智能數控機床的改造畢業論文(已修改)

　

【正文】 智能數控機床的改造畢業論文1. 緒論數控機床出現至今已有近60年歷史，在這60年中，隨著科技、特別是微電子、計算機技術的進步，數控機床得到了廣泛的發展。它已經成為現代化企業發展進程中一支凸顯業績的生力軍，代表著未來機器制造業的發展方向。目前以美國、德國、日本在數控機床的科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多，他們政府重視機床工業，并且重視科研和創新，使他們三國的數控技術處于世界領先地位。數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全封閉控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制和神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精度、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節和補償各項數據，實現了在線診斷和智能化故障處理。在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成一體，機床聯網，實現了中央集中控制群的加工。機床作為機械制造業的重要基礎裝備，它的發展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現了質的突破，導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數控機床的誕生和發展。是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。　　包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。 機床數控化改造的必要性應用科學的發展觀，我們可以從微觀和宏觀兩個不同的角度看待數字控制技術在當今工業發展中的必要性。 微觀看改造的必要性從微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且這些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。，減少零件 在機床間的頻繁搬運。、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。以上這些優越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。 宏觀看改造的必要性從宏觀上看，工業發達國家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業（包括軍、民機械工業）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）％，％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。機床的數控改造同購置新機床相比一般可節省60%左右的費用大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現有車床。 。因原機床各基礎件經過長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度。 。機床經數控改造后即可實現加工的自動化效率可比傳統機床提高3至5倍。對復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，不僅節約了費用而且可以縮短生產準備周期。在國內，目前各企業有大量普通機床，完全用數控機床替換根本不現實，而且替代又造成很大的浪費，數控改造一次性投入少，而且對機床又增加很多性能。以上幾點可以看出，普通機床應走數控改造之路，因此普通機床的數控改造，不但要有必要，而且大有可為，尤其是對一些中小型企業更是如此。機床的數控改造具有很好的理論意義和實際應用價值：，在發揮原有機床的功能同時提高加工精度。，減少輔助時間，提高生產效率，改善勞動條件，有利于身體健康、傳統設備，提高機床功能和使用價值，減少設備投入。、異形零件，能完成普通機床難以加工或根本不可能加工的復雜曲線、曲面等零件。，消除人為誤差，加工零件精度高、一致性好、尺寸分散度小，使裝配容易，無需修配。，只需編制零件程序就能加工新零件，可以實現多品種、變批量、高性能加工，不僅能適應中小批量，也適合大批量生產。，可以將輸入的程序記住和儲存下來，數控機床只要更換一個程序，就可以實現另一個零件的加工自動化，從而使單件和小批量生產得以自動化。，通過網絡可以實現信息通信，具有遠程監控、補償、診斷和自動報警等多種功能，可實現無人看管加工，降低了勞動強度，操作者有空閑時間照料其他操作。經濟的全球化、市場的國際化，促進了競爭，為求得生存與發展，各企業不僅要提高產品質量，而且必須頻繁的改型，縮短生產周期，以滿足市場上不斷變化的需求。經過數控改造的機床的高精度、高效率、高度柔性化及適合加工精度高以及復雜的零部件，滿足當今市場快速多變、競爭激烈和工藝發展的需要。可以說，數控改造技術的應用是機械制造行業現代化的標志，在很大程度上決定了企業在市場競爭中的成敗。2. C620機床運動分析 圖21 C620車床傳動系統圖圖所示為C620型機床傳動系統圖，傳動系統包括主傳動鏈和進給傳動鏈兩部分。 主傳動鏈兩端是電動機與主軸。它的作用是把動力源（電動機）的運動與動力傳給主軸，使主軸帶動工件旋轉，并使主軸獲得變速和轉向。進給箱傳動鏈包括縱向進給與橫向進給傳動鏈3. 車床改造的總體方案 C620型普通車床的簡易數控改裝的設計任務要點、外圓面、端面等回轉表面。. 0lmm，橫向進給精度士0. 005mm，空載快速進給速度V快=2m/min，主切削力PZ=2303N，橫向拖板刀架質量W1=465. 5N，大拖板刀架質量W2=1039N。，抗干擾，維修方便。改裝后的數控車床應把主軸傳動系統和進給系統分離成為兩個互不相關的系統，為了便于編程，保證加工精度，，車床需要