普通车床的数控化改造

摘要

随着科学技术的发展，生产和生活中自动化程度的深入。普通机床越来越不能满足市场的需求，其劳动强度大，危险性高，且不能满足现代科学的批量生产需要，越来越多的企业将普通机床逐渐转向数控化。

本文简要的阐述了课题研究的背景和意义，对普通车床的经济型数控改造进行了分析和比较，并参考相关设计书籍，运用相关知识，提出了满足本课题要求的数控改造方案。

本设计说明书包括：概论、总体方案的拟定、伺服进给系统的改造设计、自转位刀架的选择设计以及数控系统的设计等几部分。机床改造后，纵向、横向进给系统进行数控控制，并达到既定要求，刀架是自动控制的自转位刀架，能自动切削螺纹。最后根据设计的计算步骤和结论绘制了零件结构图和整体装配图，并标注了加工的技术要求。

关键词：经济型；数控改造；进给系统；自动刀架

Abstract

With the development of science and technology,and Automation of production and life in-depth general machine tools can not meet market demand, the labor-intensive, high-risk, and mass production can not meet the needs of modern science, more and more enterprises are turning to the ordinary numerical control machine tools .

This paper briefly described the research background and significance,then lathe CNC of the economic transformation were analyzed and comparad.Reference to some books about design and the use of some knowledge about the research,proposed to meet the requirements of this topic NC rehabilitation programs.

This introduction of the design included:The draw-up of the generaloutline,the decision of the total designal projection,the reforms design to the system of serve enters,the choice and design to the knife which turn automatically and the design ofthe numerical control system, andsoon.While the Motorcycle been reformed,lengthways,horizontal enter to proceed to system the number controls the control,and meet theestablishedrequirments.Knife must be the automatic control a knife which is turning automatically, and it is able to slice the thread automatically. Finally, the calculation steps of the design and conclusions drawn diagram components and overall assembly diagram, and mark the process of technical requirements

Key word:Economy;The number controls to reforms;The system of enters ;

Automatic knife

摘要I

Abstract II

1 课题的提出1

1.1 国内外发展情况1

1.2普通车床数控化改造的目的及意义2

1.3 设计要求及需解决的关键问题4

2 总体方案设计5

2.1 设计任务5

2.2 总体方案的论证6

2.3总体设计方案的确定8

3 进给伺服系统设计及计算9

3.1 确定脉冲当量9

3.2 切削力的计算9

3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型11

3.4 齿轮传动比计算19

4 步进电动机的计算和选型23

4.1 纵向进给步进电机的计算和选型23

4.2 横向进给步进电机的计算和选型28

5 自转位刀架35

5.1 数控车床刀架的基本要求35

5.2 自转位刀架的结构35

5.3 刀架的选择36

5.4 刀架工作原理36

5.5 刀架的安装38

6 数控系统硬件电路设计39

6.1 控制系统方案的确定及绘制框图39

6.2 单片机的选择39

6.3 8051单片机及扩展芯片的使用39

6.4 I/O接口电路及译码电路的设计41

6.5数控机床操控面板41

技术经济性分析43

总结44

参考文献45

附录47

1课题的提出

随着科学技术日新月异的发展，尤其是计算机技术的不断成熟和完善，数字化在现代工业方面也得到了很大的应用，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床——数控机床的诞生和发展。而普通机床已越来越不能满足现代加工工艺和提高生产效率的要求，有些机床必然要被数控机床所代替。但是我国很多中小企业仍有大量的普通机床，数控机床价格昂贵，投资较大，完全用数控机床替换可能性不大，而且替代下来的机床闲置起来又会造成浪费。因此，对中、小企业来说走普通机床数控化改造之路是比较理想的选择，也是提升我国机床数控化的有效途径。

1.1 国内外发展情况

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，制造技术和自动化水平的高低已成为一个国家或地区经济发展水平的重要标志，而其中最具代表性的就是机械加工技术。

目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台，内数控金切机床17,521台，约占9%。总的来说：数控机床产量不断增长，2001年为1991年的3.6倍；进口量增长较快，达29倍，出口量有所增加，但数目较小，为4.8倍；数控机床消费量增加较快，达7.9倍。产量满足不了社会发展的需求。

我国正处于从以劳动密集性产业为主向以技术密集性产业为主的发展阶段，对自动化设备的需求会越来越大、越来越积极。机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率还不是很高。用普通机床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。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。同时我国又是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能