车床数控化改造设计答案.doc

2604130359 目 录 第一章 设计方案的确定 - 9 - 一、总体设计方案的确定 - 9 - 二、机械部分的改造设计与计算 - 10 - （一）纵向进给系统的设计选型 - 10 - (二) 横向进给系统的设计与计算 - 15 - 第二章 步进电动机的选择 - 19 - 一、步进电动机选用原则 - 19 - 二、步进电机的选型 - 20 - （一）C6140纵向进给系流步进电机的确定 - 20 - （二）C6140横向进给系流步进电机的确定 - 20 - （三）110BF003型直流步进电机主要技术参数 - 20 - （四）110BF004型直流步进电机主要技术参数 - 21 - 第三章 经济型数控系统选型 - 21 - 第四章 电动刀架的选型 - 22 - 第五章 编制零件工序及数控程序实例 - 23 - 一、机床改造参数的选择 - 23 - （一）车床纵向运动由Z向步进电动机控制 - 23 - （二）车床横向运动由X向步时电动机控制 - 23 - 二、程序设计 - 23 - （一）数控机床参数及约定 - 23 - (二) 编程参数说明 - 23 - 参考文献 - 27 - 体会 - 28 - 0 引言 回顾即将过去的20世纪，人类取得的每一项重大科技成果，无不与制造技术，尤其与超精密加工技术密切相关。在某种意义上，超精密加工担负着支持必威体育精装版科学发现和发明的重要使命。超精密加工技术在航天运载工具、武器研制、卫星研制中有着极其重要的作用。有人对海湾战争中美国及盟国武器系统与超精密加工技术的关系做了研究，发现其中在间谍卫星、超视距空对空攻击能力、精确制导的对地攻击能力、夜战能力和电子对抗技术方面，与超精密加工技术有密切的关系。可以说，没有高水平的超精密加工技术，就不会有真正强大的国防。超精密床要求其数控系统具有高编程分辨率（1nm）和快速插补功能（插补周期0.1ms）。基于PC机和数字信号处理芯片（DSP）的主从式硬件结构是超精密数控的潮流，如美国的NAN OPATH和PRECITECHS ULTRAPATH TM都采用了这一结构。数控系统的硬件运动控制模块（PM AC）开发应用越来越广泛，使此类数控系统的可靠性和可重构性得到提高。我国国防科技大学研制开发的YH－1型数控系统采用ASW－824工业一体化PC工作站为主机，用ADSP2181信号处理器模块构成高速下位伺服控制器。模块化、构件化是超精密床进入市场的重要技术手段，如美国ANORAD公司生产各种主轴、导轨和转台，用户可根据各自的需要组成一维、两维和多维超精密运动控制平台和床。研制超精密床时，布局就显得非常关键。超精密床往往与传统床在结构布局上有很大差别，流行的布局方式是“T”型布局，这种布局使床整体刚度较高，控制也相对容易，如Pneumo公司生产的大部分超精密床都采用这一布局。模块化使床布局更加灵活多变，如日本超硅晶体研究株式会社研制的超精密床，用于削超大硅晶片,采用三角菱形五面体结构，用于提高刚度；德国蔡司公司研制了4轴精密床AS100，用于加工自由形式表面，该床除了X、Z和C轴外，附加了A轴，用于加工自由表面时控制砂轮的削点此外，一些超精密加工床是针对特殊零件而设计的，如大型高精度天文望远镜采用应力变形盘加工，一些非球面镜的研抛加工采用计算机控制光学表面成形技术（CCOS）加工，这些床都具有和通用床完全不同的结构。由此可见，超精密床的结构有其鲜明的个性，需要特殊的设计考虑和设计手段。为保证超精密床有足够的定位精度和跟踪精度，数控系统必须采用全闭环结构，高精度运动检测是进行全闭环控制的必要条件。双频激光干涉仪具有高分辨率（如ZYGO AX10MTM 2/20分辨率为1.25nm）与高稳定性，测量范围大，适合作床运动线位移传感器使用。但是双频激光干涉仪对环境要求过于苛刻，使用和调整非常困难，使用不当会大大降低精度。根据我们的使用经验，德国Heidenhain公司生产的光栅尺更适合超精密床运动检测，如该公司LI P401,材料长度220mm，分辨率为2nm，采用Zerodur材料制成几乎达到零膨胀系数（0.1ppm/k），动静尺间隙为0.6±0.1mm，对环境要求低，安装和使用方便，如Nanoform2500和Opt imum2400超精密床都使用了Heidenhain光栅尺。在数控软件方面，开放性是一个发展方向。国外有关开放性数控系统的研究有欧共体的OS ACA、美国的OMAC和日本的OSEC。我国国防科技大学在此基础上提出了构件化多自由度运动控制软件，可根据床成形系统的布局任意组装软件，符合床模块化发展的方向。×9.8 （公式二） ≈ 式中Vs ——切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等 时，如D=40mm时，取V