X6132A型铣床的数控化改造(2)

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绪论

毕业设计是我们大学生在毕业前进行的一次综合性的总复习，也是一次理论联系实际的练习，是对我们所学专业知识的一次全面的检验;毕业设计是一项综合的系统的工作，它要求我们每个大学毕业生全面系统地运用专业知识，综合现场需要，科学，合理设计，因而它要求具有科学性，合理性和可操作性。

毕业设计是在学习了三年数控维修专业知识以后，对所学知识的一种综合体现，把所学知识能够运用到实际机床的设计中，是在我们学完了大学基础课，技术基础课，以及大部分专业课之后进行的。毕业设计作为大学生离校前的最后一项重要工作，势必有它独特的，无法比拟的作用。

通过对该机床的设计，使我认识到机床必须具备怎样的结构要求和技术要求，要满足其结构和技术要求，我们在实际运用中又应该怎样正确的操作加以保证该要求，在需要维修时，使我们了解到怎样才能正确的找出故障，并且如何正确的维修好机床,同时，怎样好的让机床发挥出最大的能力来加工产品。

本设计课题是对X6132A型万能卧式铣床的数控化改造。就我们而言，应当通过这次毕业设计，得到以下能力方面的锻炼与提升。

1、加强对机床本身的了解，加强理论知识与实际中的统一，消除对实践的不重视，调整好自己的心态面对以后的道路。

2、提高自身的设计能力，加强自己的设计和实际操作能力。

3、学会怎样查询各种手册和专业资料，并且能够迅速的查询出自己所需的正确数据。

4、学会怎么样将自己的知识融合在一起，形成一个综合的理论知识。 5、通过毕业设计，全面掌握机床的机械部分和电气部分，为自己掌握其它机床的改造与维修打下基础。

希望通过这次设计，对自己未来从事的工作打下一定的基础，同时毕业设计得到了石金艳老师的大力帮助，在此表示感谢。但由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师指出错误，感激不尽。

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目 录

第1章 前 言 ............................................................ 1

1.1 数控系统的发展历程..................................................... 1 1.2 国内外数控系统发展..................................................... 1 1.3 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 ................................... 2 1.4 数控未来发展的趋势..................................................... 3

第2章 总体改造方案的确定 .............................................. 4

2.1 X6132A铣床介绍.................................................................................................................. 4 2.2 X6132A铣床数控化改造的要求和方案确定 ...................................................................... 5

第3章 数控系统的确定 .................................................. 7

3.1 数控系统的选择 .................................................................................................................. 7 3.2 数控系统介绍 ...................................................................................................................... 7

第4章 主传动系统的改造 ............................................... 10

4.1 主传动系统改造思路......................................................................................................... 10 4.2 主轴部件 ............................................................................................................................ 10 4.3 变频器的选择 .................................................................................................................... 13 4.4 主轴编码器的选用............................................................................................................. 15

第5章 进给系统的改造 ................................................. 17

5.1 滚珠丝杠螺母副的设计，计算和选型 ............................................................................. 17 5.2 齿轮传动比计算 ................................................................................................................ 20 5.3 伺服电机的计算和选用..................................................................................................... 21 5.4 伺服机械传动部分的改造 ................................................................................................. 24 5.5 伺服驱动装置的选用......................................................................................................... 25

第6章 自动拉刀装置的设计 ............................................... 27

6.1 刀具自动夹紧机构............................................................................................................. 27 6.2 拉刀装置的工作原理......................................................................................................... 27

第7章 机床安装及调试.................................................... 29

7.1 数控机床的安装 ................................................................................................................ 29 7.2 系统的调试 ........................................................................................................................ 30 7.3 数控系统参数设定............................................................................................................. 32

参考文献 .................................................................. 38

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第1章 前 言

1.1 数控系统的发展历程

自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数控系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。我国从发展数控技术的战略高度出发，结合国民经济发展的特点对数控技术进行创新性研究，重点开发“开放式、智能化”的数控铣床，数控加工中心集数控电加工机床系类产品。

1.2 国内外数控系统发展

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

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长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

1.3 对我国数控技术及其产业发展的基本估计

我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。在此阶段 ,由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制 ,数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期 ,即引进技术 ,消化吸收 ,初步建立起国产化体系阶段。在此阶段 ,由于改革开放和国家的重视 ,以及研究开发环境和国际环境的改善 ,我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间 ,即实施产业化的研究 ,进入市场竞争阶段。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程 ,特别是经过 4 个 5 年计划的攻关 ,总体来看取得的成绩还是不小。

1、战略考虑

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，所以，我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题。首先从社会安全看,因为制造业是我国就业人口最多的行业 ,制造业发展不仅可提高人民的生活水平 ,而且还可缓解我国就业的压力,保障社会的稳定;其次从国防安全看 ,西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质 ,对我国实现禁运和限制 ,“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

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2、发展策略

从我国基本国情的角度出发 ,以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向 ,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标 ,用系统的方法 ,选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容 ,实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向 ,即以数控终端产品为主 ,以整机如量大面广的数控铣床、铣床、高速高精高性能数控机床、曲型数字化机械、重点行业关键设备等 带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件 数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等 的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品;没有规模，就不会有价值低廉而富有竞争力的产品;当然 ,没有规模，中国的数控装备最终难有出头之日，没有规模，中国只能做制造大国，无法向制造强国转变。

1.4 数控未来发展的趋势

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。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。

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