C6150卧式车床数控化的改造-毕业论文.doc

1、论文C6150 卧式车床数控化的改造申请人：段伟星学科（专业）：机械工程及自动化指导教师：柴蓉霞2015 年 8 月网 络 教 育 学 院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专 业 班 级 机 械 工 程 及 自 动 化 层 次 专 升 本 姓 名 段伟星 学号 113031993130329 一、毕业设计（论文）题目 C6150 卧式车床数控化的改造 二、毕业设计（论文）工作自 2016 年 1 月 20 日起至 2016 年 2 月 20 日止三、毕业设计（论文）基本要求： 指导教师： 网 络 教 育 学 院毕 业 设 计 (论 文 )考 核 评 议 书指 导 教 师 评 语 ：建 议

2、成 绩 ： 指 导 教 师 签 名 ： 年 月 日答 辩 小 组 意 见 ：负 责 人 签 名 年 月 日答 辩 小 组 成 员 毕 业 设 计 （论 文 ）答 辩 委 员 会 意 见 ：负 责 人 签 名 ： 年 月 日III论文题目：C6150 卧式车床数控化的改造学科（专业）：机械工程及自动化申 请 人 ：段伟星指导教师：柴蓉霞摘 要数 控 机 床 较 好 地 解 决 了 复 杂 、 精 密 、 小 批 、 多 变 的 零 件 加 工 问题 ， 提 高 加 工 精 度 、 生 产 效 率 ， 减 轻 了 劳 动 强 度 ， 改 善 了 劳 动 条件 。 由 于 我 国 现 在 使 用 的

3、 机 床 大 多 数 为 普 通 车 床 ， 自 动 化 程 度 低 ,车床 的 数 控 化 改 造 迫 在 眉 睫 。为 了 解 决 这 个 问 题 ,也 为 了 适 应 多 品 种 中 、 小 批 量 零 件 加 工 我们 选 择 机 床 经 济 型 数 控 改 造 。 经 过 大 量 实 践 证 明 普 通 机 床 数 控 化改 造 具 有 一 定 经 济 性 、 实 用 性 和 稳 定 性 。 这 种 做 法 具 有 投 资 少 、 见效 快 的 特 点 。 事 实 证 明 ： 用 较 少 的 资 金 ， 将 普 通 机 床 改 造 升 级 为 数控 机 床 ， 可 以 为 企 业 带

4、 来 可 观 的 经 济 效 益 。 参 照 较 为 成 熟 的 数 控 车床 的 结 构 设 计 ， 初 步 拟 定 以 下 三 个 总 体 改 造 方 案 。方 案 一 考 虑 到 尽 可 能 保 留 车 床 原 有 功 能 ， 减 化 改 造 量 ， 此 方 案保 留 了 原 有 车 床 结 构 ， 改 造 周 期 短 ， 见 效 快 、 成 本 低 是 此 方 案 的 亮点 ， 但 不 足 之 处 是 自 动 化 控 制 程 度 低 。方 案 二 改 动 量 较 大 ， 主 要 采 用 液 压 拔 叉 和 电 磁 离 合 器 实 现 自 动变 速 。 保 留 了 原 车 床 的 尾 座

5、 及 床 身 部 分 。 采 用 电 动 刀 架 ， 实 现 转 位换 刀 ， 采 用 液 压 尾 座 、 液 压 卡 盘 ， 利 于 提 高 生 产 率 ， 实 现 了 车 床 的全 自 动 化 控 制 。方 案 三 进 一 步 提 高 机 床 的 性 能 ， 解 决 机 械 有 级 变 速 的 附 加 问 题 ，除 拆 除 主 轴 箱 外 ， 还 须 采 用 交 流 伺 服 电 机 作 主 电 机 替 代 原 主 电 机 ，并 配 置 相 应 的 变 频 调 速 装 置 ， 以 此 实 现 宽 范 围 无 极 平 滑 变 速 ， 是 一套 适 合 大 中 型 企 业 的 方 案 。关 键

6、词：数控、车床、改造、纵向进给论文类型：应用研究目录V目 录摘 要 .4目 录 .51 绪 论 .71.1 研究背景 .71.2 国内外数控机床改造现状 .81.3 本课题研究简介 .92 总体方案的制度与比较 .102.1 车床数控化改造的实践准备及资料收集 .102.2 数控化改造方案的制定 .102.3 C6150 卧式车床数控化改造总体方案的比较与选择 .122.3.1 机械方面 .122.3.2 数控配置方面 .122.3.3 人文方面 .122.3.4 经济性方面 .123 机械部分改造设计与计算 .133.1 纵向进给系统的设计与计算 .133.2 脉冲发生器的选择 .183.3

7、 刀架的选用 .194 电气控制的设计计算 .194.1 数控系统基本硬件组成 .194.2 单片机控制系统的设计 .204.2.1 主要的技术特性及硬件配置 .204.2.2 存储器空间的分配 .214.3 软件系统 .214.3.1 显示模块 .214.3.2 键盘扫描模块 .224.3.3 圆弧插补模块 .224.3.4 步进电机控制模块 .235 其 它 .235.1 齿轮传动消除间隙的方法 .235.1.1 直齿圆柱齿轮传动间隙消除方法 .235.1.2 斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮间隙消除方法 .245.2 润滑与密封 .24结论与展望 .24致 谢 .25参考文献 .26预览中看不见

8、即可）：Equation Chapter (Next) Section 1目录71 绪 论1.1 研究背景数控机床（Numerical Control Machine Tools）是指采用数字形式信息控制机床。详言之，凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控系统，经过译码、运算以及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床。 数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，尤其对于约占机械加工总量 80%的单件、小批量零件的加工，更显示

9、出其特有的灵活性。数 控 化 改 造 的 优 缺 点1） 减 小 投 资 额 ， 交 货 期 短 ， 同 购 置 新 机 床 相 比 ， 一 般 可 节 省60%80%的 费 用 ， 改 造 费 用 低 ， 特 别 是 大 型 、 特 殊 机 床 尤 其 明 显 ， 一般 大 型 机 床 改 造 ， 只 要 新 机 床 购 置 费 用 的 1/3， 交 货 期 短 ， 但 有些 情 况 比 较 特 殊 。 如 高 速 主 轴 、 托 盘 自 动 交 换 装 置 的 制 作 与 安 装 过于 费 工 费 钱 ， 往 往 改 造 成 本 提 高 23 倍 ， 与 购 置 新 机 床 相 比 ， 只

10、能 节 约 50%左 右 。2） 机 械 性 能 稳 定 可 靠 ， 结 构 受 限 制 ， 所 利 用 的 床 身 、 立 柱 等 机床 件 都 是 重 而 坚 固 的 铸 造 件 ， 儿 不 是 焊 接 构 件 ， 改 造 后 的 机 床 性 能高 ， 质 量 好 ， 可 以 作 为 新 设 备 继 续 使 用 多 年 ， 但 是 受 到 后 来 机 械 结构 的 限 制 ， 不 宜 做 突 破 性 的 改 造 。3） 可 采 用 最 新 的 控 制 技 术 ， 可 充 分 利 用 现 有 的 条 件 ， 可 以 利 用现 有 基 础 ， 不 必 像 购 入 新 设 备 时 那 样 需 要

11、 重 新 构 建 地 基 。4） 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 高 生 产 设 备 的 自 动 化 水 平 和 效 率 ， 提 高 设 备 质 量 和 档 次 ， 将 旧机 床 改 造 成 为 今 水 平 的 机 床 。西安交通大学网络教育学院论文1.2 国内外数控机床改造现状（ 1） 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

12、以 及 技 术 的 不 断 进 步 ， 机 床 改 造 是 个 ”永 恒 ”的 话 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 行 业 ，在 美 国 、 日 本 和 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 ： bertsche 工 程 公司 ， orgbon 机 床 公 司 等 。 在 日 本

13、 ， 机 床 改 造 业 称 为 机 床 改 造 业 ， 从事 改 装 的 公 司 有 ： 大 限 工 程 集 团 ， 山 本 工 程 公 司 等 。我 国 目 前 机 床 总 量 380 余 万 台 ， 而 其 中 数 控 机 床 总 数 只 有11.34 万 台 ， 即 我 国 机 床 数 控 化 率 不 到 3%。 近 10 年 来 ， 我 国 数控 机 床 年 产 量 约 为 0.6 0.8 万 台 ， 年 产 值 约 为 18 亿 元 。 机 床 的年 产 量 数 控 化 率 为 6%。 我 国 机 床 役 龄 10 年 以 上 的 占 60%以 上 ；10 年 以 下 的 机 床

14、中 ， 自 动 /半 自 动 机 床 不 到 20%， FMC/FMS 等 自动 化 生 产 线 更 屈 指 可 数 （ 美 国 和 日 本 自 动 和 半 自 动 机 床 占 60%以上 ） 。 可 见 我 们 的 大 多 数 制 造 行 业 和 企 业 的 生 产 、 加 工 装 备 绝 大 数 是传 统 的 机 床 ， 而 且 半 数 以 上 是 役 龄 在 10 年 以 上 的 旧 机 床 。 用 这 种装 备 加 工 出 来 的 产 品 普 遍 存 在 质 量 差 、 品 种 少 、 档 次 低 、 成 本 高 、供 货 期 长 ， 从 而 在 国 际 、 国 内 市 场 上 缺 乏

15、 竞 争 力 ， 直 接 影 响 一 个 企业 的 产 品 、 市 场 、 效 益 ， 影 响 企 业 的 生 存 和 发 展 。 所 以 必 须 大 力 提高 机 床 的 数 控 化 率 。 经 过 大 量 实 践 证 明 普 通 机 床 数 控 化 改 造 具 有 一 定 经 济 性 、 实 用性 和 稳 定 性 。 所 以 很 多 企 业 纷 纷 将 现 有 机 床 改 造 成 经 济 型 数 控 机 床 ，这 种 做 法 具 有 投 资 少 、 见 效 快 的 特 点 。 事 实 证 明 ： 用 较 少 的 资 金 ，将 普 通 机 床 改 造 升 级 为 数 控 机 床 ， 可 以 为 企 业 带 来 可 观 的 经 济 效 益 。