卧式车床数控化改造设计——纵向进给系统的设计

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1、本科毕业设计说明书（论文）第I页共Ⅰ页目录1绪论11.1国内外数控机床的发展现状11.2数控系统的发展趋势21.3普通机床数控改造的意义31.4本文的设计任务32C6140普通车床数控改造的总体方案设计52.1C6140普通车床介绍52.2总体方案的确定62.3机械系统的改造设计方案83纵向进给系统的详细设计与计算133.1脉冲当量的确定133.2切削力的计算133.3滚珠丝杠螺母副的设计及计算143.4齿轮传动的计算183.5步进电动机的选择194传动间隙的调整与预紧及导轨的设计224.1滚珠丝杠副轴向间隙

2、的调整与预紧224.2进给系统传动齿轮间隙的消除234.3数控改造C6140车床导轨设计245数控系统硬件电路设计和软件设计285.1数控系统基本硬件组成285.2单板机控制系统的设计285.3软件设计31结束语33致谢34参考文献35本科毕业设计说明书（论文）第36页共35页1绪论1.1国内外数控机床的发展现状1.1.1国内数控机床的发展现状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FMS模式集成使用外，大都处于单

3、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。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。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，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。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

4、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。1.1.2国内数控机床的特点（1）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。（2）数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。（3）数控机床发展的关键配套产品有了突破。 1.1.3国外数控机床的发展现状（1）国际机床市场的消费主流是数控机床。1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美

5、国进口机床的数控化率达70%，我国为60%。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。（2）国外数控机床的网络化。本科毕业设计说明书（论文）第36页共35页随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的ERP即工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，

6、工厂、车间的最底层加工设备——数控机床不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的ERP就比较“虚”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例；第二就是所拥有的数控机床必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。以FANVC和西门子为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统。在这些系统中，除了传统的R

7、S232接口外，还备有以太网接口，为数控机床联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监控、远程诊断。1.2数控系统的发展趋势（1）继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。（2）向高速化和

8、高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。（3）向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。（a）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（b）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。（