1 前言
国外利用数字计算机进行控制加工是从40年代开始的。1952年美国麻省理工学院在一台立式铣床上装了一套试验性的数控系统，成功地实现同时控制三轴的运动，它成了世界上第一台数控机床。此后，从60年代开始，其他一些工业国家如德国、日本等陆续地开发生产及使用数控机床。1974年微处理机直接用于数控机床，进一步促进了数控机床的普及应用和大力发展。随着数控机床的功能越来越完善，可靠性和性能越来越高，它在制造业中逐渐担当了越来越重要的角色。
我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。
由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。这样既可以提高加工生产率，改善加工工艺，还可以减少资金投入，减轻工人的劳动强度，缩短订购新的数控机床的交货周期时间。实践已经证明普通车床的经济型数控改造具有重大的实际价值，为此，在旧有车床上进行数控改造有着较好的市场前景。
本课题来源于生产实践。将CA6140型普通车床改造成经济型数控车床，应能实现CA6140车床原有功能，在机床的精度、性能等方面除保持原来状况外还有所提高。在整个设计过程中满足以下几点要求：
a．横向（X向）进给脉冲当量为0.005mm /脉冲；
b．进给速度范围：向 3 ～ 1000mm/min （无级调速）
快进速度：X向 1000 ～ 3000mm/min内任意设定；
c.原车床的主传动系统予以保留，横向进给系统由微机实现开环控制，两轴联动；
d.刀架采用自动转位刀架，具有切削螺纹的功能；
e.改造方便，成本低。
该设计的总体思路是采用以8031单片机为核心的数控装置控制加工过程。微机通过I/O接口发出驱动脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子带动滚珠丝杠转动，从而使工作台产生移动，实现纵向、横向的进给运动。由于步进电机需要的驱动电压较高，电流较大，如果将I/O输出信号直接与功率放大器相连，将会引起强电干扰，轻则影响单片机程序运行，重则导致单片机接口电路的损坏，所以在接口电路与功率放大器之间加上隔离电路，实现电气隔离。
2 总体方案设计
由于该设计是经济型数控改造，在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。
2.1 机械部分改造
横向进给机构的改造：拆掉原手动刀架和小拖板，安装上数控刀架；拆掉普通丝杆、光杆进给箱和溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，采用一级齿轮减速，步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。
2.2 数控系统部分设计
数控系统按运动方式分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续(轮廓)控制系统根据设计要求，CA6140车床要加工复杂零件轮廓，其各坐标轴的运动有着确定的函数关系。根据设计要求，本微机数控系统采用连续控制系统。
采用以步进电机驱动的开环控制。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。开环控制多用于负载变化不大或要求不高的经济型数控设备中。
采用简易数控装置，以步进电机为驱动机构，实现在微机控制下的自动加工。其工作原理是：根据加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机在监控程序的管理下工作，并通过专用控制程序，把用户加工程序转化成一定频率和数量的脉冲信号，经驱动电路放大后驱动纵横向二台步进电机转动，通过机械接口传动丝杠实现刀架纵、横两个方向的频率。自动回转刀架由单片机发出换刀转位指令，由自动刀架驱动电源驱动三相电机使刀架松开、抬起、旋转后再自动锁紧而完成转位换刀过程。
该经济型微机数控系统采用步进电机作为驱动元件。微机通过I/O接口发出驱动脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子带动滚珠丝杠传动，丝杠转动
图 2-1 CA6140车床数控改造的总体方案示意图
综上所述，本设计改造的总体方案为：采用MCS-51单片机对数据进行计算处理，
由I/O接口输出步进脉冲，步进电机经一级齿轮减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。数控改造后的车床不仅提高了原车床的精度和自动化程度，达到快速调整且仍能保持车床的通用性，而且提高了原车床的功能，利用数控方法准确地加工任意面的旋转体。
3 机械部分改造设计
3.1 横向进给系统的设计与计算
3.1.1 横向进给系统的设计
步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证同轴度，提高传动精度。 3.1.2 横向进给系统的设计计算 已知条件：
工作台重（根据图纸粗略计算） W=30kgf=300N 时间常数 T=25ms
滚珠丝杠基本导程 L=4mm 左旋 行程 S=230mm
脉冲当量 p δ=0.005mm/step
步距角 α=0.75 °/step 快速进给速度 νmax=1mm/min
A.切削力计算
查参考文献[1]可得知，横向进给量为纵向的1/2～1/3,取1/2,则切削力约为纵向的1/2
F z =(1/2)×152.76=76.38kgf=763.8N （3-1） 在切断工件时：
F z =0.5F z =0.50×76.38=38.19kgf=381.9N （3-2）
B.滚珠丝杠设计计算 a.强度计算 对于燕尾型导轨：
P=KF y +f ＇(F z +W) （3-3）
取K=1.4 f ＇=0.2 则
P=1.4×38.19+0.2×（76.38+30）
=74.74kgf=747.4N （3-4） 寿命值
L i =6
10
60Ti n i =61015000
1560??=13.5 （3-5） 最大动负载
Q=i L 3=35.13×1.2×1×74.74=213.55kgf=2135.5N （3-6）
根据最大动负荷Q 的值，可选择滚珠丝杠的型号。查参考文献[2]可知，选用型号为WL2004-2.5X1B 左，其额定动负荷为6100N ，所以强度足够用。
b.效率计算
螺旋升角γ=3°39′，摩擦角ψ=10′ 则传动效率 η=
)(?γγ+tg tg =)
10383(383'+'?'
?tg tg =0.956 （3-7）
c.刚度验算
滚珠丝杠受工作负载P 引起的导程的变化量
ΔL 1=EF PL 0±
=267619
.1106.2014.34
4.01074.74??????±=±
5.96×10-6cm （3-8） 滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量ΔL 2很小，可忽略，即：ΔL=ΔL 1。所以，导程变形总误差为
Δ=
o
L 100
ΔL=4.0100×5.96×10-6=14.9μm/m （3-9）
查表知E 级精度丝杠允许的螺距误差1m 长为15μm/m ，故刚度足够。
d.稳定性验算
由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相同，而支承方式由原来的一端固定、一端悬空，变为一端固定，一端径向支承，所以稳定性增强，故不用验算。
C.齿轮及转矩有关计算 a.有关齿轮计算
传动比 i=
p o L δ?360=67.13
5
005.0360475.0==?? （3-10）
故取 Z 1=18 Z 2=30
m=2mm b=20mm α=20°
d 1=36mm d 2=60mm d 1a =40mm d 2a =64mm
a=48mm
b.转动惯量计算
工作台质量折算到电机轴上的转动惯量
J I =（
π?
δp
180）2
W=（
75
.014.3005.0180??）2
×30×0.01=0.0439kgf ·cm 2（3-11）
丝杠转动惯量
J S =7.8×10-4×24×50=0.624kgf ·cm 2 （3-12）
齿轮的转动惯量
J 1z =7.8×10-4×3.64×2=0.262kgf ·cm 2 （3-13）
J 2z =7.8×10-4×64×2=2.022kgf ·cm 2 （3-14）
电机转动惯量很小可忽略，因此，总的转动惯量
J=()()0439.0262.0022.2624.05312
122+++???
?
??=+++I Z Z S J J J J i =1.258kgf ·cm 2 （3-15）
c ．所需转动力矩计算
n max =
o
L i
max υ=4
35
1000?
=41607r/min （3-16）
M max a =
2184.010025
.06.97.416258.1106.944max =???=?--T i Jn N ·m=2.23kgf ·cm （3-17） min /17.333
46014.35
15.0100100010001r DL fi L f n n o o t =??????===
πυ主
（3-18） N M at 0174.010025
.06.917
.33258.14=???=
-·m=0.1775kgf ·cm （3-19）
i L F M o
o f πη2=
=m N cm kgf i f ＇＇W ·028.0·287.05
8.014.323
4.0302.02==??????=πη （3-20） ()
()
m ·N 011.0cm ·kgf 116.09.015
8.014.3634.019.381i 6L F M 22
o o Y o ==-?????=η-πη=
（3-20）
m N cm kgf i L F M o Y t ·179.0·824.15
8.014.323
4.019.382==?????==
πη
（3-22） 所以，快速空载启动所需转矩
cm N cm kgf M M M M o f a ·33.26·633.2116.0287.023.2max ==++=++= （3-23） 切削时所需力矩：
cm ·N 04.24cm ·kgf 404.2824.1116.0287.01774.0M M M M M t o f at ==+++=+++=
（3-24）
快速进给时所需力矩：
cm N cm kgf M M M o f ·03.4·403.0116.0287.0==+=+= （3-25） 从以上计算可知：最大转矩发生在快速启动时，max M =2.633kgf ·cm=26.33N ·cm 3.1.3步进电机的选择
C6140横向进给系统步进电机的确定
cm N M M Lo q ·285.654
.010
633.24.0=?==
（3-26） 电动机选用三相六拍工作方式，查参考文献[1]表7-2知：
866.0=im q
M M （3-27） 所以，步进电机最大静转矩im M 为： cm N M M q im ·01.76866
.0825
.65866
.0==
= （3-28） 步进电机最高工作频率 Hz f p 3.3333005
.0601000
60max max =?==
δυ （3-29） 为了便于设计和计算，选用110BF003型三相六拍步进电机，能满足使用要求。 3.2数控车床的传动装置设计
数控机床的传动装置是指将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动的整个机械传动链及其附属机构。包括丝杠螺母副、导轨、工作台等。在数控机床数字调节技术领域，传动装置是伺服系统中的一个重要环节。因此，数控车床的传动装置与普通车床中传动装置在概念上有重要差别，它的设计与普通车床传动装置的设计不同。数控车床传动装置的设计要求除了具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态特性，即系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好。为确保数控车床进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械传动装置时，通常提出了无间隙、低摩擦、高刚度等要求。为了达到这些要求，采取主要措施如下：
a ．尽量采用低摩擦的传动，以减少摩擦力；
b ．链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度；
c ．量消除传动间隙，减少反向死区误差。 3.2.1螺旋传动
A ．概述
螺旋传动主要用来把旋转运动变为直线运动，或把直线运动变为旋转运动。其中，有以传递能量为主的传力螺旋，有以传递运动为主，并要求有较高传动精度的传动螺旋，还有调整零件相互位置的调整螺旋。螺旋传动机构又有滑动丝杠螺母、滚珠丝杠螺母和液压丝杠螺母机构。
在经济型数控车床的进给系统中，螺旋传动主要用来实现精密进给运动，并广泛采用滚珠丝杠副传动机构。
滚珠丝杠副传动是在具有螺旋滚道的丝杠和螺母间放入适当数量的滚珠。这些滚珠作为中间传动件，使螺杆和螺母之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦的一种传动装置。它由丝杠、螺母、滚珠及滚珠循环返回装置等四个部分组成。当螺杆转动
螺母移动时，滚珠则沿螺杆螺旋滚道面滚动，在螺杆上滚动数圈后，滚珠从滚道的一端滚出并沿返回装置返回另一端，重新进入滚道，从而构成闭和回路。
B．滚珠丝杠副传动的特点
a．传动效率高，摩擦损失小。
b．给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空程死区，定位精度高，刚度好。
c．启动力矩小，运动平稳，无爬行现象，传动精度高，同步性好。
d．有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
e．磨损小，使用寿命长，精度保持性好。
f．制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度值别别小，故制造成本高。
g．不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于中立的作用，下降时当传动切断后，不能立刻停止运动，所以需要添加制动装置。
C．滚珠丝杠副的支承方式
为了满足高精度、高刚度进给系统的需要，必须充分重视滚珠丝杠副支承的设计。
a．一端固定一端自由
a) 丝杠的静态稳定性和动态稳定性都很低。
b) 结构简单
c) 轴向刚度小
d) 适用于较短的滚珠丝杠安装和垂直的滚珠丝杠安装
b．两端铰支
a) 结构简单
b) 轴向刚度小
c) 适用于对刚度和位移精度要求不高的滚珠丝杠安装
d) 对丝杠的热伸长较敏感
e) 适用于中等回转速度
c．一端固定一端铰支
a) 丝杠的静态稳定性和动态稳定性都较高，适用于中等回转速度
b) 结构稍复杂
c) 轴向刚度大
d) 适用于对刚度和位移精度要求较高的滚珠丝杠安装
e) 推力球轴承应安置在离热源（步进电机）较远的一端
d．两端固定
a) 丝杠的静态稳定性和动态稳定性最高，适用于高速回转
b) 结构复杂，两端轴承均调整预紧，丝杠的温度变形可转化为推力轴承的预紧
力
c) 轴向刚度最大
d) 适用于对刚度和位移精度要求高的滚珠丝杠安装
e) 适用于较长的丝杠安装
综上所述，本设计中滚珠丝杠副支承方式由原来的一端固定、一端悬空，变为一端固定，一端径向支承。
D．滚珠丝杠副轴向间隙的调整
滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙。为了保证反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。消除间隙的方法采用双螺母结构，利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。用这种方法预紧消除轴向间隙时，应注意预紧力不宜过大，预紧力大会使空载力矩增加，从而降低传动效率，缩短使用寿命。此外，还要消除丝杠安装部分和驱动部分的间隙。
3.2.2 轴的结构设计
A．轴CAJJX6140-02-04的结构设计
由前面滚珠丝杠副的设计可知：滚珠丝杠的直径为20mm。由于丝杠与轴CAJJX6140-02-04通过联接套联接，考虑到轴的加工方便性和整体的连贯性，轴CAJJX6140-02-04的轴身部分直径与滚珠丝杠的直径相同，均为φ20mm，其长度根据原车床实际需要的尺寸而定，轴颈部分直径为17mm。
图3-1 轴CAJJX6140-02-04
B．轴CAJJX6140-02-08的结构设计
考虑与轴承内经的配合，所以该轴两端支承部分直径为17mm。由于该轴需与法兰盘联接，而且该轴相对较长，因此在设计时为了方便安装，降低装配难度，将轴身部分增加一个轴肩，直径适当减小，使其有一过渡，轴身直径为15mm。因为该轴的右端还需安装一个透盖，用双螺母对其紧固。轴与透盖用一键使其周向固定。查参考文献[3]可知，根据轴的直径选用型号为GB/T1098-1979的键，键槽宽度为3mm，深度为3.8mm。
图3-2 轴CAJJX6140-02-08
3.2.3透盖的结构设计
透盖的内径和长度由与之配合的轴CAJJX6140-02-08的直径和长度决定，所以透盖的直径为16mm,长33mm。因为选用型号为GB/T1098-1979的键，查参考文献[3]可知，毂t1=1.4mm，上偏差为+0.1，下偏差为0。外圆的直径由法兰盘的直径决定，为96mm。
图3-3 透盖CAJJX6140-02-01
3.2.4螺母座的结构设计
螺母座的长度根据滚珠螺母的长度而定。螺母座与滚珠螺母通过键进行轴向固定，查参考文献[4]可知，该键型号选用GB/T1096-1979，4×4×30。滚珠丝杠副通过螺母座带动工作台移动，因此螺母座通过螺钉与工作台联接。查参考文献[4]可知，螺钉型号选用GB/T70-1985。
图3-4 螺母座CAJJX6140-02-07
3.3自动转位刀架的设计
自动转位刀架的设计是普通机床数控改造机械方面的关键。在进行普通车床的经济型数控改造时，多采用外购自动转位刀架。由微机控制的自动转位刀架具有重复定位精度高,工件刚性好,性能可靠,使用寿命长以及工艺性好等特点。
自动转位刀架设计时,刀架要能自动完成抬起、回转、选位、下降、定位和压紧,即要设计出合理的机构又要检测出个顺序动作的电信号,以便由控制系统加以控制。
刀架的回转常采用微电机通过蜗轮蜗杆使刀架抬到一定高度时,由拨块带动刀架转动。刀架的选位由刀架位置的编码和微机程序来实现。
这里选用的是LD4-1型自动刀架，其工作原理是由微机发出换刀信号,使微电机正转,通过减速机构和升降机构将上刀体升至一定位置时,离合转盘起作用,带动上刀体旋转,旋转到所选刀位,发信盘发出刀位信号,使微电机反转,反靠初定位,上刀体下降,齿牙盘啮合，完成精定位，并通过蜗轮蜗杆，锁紧螺母，使刀架固紧。当夹紧力达到预先调好的状态时，过流继电器动作，切断电源，电机停转，并向微机发
出回答信号，开始执行下道工序。刀架的动作顺序简明地表示为：微电机——减速机构——升降机构——上刀体上升转位——信号符合——粗定位机构——上刀体下降——精定位——刀体锁紧——微电机停转——换刀回答信号——加工顺序执行。
4 微机数控系统设计
4.1概述
数控机械的开环数控系统一般用步进电机作为执行驱动元件，因此又称为开换步进控制系统。由于这种系统不使用位置、速度检测和反馈装置，没有闭环控制系统中的稳定性问题，因此具有结构简单、使用维护方便、可靠性高、制造成本低等一系列优点，适用于精度要求不太高的中小型数控设备。开环系统主要由脉冲分配器、驱动电源、步进电机组成。
步进电机是一种多相脉冲电机，它的各相绕组必须按一定的规律轮流供电，步进电机才能按一定的方向旋转。为实现步进电机各绕组间有规律轮流供电，可以采用硬件逻辑来实现，也可以用计算机软件来实现。
单片机通过运算不断地向步进电机发出脉冲分配信号，这样就使步进电机朝一个方向不断转动。单片机发出的脉冲速度快，步进电机也转得快，单片机发出的脉冲速度慢，步进电机也转得慢，这样单片机就可以通过改变输出脉冲的速度来改变步进电机的速度。单片机还可以通过改变脉冲分配的顺序来改变电机的转动方向。再通过机械传动使电机的转向、转速、转角变为工作台的进退、移动速度和位移量。单片机就是这样通过步进电机驱动系统来控制工作台运动的。
由于单片机脉冲输出的脉冲功率很小，不足以推动步进电机，因而必须有一个把脉冲信号放大到足以推动步进电机转动的放大器，这就是步进电机驱动电源。由于步进电机是一个电感性负载，电流的上升率受电感大小的影响而在高频运行时扭矩将有较大的下降。所以在设计驱动电源时必须采取适当的措施来提高电流的上升率以保证运行时有足够的扭矩。由此可见步进电机和步进电机驱动电源的性能好坏将对开环数控系统的性能起很重要的作用。
图4-1 数控系统结构框图
4.2 数控系统的硬件电路设计
任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，其性
能的好坏直接影响整个系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效的运行。机床数控系统硬件电路概括起来由CPU、总线、存储器以及I/O接口四部分组成。其中CPU 是数控系统的核心，作用是进行数据运算处理和控制各部分电路协调工作。存储器用于存放系统软件，应用程序和运行中所需要的各种数据。I/O接口是系统与外界进行信息交换的桥梁。总线则是CPU与存储器、接口以及其它转换电路联接的纽带，是CPU与部分电路进行信息交换和通讯的必由之路。
4.2.1微机机型和扩展存储器的选择
确定微机机型就是选择CPU。单片机价格低、可靠性较高，适用于控制，选择单片机做控制器比较合适。
根据总体方案的确定，微机采用MCS-51系列单片机。51系列有三种型号：8031是无ROM的8051；8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计就采用8031单片机。
8031单片机是美国Intel公司的产品MCS—51系列单片机的一个型号，是目前性能较高的8位单片微型计算机。8031单片机内部包含一个8位CPU，128字节的RAM，两个16位定时器，四个八位并行口，一个全功能串行口，可扩展的外部程序存储器和数据存储器的容量为64K字节，具有5个中断源并配有两个优先级，还有21个特殊功能寄存器。
所以8031单片机是一种理想的8位微型计算机，在各种数控系统中的到广泛的应用。
8031单片机是一个有40根引脚的双列直插式器件。
P0口：8位双向I/O口，既是数据线，又是低8位地址线，分时使用；
P1口：8位双向I/O口，可供用户使用的接口；
P2口：8位双向I/O口，系统外部存储器扩展时，作高8位地址线使用，系统不需要扩展时，也可以供用户使用；
P3口：8位双向I/O口，是一个双功能口。
ALE/PROG：访问外部存储器时，用于锁存地址线低8位字节的地址锁存允许输出。ALE提供一个定时信号，在与外部存储器存取数据时把P0口的低位地址字节锁存到外接的锁存器中。这个引脚也是EPROM编程时的编程脉冲输入端（PROG）。
EA/VDD：EA为高电平时，CPU执行内部程序存储器的指令。EA为低电平时CPU执行外部程序存储器指令。使用8031单片机时，EA必须接地。
8031单片机内只有128字节的RAM，没有ROM。机床数控系统需要的程序存储器和数据存储器的容量都较大，必须外接程序存储器（EPROM）和数据存储器（RAM）芯片。
A．程序存储器的扩展
a．选用27128芯片
常用的EPROM存储器有2716，2732，2764，27128，27256等，容量分别为2K、4K、8K、16K，32K。由于车床数控系统包括系统控制程序和加工程序，采用16KB×8的27128芯片，可与单片机所选的12MHz时钟相匹配。
27128EPROM芯片是一个有28根引脚的双列直插式集成元件。该芯片共有14根地址线A0～A13，8根数据线D0～D7，其余的为控制线。
27128低八位地址线和74LS373的输出端连接,高六位地址线直接与8031的P2.0～P2.5连接。它的八位数据线直接与8031的P0口连接。
ROM的寻址范围为0000H～3FFFH，并且采用译码器，使地址范围无重叠区。
b．地址锁存器74LS373
单片机规定P0口提供低8位地址线，同时又要作为数据线，所以P0是一个分时输出低8位地址和数据的通道口。为了把地址信息分离出来保存，提供外接存储器的低8位地址信息，通常采用74LS373作为地址锁存器。
除74LS373外，74LS273、8282、8212等芯片也可用作地址锁存器，使用时接法稍有不同，由于接线稍繁，多用硬件和价格稍贵，故不如74LS373用得普遍。74LS373作为地址锁存器。D1～D8是输入端，Q1～Q8是输出端，CE是片选端，片选端G与8031单片机的地址锁存信号ALE连接。当片选端G=1时，74LS373的输出端与输入端相通，当G端从高电平返回低电平（下降沿）时，输入的地址信息就被锁入Q1～Q8中。
B．数据存储器的扩展
a．选用62256芯片
数据存储器选用32K×8位的62256芯片，其地址范围为6000H～7FFFH，它的22脚当CS为高，自己也在高电平时，具有自动提供刷新RFSH的功能。也采用译码器，使其无重叠区的地址范围。
b．地址译码器74LS138
外部芯片都通过总线与单片机连接，单片机数据总线分时地与各个外部芯片进行数据传送，故需进行片选控制。若芯片内有多个地址单元时，还要进行片内地址选择。8031单片机应用系统的地址译码规定，外部扩展芯片与数据存储器统一编址，所以外部芯片不仅占用数据存储器一定数量的地址单元，而且要使用读/写信号与读/写指令完成数据传送。
经济型数控硬件结构中采用全地址译码方式。所谓全地址译码是：低位地址作为片内地址，高位地址用译码器译码，译码器输出的地址选择信号作为片选线连至每个外部芯片的片选端。
地址译码常用74LS138译码器，G1、G2A和G2B是赋能端，A、B、C是选择端，Y0～Y7是输出端。
74LS138地址译码电路输入端出占用了8031单片机的P2.5～P2.7三根高位地址线，剩余的13根地址线用作数据存储器的内地址线。74LS138译码器每一个输出端可接一个外部芯片的片选端实现分时片选控制，因此，一个74LS138译码器的8根输出端可以连接8个8K字节地址空间。单片机的读/写信号经过与门后控制译码器的赋能端G2A、G2B，这就保证只有在读/写状态时译码器输出端才会输出片选。
4.2.2确定I/O接口
8031只有P1口可作为普通I/O口用，所以需扩展。键盘需要32个键，采用矩
阵式键盘，需12个I/O口；显示器采用6个LED，需6个I/O接口；两个三相步进电机，采用软件环行分配器，需6个；刀架需4个；紧急停需1个。采用一片8279芯片和一片8255A即可。
键盘/显示器接口采用8279芯片，因为8279芯片是专用的键盘/显示器接口芯片，还可以编程。8279芯片具有消颤（去抖动）、双键同时按下保护功能。显示控制亦按扫描方式工作，可以显示8或16个数码（字符）。LED的个数应满足显示值的要求和便于显示。
8279与单片机8031的连接无特殊要求，除数据线、RESET、WR、RD直接连接外，CS与74LS138译码器输出线Y1相连；8279的IRQ经反相器与8031的中断请求输人线INT1相连；时钟输人端CLK与8031的地址锁存控制端ALE相连。8279键盘最大可配置8×8个键，实际用了32个键。扫描线信号为SL0～SL2，经74LS138译码器输出的4个列选信号，接入键盘列线。键盘行查询用了RL0～RL7的8根回馈线，接人键盘行线。8279配置的8位共阴极LED显示器，其字位线由扫描线SL0～SL2经译码器、驱动器提供，字段线由OUTA0～OUTBA3、OUTB0～OUTB3通过驱动器提供。
8255A的内部结构可分为四个部分：
a.数据总线缓冲器是一个8位的双向三态驱动器，用于与单片机的数据总线相连。
b.读/写控制逻辑根据单片机的地址信息（A1、A0）与控制信息（RD、WR、RE、SET），控制片内数据、CPU控制字、外设状态信息的传送。
c.控制电路根据CPU送来的控制字使所管I/O接口按一定工作方式工作。对C口甚至可按位实现“置位”或“复位”。
d.并行I/O接口有A、B、C三个端口。
A口：可编程为8位输入，或8位输出，或双向传送。
B口：可编程为8位输入，或8位输出，按不能双向传送。
C口：可分为两个4位口，用于输入或输出；也可用作A口、B口的状态控制信号。
8255A的D0～D7依次与8031的P0.0～P0.7连接；RD、WR、RESET与8031的同名引脚相连；A0、A1两跟地址线与锁存器74LS373输出的最低2位连接。自单片机接受地址信息、控制信息，在数据总线与端口间传送数据、状态控制信号，也自数据总线接受控制字。
4.2.3键盘接口设计
首先判断键盘上有无键闭合，先送8255的PA口一个数据为00H，使列线PA0～PA7的电平均为0，然后读PB口的PB0～PB2的状况；若不全为“1”，则有键闭合，此时延时10ms去掉抖动后再判断有无键闭合。如无则继续扫描，如有则判断按下的键号。
如确定有键按下时，便开始计算键值。当采用8行4列的键盘时，定义第一行的键为00H～03H，定义第二行键的键值为04H～07H，依次类推。首先判断是哪一
行有键闭合，若第一行有键闭合，设置初值为00H，若第二行有键闭合，则设置初值为04H，依次类推。接着对列线进行扫描以判断是哪一列闭合。方法上使PA0对应的列线输出低电平，其余均为高电平，判断一下是否第一列有键闭合，如有则列计数为00H，与初值相加则为键值，也即是键盘的键号，如无则把低电平移到第二列上再判断，直到四列线全判断完毕，找出列线为止。然后计算键值，最后可根据键号跳转到相应的键功能程序的入口。
图4-2 键盘程序框图
4.2.4显示电路设计
数码显示器是单片机应用产品中的廉价输出设备。它由若干个发光二极管组成的。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发亮。控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。这种笔画式的七段显示器，能显示的字符数量较少，但控制简单，使用方便。
动态显示是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描）。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。若显示的为数不大于8位，则控制显示器公共极电位只需一个8位并行口（称为扫描口）。控制各个显示器所显示的字形也需一个公用的8位口（称为数据口）。
在8031RAM中设置6个显示缓冲单元79H～7EH，分别存放6位显示器的显示数据。8255的A口扫描总是一位为高电平，即6位显示器中仅有一位公共阴极为低电平，其它为高电平。8255的B口输出相应位（阴极为低）显示数据的数据段，使某一位显示出一个字符，其它位为暗。依次地改变A口输出为高的位，B口输出对应的段数据，6位显示器就显示出缓冲器显示数据所确定的字符。
4.3 软件设计
车床数控系统设计与应用工作中，软件设计是一个重要方面。实际上，软件设计与硬件设计工作是不可分割的，二者必须结合进行。软件设计工作，按其功能可分二类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能；另一类是监控（管理）软件，它是控制微机系统按预定的操作方式运转的程序。但执行软件和监控软件没有明确的界限和固定的功能划分。习惯上把键盘解释程序作为监控程序，其它任务都分散在特定功能的执行程序中，并由监控程序来调用必要的功能模块，完成预定的任务。
在进行软件设计时，应从全局着眼，先将整个系统的任务按功能分成一个一个的模块，并为每一个执行模块定义，然后设计出每一个具体模块的程序，最后组成一个系统。不仅整个系统的程序结构可具有模块化的特性，而且其模块内部也可以分为小模块。模块特性对测试很有利，功能扩充也很方便。要增加新功能，只要增加新模块就能实现，像搭积木一样。因此，这样的模块程序设计方法，思路清晰，逻辑性强，柔性较大。
图4-3 数控系统框图
4.3.1 插补原理及其程序设计
A．概述
经济型数控车床是用步进电机驱动执行机构，使刀具相对工件沿着指定的路径运动，切削零件的轮廓，并保证切削过程中的每一点的精度和表面粗糙度符合一定的要求。每一方向的进给运动是靠步进电机驱动拖板产生的，而步进电机的运动则是靠数字脉冲来控制的。一个脉冲能使拖板产生的位移量或最小增量，常用Δx、Δy表示。因而，知道了平行于轴向的加工轮廓长度，就可换算成步进电机控制脉冲总数，从而完成零件加工。
随着计算机技术的发展，数控技术中采用的插补运算方法有多种多样，常用的方法有如下几种：
a．数字乘法器
b．逐点比较法
c．数字积分法
d．比较积分法
e．矢量判别法
f．最小偏差法
这些插补方法各有其长处和短处，并且不断发展和完善。其中，较为成熟并得到广泛应用的是逐点比较法和数字积分法。
B．逐点比较法直线插补方法及其程序设计
逐点比较法的插补原理是：计算机在控制加工轨迹过程中，每当刀尖（拖板）向某一方向移动一步，就要进行一次偏差计算和偏差判断，就是比较加工点同要求加工轨迹相应点的坐标之间的偏离程度，然后根据偏差的大小确定下一步的移动方
向，使刀尖始终紧靠要求的加工轮廓线运动，起到步步逼近的效果。这种插补方法的特点在于每控制刀尖移动一步时，都要完成四个工作节拍，即：
a.偏差判别判别刀具当前位置相对于给定轮廓的偏离情况，以此决定刀具移动方向；
b.进给根据偏差判别结果，控制刀具相对于工件轮廓进给一步，即向给定的轮廓靠拢，减少偏差；
c.偏差计算由于刀具进给已改变了位置，因此应计算出刀具当前位置的新
差，为下次判别作准备；
d.终点判断判别刀具是否已到达被加工轮廓线段的终点。若已到达终点，则停止插补；否则继续插补。
逐点比较法是我国数控装置中经常采用的一种插值运算方法，采用这种方法不仅可以加工直线轮廓，也可以加工圆弧曲线轮廓。其算法特点是：运算直观，插补误差小于一个脉冲量，输出均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调节方便。
a．设PIO端口为输出状态，其中A口控制x方向步进电机，B口控制y方向电机，步进电机均为三相六拍。
b．数据单元：设xe与ye均小于128，2900H单元放x；2901H单元放y；2801H 为x向步进电机控制码首址，2811H为y向步进电机控制码首址。
c．控制状态标志：2820H中，D0D2分别为xy向步进电机转停控制位，0为停，为转；D1D3分别为xy向的正反转控制位，0为反转，1为正转。
d．加工各种线型都从原点（0，0）开始。
项目5 型腔加工训练一 训练目的 ●根据工艺要求掌握内型腔和封闭凹槽加工方案。 ●合理选用刀具及合理的切削用量。 ●运用环切法切削内型腔。 ●掌握内型腔的加工刀具、走刀路线、去除余量的方法和编程技巧。任务1 工艺分析及理 1.零件图样的分析 零件图 图1-5-1
毛坯图 图1-5-2 如图1-5-1所示，零件材料为硬铝，切削性能较好，加工部分由内型腔和岛内型腔构成，图中主要尺寸注明公差要考虑精度问题。零件毛坯100mm×120mm ×20mm的方料，已完成上下平面及周边侧面的加工,如图1-5-2所示。 2.选择加工机床 用立式三坐标数控铣床或加工中心较为合适。机床型号：XK6325（FANUC-oi MC系统）或VMA600。这里选用VMA600加工中心。 3.加工工艺分析 本零件在加工中心上一次装夹即可完成所有加工内容，故确定一道工序，四个工步完成零件加工。 工步一用φ16的高速钢键槽铣刀环切法粗铣十字形凹槽。侧面留单边余量0.1mm。深度留0.1mm精加工余量。 工步二用φ16的高速钢立铣刀环切法精加工十字形凹槽到图纸尺寸要求。 工步三用φ8的高速钢键槽铣刀粗铣方形凹槽，侧面留单边余量0.1mm。深度方向留0.1mm精加工余量。 工步四用φ8的高速钢立铣刀精铣方形凹槽到图纸尺寸要求。 4.走刀路线 工步一环切法粗铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3。从A（-10，0）点下
至切削深度，按A→C→D→E→F→H→I→J→K→M→N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H→B→O的路线进给，从O（0，0）点抬刀。 图1-5-3 粗铣十字形凹槽走刀路线 工步二环切法精铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3所示。从A（-10，0）点下至切削深度，A→C建立左刀补，C→E直线切入，按E→F→H→I→J→K→M →N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H的路线进给，H→B直线切出，从B →O取消刀补，O点抬刀。 工步三粗铣封闭方型凹槽，方型凹槽内轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→A（0，-40）建立左刀补，A点下刀至切削深度，按A→B→C→D→E→F→H→I→J→A的路线进给，A点抬刀，A→O点取消刀补。 方型凹槽外轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→K（0，-40）建立右刀补，K点下刀至切削深度，按K→M→N→U→V→W→Q→P →S→K的路线进给，K点抬刀，K→O点取消刀补。
毕业设计任务书 毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造
内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。 技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。 工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。 软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件） 指导教师（签字）：年月日
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，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。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。 关键词：机床, 数控机床, 伺服进给系统, 单片机
1．前言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 数控机床和数控技术 (1) 1.3 数控机床的特点 (2) 1.4 数控机床的发展 (3) 2．总体方案的设计 (4) 2.1 设计任务与要求 (4) 2.1.1 课程设计的目的 (4) 2.1.2 课程设计的主要技术参数 (4) 2.2.3 课程设计的内容 (5) 2.2.4 课程设计的要求 (5) 2.2.5 课程设计的图纸 (5) 2.2 总体方案的设计 (5) 2.2.1 数控系统运动方式的确定 (5) 2.2.2 伺服进给系统的改造设计 (6) 2.2.3 数控系统的硬件电路设计 (6) 3．伺服进给系统的计算 (8) 3.1 确定系统脉冲当量 (8) 3.2 切削力的计算 (8) 3.2.1 纵车外圆 (8) 3.2.2 横切端面 (8) 3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 3.3.1 纵向进给丝杠 (9) 3.3.2 横向进给丝杠......................................... .11 3.3.3 纵向和横向滚珠丝杠螺母副几何参数..................... .14
目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
第六章 数控机床的自动换刀装置第一节自动换刀装置的形式数控机床 为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步发展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。 在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。其基本类型有以下几种。 一、转刀架换刀回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 0.001～0.005mm）。 一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧141 等。回转刀架按其工作原理分为若干类型，如图6-1所示。 图6-1a)所示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。 转位刀架 刀架内装信号盘上齿盘销钉端齿盘定位开电动机合下齿盘销钉n螺母弹簧安全离合器蜗轮副(a)(b) 刀架 凸轮凸轮拔爪棘爪上齿盘下齿盘电动机液压缸棘轮摆动阀芯(c)(e)(d)回转刀架的类型及其工作原理图6-1 图6-1b)所示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转1/4转（也可设计成六工位等）。 图6-1c)所示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转90o，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。 图6-1d)所示为电磁式刀架，它利用了一个有10kN左右拉紧力的线圈使刀架定 位锁定。 142
毕业设计 标题︰轴类零件工艺设计学生姓名︰ 系部︰机械工程系专业︰数控技术 班级︰ 指导老师︰ 校外指导老师︰
目录 摘要 (4) 1．绪论 (5) 1.1数控技术的现状与发展趋势 (5) 2. 零件工艺分析 (6) 2.1零件的用途 (6) 2.2零件图工艺分析 (6) 2.3零件毛坯及材料的选择 (7) 3.加工设备及辅助工具的选择 (9) 3.1机床的选择 (9) 3.2刀具的选择 (9) 3.3量具的选择 (10) 3.4夹具的选择 (10) 4.拟定工艺方案 (11) 4.1加工工序的划分 (11) 4.2加工顺序的确定 (11) 4.3加工路线的确定 (12) 4.4零件定位基准的确定 (14) 4.5装夹方式的确定 (15) 4.6工作坐标原点与换刀点的确定 (16) 5.切削用量选择 (17) 5.1背吃刀量的确定 (17) 5.2主轴转速的确定 (17) 5.3进给速度的确定 (19) 6.切削液的选择 (20)
7.工艺文件的制定及程序编制 (21) 7.1数控加工工艺卡 (21) 7.2刀具卡 (22) 7.3程序编制 (23) 8．机械加工精度及零件表面质量 (31) 8.1机械加工精度 (31) 8.2零件表面质量 (31) 结论 (33) 参考文献 (34) 附录 (35) 后记 (36)
摘要 数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。因此本文主要是对轴类零件的数控加工工艺进行分析，详细地阐述了轴类零件的加工工艺分析及制定加工方案的整个设计过程。该轴类零件的结构特点是由圆柱、圆弧、椭圆弧、螺纹、槽等组成内外表面的回转体。零件的加工过程是首先用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。工艺路线的拟订是制订工艺规程的关健，它与定位基准的选择有密切关系。其次在机床、刀具、夹具切削用量的选择中，着重考虑到其对零件的加工的因素，为工艺设计节省了大量的时间。提高了设计效率。本文内容大致介绍了数控技术的发展趋势、对零件加工工艺步骤分析以及数控编程等。利用计算机辅助设计-AuToCAD绘制椭圆轴的二维图，用G代码指令进行手工编程并制定了相关的工艺文件，最后对机械加工精度及零件表面质量进行分析。 关键词：数控技术、轴类零件、工艺设计、程序编制
毕业论文（设计）题目华中数控车床常见故障诊断与维修 班级 110217 专业数控设备应用与维护 分院工程技术分院 指导教师王锐
2013年 11 月 30 日 目录 摘要 (1) 第1章数控车床维修基础 (2) 1.1 数控车床维修的基本要求 (2) 1.2 故障的分析方法 (4) 1.3 维修的基本步骤 (5) 第2章华中系统的诊断与维修 (8) 2.1 CNC系统的主要故障 (8) https://www.doczj.com/doc/d43859349.html,C系统软件故障纤细及其成因 (9) https://www.doczj.com/doc/d43859349.html,C硬件故障现象及其成因 (9) 2.4 CNC系统的自诊断 (10) 第3章华中数控机床常见故障诊断及维修实例 (11) 3.1 数控机床出现急停故障 (11) 3.1.1机床一直处于急停状态，不能复位 (12) 3.1.2在自动运行的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障 (12) 3.1.3伺服单元报警引起的急停 (12) 3.1.4主轴单元报警引起的急停 (13) 3.2 机床回参考点（回零）故障 (13) 3.2.1参考点编码器类故障分析与维修 (13) 3.2.2回零重复性差或参考位置偏差 (14) 3.2.3参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移） (15)
3.2.4回参考点时，出现超程报警 (15) 3.2.5回参考点过程中出现“软超程”报警 (16) 3.3 刀架故障 (16) 3.3.1刀架抬起不转动故障 (17) 3.3.2刀架旋转不止故障 (18) 3.3.3刀架定位不准故障 (18) 3.3.4刀架转动不到位故障 (19) 3.4 数控机床PLC故障诊断的方法 (19) 第4章设计小结 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23) 摘要 系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功 能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。 数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障 是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触 不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、 灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。为了便于维修，现将各系统 的结构简介和维修如下。 关键词: 数控机床故障诊断，影响，分析故障，排除故障 第1章数控车床维修基础 1.1 数控车床维修的基本要求
目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)
4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数
目录 第一章绪论 (2) 第二章零件图纸分析 (5) 2.1 零件的特征 (5) 2.2 数值计算 (5) 第三章工件的定位与装夹 (7) 3.1加工精度要求 (7) 3.2定位基准的选择 (7) 3.3装夹方式 (7) 3.4工艺过程制定 (7) 第四章车削工艺分析 (9) 4.1 选择夹具 (9) 4.2 工步设计 (9) 4.3 刀具选择 (9) 4.4 设计走刀路线 (11) 第五章切削用量 (15) 5.1 切削用量 (15) 5.2 主轴转速的确定 (15) 第六章数控车床的对刀 (16) 6.1 刀位点 (16) 6.2 待加工毛坯的对刀 (16) 6.3 刀偏值的测定 (16) 第七章编程 (17) 第八章结论 (20) 参考文献 (21) 后记 (22)
数控车削加工工艺及编程 第一章绪论 关键词：数控车床车削加工工艺工艺分析 摘要：数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了数控车削的加工工艺。 数控机床产生20世纪40年代，随着科学技术和社会生产的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量要求越来越高，零件的形状越来越复杂，传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。 数控车床又称为CNC（computer numerical control）车床，即用计算机数字控制的车床，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。 一、数控车削加工工艺的内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面： （一）选择并确定零件的数控车削加工内容； （二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； （三）工具、夹具的选择和调整设计； （四）工序、工步的设计； （五）加工轨迹的计算和优化； （六）数控车削加工程序的编写、校验与修改； （七）首件试加工与现场问题的处理； （八）编制数控加工工艺技术文件；
题目数控机床的组成加工原理与工艺 系部：机电工程系 专业：机电一体化 指导老师： 班级： 学生：
目录 绪论 (1) 第一章数控车床的基本组成和工作原理 (4) 1.1 任务准备 (4) 1.1.1 机床结构 (4) 1.2 工作原理 (6) 1.3 数控车床的分类 (6) 1.4 数控车床的性能指标 (7) 1.5 数控车床的特点 (8) 第二章数控车床编程与操作....... . (10) 2.1 数控车床概述 (10) 2.1.1数控车床的组 (10) 2.1.2数控车床的机械构成 (11) 2.1.3数控系统 (11) 2.1.4数控车床的特点 (12) 2.1.5数控车床的分类 (13) 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 (13) 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 (13) 2.2 数控车床的编程方法 (13) 2.2.1设定数控车床的机床坐标系 (13) 2.2.2设定数控车床的工件坐标系 (14) 第三章数控车床加工工艺分析 (20) 3.1 零件图样分析......................................... (20) 3.2 工艺分析 (21) 3.3 车孔的关键技术 (21)
3.4 解决排屑问题 (21) 3.5 加工方法 (22) 第四章当前数控机床技术发展趋势 (24) 4.1 是精密加工技术有所突破 (24) 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显 (24) 结束语 (25) 参考文献 (26)
绪论 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯 机并加工零件。 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：●加工精度高，具有稳定的加工质量； ●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；●加工零件改变时，一 般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；数控折弯机 ●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成：●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 ●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件 和软件方面，都有飞速发展。
摘要 毕业设计(论文)作为大学所学知识得最后一次总结,其作用就是很重要得。它不但对我们所学得知识做了一次全面得检查与巩固,而且就是我们综合利用所学得全部理论与实践相结合得重要环节。 本次设计(论文)得内容为数控车床维修得条件、机床故障检查与排除分析得方法以及车床得保养与典型车床得诊断与维修等。在闫老师得耐心指导下。为我们介绍了数控车床得原理与应用,并且讲解了数控车床得维修方法与注意得事项,以及实践工作得方法与理论及解决实际问题得方法。为我们整个毕业设计(论文)取得了第一手资料。在毕业设计过程中闫老师提出了宝贵得意见与纠正我们得错误,从而使我们得毕业设计(论文)得以圆满成功。这次毕业设计(论文)使我受益匪浅。 首先,培养我们分析实际问题得能力与运用所学知识动手解决问题得能力,从而达到巩固,扩大与深化所学得理论知识,为即将走向得工作岗位打下坚实得基础。 其次,培养了我们深入实际,调整研究得工作方法。再次,培养我们熟悉有关技术政策,运用国家标准规范规定得能力,独立进行查找资料得能力。 数控车床自身所具有得明显优势使得它在工业中得应用前景极为乐观,随着数控技术进一步得开发与利用,我们深信,它必将在机械工程领域发挥巨大得作用、关键词:数控车床得保养硬件故障软件故障 目录 摘要..........................................................１前言.. (3) 第一章数控车床 (4) 一、数控车床?４ 二、数控车床?6 第二章数控车床 (15) 一、车床故障? 15 二、车床故障?1８
20 三、数控车床? 23 第三章车床得? 一、数控车床?2３ 二。数控车床 (24) 结论 (26) 感想 (27) 致谢? 28 参考文献·····················································２9 前言 数控机(车)床就是机电一体化得高技术产品,它得产生就是20世纪中期计算机技术,微电子技术与自动化技术高速发展得结果,就是在机械制造业要求产品高精度、高质量、高生产率、低消耗与中、小批量、多品种产品生产实现自动化生产得结果,机械制造业就是国民经济得支柱产业之一,但在实现多品种、小批量产品自动化生产方面曾遇到困难,对于大批大量生产,实现自动流水作业比较容易,但对于多品种小批量生产得自动化经历了漫长得道路,因为机械制造业属于离散型生产,它与化工生产、电力生产等连续型生产类型截然不同,在机械加工中,产品就是经过一道道工序、多次换刀与一系列动作逐步累加而成型得,通过成组技术将产品分类,力求把中、小批量产品转换成大批大量生产得形式,组成流水生产作业,在一定程度上可以使机械加工生产类型由离散型转化为连续型。但要把这种连续型生产实现柔性自动化,只有在数控车床诞生以后,把计算机技术引入金属切削车床之中,才从根本上解决了“柔性制造”(Ｆleｘible Ｍanufacturing)、自动化生产得实际问题,因此,毫不夸张地说:数控车床得产生就是机械制造业领域中得一场重大得技术革新, 经过半个世纪得不断改进、开拓与发展,数控车床已形成品种齐全,种类繁多、性能完善与外观造型完美得自动化生产装备,而且正在迈向更高得层次--实现无人化工厂.。 目前,数控车床得应用越来越广泛,其加工柔性好,精度高,生产效率高,具有很多得优点,但数控车床就是复杂得大系统,它涉及光、机、电、液等很多技术,发生故障就是难免得,机械锈蚀、机械磨损、机机械失效,电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声,软件丢失或本身有隐患、灰尘等,
课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院
目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)
2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
数控车床毕业设计
南京工程学院继续教育学院毕业论文典型轴类零件数控车削加工设计姓名：钱春花 学号：07323 专业：机电一体化 学历：大专 指导教师: 姜爱国
函授站：无锡交通高等职业技术学校 中国·南京 2012年5月 目录 前言（引言） 1．课题选择及说明 1．1 选题目标 1．2 课题说明 1．3图纸
2．加工内容和加工要求分析 2．1 加工结构及分布 2．2 加工要求分析 2．3 加工重点和难点分析 2．4加工内容和要求分析表 3．1加工方案设计初步考虑 3．1 加工过程设计 3．2 加工设计其它方案及优化4．加工设备选用 4．1机床选用： 4．2刀具选择 4．3夹具选用： 4．4量具 4．4工具清单 5．加工程序 6．操作加工要点 6．1加工准备 6．2工件加工 6．3对工件加工操作的改进 7．课题设计小结 7．1设计内容总结 7．2设计效果论证 7．4设计不足分析和可能的优化展望 7．3设计体会 参考文献资料
1．课题选择及说明 1．1 选题目标 通过典型轴零件数控车床加工设计，进一步提高工艺分析、工艺设计及工艺技术文件的编写、程序编写，提高综合数控加工技能。 是专业各门课程综合应用，提高专业能力。 设计与工作实际相结合，提高工作适应能力。 目的： 1、通过零件加工工艺设计进一步掌握零件加工的过程和每一步的加工要求，在设计过程中，充分利用在校所学内容，使之融会贯通，加深对所学内容的理解和掌握。 2、设计过程中必须认真考虑加工三要素的设定，它们是加工中最重要的三个参数。合理设置可以提高加工精度，缩短加工时间，节约生产成本。通过设计可以更深一点地理解并掌握三要素的设定方法。 3、设计中涉及了车断面、车外圆、车椭圆、镗孔、车内外螺纹等加工方式。通过对如上常用加工方式的工艺设计，熟悉了这些加工方式的加工特点，工艺设计的方法。 4、在此次设计过程中，肯定会遇到各种各样的困难，这也能提高我遇到问题解决问题的能力。对今后的工作以及生活都大有益处。 意义： 1、随着全国产业机械化的提高，相应的机械零件的加工精度要求也随之愈加严格，对零件加工工艺进行合理设计能更好的在现有的加工条件下使加工精度得以最大化。 2、在制造业要求“成本最低化，利益最大化”的大前提下，零件加工工艺也有充分的必要性。它可以缩短加工时间，提高生产效率，降低原材料的报废率，从另一方面讲，也有效的降低了工人们的劳动强度。
江西城市职业学院2011届毕业设计 题目：数控机床自动润滑系统设计 分院：机电工程学院 班级：数控08—1班 学号： 080744080104 学生姓名： XXXX 起讫日期： 指导教师：职称： 教研室主任： 审核日期：
数控机床自动润滑系统 摘要 机床润滑系统的设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。但是在润滑系统的电气控制方面，仍存在以下问题:一是润滑系统工作状态的监控。数控机床控制系统中一般仅设邮箱釉面监控，以防供油不足，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反应。二是设置的润滑循环和给油时间单一，容易造成浪费。数控机床在不同的工作状态下，需要的润滑剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的润滑油量要少。针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制部分进行了改进设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好的润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。 数控机床中润滑系统为间歇供油工作方式。因此，润滑系统中的压力采用定期检查方式，即在润滑泵每次工作以后检查。如果出现故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，润滑系统内的压力就会突然下降或升高，此时应立即强制机床停止运行，进行检查，以免事态扩大。油面过低以往习惯的处理方法是将“油面过低”信号与“压力异常”报警信号归为一类，作为紧急停止信号。一旦PMC系统接收到上述信号，机床立即进入紧急停止状态，同时让伺服系统断电。但是，与润滑系统因油路堵塞或漏油现象而造成“压力异常”的情况不同，如果润滑泵油箱内油不够，短时间不至于影响机床的性能，无需立即使机床停止工作。但是，出现此现象后，控制系统应及时显示相应的信息，提醒操作人员及时添加润滑油。如果操作人员没有在规定时间内予以补充，系统就会控制机床立即进入暂停状态。只有及时补给润滑油后，才允许操作人员运行机床，继续中断的工作。针对“油面过低”信号，这样的处理方法可以避免发生不必要的停机，减少辅助加工时间，特别是在加工大型模具的时候。在设计时，我们将“油面过低”信号归为电气控制系统“进给暂停”类信号，采用“提醒——警告——暂停，禁止自动运行”的报警。一旦油箱内油过少，不仅在操作面板上有红色指示灯提示，在屏幕上也同时显示警告信息，提醒操作人员。如果该信号在规定的时间内没有消失，则让机床迅速进入进给暂停状态，此时暂停机床进行任何自动操作。操作人员往油箱内添加足够的润滑油后，只需要按“循环启动”按钮，就可以解除此状态，让机床继续暂停前的加工操作。 该系统采用PLC进行控制。正常情况下，按下启动按钮，润滑电动机M立即运行，20S
一、前言 制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。21世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。 本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算。 下面就是本文的主题，关于数控车床的编程与实例。
二、数控机床（主要介绍数控车床） 2.1数控车床简介 数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。 数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。 2.2数控技术的发展趋势
数控机床维修及维护毕业论文 第一章数控车床的维修 一、数控车床维修工作的基本条件 数控车床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控车床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。 1．人员条件 数控车床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。 1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。 2）知识面要广，要学习并基本掌握有关数控车床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括基本数控知识。 3）应经过良好的技术培训，数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控车床的技术培训，首先是参加相关的培训班和车床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。 4）勇于实践，要积极投入数控车床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。
5）掌握科学的方法，要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。 6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。 7）掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。 2．物质条件 1）准备好通用的和某台数控车床专用的电气备件。 2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。 3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。 4）每台数控车床所配有的完整的技术图样和资料。 5）数控车床使用、维修技术资料档案。 3．关于预防性维护 预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作容主要包括下列几方面的工作：1）人员安排为每台数控车床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。 2）建档针对每台车床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。 3）日常保养对每台数控车床都应建立日常维护保养计划，包括保养容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧,继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。