1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　姓名 </p><p>　　專業(yè) </p><p>　　任 務 下 達 日 期 年

2、 月 日</p><p>　　設計（論文）開始日期 年 月 日</p><p>　　設計（論文）完成日期 年 月 日</p><p>　　設計（論文）題目：

3、 </p><p>　　A·編制設計 </p><p>　　B·設計專題（畢業(yè)論文） </p&

4、gt;<p>　　指 導 教 師 </p><p>　　系（部）主 任 </p><p>　　年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄</p><p>　　系

5、 專業(yè)，學生 于 年 月 日</p><p>　　進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。</p><p>　　設計題目： </p><p>　　專題（論文）題目：

6、 </p><p>　　指導老師： </p><p>　　答辯委員會根據學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。</p><p>　

7、　答辯委員會 人，出席 人</p><p>　　答辯委員會主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會副主任（簽字）：

8、 </p><p>　　答辯委員會委員： ， ， ，</p><p>　　， ， ， </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語</p><p>　　第

9、 頁</p><p>　　共 頁</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）及答辯評語： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國數控機床產量持續(xù)高速增長，數控機床在加工

10、精度、自動化程度、生產效率、勞動強度等諸方面都有普通機床無法比擬的優(yōu)勢，但購買新的數控機床特別是大型數控機床費用很高，常使許多用戶望而怯步，特別是像我國這樣的發(fā)展中國家資金有限。近幾年來數控機床升級改造的經驗告訴我們，對老機床實施數控化改造，不僅實用性能良好、周期短，而且可以節(jié)約大量資金。被改造的機床越大，所節(jié)約的資金也越多。本文主要論述了普通車床改造的項目、步驟和需要進行改造的主要部件。重點討論了CA6140機床的主軸系統、進給系統、

11、絲杠、刀架以及導軌的改造?？偠灾?，我們對老機床實施數控化改造，對我國社會主義建設將有著一定的推進作用。</p><p>　　關鍵詞：數控機床，CA6140車床的主傳動系統，數控改造 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　CNC machine production in China for growt

12、h, the numerical control machine tool in the processing precision, automation degree, production efficiency, and the intensity of labor and other aspects have incomparable advantage over conventional machine tools, but b

13、uy new numerical control machine especially large nc machine tools high cost, often makes many users hope tags, especially as developing countries like China limited funding. A few years to numerical control machine upgr

14、aded experience tel</p><p>　　This paper mainly discusses the transformation of the ordinary lathe project, and procedures, and the main parts need improvement. A discussion on the CA6140 machine tool of main

15、 shaft system, feeding system, ball screw, and guide the renovation of the tool. </p><p>　　In short, our old machine tools to implement the renovation of the numerical control, to the socialist construction

16、of our country will have a boost. </p><p>　　Keywords: CNC machine tools, CA6140 lathe main drive system, numerical transformation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

17、　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p>　　第一章數控車床簡介5</p><p>　　1.1數控機床的概述6</p><p>　　1.2數控機床的工作原理6</p><p>　　1.3數控機床的發(fā)展趨勢7</p><p>　　第二章

18、數控機床的改造概述10</p><p>　　2.1數控機床改造的必要性10</p><p>　　2.2數控改造的步驟11</p><p>　　2.3數控機床改造的重要內容12</p><p>　　2.4數控系統的選擇13</p><p>　　2.5數控改造中主要機械部件改裝探討14</p>&

19、lt;p>　　第三章數控機床的改造16</p><p>　　3.1CA6140的基本情況16</p><p>　　3.1.1主運動傳動鏈16</p><p>　　3.1.2縱橫向進給傳動鏈16</p><p>　　3.2改造后的技術要求19</p><p>　　3.3主傳動系統的改造20</p

20、><p><b>　　結論22</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　近幾年來，機械加工業(yè)大量采用數控

21、機床取代傳統的普通機床進行機械加工，普通機械逐漸被數控機械所代替。數控機床綜合了微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制、電機與拖動，電子和電力、精密測量、氣液壓及現代機械制造技術等多種先進技術的機電一體化產品，是數控機床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動化等特點決定了今后發(fā)展數控機床是我國機械制造業(yè)技術改造的必由之路，是工廠自動化的基礎。數控機床在各個機械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術裝備。</p><

22、p>　　機床數控系統，即計算機數字控制(CNC)系統是在傳統的硬件數控(NC)的基礎上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統控制軟件與硬件的配合，完成對進給坐標控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。CNC系統利用計算機來實現零件程序編輯、坐標系偏移、刀具補償、插補運算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數控機床按照操作設計要求，加工出需要的零件。隨著科學技術的飛速發(fā)展，數控技術的產生和發(fā)展，使得機械加工技術有了

23、質的變化，加工中心的普遍適用，是機械行業(yè)的生產效率得到了飛速的提高。數控技術開創(chuàng)了機電一體化發(fā)展的先河，數控技術成為先進制造技術中的重要組成部分。通過持續(xù)的開發(fā)和研究以及對信息技術的深入應用，促使數控技術在質量和性能上更加強化。</p><p>　　對CA6140機床進行改造，可以增加機床的壽命周期，資源的充分利用。同時通過對CA6140機床的改造中存在的問題進行分析和研究，了解和掌握機床的結構和應用技術，更加充

24、分合理的使用機床。</p><p><b>　　數控車床簡介</b></p><p><b>　　圖1-1</b></p><p><b>　　1.1數控機床概述</b></p><p>　　數控機床及由數控機床組成的柔性化制造系統是改造傳統機械加工裝備產業(yè)、構建數字化企業(yè)的重

25、要基礎，它的發(fā)展一直備受人們關注。數控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目。它開創(chuàng)了機械產品向機電一體化發(fā)展的先河，因此數控技術成為先進制造技術中的一項核心技術。通過持續(xù)的開發(fā)研究以及對信息技術的深化應用，促進了數控機床性能和質量的進一步提升，使數控機床成為國民經濟和國防建設發(fā)展的重要制造裝備。</p><p>　　我國數控機床產量持續(xù)高速增長，根據市場需求和技術發(fā)展趨

26、勢，應重點推進高效、精密為核心的數控機床“μm”級工程，加強發(fā)展高性能、高可靠性數控功能部件，積極開展復合加工機床、超精密數控機床和可重構制造系統的工程化研究等相應的關鍵技術。</p><p>　　近年來，我國數控金切機床（簡稱數控機床）產量一直以年均增長超過30%速度發(fā)展。據初步統計，2004年數控機床的產量為51860臺，同比增長40.8%,數控機床的消費量約74000臺，同比增長32%。數控機床需求的旺盛也

27、促進了2004年內新建的三資和民營機床廠以及數控機床品種的明顯增加。</p><p>　　1.2數控機床的工作原理</p><p>　　數控機床由：程序、輸人/輸出裝置、CNC單元、伺服系統、位置反饋系統、機床本體組成。</p><p>　　一.程序的存儲介質，又稱程序載體。主要有以下類型：軟盤、磁盤、U盤等。</p><p><b&g

28、t;　　二.輸人/輸出裝置</b></p><p>　　1.對于軟磁盤，配用軟盤驅動器和驅動卡。</p><p>　　2.現代數控機床，還可以通過手動方式(MDI方式)，DNC網絡通訊、RS232串口通訊。</p><p><b>　　三.CNC單元</b></p><p>　　CNC單元是數控機床的核心，C

29、NC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。</p><p>　　CNC單元接受數字化信息，經過數控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統，伺服系統驅動執(zhí)行部件作進給運動。其它的還有主運動部件的變速、換向和啟停信號；選擇和交換刀具的刀具指令信號，冷卻、潤滑的啟停、工件和機床部件松開、夾緊、分度臺轉位等輔助指令信號等。</p><p>　　準備功能

30、：G00,G01,G02,G03,</p><p>　　輔助功能：M03，M04</p><p>　　刀具、進給速度、主軸：T，F，S</p><p>　　四．位置反饋系統（檢測反饋系統）</p><p>　　伺服電動機的轉角位移的反饋、數控機床執(zhí)行機構(工作臺)的位移反饋。包括光柵、旋轉編碼器、激光測距儀、磁柵等。</p>&

31、lt;p>　　反饋裝置把檢測結果轉化為電信號反饋給數控裝置，通過比較，計算實際位置與指令位置之間的偏差，并發(fā)出偏差指令控制執(zhí)行部件的進給運動。</p><p>　　反饋系統包括半閉環(huán)、閉環(huán)兩種系統。</p><p>　　1.3數控機床的發(fā)展趨勢</p><p>　　以數字化為特征數控機床是柔性化制造系統和敏捷化制造系統的基礎裝備，它的總的發(fā)展趨勢是：高精化、高

32、速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經濟性。具體可歸納為下列八個方面：</p><p>　　一.持續(xù)地提高經濟加工精度 </p><p>　　從1950年至2000年的50年內加工精度提升100倍左右，即加工精度平均每8年提高1倍，當前的普通加工精度已達到上世紀50年代的精密加工水平。 </p><p>　　以加工中心加工典型件的尺寸精度和形位精

33、度為例對比國內外的水平，國內大致為0.008～0.010mm，而國際先進水平為0.002～0.003mm，按上述統計規(guī)律分析差距約為15年左右。 </p><p>　　二 .推進全面高速化實現高效制造 </p><p>　　在刀具材料和刀具結構不斷發(fā)展的支持下，切削速度不斷地提高。在實際生產中，車、銑45號鋼由1950年的80～100m/min，至2000年普遍達到500～600m/min

34、，50年內切削速度提高了5倍。高速化加工另一個特點是大多從單一的高速切削發(fā)展至全面高速化，不僅要縮短切削時間，也要力求降低輔助時間和技術準備時間。 </p><p>　　三.復合加工機床促進新一代高效機床的形成 </p><p>　　復合機床的含義是在一臺機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的全部加工。復合機床根據其結構特點，可以分為工藝復合型和工序復合型兩類。 工藝復合型為跨加工類別的復合

35、機床，包括不同加工方法和工藝的復合，如車銑中心、銑車中心、激光銑削加工機床、沖壓與激光切割復合、金屬燒結與鏡面切削復合等。 </p><p>　　工序復合型應用刀具（銑頭）自動交換裝置、主軸立臥轉換頭、雙擺銑頭、多主軸頭和多回轉刀架等配置，增加工件在一次安裝下的加工工序數，如多面多軸聯動加工的復合機床和主副雙主軸車削中心等。 </p><p>　　復合數控機床具有良好的工藝適用性，避免了在

36、制品的儲存和傳輸等環(huán)節(jié)，有力地支持了準時制造（JIT），因此對它的研發(fā)已被給予了極大的關注。 </p><p>　　四.工藝適用性的專門化數控機床正不斷涌現 </p><p>　　通過對機床布局和結構的創(chuàng)新，使對不同類型的零件加工具有最佳的適用,避免一方面出現不能發(fā)揮最佳性能,另一方面又存在功能冗余的現象。 </p><p>　　要解決品種多樣化與經濟性的矛盾，這就

37、要對機床的模塊化設計提出更高的要求。以及對可重構機床（Reconfigurable Machine Tools，簡稱RMT）技術的探索，反映了對制造裝備能更方便地實現個性化、多樣化發(fā)展的一個追求。</p><p>　　五.智能化和集成化成為數字化制造的重要支撐技術 </p><p>　　信息技術的發(fā)展及其與傳統機床的相融合，使機床朝著數字化、集成化和智能化的方向發(fā)展。數字化制造裝備、數字化

38、生產線、數字化工廠的應用空間將越來越大；而采用智能技術來實現多信息融合下的重構優(yōu)化的智能決策、過程適應控制、誤差補償智能控制、復雜曲面加工運動軌跡優(yōu)化控制、故障自診斷和智能維護以及信息集成等功能，將大大提升成形和加工精度、提高制造效率。 </p><p>　　六.發(fā)展適應敏捷制造和網絡化分布式的制造系統 </p><p>　　回顧近10年來制造系統的發(fā)展歷程，基本上遵循以下兩個方向：增強制

39、造系統的智能化和自治管理功能，以提高FMC/FMS的快速響應能力；發(fā)展兼顧柔性、高效、低成本和高質量且便于重構的新型制造系統以適應不確定性的市場環(huán)境 。這類制造系統稱為快速重組制造系統（RRMS）或可重構制造系統（RMS）。其原理為通過對制造系統中的設備配置的調整或更換設備上的功能模塊來迅速構成適應新產品生產的制造系統。這就要求設備和系統不僅軟件具有開放性，而且硬件也要有開放性成為功能可重構的機床，即如前面提到的可重構機床（RMT）。

40、</p><p>　　七.向大型化和微小化兩極發(fā)展 </p><p>　　能源裝備的大型化及航空航天事業(yè)等的發(fā)展，需要重型立式臥式加工中心和銑車中心。 </p><p>　　超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰(zhàn)略高技術，正在形成一個產業(yè)。需發(fā)展能適應微小型尺寸結構和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備。 </p><p>　　航空航天、IT

41、和國防高新技術的需求推進了超精加工技術及設備的發(fā)展。上世紀60年代，美國開發(fā)出第一臺商品化超精密機床，其加工尺寸精度為±0.8μm；70年代英國克蘭菲爾德精密工程研究所批量生產的超精密車床加工的面形精度優(yōu)于0.1μm；80年代美國LLL實驗室和Y-12工廠合作生產的大型超精密金剛石車床的加工平面形度達0.0125μm，最大加工直徑為2100mm。加工技術總的發(fā)展趨勢是：加工精度不斷提高，加工尺寸不斷增加，加工方法多樣化。由于晶

42、片和光學鏡片等硬脆材料加工的需要，超精密磨削和研拋以及非機械能的特種加工方法使加工精度可優(yōu)于0.005μm。 </p><p>　　八.配套裝置和功能部件的品種質量日臻完善 </p><p>　　不僅數控系統（含數控裝置和伺服驅動裝置）有專業(yè)化生產廠，凡關鍵的通用性功能部件如電主軸、刀具自動交換系統、滾動導軌副、直線滾動絲杠驅動副、雙擺主軸頭、雙擺回轉臺和自動轉位刀塔等在國外均有一些著名的

43、專業(yè)化生產廠，這對保證產品質量，增長整機的可靠性和降低成本起著重要的作用。 </p><p>　　完善的高集成度的專用電路系統的研發(fā)，仍是數控系統可靠性繼續(xù)增長和結構小型化的一項重要措施。 </p><p>　　第二章 數控機床的改造概述</p><p>　　2.1.數控機床改造的必要性</p><p>　　一.微觀看改造的必要性 </

44、p><p>　　微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數控系統所包含的計算機的威力?？梢约庸こ鰝鹘y機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。</p><p>　　由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。</p><p>　　可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率

45、可比傳統機床提高3～7倍。 </p><p>　　由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。 </p><p>　　加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。可實現多工序的

46、集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 </p><p>　　擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。</p><p>　　由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。</p><p>　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不

47、到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業(yè)信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。</p><p>　　二.宏觀看改造的必要性 </p><p>　　宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統

48、產業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國

49、機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。</p><p>　　2.2.數控改造的步驟</p><p>　　一. 改造方案的確定</p><p>　　改造的可行性分析通過以后，就可以針對某臺或某幾臺機床的現況確定改造方案，一般包括： &

50、lt;/p><p>　　1.機械修理與電氣改造相結合</p><p>　　一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍、內容；也要確定因電氣改造而需進行機械結構改造的要求、內容；還要確定電氣改造與機械修理、改造之間的交錯時間要求。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎。</p><p>　　2. 先易后難、先局部后全局</p>&l

51、t;p>　　確定改造步驟時，應把整個電氣部分改造先分成若干個子系統進行，如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，使人的注意力能集中到關鍵地方。</p><p>　　3.根據使用條件選擇系統</p><p&g

52、t;　　針對某臺或某幾臺機床，確定它的環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，甚至有否鼠害等外界使用條件，這對選擇電氣系統的防護性能、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據，使改造后的電氣系統有了可靠的使用保證。當然，電氣系統的選擇必須考慮成熟產品，性能合理、實用，有備件及維修支持，功能滿足當前和今后若干年內的發(fā)展要求等。</p><p>　　4.改造范圍與周期的確定</p><p

53、>　　有時數控機床電氣系統改造，并不一定包含該機床全部電氣系統，應根據科學的測定和分析決定其改造范圍。停機改造的周期，根據各企業(yè)的實際情況確定，考慮因素有生產緊張程度、人員技術水平、準備工作充分程度、新系統大小與復雜程度，甚至還包括天氣情況等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上陣，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。 </p><p><b>　　二.改造的實施 </b></p>

54、<p>　　準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。實施階段內容按時間順序分為：</p><p>　　1.原機床的全面保養(yǎng) 機床經長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結束時作對比分析用。</p><p>　　2.保留的電

55、氣部分最佳化調整 若對電氣系統作局部改造，則應對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調整。如強電部分的零件更換，電機的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風冷卻裝置的清洗，伺服驅動裝置的最佳化調整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調整工作，才能保證改造后的機床有較低的故障率。</p><p>　　3.原系統拆除 原系統的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標

56、記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會發(fā)現一些新系統設計中的欠缺之處，應及時補充與修正，拆下的系統及零件應分門別類，妥善保管，以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復使用。還有一定使用價值的，可作其他機床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。 </p><p>　　4.合理安排新系統位置及布線 根據新系統設計圖紙，合理進行新系統配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調整元器件位置、密封及必要裝飾等

57、。連線工作必須分工明確，有人復查檢驗，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。</p><p>　　5.調試 調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現和解決問題。調試中首先試安全保護系統靈敏度，防止人身、設備事故發(fā)生。調試現場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。&

58、lt;/p><p>　　2.3.數控機床改造的重要內容</p><p>　　一．數控化改造的內容</p><p>　　機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，

59、對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。</p><p>　　二.數控化改造的優(yōu)缺點 </p><p>　　1. 減少投資額、交貨期短</p><p>　　同購置新機床

60、相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50％左右。</p><p>　　2.機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限</p><p>　　所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的

61、鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。 </p><p>　　3.熟悉了解設備、便于操作維修</p><p>　　購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改

62、造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。</p><p>　　4.可充分利用現有的條件</p><p>　　可以充分利用現有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。 </p><p>　　5.可以采用最新的控制技術</p><p>　　可根據技術革新的發(fā)展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平

63、的機床。</p><p>　　2.4.數控系統的選擇</p><p>　　數控系統主要有三種類型，改造時，應根據具體情況進行選擇。 </p><p>　　一. 步進電機拖動的開環(huán)系統</p><p>　　該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，

64、通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統，該系統的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統的位移精度較低。該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。</p><p>　　二. 異步電動機或直流電機拖動，光柵測

65、量反饋的閉環(huán)數控系統</p><p>　　該系統與開環(huán)系統的區(qū)別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執(zhí)行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統在結構上比開環(huán)進給系統復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設計和調試都比開環(huán)系統難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功

66、率更大的特性指標。可根據產品技術要求，決定是否采用這種系統。 </p><p>　　三. 交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數控系統</p><p>　　半閉環(huán)系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統環(huán)路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環(huán)系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需

67、考慮位置檢測裝置的安裝問題。</p><p>　　當前生產數控系統的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和沈陽高檔數控國家工程研究中心。</p><p>　　選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。</p><p>　

68、　2.5.數控改造中主要機械部件改裝探討</p><p>　　一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。 </p><p><b>　　一.

69、滑動導軌副</b></p><p>　　對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。</p><p><b>　　二.齒輪副</b></p><p>　　一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變

70、速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。 </p><p>　　三.滑動絲杠與滾珠絲杠</p><p>　　絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺

71、距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。</p><p>　　滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。</p><p>　　車床經改造后不但保持了原機床主軸傳動部分變速范圍廣

72、的特點，在機床運動控制上可以利用編程語言編程控制，還可以在系統示教狀態(tài)下將操作者手動加工過程自動生成ISO代碼，以便下一零件的自動加工。實踐證明該機床操作方便，降低了操作者勞動強度，提高了產品質量，為下一道工序生產創(chuàng)造了良好條件。而改造所需費用僅是購買簡易數控車床價格的一半。</p><p>　　第三章 數控機床的改造</p><p>　　3.1 CA6140的基本情況</p>

73、<p><b>　　一.主運動傳動鏈</b></p><p><b>　　1.傳動路線</b></p><p>　　CA6140型臥式車床的主運動傳動鏈可使主軸獲得24級正轉轉速（10~1400r/min）及12級反轉轉速（14~1580r/min）。其傳動路線是，運動由主電動機（7.5kw，1440r/min）經v形帶傳至主軸箱中

74、的軸Ⅰ，軸Ⅰ上裝有一個雙向多片式摩擦離合器M1，用以控制主軸的啟動、停止和換向。離合器M1向左接合時，主軸正轉；向右接合時，主軸反轉；左右都不接合時，主軸停轉（電動機仍然空轉）。軸Ⅰ上的運動經離合器M1傳遞到軸Ⅱ，然后又傳遞到軸Ⅲ，故軸Ⅲ上可獲得6種轉速。運動由軸Ⅲ傳往主軸有2條線路。</p><p><b>　　(1)高速傳動路線</b></p><p>　　460

75、~1400r/min的6種高轉速。</p><p>　　(2)中低速傳動路線 主軸上的滑動齒輪移至左端（圖示位置），運動經齒輪副63/50直接傳給主軸，得到主軸上的滑動齒輪移至右端，使內齒輪式離合器M2接合時，則運動軸Ⅲ—Ⅳ—Ⅴ軸間的背輪機構和齒輪副26/58傳給主軸，使主軸獲得10~500r/min的中、低轉速。</p><p>　　主運動傳動鏈的傳動路線表達如下圖：</p&g

76、t;<p>　　2.主軸的轉速級數與轉速計算</p><p>　　根據傳動系統圖和傳動路線表達式，主軸可獲得30級轉速，但由于軸III-IV-V間的傳動比為：</p><p>　　u1=50/50 X 51/50≈1 u2=50/50 X 20/80 =1/4</p><p>　　u3=20/80 X 51/5

77、0 ≈1/4 u4=20/80 X 20/80=1/16</p><p>　　其中u2和u3近似相等，所以運動經背輪機構這條路線傳動時，主軸實際上只能得到2X3X（2X2—1）=18級不同的轉速，加上經齒輪副63/50直接傳動時的6級轉速，主軸實際上只能獲得24級不同的轉速。</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58X20/80

78、X20/80X26/58=10 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X20/80X20/80X26/58=12.5 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X30/50X20/80X20/80X26/58=16 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/50X2

79、0/80X20/80X26/58=20 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X20/80X20/80X26/58=25 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X39/41X50/80X20/80X26/58=32 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58

80、X50/50X20/80X26/58=40 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X50/50X20/80X26/58=50 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X30/50X50/50X20/80X26/58=63 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/

81、50X50/50X20/80X26/58=80 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X50/50X20/80X26/58=100 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X39/41X50/50X20/80X26/58=125 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43

82、X22/58X50/50X51/50X26/58=160 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X50/50X51/50X26/58=200 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X30/50X50/50X51/50X26/58=250 r/min</p><p>　　1450X130/230X

83、56/38X30/50X50/50X51/50X26/58=320 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X50/50X51/50X26/58=400 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58X63/50=450 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X3

84、9/41X50/50X51/50X26/58=500 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X63/50=560 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X30/50X63/50=710 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/50X63/50=900 r/mi

85、n</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X63/50=1120 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/35X39/41X63/50=1400 r/min</p><p>　　反轉時，各級轉速為（r/min）12，15，19，24，30，38，48，60，75，96，120，150，190，240，300，38

86、5，480，540，600，670，850，1080，1345，1680。</p><p>　　同理，主軸反轉時也只能獲得3+3X（2X2—1）=12級不同的轉速。</p><p>　　主軸的各級轉速，可根據各滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得，主軸正轉時的24級轉速為10~ 1400r/min；反轉時的12級轉速為14~1580r/min。主軸反轉通常不用切削，而是用于車削螺紋時，在不斷開主軸和刀架

87、間內聯系傳動的情況下，切削完一刀后使車刀沿螺紋線退至起始位置，節(jié)省輔助時間。</p><p><b>　　縱橫向進給傳動鏈</b></p><p>　　實現一般車削時刀架機動進給的縱向和橫向進給傳動鏈，由主軸至進給箱軸XVII的傳動路線與車米制或英制常用螺紋時的傳動路線相同，其后運動經齒輪副28/56及聯軸節(jié)傳至光杠XIX（此時離合器M2脫開），再由光杠經溜板箱中的傳

88、動機構，分別傳至齒輪齒條機構和橫向進給絲杠XXVII，使刀架作縱向或橫向機動進給，其傳動路線表達式如上圖所示。</p><p>　　溜板箱中由雙向牙嵌式離合器M8、M9和齒輪副40/48、（40/30）X（30/48）組成的兩個換向機構，分別由于變換縱向或橫向進給運動的方向。利用進給箱中的基本螺距機構和增倍機構，以及進給傳動鏈的不同傳動路線，可獲得縱向或橫向進給量各64種?？v向進給量的變換范圍為0.028~6.3

89、3mm/r，橫向進給量的變換范圍為0.014~3.165mm/r。</p><p>　　3.2改造后的技術要求</p><p>　　車床型號：CA6140（數控改造） 系統：DTM 5T ； 刀架工位數：4 ；刀架的最大X行程：230MM ；刀架最大行程：850MM ； 主軸轉速：32r/min~2000r/min，12級 ； 進給速度：X向：3mm/min~1500mm/min ，

90、 Z向6mm/min~3000mm/min ； 脈沖當量：X向0.005 Z向0.01。</p><p>　　改造后的檢驗項目包括：</p><p>　　一. 主軸高、中、低轉速變換試驗。轉速的指令值與顯示值允差為±5%。 </p><p>　　二. 任選一種進給量，在XZ軸全部行程上，連續(xù)做工作進給和快速進給試驗?？焖傩谐虘笥?/2全行程。正反方和

91、連續(xù)操作不少于7次。 </p><p>　　三. 主軸做正轉、反轉、停止及變換主軸轉速試驗。 </p><p>　　四. 轉塔刀架進行正反方向轉位試驗。 </p><p>　　五. 試驗進給坐標超程、手動數據輸入、位置顯示，回基準點，程序序號批示和檢索、程序暫停、程序刪除、址線插補、直線切削徨、錐度切削循環(huán)、螺紋切削循環(huán)、圓弧切削循環(huán)、刀具位置補償、螺距補償、間隙補

92、償等功能的可靠性、動作靈活性等。</p><p>　　3.3主傳動系統改造</p><p>　　為了適應數控機床加工范圍廣、工藝性強、加工精度高和自動化程度高等特點，數控機床的主傳動變速主要是無極變速、分段無級變速、內置電動機變速的3種方式。目前，數控機床的主傳動變速系統又采用齒輪分級變速的，也有采用直流和交流調速電動機的無級變速的，但隨著新型直流和交流主軸調速電動機的日趨完善，齒輪分級變

93、速變速傳動在逐漸減少，采用交流或直流調速電動機，不僅可以大大地簡化機械機構，而且可以很方便地實現范圍很寬的無級調速，還可以按照指令連續(xù)地進行變速，實現恒線速切削，進一步提高機床的工作能力。</p><p>　　采用調速電動機的主傳動變速系統，通常有以下3種配置方式（見圖2.1） </p><p>　　(1)主軸電動機直接驅動</p><p>　　見圖2.1(a)所示

94、，電動機與主軸用聯軸器同軸連接，這種方式大大簡化了主軸箱和主軸結構，有效地提高了主軸部件的的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機發(fā)熱對主軸精度影響較大。近年來多采用交流私服電動機，它的功率一般都很大，而且其輸出功率與實際消耗的功率有保持同步，效率很高。</p><p>　　(2)電動機經同步齒形帶傳動主軸</p><p>　　如圖2.1(b)所示，主軸電動機將其運動經齒形同步帶以定比傳動傳遞給主

95、軸。由于輸出扭矩較小，這種傳動方式主要用于小型數控機床扭矩特性要求的主軸，可以減少傳動中的振動和噪音。</p><p>　　如圖2.1(c)所示，主軸電動機經二級齒輪變速，使主軸獲得低速和高速系列，使之成為分段無級變速，這種配置方式在大中型數控機床種采用較多，通過齒輪傳動降速后，輸出轉距可以擴大，以滿足時輸出扭矩特征的要求</p><p>　　(3)電動機經齒輪變速傳動主軸。一部分小型數控

96、機床也采用這種傳動方式，以獲得強力切削時所需要的扭矩，滑動齒輪的位移大都采用液壓或電磁離合器兩種方式來實現。</p><p><b>　　(4)電主軸</b></p><p>　　如圖2.1(d)所示，將調速電動機與主軸合成一體（電動機轉子軸即為機床主軸），是近年來新出現的一種結構，其優(yōu)點是主軸部件結構更緊湊、剛度強、重量輕、慣量小、可提高調速電動機的啟動、停止的響應

97、特點。其缺點同樣是電動機的發(fā)熱引起的熱變形的問題。</p><p><b>　　主軸組件的設計</b></p><p>　　圖3是主軸結構圖。主軸為三支承，前、中軸承在主軸箱內，是主要支承，后軸承在變速箱中，是輔助支承。前軸承是NN3024SKM-SP及234424MA-SP，中間軸承為NN3022SKM-CP。這種軸承排列具有很高的剛性，軸向力及徑向力分別由不同的軸

98、承負擔，軸向熱膨脹可由圓柱滾子軸承吸收。后軸承是向心球軸承D220。由于三個軸承孔的同軸度很難保證，所以后軸承與箱體孔的配合較松，前、中軸承用長效潤滑脂潤滑，并用主軸中間的兩個背帽調節(jié)。主軸前端的兩個半圓墊在裝配時配磨，用來調整前軸承的預負荷。主軸孔徑為φ70。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　結 論</b&g

99、t;</p><p>　　時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。在這個美好的季節(jié)里，我在電腦上敲出了最后一個字，心中涌現的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結，意味著我生命中最純美的學生時代即將結束，盡管百般不舍，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。</p><p>　　這次畢業(yè)設計過程，我收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、

100、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野。在此特別感謝張老師，她耐心的教導和廣博的知識才得以使我的設計順利完成，張老師不僅是我的恩師更是益友，無論在學習上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意！</p><p>　　還要感謝我的父母，給予我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機會，養(yǎng)育之恩沒齒難忘；他們不僅培養(yǎng)了我對中國

101、傳統文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！， </p><p>　　還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對他們，我始終心懷感激。最后，我要向在百忙

102、之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝 。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，非常感謝張師在這次設計過程中給予我的悉心的指導與幫助。</p><p>　　其次，感謝同學們對我的支持，在我進行資料查找時，是他們給了我信心和力量！</p><p>　　從接受

103、課題到現在完成畢業(yè)設計論文，我得到了老師精心的指導和無微的幫助，尤其是在課題設計的前期準備工作和設計的過程中，導師提出了許許多多寶貴的設計意見，在最后的論證修改過程中張老師還在百忙之中，抽出時間為我們提供了必要的指導和幫助。這使得我們能夠順利的完成畢業(yè)設計工作，在短暫的幾個月的相處時間里，老師淵博的知識、敏銳的思路和實事求是的工作作風給我留下了深刻的印象，這也將對我不久的工作，起到很大的鼓動作用，將使得我終身受益，謹此向老師表達我衷心的

104、感謝和崇高的敬意！</p><p>　　總之，我的設計是老師和同學共同完成的結果，在設計的三個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]. 廖建國 倪詳明. 數控機床與數控編程技術. 科學出版社, 20

105、05.8</p><p>　　[2]. 余英良. 機床數控改造設計與實例 .機械工業(yè)出版社,1997.3</p><p>　　[3]. DTM SYSTEM 5T 步進電動機驅動車床數控V系統 使用說明書. 北京帝特馬數控設備公司</p><p>　　[4]. 陳立德. 機械設計基礎.高等教育出版社, 2002.5</p><p>