数控专业普通车床的数控化改造.docx

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数控专业普通车床的数控化改造

河北机电职业技术学院毕业设计论文

数控专业毕业论文

16届机械工程系

专业：

机电设备维修与管理

学号：

021*******24

学生姓名：

王建

指导老师：

董建荣

完成日期2016年6月22日

摘要

数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。

数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。

但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。

如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。

因此，普通机床的数控化改造大有可为。

数控机床的优点：

具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，可加工形状复杂的零件，改善劳动条件，利于生产管理和机械加工自动化的发展。

普通机床的缺点：

普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。

由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。

普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。

适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。

因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。

也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

关键字：

数控化、改造、意义、普通车床

目录

绪论................................................................................................3

一．数控机床改造的背景和意义..........................................................4

1.1数控机床在我国的发展现状....................................................4

1.1.1车床数控化改造的意义.................................................5

1.1.2普通车床数控化改造的优点...........................................5

1.2数控化改造的内容..............................................................7

1.3机床数控化改造的必要性.....................................................12

二．车床数控改造的构思与方案.........................................................12

2.1改造任务........................................................................12

2.2改造方案的论证................................................................13

2.3改造方案的确定................................................................14

三．主要结构的数控改造方法............................................................14

3.1数控系统的改造................................................................14

3.2纵向（Z向）进给系统的改造.................................................18

3.3横向（X向）进给系统的改造.................................................21

3.4刀架..............................................................................21

3.5主轴传动系统的改造...........................................................22

3.5.1改造思路........................................................................22

3.6滑动导轨副的改造..............................................................22

四．安全防护...............................................................................22

4.1硬防护.............................................................................22

4.2软防护.............................................................................23

五．总结.....................................................................................23

参考文献............................................................................25

致谢.................................................................................26

绪论

随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。

产品的更新换代也不断加快。

因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换，生产的需要促使了数控机床的产生。

数控机床是指机床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的机床。

随着微电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速地发展起来。

尽管数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率。

但是目前我国在役机床总量约380万台，其中数控机床总数只有11万多台，数控机床占有率不足3％，而一些工业发达国家早已达到20％以上。

我国是制造大国，但不是制造强国。

机械制造业水平与发达国家相比相对落后，设备陈旧，技术水平差距大，国际竞争力弱，影响了生产力的发展。

逐步提高数控机床的占有率已经成为我国制造技术发展的总趋势。

提高机床数控率有两个途径：

一是增加新的数控机床，价格昂贵，一次性投资大，目前各企业均有大量的普通机床，完全用数控机床替代是根本不可能的；二是对旧机床进行数控化改造。

我国是一个机床拥有量极大的国家，但大部分机床服役龄较长，采取对旧机床进行改造来提高设备的先进性和数控化率，是一个极其有效和实用的途径，是企业必走之路。

制造技术和自动化水平的高低己成为一个国家或地区经济发展水平的重要标志，而其中最具代表性的就是数控机床。

我国现正处于从以劳动密集型产业为主向以技术密集型产业为主的发展阶段，对自动化设备的需求会越来越大、越来越积极。

利用现有普通车床，通过数控化改造，使其成为一台高效、多功能的数控车床，是一种盘活资金的有效途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法。

因为一方面我国普通车床保有量大，要将普通车床淘汰掉是不经济、也不现实的做法；另一方面，从我国目前生产状况来看，仍然以生产普通车床为主，普通车床的数控化改造将会长期存在，并会不断的发展。

第1章数控机床改造的背景和意义

1.1数控机床在我国的发展现状

我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外机床产品充斥市场。

90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95年已达77%。

严重影响我国数控机床自主发展的势头。

这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长,从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。

具体地说,这个问题反映在下列五个方面:

（1）我国机床厂目前开发基型产品的周期约为15～18个月,其中设计时间约为5～8个月,占总周期的40%左右。

而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为6～9个月,其中设计约1.5～2个月,只占25%。

因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。

（2）我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具（如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等）,自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计,使设计一次成功的把握性降低,往往需要反复试制才能定型,从而可能错过新产品推向市场的良机。

（3）用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求,甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求,这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。

在国外,这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周,而在我国机床厂用手工操作就至少需1～2个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门,常会出现漏改和失误的现象,影响了产品的质量和交货期。

（4）现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数,他们的专业知识和实际经验不足,又担负着开发的重任。

（5）由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立,缺乏有效的协同开发的模式,不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修改,延长了开发的周期。

为解决这些问题,必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术,发展优化和仿真技术,提高产品结构性能,并建立起基于并行工程（ConcurrentEngineering）的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面,使企业取得良好的经济效益。

1.1.1车床数控化改造的意义

我国现在拥有数量多达300多万台的通用机床，其中大部分机床的加工精度、生产率和自动化程度与先进设备相比不高，要想在几年内大量地用数控机床来更新，无论在资金上还是技术力量上都是难以实现的。

但如果利用数控技术根据需要对现有机床加以改造，不仅能实现机床的自动化，提高机床的加工精度，而且投资少、见效快，适合我国的生产力水平。

因此，利用数控技术改造旧设备已成为我国推广全功能数控机床的过渡手段。

其具有以下的几点意义：

1.有利于企业技术的提高，成本的节约

数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工人工