人的控制等。数字控制取滚珠丝杠设计计算.滚珠丝杠副传动的特点传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副传动的效率为，比常规的丝杠螺母副提高倍滑动丝杠效率为。因此，功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的。给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空程死区，定位精度高，刚度好。启动力矩小，运动平稳，无爬行现象，传动精度高，同步性好。有可逆性，可以从旋转运动换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主传动。磨损小，使用寿命长，精度保持好。不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于重力的作用，下降时当传动切断后，不能立刻停止运动，故常需添加制动装置。.滚珠丝杠副的精度与代号根据机械工业部标准滚珠丝杠副精度的规定，滚珠丝杠副按其使用范围及要求分为六个等级，即,级，级精度最高，其余次逐级降低各种类型数控机床对滚珠丝杠副精度的要求如表表滚珠丝杠副精度要求表机床种类坐标方向开环系统数控压力机标准级标准级数控绘图机标准级标准级数控车床标准级精密级标准级数控磨机精密级精密级数控线切割机精密级精密级数控钻床标准级普通级标准级数控铣床标准级标准级标准级数控镗床精密级精密级精密级标准级数控坐标镗床精密级超精密级精密级超精密级精密级超精密级精密级自动换刀数控机床精密级超精密级精密级超精密级精密级超精密级标准级坐标镗床螺纹磨床精密级超精密级精密级超精密级精密级超精密级精密级普通机床通用机床普通级普通级普通级滚珠丝杠副的精度包括各元件的精度和装配后的综合精度，其中包括导程误差，丝杠大径对螺纹轴线的径向圆跳动，丝杠和螺母表面粗糙度，由预加载荷时螺母安装端面对丝杠螺纹轴线的圆跳动，有预加载荷时螺母安装端面对丝杠螺纹轴线的径向圆跳动以及滚珠丝杠公称直径尺寸变动量等。在开环数控机床和其他精度机床中，滚珠丝杠的精度直接影响定位精度和随动精度。对于闭环系统的数控机床，丝杠的制造误差使得它在工作时负载分布不均匀，从而降低承载能力和接触刚度，并使预紧力和驱动力矩不稳定，因此传动精度始终是滚珠丝杠的最重要的质量指标。.综合导轨车床丝杠的轴向力式中.，，取为.。则.强度计算寿命值取工件直径，查表得则其改造后结构原理示意图如图所示。图型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动台步进电机，按规定的方向速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。.机械部分改造纵向进给系统的计算与设计.纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。步进电机的布置，可放在丝杠的任意端。对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图所示。图数控改造的总体方案示意图.纵向进给系统的设计计算已知条件工作台重量时间常数滚珠丝杠基本导程行程脉冲当量.步距角.快速进给速度.切削力计算由机床设计手册可知，切削功率式中电机功率，查机床说明书主传动系统总效率，般为取进给系统功率系数，取为.。则.又因为所以式中切削线速度，取。主切削力.由金属切削原理可知，主切削力查表得.则可计算如表所示表计算结果当时，切削深度，走刀量.，以此参数作为下面计算的依据。从机床设计手册中可得知，在般外圆车削时般地，按伺服系统的控制方式进行分类。伺服系统包括驱动机构和机床移动部件，它是数控系统的执行部分，按其控制原理可分为以下三类。.开环控制系统典型的开环伺服系统如图所示，是采用步进电机的伺服系统。对于数控装置发来的每个进给脉冲经驱动线路放大并驱动步进电机转动个步距即个固定的角度，如.，再经减速齿轮带动丝杠旋转，并通过丝杠螺母副传东工作台的移动。可以看出工作台的移动量与进给脉冲的数量成正比。显然这种开环系统的精度完全依赖于步进电机的步距精度及齿轮丝杠的传动精度。它没有测量反馈矫正措施，所以对高精度的数控机床往往不能满足要求，但开环系统的结构简单调试容易造价低，在数控机床的发展过程中占有定的重要地位，现在仍普遍采用。图开环伺服系统方框图.半闭环控制系统如图所示，采用装在丝杠上的角位测量丝杠或电机轴的转动量间接地测量工作台的移动量。它的优点就是不论工作台位移的长短，角位移测量元件制成可循环使用。图半闭环伺服系统方框图半闭环的意思就是用丝杠或电机轴的转动量与数控装置的命令相比较闭环，而另部分丝杠螺母工作台的位移量不受闭环控制开环，故称为半闭环。显然，从理论上讲，半闭环的精度低于闭环，但半闭环调试方便，稳定性好，角位移的测量元件简单价廉，所以配备传动精度较高的齿轮丝杠的半闭环系统得到广泛应用。.闭环控制系统如图所示，采用直线位移测量元件，测量机床移动部件工作台主轴箱的位置并将测量结果送回与数控装置命令的移动量相比较，二者不相等而有差值时，将此差值放大外控制伺服电机带工作太继续移动直至测量值与命令值相等差值为零或接近于零时停止移动。从理论上讲，闭环伺服系统的精度取决于测量工作台的精度，但实际上机床的结构传动装置以及传动间隙等非线形因素都会影响精度，严重的还会使闭环伺服系统的品质下降甚至引起振荡。图闭环伺服系统方框图国内数控机床的特点.新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位例如全长公里的上海磁悬浮快速列车线，是“十五”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的根轨道梁是整个工程的最关键部分，对加工轨道梁的精度提出了相当高的要求。前年年初，沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期个月标的万元在磁悬浮轨道专用数控机床项目公开招标中折挂，并于月低将次性验收合格的台数控镗铣床组成的轨道梁生产线次试车成功，目前这套铣镗加工中心已加工出轨道梁根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好了基础。.数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高年国内数控金切机床产量已达.万台，比上年增长.。金切机床产值数控化率从年的.提高到年的.。.数控机床发展的关键配套产品有了突破今年来通过政府的支持，数控机床配套生产得到了快速发展，如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新代开放式数控系统平台烟台第二机床附件厂开发了为数控龙门镗铣床,数控车床,改造,设计,典型,零件,数控,编程,毕业设计,全套,图纸目录绪论.数控设备与技术现状数控设备数控技术对我国数控技术和产业化发展的战略思考.数控机床发展概况数控机床的般原理机床数控系统的分类国内数控机床的特点国外数控机床状况分析数控机床的发展预测.本文的选题及主要研究内容本文的选题主要研究内容机械部分改造.设计方案的确定纵向进给系统的计算与设计横向进给系统的计算与设计电气部分改造.步进电机选用的基本原则.步进电机的选择纵向进给系统步进电机的确定横向进给系统步进电机的确定.数控系统的硬件电路设计数控系统基本硬件组成单片机控制系统的设计.功率放大电路参考文献附录软件编程致谢绪论.数控设备与技术现状数控设备近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。年，我国机床工业产值已进入世界第名，机床消费额在世界排名上升到第位，达.亿美元，仅次于美国的.亿美元，消费额比上年增长。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，年进口机床跃升至世界第位，达.亿美元，比上年增长.。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床数控磨床数控特种加工机床数控剪板机数控成形折弯机数控压铸机等，普通机床有钻床锯床插床拉床组合机床液压压力机木工机床等，出口的数控机床品种以中低档为主。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，有什么劳动资料生产”。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的数控技术，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