3603 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式,車床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì),橫向,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)說明書(論文)作 者 : 王海鵬學(xué) 號：0501510138系 　 部 : 機(jī)械工程系專 業(yè) : 機(jī)械工程及自動化題 目 : 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)--橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)者： 評閱者： 2009 年 6 月張少文 助教張衛(wèi) 高級工程師畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更快，應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)上，它既能提高機(jī)床的自動化程度，又能提高加工精度，所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。本文主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)對最大加工直徑為 400mm 的普通臥式車床進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。首先對臥式車床的改造任務(wù)和功能需求進(jìn)行了認(rèn)真分析，其次確定了普通臥式車床數(shù)控改造的總體方案，包括主傳動系統(tǒng)的改造方案、換裝自動回轉(zhuǎn)刀架、螺紋編碼器的安裝方案、進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案。最后經(jīng)過計(jì)算切削力、滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算對絲杠、齒輪等進(jìn)行了選型，詳細(xì)設(shè)計(jì)出了橫向進(jìn)給系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù) 改造設(shè)計(jì) 橫向進(jìn)給 車床畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title Design of Horizontal Machine based on Numerical Control Technology --Design of Lateral Feeding System AbstractToday, rapid development of science and technology, especially micro-electronics technology and computer technology have expanded rapidly, and applied to the numerical control system, it can increase the degree of automation, machine tools, can improve the machining accuracy, so the most economical way is to carry out general transformation of the NC machine tool. In this paper, using computer numerical control machining technology to the maximum diameter of 400mm for the general transformation of the design of horizontal lathe. First of all, the transformation of the horizontal lathe tasks and functions carried out a careful analysis of needs, and secondly to determine the general horizontal lathe CNC overall transformation program, including the main drive system of the transformation program, installed automatic rotary tool, the installation of encoder thread program, the transformation of feed system and design. Finally, after calculating the cutting force, ball screw design, the gear and the calculation of torque on the screw, gear selection, etc., the detailed design of a horizontal feed system.Keywords CNC technology Transformation design Lateral feed Lathe 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名： 王海鵬學(xué) 號：0501510138專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動化設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—橫向進(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 日開題報告填寫要求1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(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)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(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)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(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，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 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 本文闡述了機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性，機(jī)床改造的方案以及數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)。使其在生產(chǎn)過程中加工精度明顯提高，定位準(zhǔn)確可靠，操作方便，性能價格比高。機(jī)床的數(shù)控化改造已成為一種趨勢。關(guān)鍵詞 機(jī)床 數(shù)控改造 橫向進(jìn)給隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)、國際市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，中、小批量的生產(chǎn)越來越多。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時只需更換零件加工程序，無需對機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求 [1]。 對于機(jī)械制造企業(yè)，單純靠購買新的數(shù)控機(jī)床，所需投資大。為了節(jié)約資金，降低成本，利用原來的部分普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，提高機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率，是一種有效的途徑 [2]。1 機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性1．1 微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計(jì)算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3～7 倍 [3]。由于計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動化” 。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” ?？蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床） ，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等 [4]。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行 FMC（柔性制造單元） 、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及 CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù) [5]。1．2 宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在 70 年代末、80 年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS 外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行 MIS（管理信息系統(tǒng)） 、CIMS 等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化） ，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后 20 年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到 1995 年只有1.9％，而日本在 1994 年已達(dá) 20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 [6,7]。2 機(jī)床數(shù)控化改造的方案數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三部分組成。普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床自動完成機(jī)械加工任務(wù)，提高車床的加工精度和生產(chǎn)率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造具體方案時，所遵循的原則是在滿足需要的前提下，對原有車床盡可能減少改動量，以降低改造成本。改造中需要解決的問題是：將機(jī)械傳動部分的進(jìn)給和手動控制的刀架轉(zhuǎn)位改造成數(shù)控裝置控制的刀架自動轉(zhuǎn)位和自動進(jìn)給的數(shù)控加工車床。根據(jù)機(jī)床的有關(guān)資料，確定總體方案為：利用數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進(jìn)行運(yùn)算處理，發(fā)出的進(jìn)給指令通過 I/O 接口輸出給 X 軸和 Z 軸步進(jìn)電動機(jī)，經(jīng)齒輪減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，由螺母帶動刀架直線移動，從而實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的自動進(jìn)給運(yùn)動。換刀指令通過刀架控制器控制三相電動機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位功能，由脈沖編碼器協(xié)調(diào)完成車削功能，如圖 1 所示。圖 1 總體方案機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：（1）恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；（2）NC 化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成 NC 機(jī)床、CNC 機(jī)；（3）翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC 進(jìn)行更新；（4）技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造 [8,9]。3 數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)(1) 減少投資額、交貨期短同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省 60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)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(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高 2～3 倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資 50％左右 [10]。(2) 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。(3) 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) [11]。(4) 可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。(5) 可以采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床 [12]。4 結(jié)束語經(jīng)數(shù)控化改造的機(jī)床就成為了數(shù)控機(jī)床，具有數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，如數(shù)控機(jī)床本身具有的高速、高效和高精度，工序集中，可靠性高等特點(diǎn)。但是改造后的機(jī)床也具有一定的局限性，主要有機(jī)床原有結(jié)構(gòu)精度限制了改造后機(jī)床的加工精度和加工性能；機(jī)床原有的結(jié)構(gòu)形式限制了改造后機(jī)床的加工范圍和數(shù)控化程度。這些不利條件最終影響了改造后機(jī)床的速度和精度 [13]。隨著數(shù)控產(chǎn)業(yè)整體水平的提高，數(shù)控系統(tǒng)的性能、伺服電動機(jī)及其驅(qū)動裝置等配套產(chǎn)品的性能也提高很多，對數(shù)控化改造中機(jī)床速度和精度的提高都非常有利。我國現(xiàn)有機(jī)床中,近幾年急需技術(shù)改造的約占 25%,這將蘊(yùn)藏著無限商機(jī)。機(jī)床改造主要是采用數(shù)控和計(jì)算機(jī)控制技術(shù),我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展和機(jī)床數(shù)控化改造應(yīng)緊跟世界潮流,發(fā)展多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)高速、高精度、高效加工中心等關(guān)鍵技術(shù),向智能化方向發(fā)展 [14,15]。參 考 文 獻(xiàn)[1] 閆素珍.聲發(fā)射技術(shù)及其應(yīng)用[J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校校報,2002. [2] 梁家惠,尹作友.聲發(fā)射儀器的發(fā)展[J].無損檢驗(yàn)，1998. [3] 顧京.數(shù)控加工編程及操作[M].北京:高等教育出版社,2002. [4] 夏展宏.32 通道聲發(fā)射特征參數(shù)的實(shí)時提取[J].無損檢驗(yàn),2003. [5] 尹作友.聲發(fā)射采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].遼寧工學(xué)院院報,2004.[6] 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)[M].北京:人民郵電出版社,2005.[7] 楊綸標(biāo),高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001.[8] 王福泉,郝啟旺.變頻技術(shù)在空壓機(jī)電機(jī)上的應(yīng)用[J].電機(jī)技術(shù),2002.[9] 孫增圻.智能控制理論與技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.[10] 張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.[11] 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999.[12] 陳宏鈞,馬素敏.金屬速查速算手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994.[13] 范云漲,陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.[14] 王啟義,蔡群禮,胡寶珍.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M].沈陽:東北工學(xué)院出版社, 1989.[15] 黃祖德.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1992. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、本課題要研究或解決的問題：本課題要求在對臥式車床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容及要求如下：（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫開題報告；（2）改造任務(wù)及功能需求分析；（3）總體改造方案的確定；（4）橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)；（5）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及使用說明書。相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)條件及要求如下：（1）床身上最大加工直徑：400mm；最大加工長度：1000mm；（2）橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.005mm/脈沖，縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.01mm/脈沖；（3）橫向最快的工進(jìn)速度：400mm/min，縱向最快的工進(jìn)速度：800mm/min；（4）換刀時刀架轉(zhuǎn)速：30r/min；（5）CNC 系統(tǒng)主 CPU 采用單片機(jī)。二、擬采用的研究手段（途徑）：由于該設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在考慮具體方案時，應(yīng)遵守的基本原則是在滿足使用要求的前提下，對機(jī)床的改動盡可能少，以降低成本。（1）機(jī)械部分改造橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆掉原手動刀架和小拖板，安裝上數(shù)控刀架；拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱和溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；保留原手動機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，采用一級齒輪減速，步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)。（2）數(shù)控系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動方式分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)(輪廓)控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，CA6140 車床要加工復(fù)雜零件輪廓，其各坐標(biāo)軸的運(yùn)動有著確定的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。采用以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)控制。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。開環(huán)控制多用于負(fù)載變化不大或要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備中。采用簡易數(shù)控裝置，以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在微機(jī)控制下的自動加工。其工作原理是：根據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，通過數(shù)控裝置上的鍵盤輸入微機(jī)，微機(jī)在監(jiān)控程序的管理下工作，并通過專用控制程序，把用戶加工程序轉(zhuǎn)化成一定頻率和數(shù)量的脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后驅(qū)動縱橫向二臺步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過機(jī)械接口傳動絲杠實(shí)現(xiàn)刀架縱、橫兩個方向的頻率。自動回轉(zhuǎn)刀架由單片機(jī)發(fā)出換刀轉(zhuǎn)位指令，由自動刀架驅(qū)動電源驅(qū)動三相電機(jī)使刀架松開、抬起、旋轉(zhuǎn)后再自動鎖緊而完成轉(zhuǎn)位換刀過程。該經(jīng)濟(jì)型微機(jī)橫向進(jìn)給系統(tǒng)擬采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件，改造方案如圖 1 所示。微機(jī)通過 I/O 接口發(fā)出驅(qū)動脈沖，經(jīng)過光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制線路，驅(qū)動控制線路接受來自數(shù)控車床控制系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機(jī)各定子繞組依次通電、斷電的信號，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動滾珠絲杠傳動，絲杠轉(zhuǎn)動使工作臺產(chǎn)生移動。圖 1 車床數(shù)控改造的總體方案示意圖綜上所述，本設(shè)計(jì)改造的總體方案為：采用 MCS-51 單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由 I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級齒輪減速后，帶動滾動絲杠轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動。數(shù)控改造后的車床不僅提高了原車床的精度和自動化程度，達(dá)到快速調(diào)整且仍能保持車床的通用性，而且提高了原車床的功能，利用數(shù)控方法準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。光電隔離微機(jī)功率放大步進(jìn)電 機(jī)橫向工作臺xx 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：該生通過閱讀與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)行了一定的總結(jié)，撰寫的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的課題背景以及相關(guān)知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，達(dá)到了撰寫文獻(xiàn)綜述要求和目的，為畢業(yè)設(shè)計(jì)后期分析打下了良好的基礎(chǔ)。2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：“臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這一課題的深度、廣度及工作量均適中，合適學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間完成，希望該生能獨(dú)立的進(jìn)行總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)的研究，完成課題的要求，撰寫畢業(yè)論文，達(dá)到進(jìn)行科研訓(xùn)練和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 評 語學(xué)生姓名： 王海鵬 班級、學(xué)號： 0501510138 題 目： 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) —橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 綜合成績： 指導(dǎo)者評語：該生在對臥式車床的數(shù)控改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，確定了總體改造方案，并對橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，達(dá)到了“ 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）任 務(wù)書” 的要求，具有一定的 實(shí)用價值和創(chuàng)新性。該論文內(nèi)容完整，論述及計(jì)算基本正確，全文打印格式較規(guī)范，圖表符合要求，但尚存在對科研資料查閱較少，對國內(nèi)外現(xiàn)狀了解欠深入等問題。 該生具 備較強(qiáng)的獨(dú)立工作能力，工作態(tài)度認(rèn)真，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)。建議成績評定為良好，同意該生提交答辯。指導(dǎo)者(簽字) ： 2009 年 5 月 10 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 評 語評閱者評語：評閱者( 簽字)： 年 月 日答辯委員會（小組）評語：答辯委員會（小組）負(fù)責(zé)人( 簽字)： 年 月 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表姓 名 張衛(wèi) 張少文系　　部 機(jī)械工程系指導(dǎo)教師專業(yè)技術(shù)職 務(wù) 高級工程師 助教課題名稱 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)——橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)適用專業(yè) 機(jī)械工程及自動化A B C D E A B C D課題性質(zhì)√ 課題來源 √大 適中 小 難 適中 易課題預(yù)計(jì)工作量大小 √課題預(yù)計(jì)難易程度 √課題簡介利用微機(jī)數(shù)控裝置對臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造，可以使其按照程序自動進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換加工過程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具，增加縱橫向聯(lián)運(yùn)進(jìn)給功能，從而可加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，實(shí)現(xiàn)多工序集中車削，提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率和加工精度。本課題主要內(nèi)容是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行控制。課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學(xué)生的要求設(shè)計(jì)任務(wù)：1．臥式車床數(shù)控化改造總體方案設(shè)計(jì)；2．橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算；3．橫向進(jìn)給系統(tǒng)控制部分硬件與軟件設(shè)計(jì)知識要求：具備機(jī)械原理與機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)知識，掌握 AutoCAD、Pro/E、Protel 等軟件。所在專業(yè)審定意見：專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日本課題由 王海鵬 同學(xué)選定，學(xué)號： 0501510138 注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題使用；2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√” ；3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。填 表 說 明1．該表的填寫只針對 1 名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時選擇使用，如同一課題由2 名及 2 名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報課題的名稱上加以區(qū)別（加副標(biāo)題） ，并且在“設(shè)計(jì)（論文）要求”一欄中說明。2． “課題性質(zhì)”一欄：A．產(chǎn)品設(shè)計(jì)；B．工程技術(shù)研究；C．軟件開發(fā)；D．研究論文或調(diào)研報告；E．其它。3． “課題來源”一欄：A．自然（社會）科學(xué)基金與?。ú浚?、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校、院（系）級基金課題；D．自擬課題。4． “課題簡介”一欄：主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r值。 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者 : 王海鵬學(xué) 號：0501510138系 　 部 : 機(jī)械工程系專 業(yè) : 機(jī)械工程及自動化題 目 : 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)--橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)者： 評閱者： 2009 年 6 月張少文 助教張衛(wèi) 高級工程師畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更快，應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)上，它既能提高機(jī)床的自動化程度，又能提高加工精度，所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。本文主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)對最大加工直徑為 400mm 的普通臥式車床進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。首先對臥式車床的改造任務(wù)和功能需求進(jìn)行了認(rèn)真分析，其次確定了普通臥式車床數(shù)控改造的總體方案，包括主傳動系統(tǒng)的改造方案、換裝自動回轉(zhuǎn)刀架、螺紋編碼器的安裝方案、進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案。最后經(jīng)過計(jì)算切削力、滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算對絲杠、齒輪等進(jìn)行了選型，詳細(xì)設(shè)計(jì)出了橫向進(jìn)給系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù) 改造設(shè)計(jì) 橫向進(jìn)給 車床畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title Design of Horizontal Machine based on Numerical Control Technology --Design of Lateral Feeding System AbstractToday, rapid development of science and technology, especially micro-electronics technology and computer technology have expanded rapidly, and applied to the numerical control system, it can increase the degree of automation, machine tools, can improve the machining accuracy, so the most economical way is to carry out general transformation of the NC machine tool. In this paper, using computer numerical control machining technology to the maximum diameter of 400mm for the general transformation of the design of horizontal lathe. First of all, the transformation of the horizontal lathe tasks and functions carried out a careful analysis of needs, and secondly to determine the general horizontal lathe CNC overall transformation program, including the main drive system of the transformation program, installed automatic rotary tool, the installation of encoder thread program, the transformation of feed system and design. Finally, after calculating the cutting force, ball screw design, the gear and the calculation of torque on the screw, gear selection, etc., the detailed design of a horizontal feed system.Keywords CNC technology Transformation design Lateral feed Lathe 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名： 王海鵬學(xué) 號：0501510138專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動化設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—橫向進(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 日開題報告填寫要求1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(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)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(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)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(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，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 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 本文闡述了機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性，機(jī)床改造的方案以及數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)。使其在生產(chǎn)過程中加工精度明顯提高，定位準(zhǔn)確可靠，操作方便，性能價格比高。機(jī)床的數(shù)控化改造已成為一種趨勢。關(guān)鍵詞 機(jī)床 數(shù)控改造 橫向進(jìn)給隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)、國際市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，中、小批量的生產(chǎn)越來越多。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時只需更換零件加工程序，無需對機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求 [1]。 對于機(jī)械制造企業(yè)，單純靠購買新的數(shù)控機(jī)床，所需投資大。為了節(jié)約資金，降低成本，利用原來的部分普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，提高機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率，是一種有效的途徑 [2]。1 機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性1．1 微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計(jì)算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3～7 倍 [3]。由于計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動化” 。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” ?？蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床） ，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等 [4]。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行 FMC（柔性制造單元） 、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及 CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù) [5]。1．2 宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在 70 年代末、80 年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS 外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行 MIS（管理信息系統(tǒng)） 、CIMS 等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化） ，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后 20 年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到 1995 年只有1.9％，而日本在 1994 年已達(dá) 20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 [6,7]。2 機(jī)床數(shù)控化改造的方案數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三部分組成。普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床自動完成機(jī)械加工任務(wù)，提高車床的加工精度和生產(chǎn)率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造具體方案時，所遵循的原則是在滿足需要的前提下，對原有車床盡可能減少改動量，以降低改造成本。改造中需要解決的問題是：將機(jī)械傳動部分的進(jìn)給和手動控制的刀架轉(zhuǎn)位改造成數(shù)控裝置控制的刀架自動轉(zhuǎn)位和自動進(jìn)給的數(shù)控加工車床。根據(jù)機(jī)床的有關(guān)資料，確定總體方案為：利用數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進(jìn)行運(yùn)算處理，發(fā)出的進(jìn)給指令通過 I/O 接口輸出給 X 軸和 Z 軸步進(jìn)電動機(jī)，經(jīng)齒輪減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，由螺母帶動刀架直線移動，從而實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的自動進(jìn)給運(yùn)動。換刀指令通過刀架控制器控制三相電動機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位功能，由脈沖編碼器協(xié)調(diào)完成車削功能，如圖 1 所示。圖 1 總體方案機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：（1）恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；（2）NC 化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成 NC 機(jī)床、CNC 機(jī)；（3）翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC 進(jìn)行更新；（4）技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造 [8,9]。3 數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)(1) 減少投資額、交貨期短同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省 60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)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(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高 2～3 倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資 50％左右 [10]。(2) 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。(3) 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) [11]。(4) 可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。(5) 可以采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床 [12]。4 結(jié)束語經(jīng)數(shù)控化改造的機(jī)床就成為了數(shù)控機(jī)床，具有數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，如數(shù)控機(jī)床本身具有的高速、高效和高精度，工序集中，可靠性高等特點(diǎn)。但是改造后的機(jī)床也具有一定的局限性，主要有機(jī)床原有結(jié)構(gòu)精度限制了改造后機(jī)床的加工精度和加工性能；機(jī)床原有的結(jié)構(gòu)形式限制了改造后機(jī)床的加工范圍和數(shù)控化程度。這些不利條件最終影響了改造后機(jī)床的速度和精度 [13]。隨著數(shù)控產(chǎn)業(yè)整體水平的提高，數(shù)控系統(tǒng)的性能、伺服電動機(jī)及其驅(qū)動裝置等配套產(chǎn)品的性能也提高很多，對數(shù)控化改造中機(jī)床速度和精度的提高都非常有利。我國現(xiàn)有機(jī)床中,近幾年急需技術(shù)改造的約占 25%,這將蘊(yùn)藏著無限商機(jī)。機(jī)床改造主要是采用數(shù)控和計(jì)算機(jī)控制技術(shù),我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展和機(jī)床數(shù)控化改造應(yīng)緊跟世界潮流,發(fā)展多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)高速、高精度、高效加工中心等關(guān)鍵技術(shù),向智能化方向發(fā)展 [14,15]。參 考 文 獻(xiàn)[1] 閆素珍.聲發(fā)射技術(shù)及其應(yīng)用[J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校校報,2002. [2] 梁家惠,尹作友.聲發(fā)射儀器的發(fā)展[J].無損檢驗(yàn)，1998. [3] 顧京.數(shù)控加工編程及操作[M].北京:高等教育出版社,2002. [4] 夏展宏.32 通道聲發(fā)射特征參數(shù)的實(shí)時提取[J].無損檢驗(yàn),2003. [5] 尹作友.聲發(fā)射采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].遼寧工學(xué)院院報,2004.[6] 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)[M].北京:人民郵電出版社,2005.[7] 楊綸標(biāo),高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001.[8] 王福泉,郝啟旺.變頻技術(shù)在空壓機(jī)電機(jī)上的應(yīng)用[J].電機(jī)技術(shù),2002.[9] 孫增圻.智能控制理論與技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.[10] 張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.[11] 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999.[12] 陳宏鈞,馬素敏.金屬速查速算手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994.[13] 范云漲,陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.[14] 王啟義,蔡群禮,胡寶珍.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M].沈陽:東北工學(xué)院出版社, 1989.[15] 黃祖德.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1992. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、本課題要研究或解決的問題：本課題要求在對臥式車床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容及要求如下：（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫開題報告；（2）改造任務(wù)及功能需求分析；（3）總體改造方案的確定；（4）橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)；（5）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及使用說明書。相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)條件及要求如下：（1）床身上最大加工直徑：400mm；最大加工長度：1000mm；（2）橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.005mm/脈沖，縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量：0.01mm/脈沖；（3）橫向最快的工進(jìn)速度：400mm/min，縱向最快的工進(jìn)速度：800mm/min；（4）換刀時刀架轉(zhuǎn)速：30r/min；（5）CNC 系統(tǒng)主 CPU 采用單片機(jī)。二、擬采用的研究手段（途徑）：由于該設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在考慮具體方案時，應(yīng)遵守的基本原則是在滿足使用要求的前提下，對機(jī)床的改動盡可能少，以降低成本。（1）機(jī)械部分改造橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆掉原手動刀架和小拖板，安裝上數(shù)控刀架；拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱和溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；保留原手動機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，采用一級齒輪減速，步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)。（2）數(shù)控系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動方式分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)(輪廓)控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，CA6140 車床要加工復(fù)雜零件輪廓，其各坐標(biāo)軸的運(yùn)動有著確定的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。采用以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)控制。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。開環(huán)控制多用于負(fù)載變化不大或要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備中。采用簡易數(shù)控裝置，以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在微機(jī)控制下的自動加工。其工作原理是：根據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，通過數(shù)控裝置上的鍵盤輸入微機(jī)，微機(jī)在監(jiān)控程序的管理下工作，并通過專用控制程序，把用戶加工程序轉(zhuǎn)化成一定頻率和數(shù)量的脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后驅(qū)動縱橫向二臺步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過機(jī)械接口傳動絲杠實(shí)現(xiàn)刀架縱、橫兩個方向的頻率。自動回轉(zhuǎn)刀架由單片機(jī)發(fā)出換刀轉(zhuǎn)位指令，由自動刀架驅(qū)動電源驅(qū)動三相電機(jī)使刀架松開、抬起、旋轉(zhuǎn)后再自動鎖緊而完成轉(zhuǎn)位換刀過程。該經(jīng)濟(jì)型微機(jī)橫向進(jìn)給系統(tǒng)擬采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件，改造方案如圖 1 所示。微機(jī)通過 I/O 接口發(fā)出驅(qū)動脈沖，經(jīng)過光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制線路，驅(qū)動控制線路接受來自數(shù)控車床控制系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機(jī)各定子繞組依次通電、斷電的信號，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動滾珠絲杠傳動，絲杠轉(zhuǎn)動使工作臺產(chǎn)生移動。圖 1 車床數(shù)控改造的總體方案示意圖綜上所述，本設(shè)計(jì)改造的總體方案為：采用 MCS-51 單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由 I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級齒輪減速后，帶動滾動絲杠轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動。數(shù)控改造后的車床不僅提高了原車床的精度和自動化程度，達(dá)到快速調(diào)整且仍能保持車床的通用性，而且提高了原車床的功能，利用數(shù)控方法準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。光電隔離微機(jī)功率放大步進(jìn)電 機(jī)橫向工作臺xx 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：該生通過閱讀與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)行了一定的總結(jié)，撰寫的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的課題背景以及相關(guān)知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，達(dá)到了撰寫文獻(xiàn)綜述要求和目的，為畢業(yè)設(shè)計(jì)后期分析打下了良好的基礎(chǔ)。2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：“臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)—橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這一課題的深度、廣度及工作量均適中，合適學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間完成，希望該生能獨(dú)立的進(jìn)行總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)的研究，完成課題的要求，撰寫畢業(yè)論文，達(dá)到進(jìn)行科研訓(xùn)練和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日