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1、双鸭山市奥鹏学校毕业论文专 业：机电一体化课 题：CA6140型普通车床数控化设计姓 名：电 话：指导教师： CA6140型普通车床数控化设计 摘 要1947年，Parsons公司的John Parsons着手进行一项实验，他想用空间数据控制机床加工飞机零件。1949年，Parsons公司与美国空军签定了制造第一台数控机床的合同。1951年， 美国麻省理工学院承担了这一项目。1952年，麻省理工学院（MIT）使用实验室制造的控制器和辛辛那提立式主轴展示三轴联动获得成功，这标志着数控时代的到来。到了1955年，几经改进之后，数空技术开始应用于生产。早期的NC机床能运行穿孔卡和穿孔带，两者中以穿孔
2、带更为通用。但是，鉴于更换、编辑纸带费时费力，后来便采用计算机作为编程的辅助工具。计算机在数控中的应用有两种形式：一是计算机辅助编程语言，二是实施直接数字控制（DNC），有了计算机辅助编程语言，程序员可用一套通用“混杂英语”命令编写NC程序，然后由计算机将其释译为机器码并制成穿孔带。直接数字控制是指用一台计算机对一台或多台数控机床实施部分或整体控制。虽然有些公司运用DNC已获得成功，但是，扩大计算机容量、购买软件、协调DNC系统等花费使这种系统并不适合所有公司，而只适用于一些大公司。关键词：加工精度，设计方案，分配，参数目 录 摘要-2一、数控技术的应用于发展-4二、数控技术在机械工业中的发展
3、-51、数控（NC）阶段（19521970年）-52、计算机数控（CNC）阶段（1970现在）-5三、数控改造的必要性-5 1、从微观上-5 2、从宏观上-6四、数控改造的优点-7五、参考文献-8引言 机械工业是是国民经济产业和支柱产业，是推动国家技术进步的主要力量，随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能和效率日趋提高，因此，对加工机械产品零部件的生产设备-机床也提出了高性能、高精度与高自动化的要求一、数控技术的应用与发展数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合
4、性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。一般数控系统由输入/输出（I/O）装置、数字控制系统、驱动控制装置、电器逻辑控制执行装置等4个部分组成。数控机床就是采用了数控系统的机床，是高效率、高精度、高柔性和高度自动化的现代机械加工设备，是高度机电一体化的产品.但是随着信息化程度的逐步提高，对实现综合生产指标优化的综合自动化系统的需求不断增长及通信技术与计算机及其网络技术的融合发展，为了产品在市场上增强竞争力，提高综合效益，现在人们考虑更多的是把传统的
5、数控系统技术放在企业信息化大背景下，思考如何用信息化技术去促进工业自动化快速向高端发展。在全球市场环境影响和推动下，改进产品质量、提高生产效率和降低产品成本的需求不断增长，生产的实时优化受到过程工业的普遍重视并广泛加以采用。为了适应变化的经济环境，减少消耗，降低成本，提高生产效率，提高运行安全性，必须对控制、优化、计划与调度以及生产过程管理实现无缝集成。要降低生产成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗，产品只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现。数控技术从发明到现在，已有近50年的历史。按照电子器件的发展可分为五个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模NC数控，小型计算机数控，微处
6、理器数控；从体系结构的发展，可分为以硬件及连线组成的硬数控系统、计算机硬件及软件组成的CNC数控系统，后者也称为软数控系统：从伺服及控制的方式可分为步进电机驱动的开环系统和伺服电机驱动的闭环系统。数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。人类发明了机器，延长和扩展人的手脚功能：当出现数控系统以后，制造厂家逐渐使数控系统部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进数控系统。二、数控技术在机械工业中的发展众所周知，机械工业是是国民经济产业和支柱产业，是推动国家技术进步的主要力量，随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能和效率日趋提
7、高，因此，对加工机械产品零部件的生产设备-机床也提出了高性能、高精度与高自动化的要求。机械工业中，单件与小批量产品占到7080%，这类产品一般都采用人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量，特别是一些轮廓复杂的零件。数控技术的出现与发展，就是为了解决单件、小批量、特别复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求。自1952年出现第一台数控机床以来，随着计算机自动控制伺服驱动与自动检测等技术的迅速发展，表征数控机床的水平和决定数控机床功能与特性的数控系统经历了以下几个阶段：第一阶段：数控（NC）阶段（19521970年）。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代-电子管时代；1959
8、年的第二代-晶体管时代；1965年的第三代-小规模集成电路时代。第二阶段：计算机数控（CNC）阶段（1970现在）。到1970年，通用小型计算机作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段，1971年美国INTEL公司将运算器和控制器集成在一块芯片上，称为微处理器，又称为中央处理单元（即CPU）。到1974年，CPU被应用于数控系统，到了1990年，PC的性能已发展到较高的水平，进入基于PC阶段。总之，计算机数控（CNC）的发展也经历了三代，即1970年的第四代-小型计算机；1974年的第五代-微处理器；1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。数控系统发展到第五
9、代以后，才从根本上解决了可靠性低、价格极为昂贵、应用很不方便（主要是编程困难）等极为关键的问题。三、 数控改造的必要性（一）从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 2、可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一
10、个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了柔性自动化。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要修配。 4、可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 6、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（一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，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CI
11、MS（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。（二）从宏观上看，数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。 我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。 旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，
12、以实现预定的加工工艺目标。 随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。 1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经
13、济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。 四、 数控改造的优点普通车床数控化改造一般是指对现有普通车床的某些部位做一定的改造，配上经济数控装置或标准型数控系统，从而是原机床具有数控加工能力。其改造有如下的优点：1、资本效率出发，改造闲置的普通机床,能发挥旧机床的原有能和改造后的新增功能,提高机床的使用价值。2、适应多品种，小批量零件生产。3、数控改造费用低,减少了投资额,经济性好.数控车床改造费用仅为新购一台数控车床费用的15%20%,同购置新机床相比，一般可以节省75%80%的费用,如果再结合机床大修理，几乎就是一台新的数控车床,甚至会更好，因为普通车床不会
14、再变形。4、机械性能稳定可靠，结构受限。所利用的普通机床基础件是重而坚固的铸造构件，而不是焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以做为新设备继续使用多年。数控化改造后使原有的机械结构更为简单，原有得手扶进给机构全部消失。这样一方面，可以提高精度,减少传动链对精度的影响；另一方面，可以减少机械故障率，提高运行的可靠性.但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。5、操作者熟悉了解机床、便于操作维修,降低了操作者的技术要求，更易于提高管理水平.购买新机床时，不了解新机床是否满足起加工要求。改造则不然,可以精确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
15、修方面培训时间短、见效快。改造的积储一旦安装好，就可以全负荷运转。操作者只需要对工件进行装夹和操作开关，而零件的加工全部则由数控系统控制完成，即使比较复杂的工件也能迅速完成，省去了对技术要求的烦恼。6、可充分利用现有的条件，可以充分利用现有基地,不许要重新构筑地基。7、可以采用最新的控制技术，可根据技术革新的发展速度,及时提提高生产设备自动化水平和效率，提高机床质量和档次,将旧机床改造成当今水平的机床。自动化程度高、专业性强、加工精度高、生产效率高。8、增强了功能，如圆弧加、锥度加工，这是传统加工方法难以完成的。9、交货期短，可满足生产急需。参考文献 1.罗永顺主编,机床数控化改造技术，-北京：机械工业出版社，2007.5；2.廖效果、朱启逑主编，数字控制机床，-武汉：华中科技大学出版社，2006.7；3.顾维邦主编，金属切削机床概论，-北京：机械工业出版社，1999.7；4.孔凡才编著，自动控制原理与系统（第三版），-北京：机械工业出版社，2006.7；
