畢業(yè)論文cnc數(shù)控車(chē)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 1前言我國(guó)數(shù)控車(chē)床從20世紀(jì)70年代初進(jìn)入市場(chǎng)，至今通過(guò)各大機(jī)床廠家的不懈努力，通過(guò)采取與國(guó)外著名機(jī)床廠家的合作、合資、技術(shù)引進(jìn)、樣機(jī)消化吸收等措施，使得我國(guó)的機(jī)床制造水平有了很大的提高，、高速加工技術(shù)、精密加工技術(shù)等方面與國(guó)外方面還有很大的差距。主要問(wèn)題有：1缺乏系統(tǒng)深入的科研工作, 難以對(duì)各種技術(shù)資料進(jìn)行積累, 設(shè)計(jì)方法陳舊。缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神, 忽視了數(shù)控機(jī)床本身的技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展規(guī)律, 沒(méi)有實(shí)事求是地制定數(shù)控機(jī)床發(fā)展的規(guī)劃, 盲目性大。沒(méi)有合理地運(yùn)用資源。各個(gè)研究所孤軍奮戰(zhàn),不通力合作,并且床行業(yè)人員素質(zhì)低, 缺乏各方面人才。我國(guó)制造業(yè)大環(huán)境的制約。我國(guó)依靠引進(jìn)和合作生產(chǎn)來(lái)發(fā)展各類(lèi)主機(jī), 至今我國(guó)許多高性能、新結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床大都為合作產(chǎn)品, 基本處于仿制階段。國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床及其功能部件無(wú)論在技術(shù)參數(shù)上，還是在各種動(dòng)態(tài)指標(biāo)上，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的同類(lèi)產(chǎn)品均存在一定差距。目前，國(guó)內(nèi)沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上成功開(kāi)發(fā)出BW60HS／I型系列高速臥式加工中心，并已批量進(jìn)入市場(chǎng)。該機(jī)采用電主軸，主軸最高轉(zhuǎn)速16 000 r／min，由零至最高轉(zhuǎn)速的時(shí)間為l s，快速移動(dòng)速度60 m／min。寧江集團(tuán)開(kāi)發(fā)的高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)40 000 r／min。當(dāng)前，在數(shù)控機(jī)床精密化方面，美國(guó)的水平最高，不僅生產(chǎn)中小型精密機(jī)床，而且由于國(guó)防和尖端技術(shù)的需要，研究開(kāi)發(fā)了大型精密機(jī)床。其代表產(chǎn)品有LLL實(shí)驗(yàn)室研制成功的DTM一3型精密車(chē)床和LODTM大型光學(xué)金剛石車(chē)床，它們是世界公認(rèn)水平最高的、達(dá)到當(dāng)前技術(shù)最前沿的大型精密機(jī)床。其它國(guó)家也相應(yīng)研制成功各種類(lèi)似的裝備，如英國(guó)的Cranfield、日本的東芝機(jī)械等。近年來(lái)我國(guó)對(duì)超精密機(jī)床的研制也一直在進(jìn)行。北京機(jī)床研究所研制成功了JCS一027型超精密車(chē)床、JCS一03型超精密銑床、JCS一035型數(shù)控超精密車(chē)床等。機(jī)床課程設(shè)計(jì)目的在于通過(guò)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到結(jié)構(gòu)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件設(shè)計(jì)、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料的等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算能力。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品提出了高精度、高復(fù)雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對(duì)機(jī)床設(shè)備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對(duì)其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機(jī)床就是針對(duì)這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一體，是高度機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機(jī)電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流，是衡量機(jī)械制造工藝水平的重要指標(biāo)，在柔性生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)集成制造等先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools）是指采用數(shù)字形式信息控制的機(jī)床。詳言之，凡是用數(shù)字化的代碼將零件加工過(guò)程中所需的各種操作和步驟以及刀具與工件之間的相對(duì)位移量等記錄在程序介質(zhì)上送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算及處理，控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的工件的一類(lèi)機(jī)床即為數(shù)控機(jī)床[1]。數(shù)控機(jī)床的工作原理就是將加工過(guò)程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開(kāi)與夾緊、進(jìn)刀與退刀、開(kāi)車(chē)與停車(chē)、自動(dòng)關(guān)停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過(guò)控制介質(zhì)（如穿孔紙帶或磁盤(pán)等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個(gè)內(nèi)容：（1）對(duì)圖紙進(jìn)行分析，確定需要數(shù)控加工的部分；（2）利用圖形軟件（如CAXA制造工程師）對(duì)需要數(shù)控加工的部分造型；（3）根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）；（4）軌跡的仿真檢驗(yàn)；（5）生成G代碼；（6）傳給機(jī)床加工。數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)繁多，但從一臺(tái)完整的數(shù)控機(jī)床上講，數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體組成。為了提高本機(jī)床的加工精度，達(dá)到高精度的設(shè)計(jì)要求，在上述系統(tǒng)中加入一個(gè)測(cè)量裝置，這樣構(gòu)成了由閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的框圖。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程是：將控制機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過(guò)控制介質(zhì)輸入給機(jī)床數(shù)控裝置，數(shù)控裝置根據(jù)這些參量指令計(jì)算機(jī)得出進(jìn)給脈沖序列（包含有上述四個(gè)參量），然后經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換放大，最后控制工作臺(tái)按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動(dòng)。閉環(huán)控制：是在機(jī)床的最終的運(yùn)動(dòng)部件的相應(yīng)位置直接直線或回轉(zhuǎn)式檢測(cè)裝置，將直接測(cè)量到的位移或角位移值反饋到數(shù)控裝置的比較器中與輸入指令移量進(jìn)行比較，用差值控制運(yùn)動(dòng)部件，使運(yùn)動(dòng)部件嚴(yán)格按實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)[2]。 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要工人去搖手柄操作機(jī)床，但又要自動(dòng)的執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機(jī)床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱(chēng)為控制介質(zhì)（或稱(chēng)程序介質(zhì)、輸入介質(zhì)、信息載體）[3]。控制介質(zhì)又稱(chēng)信息載體，是人與數(shù)控機(jī)床之間的媒介物質(zhì)，反映了數(shù)控加工中全部信息。控制介質(zhì)有多種形式，它隨著數(shù)控裝置的類(lèi)型不同而不同，常用的有穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶、磁盤(pán)等。還有的采用數(shù)碼撥盤(pán)、數(shù)碼插銷(xiāo)或利用鍵盤(pán)直接將程序及數(shù)據(jù)輸入。另外，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，有些數(shù)控設(shè)備利用CAD/CAM軟件在其計(jì)算機(jī)上編程，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)通信，將程序和數(shù)據(jù)直接傳送給數(shù)控裝置。 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。現(xiàn)代的數(shù)控裝置普遍采用通用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控裝置主要硬件：包括微型機(jī)系統(tǒng)的基本組成部分，CPU、存儲(chǔ)器、局部總線以及輸入輸出接口等；軟件部分：就是我們所說(shuō)的數(shù)控系統(tǒng)軟件基本功能：讀入零件加工程序，根據(jù)加工程序所指定零件形狀，計(jì)算出刀具中心的移動(dòng)軌跡，并按照程序指定的進(jìn)給速度，求出每個(gè)微小的時(shí)間段（插補(bǔ)周期）內(nèi)刀具應(yīng)該移動(dòng)的距離，在每個(gè)時(shí)間段結(jié)束前，把下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)刀具應(yīng)該移動(dòng)的距離送給伺服單元。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電氣聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和位置檢測(cè)與反饋裝置等組成。目前數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，常用的控制對(duì)象可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)（后兩者等帶有光電編碼器等位置測(cè)量元件）[4]。數(shù)控機(jī)床的本體是指機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)體。可以在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上改裝，也可以單獨(dú)設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)通機(jī)床相比較，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分有以下特點(diǎn)： （1）數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短，傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)。（2）數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形小。 （3）更多地采用高效傳動(dòng)部件，一般采用滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副或塑料涂層導(dǎo)軌等。具有完善的刀具自動(dòng)交換及管理系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床的品種規(guī)格很多，分類(lèi)方法也各不相同。一般可根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)，按下面 4 種原則進(jìn)行分類(lèi)[5]。（1） 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制只要求控制機(jī)床的移動(dòng)部件從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動(dòng)過(guò)程中不