数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计.doc

1绪论1.1数控系统发展简史1952年第一代数控系统——电子管数控系统诞生。20世纪50年代末，完全由固定布线晶休管元器件电路所组成第二代数控系统——晶体管数控系统被研制成功，替换了昂贵、易坏、难以推广电子管控制装置。伴随集成电路技术发展，1965年出现了第三代数控系统——集成电路数控系统。1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了第四代数控系统——小型计算机数控系统，然后，伴随微型计算机以其无法比拟性能价格比渗透各个行业，1974年，第五代数控系统——微型计算机数控系统也出现了。应用一个或多个计算机作为数控系统关键组件数控系统统称为计算机数控系统(CNC)。总而言之，因为微电子技术和计算机技术不停发展，数控机床数控系统也伴随不停更新，发展很快速，几乎5年左右时间就更新换代一次[1]。数控机床是优异制造业基础机械，是最经典多品种、小批量、高科技含量机电一体化产品。欧、美、日等工业化国家已前后完成了数控机床产品进程，1990年日本机床产值数控化率达75％，美国达70．1％，德国达57％。现在世界数控机床年产量超出15万台，品种超出1500多个[2]。1.2中国数控系统发展现实状况及趋势1.2.1数控技术情况现在，中国数控系统正处于由研究开发阶段向推广应用阶段过渡关键时期，也是由封闭型向开放型过渡时期。中国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术(包含关键技术)，已达成国际优异水平。自“七五”以来，国家一直把数控系统发展作为重中之重来支持，现已开发出含有中国版权数控系统，掌握了国外一直对中国封锁部分关键技术。比如，曾长久困扰中国、并受到西方国家封锁多坐标联动技术对我们已不再是难题，0.1当量超精密数控系统、数控仿型系统、非圆齿轮加工系统、高速进给数控系统、实时多任务操作系统全部已研制成功。尤其是基于PC机开放式智能化数控系统，可实施多轴控制，含有联网进线等功效既可作为独立产品，又是一代开放式开发平台，为机床厂及软件开发商二次开发发明了条件。尤其关键是，中国数控系统可靠性已经有很大提升，MPBF值能够在15000h以上。同时大部分数控机床配套产品已能中国生产，自我配套率超出60%。这些成功为中国数控系统自行开发和生产奠定了基础[1]。中国进行改革开放后，因为政策开放，使得金属切削行业得以和世界上优异机床制造国家进行技术交流，并经过引进技术，到80年代初，国产数控机床进入实用化阶段，1991年数控机床产值数控化率为14．3％，到1997年数控机床产值数控化率为24．5％。现在，中国数控机床(包含经济型机床)品种约有500个[2]。不过，和国外数控车床相比，在性能、质量设计、制造等各方面存在较大差异，并存在很多不足：机械件材质、加工精度、加工工艺存在较大差距，装配工艺也存在一定差距；主轴及卡盘刚性差，主轴定位准停不好；安全性较差，软硬件保护功效不够；刀片磨损快，生产成本高，效率低；硬件设计方面不规范，不符合国家标准，比如使用电压等级、电线颜色使用、图纸资料绘制装订、提交等等，有机床厂家甚至仍然停留在十年二十年前设计思想；程序设计方面缺乏标准，不规范，逻辑性不强，故障率高，在使用过程中需不停对程序进行修改；外围元件部署及走线不规范，标牌线号不清，图纸和实物不符，维修困难；使用元器件本身质量差，使用寿命短，故障率高，有机床厂家为了降成本却忘记了质量、忘记了可靠性，选择部分国产轴承、接触器、继电器、靠近开关等元件，在生产过程中小故障连绵不停；柔性化不强，多品种生产困难。而国外数控车床不管是设计水平，还是制造水平，全部要高出中国数控车床。机械件材质、加工精度、加工工艺、装配工艺比很好；软硬件设计有专门标准，设计规范合理，配套件齐全，标牌标示清楚齐全；使用元器件质量好，故障率低；新技术应用立即领先；概括来说，精度及可靠性高、性能稳定故障率低[3]。1.2.2数控系统发展趋势伴随微电子技术和计算机技术发展，数控系统性能日臻完善，数控系统应用领域日益扩大。为了满足社会经济发展和科技发展需要，数控系统正朝着高精度、高速度、高可靠性、多功效、智能化及开放性等方向发展。1.3伺服系统特点数字控制，是一个自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制一个方法。数控机床是采取了数控技术机床，或说是装备了数控系统机床。数控机床是经典数控化设备，它通常由信息载体、计算机数控系统、伺服系统和机床四部分组成。信息载体信息载体又称控制介质，用于统计数控机床上加工一个零件所必需多种信息，以控制机床运动，实现零件机械加工。常见信息载体有穿孔带等，经过对应输入装置将信息输入到数控系统中。数控机床也可采取操作面板上按钮和键盘将加工信息直接输入，或经过窜行口将计算机上编写加工程序输入到数控系统。高级数控系统可能还包含一套自动编程机或CAD/CAM系统。计算机数控系统计