3604 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式,車床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì),縱向,進(jìn)給,系統(tǒng) 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名 ： 閆紅旗學(xué) 號(hào)：0501510146專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè) 計(jì) (論 文 )題 目 ： 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—縱 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 : 張衛(wèi) 張少文2009 年 3 月 22 日開(kāi)題報(bào)告填寫要求1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15 篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。本文介紹了機(jī)床數(shù)控改造的意義，闡述了數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，最后總結(jié)了數(shù)控化改造的分析方法以及機(jī)床數(shù)控改造的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 數(shù)控 改造 車床1 機(jī)床數(shù)控改造的意義1．1 普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)，改造后的組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。圖 1 改造后系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對(duì)局部加以改進(jìn)而成（那些受資金等條件限制，而將傳統(tǒng)機(jī)床改裝成建議數(shù)控機(jī)床的另當(dāng)別論） 。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求?，F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無(wú)論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此，我們?cè)趯?duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過(guò)程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近 [1-3] 。1．2 節(jié)省資金機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基 [4][5]。 1．3 性能穩(wěn)定可靠因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。1．4 提高生產(chǎn)效率機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工 [6,7]。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行 [8][9]。3 數(shù)控化改造的分析方法其改造涉及到機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，是一項(xiàng)理論深、實(shí)踐強(qiáng)的系統(tǒng)工程。在進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，應(yīng)該做好改造前的技術(shù)準(zhǔn)備。改造過(guò)程中，機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合，先易后難、先局部后全局。由于本次設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。我們主要的任務(wù)是對(duì)其主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過(guò)改造使其具有數(shù)控機(jī)床的一般特性 [10]。3．1 主軸系統(tǒng)改造拆除了原來(lái)的主軸變速箱，采用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器和分級(jí)齒輪變速相結(jié)合的方案，分級(jí)齒輪采用撥叉的方式，主軸的調(diào)速范圍可以從100rpm到4000rpm，與原來(lái)的多級(jí)齒輪調(diào)速相比，其機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，而且實(shí)現(xiàn)了從有級(jí)調(diào)速到無(wú)級(jí)調(diào)速的跨越。3．2 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)可進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制, 驅(qū)動(dòng)元件可采用步進(jìn)電機(jī), 傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠，縱向進(jìn)給系統(tǒng)如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后, 帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行該傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) ，通常先根據(jù)系統(tǒng)的要求 , 對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì) ，如滾珠絲杠副、齒輪副等 [11]。圖2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)4 機(jī)床數(shù)控改造的特點(diǎn) 我國(guó)制造企業(yè)現(xiàn)在有很大一部分機(jī)床屬于比較陳舊的普通車床，由于使用時(shí)間較長(zhǎng)、保養(yǎng)不利、操作不當(dāng)?shù)仍?，已?jīng)不能適合當(dāng)今企業(yè)所面臨的激烈競(jìng)爭(zhēng)。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。事實(shí)證明：用較少的資金，將普通機(jī)床改造升級(jí)為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益 [12][13]。5 總結(jié)經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。其改造涉及到機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，是一項(xiàng)理論深、實(shí)踐強(qiáng)的系統(tǒng)工程。在進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，應(yīng)該做好改造前的技術(shù)準(zhǔn)備。改造過(guò)程中，機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合，先易后難、先局部后全局, 我國(guó)企業(yè)的傳統(tǒng)機(jī)床存量很大，隨著數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，眾多中小企業(yè)面臨的機(jī)床數(shù)控改造任務(wù)很大，利用先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)改造傳統(tǒng)機(jī)床是成本低，見(jiàn)效快，效率高的好辦法。在數(shù)控改造中應(yīng)注意機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度和機(jī)床性能的影響，否則，將直接影響數(shù)控機(jī)床的工作精度和工作穩(wěn)定性，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 [14][15]。參 考 文 獻(xiàn)[1] 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