CA6140車(chē)床主軸箱的數(shù)控改造設(shè)計(jì)(cad圖紙+說(shuō)明書(shū)),ca6140,車(chē)床,主軸,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單
平原大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目： CA6140車(chē)床主軸箱的數(shù)控改造
班 級(jí)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
日 期： 2007 年 5 月 20日
平原大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
目 錄
摘 要...................................................2
關(guān)鍵詞..................................................2
第一章：前言............................................2
一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)....................................3
二、進(jìn)行數(shù)控改造的必要性..............................3
第二章：設(shè)計(jì)任務(wù)........................................4
一、CA6140車(chē)床主傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)分析....................4
二、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的........................................5
（1）電機(jī)的選擇.....................................5
（2）同步帶的選擇和校核.............................7
（3）主軸組件的選擇................................10
三、潤(rùn)滑系統(tǒng).........................................12
四、數(shù)控系統(tǒng)的改造...................................13
五、結(jié)束語(yǔ)...........................................16
六、參考文獻(xiàn).........................................16
CA6140車(chē)床主軸箱的數(shù)控改造
摘 要
本文主要從CA6140車(chē)床主傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)分析，以及主傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸組件設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)的改造四個(gè)方面對(duì)CA6140車(chē)床主軸箱的數(shù)控改造。
This text mainly from the CA6140 lather lord spread to move to become a box structure soon analytical, and the lord spread to move system, principal axis module a design, lubricate system and count to control reform of system 4 control a reformation to the number of the CA6140 lather principal axis box.
關(guān)鍵詞：
數(shù)控機(jī)床，數(shù)控改造， 主軸箱，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
Keywords:
The number controls lather , numerical control reform , the main spindle box , step-by-step electric motor。
第一章 前言
機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類(lèi)提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開(kāi)創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。
數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開(kāi)和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。
一.數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)：
1. 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。
2. 加工精度高；
3. 生產(chǎn)效率高；
4. 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；
5. 良好的經(jīng)濟(jì)效益；
6. 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。
二 .機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性
?? ??微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。
? 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。?
可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。
由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件?在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
?擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。
??? ?以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
???? 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱(chēng)之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
?
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)
論文（設(shè)計(jì)）主要內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo)
1.主要內(nèi)容
對(duì)CA6140車(chē)床主傳動(dòng)變速箱進(jìn)行數(shù)控改造。研究?jī)?nèi)容包括CA6140車(chē)床頭箱結(jié)構(gòu)分析、步進(jìn)電機(jī)選擇、主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)等。
2.技術(shù)指標(biāo)
（1）主軸調(diào)速范圍：0～2000r/min；
（2）步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制。
對(duì)于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本。
一、CA6140車(chē)床主傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)分析
主軸箱的結(jié)構(gòu)分析
????機(jī)床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)件.表達(dá)主軸箱各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系時(shí)常用展開(kāi)圖.展開(kāi)圖基本上 是按各傳動(dòng)鏈傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序,沿軸心線剖開(kāi),并展開(kāi)在一個(gè)平面上的裝配圖(如圖1) ：
1——花鍵套；2——帶輪；3——法蘭；4——箱體；5——鋼球；6——齒輪；7——銷(xiāo)；8、9——螺母；10——齒輪；11——滑套；12——元寶銷(xiāo)；13——制動(dòng)盤(pán)；14——制動(dòng)帶；15——齒條；16——拉桿17——撥叉；18——齒扇；19——圓鍵；
???????????????????圖1 CA6140型車(chē)床主軸箱展開(kāi)圖
?????該圖是沿軸IV一I一II一III(V)一VI一XI一X的軸線剖切面展開(kāi)的。展開(kāi)圖把立體展開(kāi)在一個(gè)平面上，因而 其中有些軸之間的距離拉開(kāi)了。如軸IV畫(huà)得III與軸V較遠(yuǎn)，因而使原來(lái)相互嚙合的齒輪副分開(kāi)了。讀展開(kāi)圖時(shí) ，首先應(yīng)弄清楚傳動(dòng)關(guān)系。
??????1卸荷帶輪電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶將運(yùn)動(dòng)傳至軸I 左端的帶輪2（見(jiàn)圖1的左上部分）。帶輪2與花鍵套1用螺釘連接成一體，支承在法蘭3內(nèi)的兩個(gè)深溝球軸承上。法蘭3固定在主軸箱體4上，這樣帶輪2可通過(guò)花鍵1帶動(dòng)軸I旋轉(zhuǎn)，皮帶 的拉力則經(jīng)軸承和法蘭3傳至箱體4。軸I 的花鍵部分只傳遞轉(zhuǎn)距，從而可避免因皮帶拉力而使軸I產(chǎn)生彎曲變 形。這種帶輪是卸荷的（既把徑向載荷卸給箱體）。
一、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：
1．電機(jī)的選擇
數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的控制電動(dòng)機(jī)。利用它可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的全數(shù)字化伺服系統(tǒng)，并且不需要反饋環(huán)節(jié)，所以在開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中獲得了極其成功的應(yīng)用。概括起來(lái)它具有如下特點(diǎn)：
1） 送給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組一個(gè)電流脈沖，其轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)角度，并稱(chēng)之為步距角
2） 有脈沖就走，無(wú)脈沖則停。
3） 脈沖數(shù)增加，角位移隨之增加。
4） 脈沖頻率越高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高；反之則低。
5） 脈沖頻率變化太快，會(huì)引起失步或過(guò)沖。
6） 改變分配脈沖的相序就可改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。
7） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是步進(jìn)形式，故稱(chēng)之為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
8） 定子繞組所加電源要求是脈沖電流形式，古也稱(chēng)之為脈沖電動(dòng)機(jī)。
9） 輸出轉(zhuǎn)角精度也較高，并且一般只有相鄰誤差，而無(wú)積累誤差。
所以在本次改造中選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為主軸的驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的裝置。
主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖2所示
圖2 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖
CA6140數(shù)控車(chē)床是我廠自行設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床，主運(yùn)動(dòng)是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪傳動(dòng)至主軸。鑒于車(chē)床的特點(diǎn)，圖3是本機(jī)床主軸要求的功率P、轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n主的特性曲線，這個(gè)特性是以主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速n計(jì)為分界的。從n計(jì)至最高轉(zhuǎn)速nmax的區(qū)域a為恒功率區(qū)；從最低轉(zhuǎn)速nmin至n計(jì)的區(qū)域b為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)。
圖1 主軸功率轉(zhuǎn)距與轉(zhuǎn)速的特性曲線
因?yàn)樵瑿A6140車(chē)床的功率為7.5kw為了改進(jìn)后功率與改進(jìn)前功率相符。
另原功率為P1，
那么它的輸出功率為：
33KW
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率為:2=KW
在這里我們選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為2度，則
為轉(zhuǎn)子齒數(shù) N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距需要的脈沖數(shù)
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖電源的頻率為：
查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得選用BF系列160BF5B-1.5/0.75的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)
一、同步齒形帶的選擇和校核
在車(chē)床改造時(shí)中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與四缸傳動(dòng)副之間裝有減速機(jī)構(gòu)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)可得到所需的脈沖當(dāng)量和增大的驅(qū)動(dòng)力矩。通常采用齒輪傳動(dòng)或同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同步齒形帶傳動(dòng)是一種新型的帶傳動(dòng)，其利用同步帶的齒型與帶輪的輪齒傳遞運(yùn)動(dòng)，無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，無(wú)噪聲，無(wú)需潤(rùn)滑，傳動(dòng)精度和效率高，同步帶傳動(dòng)的帶速高達(dá)40~80m/s.傳遞功率可達(dá)100KW，傳動(dòng)比可達(dá)10~20，傳動(dòng)效率98%。因此在這次數(shù)控改造中我們采用同步齒形帶來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。
同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟為：
（1）模數(shù)
根據(jù)表1.表2 m=4
（2）齒數(shù)
查表3選
（3）帶輪節(jié)圓直徑為：
同步帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
（4）帶速為：
（5）中心距為：
則210
16
載荷平穩(wěn)
1
1.1
1.2
載荷變動(dòng)小
1.2
1.4
1.6
載荷變動(dòng)大
1.4
1.7
2
小帶輪最小齒數(shù)
小帶輪轉(zhuǎn)速n1(r/min)
模數(shù)m/mm
1.5
2
2.5,3
4
5
7
10
<1000
12
14
16
18
20
22
24
1000～3000
14
16
18
20
22
24
26
>3000
16
18
20
22
24
傳動(dòng)比系數(shù)k1
n1/n2
≥1/1.25
<1/1.25～1/1.7
<1/1.7～1/2.5
<1/2.5～1/3.5
<1/3.5
k1
1
0.95
0.9
0.85
0.8
聚氨酯同步帶（強(qiáng)力層為鋼絲繩）的質(zhì)量和許用拉力
模數(shù)m/mm
1.5
2
2.5
3
4
5
單位寬度每米長(zhǎng)度的質(zhì)量
18
24
30
35
48
60
單位寬度的許用拉力
4
6
8
10
15
25
同步帶的齒數(shù)、長(zhǎng)度和寬度
齒數(shù)z
模數(shù)m
1.5
2
2.5
3
4
5
名義長(zhǎng)度L
35
164.9
219.2
274.9
329.9
40
188.5
251.3
314.2
377
502.7
628.3
50
235.6
314.2
392.7
471.2
628.3
785.4
60
282.7
377
471.2
565.5
754
942.5
70
329.9
439.8
549.8
659.7
879.7
1099.6
80
377
502.7
628.3
754
1005.3
1256.6
90
424.1
565.5
706.9
848.2
1131
1413.7
100
471.2
628.3
784.4
942.5
1256.6
1570.8
寬度b
8～32
10～15
12～60
12～60
16～80
20～80
寬度系列
8、10、12、16、20、25、32、40、50、60、80
1、主軸組件的設(shè)計(jì)
主軸在改造過(guò)程中還可以選用原來(lái)的主軸，因?yàn)橹鬏S在精度、力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性上都能滿足改造后的要求。軸的支撐軸頸、配合軸頸是軸類(lèi)零件的主要表面，它影響軸的旋轉(zhuǎn)精度與工作狀態(tài)。CA6140車(chē)床主軸支撐軸頸和配合軸頸的尺寸精度通常為IT6~9級(jí)公差，特別精密的軸頸為IT5級(jí)，甚至更高。在力學(xué)性能上由于主軸在工作時(shí)，應(yīng)力集中在主軸心部，而CA6140車(chē)床主軸采用空心形狀大大減小了應(yīng)力的集中，使軸的剛度有很大提高。
主軸支撐是主軸組件的重要組成部分，主軸支撐是指主軸軸承、支撐座及其相關(guān)零件的組合體，其中核心元件是軸承。滾動(dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)轉(zhuǎn)速和載荷變動(dòng)的范圍大；能在零間隙或負(fù)間隙條件下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，具有教高的旋轉(zhuǎn)精度和剛度；軸承潤(rùn)滑容易，維修、供應(yīng)方便，摩擦因數(shù)小等。
主軸懸伸量的確定。主軸懸伸量a是指主軸前支撐徑向支反力的作用點(diǎn)到主軸前端面之間的距離，它對(duì)主軸組件剛度影響較大。根據(jù)分析和試驗(yàn)，縮短伸量可以顯著提高主軸組件的剛度和抗振性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡量縮短懸伸量a。
前軸徑 后軸徑
根據(jù)結(jié)構(gòu)定懸伸長(zhǎng)a=115mm
(1) 求軸承剛度
主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩
=9550=1260.6Nm
床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑60％即：240mm
故半徑為0.12m
==10505N
=0.5 =5252.5N
故總切削力為F＝＝11745N
先暫取初值為： =2.5即暫取的初值為2.5×115＝287mm
前后支撐支反力和分別為：
＝F=1N
=F=11754N
取前后支撐剛度為＝1530N／m
=1030 N／m
(2) 求懸體跨距
==1.495
初算時(shí)可假設(shè)主軸當(dāng)量外徑D為前后軸頸的平均值，即：
D ＝ （115+80）／2=98mm
故慣性矩為： I ＝
則
查下圖得
/a值與原假設(shè)值相近，符合要求。
圖4 主軸最佳跨度計(jì)算線圖
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得所選的軸承為6020深溝球滾動(dòng)軸承、6018深溝球滾動(dòng)軸承、6015深溝球滾動(dòng)軸承三種類(lèi)型
如圖5：
圖 5 改造后主軸圖
滾動(dòng)軸承
三、潤(rùn)滑系統(tǒng)
油氣潤(rùn)滑方式 這種潤(rùn)滑方式不同于油霧潤(rùn)滑方式，油氣潤(rùn)滑是用壓縮空氣把小油滴送進(jìn)軸承空隙中，油量大小可達(dá)最佳值。壓縮空氣有散熱作用，潤(rùn)滑油可回收，不污染周?chē)諝?。油氣?rùn)滑原理圖如圖6：
1.吸油管 2、7、9.螺母 3.管接頭 4.偏心套 5.定子 6、10.潤(rùn)滑油管 8.三通管接頭 11.轉(zhuǎn)子 12.葉片13.回油管
圖6 油氣潤(rùn)滑原理圖
根據(jù)軸承供油量的要求，定時(shí)器的循環(huán)時(shí)間可從1－99min定時(shí),兩位兩通氣閥每定時(shí)開(kāi)通一次,壓縮空氣進(jìn)入注油器,把少量油帶入混合市,經(jīng)節(jié)流閥的壓縮空氣,經(jīng)混合室把油帶入塑料管道內(nèi),油液沿管道壁被風(fēng)吹入軸承內(nèi),此時(shí)形成小油滴狀.
三、數(shù)控系統(tǒng)的改造
數(shù)控在廣義上講是指利用數(shù)字化信息實(shí)行控制，也就是利用數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其被控對(duì)象可以是各種生產(chǎn)過(guò)程。從狹義上講是利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床軌跡和狀態(tài)實(shí)行控制。
任何生都有一定的過(guò)程。采用數(shù)字控制技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程被某種語(yǔ)言編寫(xiě)的程序來(lái)描述，以數(shù)字形式送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ每刂蒲b置；利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力，識(shí)別出該程序描述的生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)計(jì)算機(jī)和處理將此程序分解為一系列的動(dòng)作指令，輸出并控制生產(chǎn)過(guò)程中相應(yīng)的執(zhí)行對(duì)象，從而可使生產(chǎn)過(guò)程能在人不干預(yù)或少干預(yù)的情況下自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。
數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)控制裝置）、機(jī)床電器控制裝置四部分組成，機(jī)床本體為被控對(duì)象，如圖7：
圖 7
數(shù)控系統(tǒng)是嚴(yán)格按照外部輸入的程序?qū)ぜM(jìn)行自動(dòng)加工的。輸入裝置將數(shù)控加工程序等各種信息相互如數(shù)控裝置，輸入的內(nèi)容及數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以通過(guò)輸出裝置觀察。常用的輸入/輸出裝置有紙帶閱讀機(jī)、盒式磁帶錄音機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、通信網(wǎng)絡(luò)接口、CRT及各種顯示器件等。
數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它的主要功能是：正確識(shí)別和解釋數(shù)控加工程序，對(duì)解釋結(jié)果進(jìn)行各種數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯判斷處理，完成各種輸入、輸出任務(wù)。其形式可以是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專(zhuān)硬件數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置。前者稱(chēng)為硬件數(shù)控裝置，或NC裝置，其數(shù)控功能由硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)；后者稱(chēng)為CNC裝置，其數(shù)控功能由硬件和軟件共同完成。數(shù)控裝置將數(shù)控加工程序按兩類(lèi)信息分別輸出：一類(lèi)是連續(xù)控制量，送往驅(qū)動(dòng)控制裝置；另一類(lèi)是離散的開(kāi)關(guān)控制量，送往機(jī)床電器邏輯控制裝置。
伺服系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)控制裝置）位于數(shù)控裝置和機(jī)床本體之間，包括進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置。進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置由位置控制單元、速度控制單元、電動(dòng)機(jī)組成，它按照數(shù)控裝置發(fā)出的位置控制命令和速度控制命令正確驅(qū)動(dòng)機(jī)床受控部件的移動(dòng)。主軸驅(qū)動(dòng)裝置主要由速度控制單元組成。
機(jī)床電器控制裝置也位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，接受數(shù)控裝置發(fā)出的開(kāi)關(guān)命令，主要完成主軸選速、起停和方向控制功能。其形式可以是繼電器控制線路或可編程邏輯控制器（PLC）。
計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)，因此，其組成形式更加靈活。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的基本組成如下圖所示，它具有數(shù)控系統(tǒng)一般組成形式的各個(gè)部分。此外，現(xiàn)代數(shù)控裝置不僅能通過(guò)讀取信息載體方式，還可以通過(guò)其他方式獲得數(shù)控加工程序。
數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)三類(lèi)。其中開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)只有前向通道，沒(méi)有反饋通道，控制簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，價(jià)格比較低廉，在國(guó)內(nèi)被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和普通機(jī)床數(shù)控改造過(guò)程中。所以在這次數(shù)控改造中我們優(yōu)先選擇這類(lèi)數(shù)控伺服系統(tǒng)。
開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測(cè)裝置，也無(wú)反饋電路，一般以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件，其框圖如下圖所示
數(shù)控裝置輸出的指令進(jìn)給脈沖竟驅(qū)動(dòng)電路功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依次通電/斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過(guò)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。
數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床最大的不同在于其各部分之間的連接不僅依靠機(jī)械機(jī)構(gòu)，而且還要依靠電氣裝置。
圖 9
結(jié)束語(yǔ)：
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)3年中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)3年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)的知識(shí)一個(gè)匯總和概括，使我們每個(gè)人都能了解自己學(xué)道了什么，理解多少，會(huì)運(yùn)用多少，還有多少知識(shí)不了解，需要進(jìn)一步了解，加深理解，所以，在以后的工作中，繼續(xù)學(xué)習(xí)和加深。在此我非常感謝徐老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。
由于是第一次做畢業(yè)設(shè)計(jì)難免有所不足之處，還望老師諒解。
參 考 文 獻(xiàn)
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