毕业设计开题报告一 引 言数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好的解决了现代机械制造中的结构复杂.精密.批量小.多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。但数控机床价格昂贵，一次性投入对企业来说负担很大。另一方面，在国内还有大量的普通机床,只需对其进行一些相关的技术性改造就可以形成一定生产能力的经济型数控机床。不仅 能节省很大一部分资金，还能提升其市场竞争力。具有极大的经济潜力。国内外现状：我国是制造业大国，随着科技的发展，科技技术是第一生产力越来越明显，制造的产品越来越复杂，精度也越来越高，以前的机床已不能满足当今世界加工要求，从而使数控技术得到广泛的运用。工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、8 0 年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技 术对传统产业（包括军、民机械工 业）进行技术改造。由于采用信息技术对国外军、民机械工 业进行深入改造（称之为信息化），最 终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到19 9 5 年只有1.9 ，而日本在19 9 4 年已达20.8 ，因此每年都有大量机电产品进口。 这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。我国是一个发展中国家，企业资金普遍紧张，而新的数控机床价格很贵，一台机床动不动就是几十万、几百万。因此决定了企 业不能把买新数控设备作为唯一的数控化之路。企业的数控化之路有三：一是对关键工艺的关键设备，当国内尚不能生产或与国外同类产品质量有较大差别时，则应下决心进口；第二是对原有已使用十几年的现有数控设备进行更新改造，即对电控进行更新，对机械部分进行大修，这样使现有数控设备可以像新机床一样，再可靠使用十年以上；第三是对现有普通设备进行数控化升级改造，实践告诉我们这种做法可以获得非常实用、非常便宜的数控机床，可以为企业节约大量技改资金。目前高档型数控系统和普及型数控系统的功能虽然越来越齐全, 但因价格较贵, 且在某些具体应用的场合, 这些系统的功能得不到充分应用。所以, 为了降低价格, 追求实用性, 便出现了适应不同加工要求, 功能简化的经济型数控系统。经济型数控系统可以满足一般的精度要求, 用于加工形状简单的直线、斜线、 圆弧以及带有螺纹的零件。它适用于多品种、大、中、小批量的自动化生产, 对产品的适应性强。加工出的产品尺寸一致性好、合格率高。可以节省大的需求潜力是很大的, 发展前景是光明的。而在数控系统的需求中, 符合我国国情, 具有中国特色的经济型数控系统, 因其技术成熟、质优价廉、覆盖面广、容易掌握 , 因而更加适合我国广大用户的需要。可见, 从我国的实际情况出发, 紧密围绕国民经济各行各业发展的需要, 大力发展量大面广的经济型数控系统, 可以显著地提高经济效益和社会效益 。研究内容:本次设计是将C6140改造成经济型数控机床。预期结果：通过改造后的机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件；可以实现加工的自动化，从而效率可比传统机床提高 37 倍；加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要修配；可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运；降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装， 缩短了新产品试制周期和生产周期， 。目 录1.总体或概念设计11.1 设计改造方案的 确定11.2 总体布局的设计32、数控系统 的选择 92.1、FANUC 0 系列的主要功能及特点： 92.2、SIEMENS 数控系统的主要功能： 122.3、FANUC 0i-A 系列的主要功能及特点： 123、数控系统的基本结构及连接 133.1、基本构成 133.2、部件 的连接 144、主传动系统的电气控制 165、进给系统的电气控制 166、刀架的电气控制 167、光电脉冲编码器 217.1 光电脉冲编码器的结构217.2 光电脉冲编码器的工作原理227.3 光电脉冲编 码器的应用（如何用于改装的 CK6132）228、总装图总图电柜图 9、系统安装调试与分析 24参 考 文 献25四川职业技术学院毕业设计第 1 页 共 25 页1.总体或概念设计一、总体方案：总体框架说明： 1、 PC 机可采用工控 PC 机，可满足该控制系统的控制要求。 2、运动控制卡。我们采用了由 ADVANTECH 公司生产的 PCL 运动控制卡。该卡是一种高速三轴步进电机运动控制卡，它有 16 位的数字输入、输出口，可 实现三轴联动。因此，它可以满足车床 X，Z 轴联动， 实现直线，圆弧插补 。 3、光电耦合电路是自己设计的，它的作用是能够隔离外部干扰信号对运动控制卡的信号冲击，提高系统的稳定性。 4、机床本体是由 C6140 改造而来，拆除原来的 丝杆，溜板箱，变速箱等，保留原来的三爪卡盘等。 5、步进电机及其 驱动器是采用南京四通公司的。驱动器的输入电压式 45V，考虑步进电机的步距角和丝杆的螺距，本系统 X 轴 的脉冲当量是 0.00125，Z 轴的脉冲当量是 0.0025。完全能够达到 0.005mm 的加工精度要求。 6、各种限位开关，减速开关，回零开关均安装在机床本体上，限位开关是起这硬件硬限位的作用，当车床加工工件超出加工范围时，车床自动停止加工。减速开关的作用是当车床刀架回零并走到车床零点附近时，减速开关被开启并通知车床减速走到零位置。 二、进给系统的设计 考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统尽可能的要减少中间传动环节。本车床的 X，Z 两轴进给 系统去掉了原来的进给系统的中间传动环节，直接采用了步 进电机刚性联轴器滚珠丝杆的传动方案。拆除原来的丝杆，增加少量的机械附件，就可安装步进电机及滚珠 丝杆螺母副。根据 计算，要求步进电机的扭距是 5 Nm。我 们选用步进电机是南京四通公司的 86BYG250C-SAFRBC-0