毕业设计论文__数控回转工作台设计(编辑修改稿)

毕业设计论文__数控回转工作台设计(编辑修改稿)内容摘要：

大。 数控机床的发展 人类历史是一部始终“有所发现、有所发明、有所创造、有所前进”的发展史，数控机床的历史也如 人类历史一样，在跨越了半个多世纪的发展进步之后，一直向更高、更快、更强的的境界发展。 根据目前的发展动态，数控机床的发展趋势主要有以下几个方面。 （ 1）越来越高速化的数控技术。 向高速化方向发展的数控机床，充分地发挥了现代刀具材料的性能，不但大幅度提高了零件的表面加工质量和精度，而且还降低了加工成本、提高了加工效率，适应了制造业对低成本、优质、高效生产的需求。 所以，在最近的几年中各国都竟相开发出新一代的高速的数控机床，加快了高速化机床的发展进程。 目前高性能的数控和伺服系统、高速的主轴单元（电主轴，转速 15,000100,000r/min） 、高速且高加 /减速度的进给运动部件（快移速度达 150m/min 以上，加速度达 以上，切削徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 进给速度达 100m/min 以上）以及数控工具系统都出现了新的发现，并且都取得了意想不到的成果，提高了技术水平。 在大功率高速主轴、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具、超高速切削机理、高加 /减速度直线电动机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术得以解决的情况下，大量涌现了新一代高速数控机床，满足制造业快速发展的需要。 （ 2）越来越智能化的数控技术。 通过与快速发展的人工智能相融合的数控技术，使数控机床具备了以下的功能：自适应控制，自动编程，运动参数动态补偿，学习控制，前馈控制，工艺参数自动生成，模糊控制，三维刀具补偿，自动识别负载并自动优化调整参数等。 并且具有非常友好的人机界面，同时具备了让系统功能更趋于完善的故障诊断专家系统和故障监控功能。 随着越来越成熟的人工智能（包括专家系统、模糊系统、神经网络控制和自适应控制等）理论与技术，也使数控机床的智能化程度得到了极大的提高，目的在于更好地实现对人类智力的延伸。 (3)越来越网络化的数控技术。 数控机床网络化的重要意义主要体现在三个方面，首先是在企业之间，敏捷制造（ AM）等先进制造模式更加需要数控机床的网络化功能，大大推动了企业间的合作与资源共享；其次是对数控机床制造商和用户，数控机床的网络化使制造商能够通过计算机网络为用户提供远程故障诊断、维修、技术咨询等服务；最后是在企业内部，具有网络功能的数控机床可充分实现企业内部资源和信息的共享，使企业底层生产控制系统的集成更加简便有效。 因此，数控机床的网络化将极大地满足制造企业、制造系统、生产线对信息集成的需求，同时也是新的制造模式如、虚拟企业、敏捷制造 的重要基础。 （ 4）越来越复合化的数控技术。 增加了数控机床的复合加工功能即为数控机床的复合化，并且进一步提高了工序的集中度，减少了多工序加工零件的上下料时间，避免了在不同机床上的零件进行的工序转换，从而增加了工序间等待和输送时间，降低了零件的生产周期，最终满足了敏捷生产的现代生产模式的需要。 可用数控屋面加工龙门铣床（加工中心）来说明复合化数控机床的效益，它可以大大缩短零件的生产周期至工序分散的非数控机床的 16%，并且能够使加工过程中的切削时间比率由 17%增至 70%，从而提高了机床的利用率，同时减少了由于 多次安装零件引起的误差，便于保证加工精度。 典型的复合化数控机床有 5 面加工与 5轴联动数控机床。 通常由于数控机床与主机、结构复杂、编程技术难度大等原因，制约了关于 5面加工与 5轴联动数控机床的发展。 当前在电主轴出现的情况下，大为简化了 5 轴联动加工的复合主轴头结构，大幅度降低了其制造难度和成本，缩小了数控系统的价格差距，最终推动了复合加工机床（含 5 面加工机床）和复合主轴头类型的 5 轴联动机床的发展。 （ 5）越来越开放化的数控技术。 基于 PC 的 CNC 系统基础上发展起来的是具有开放式体系结构的数控系统，其对外开放的有硬 件、软件和总线规范，并且可以大量采用通用微机的先进技术（如多媒体技术等），从而图形扫描自动编程、实现声控自动编程等功能。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 由于具有开放式体系结构的数控系统可供利用的软、硬件资源十分的充足，数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且极大的方便用户的二次开发，同时使用户能够将技术诀窍和特殊应用归结到控制系统之中，从而大大的推动了数控系统多品种、多档次的开发和应用。 开放式的体系结构不仅可以通过升档或剪裁使之构成各种档次的数控系统，而且可以通过扩展从而构成不同类型的数控机床的数控系统，从而大大缩短了开发生 产周期。 开放化的体系结构使数控系统具有更加良好的通用性、柔性、适应性、扩展性，而且大大方便了数控系统向网络化、智能化方向发展。 所以近几年许多国家都在纷纷研究开发这种系统，如美国的 NGC、欧盟的 OSACA、日本的 OSEC 和中国的 ONC 等。 （ 6）越来越精密化的数控技术。 为了适应高新技术发展的需要，同时也是为了达到改善普通机电产品的质量、性能和可靠性的目的，满足减少其装配时的工作量从而达到提高装配效率的目的，数控机床的精密化越来越高。 随着最近几年高新技术的发展以及机电产品性能与质量要求的提高，数控机床用户对加 工精度的要求也随着提高。 在满足精密和超精密的需要的方面，世界上的各个工业强国都在努力发展高精度的数控机床。 在最近的10多年来，普通级数控机床的加工精度已由 +10um 提高到 +5um，精密级数控机床的加工精度则从 +3～ 5um 提高到 +1～ ，超精密数控机床加工精度已开始进入纳米级（ ）。 先进数控加工技术 直接数字控制系统 直接数字控制（ Direct Numerical Control）又称为分布式数字控制（ DNC），其研究始于 20世纪 60年代。 它指的是用一台通用计算机直接控 制和管理若干台数控机床进行零件或装配的系统，所以又称为计算机群控，如图 所示。 当时的研究目的主要是为了解决早期数控设备成本高等问题。 70 年代以后， DNC 已经由简单的直接数字控制发展为分布式数字控制。 分布式数控既具有直接数字控制的所有功能，也具有系统控制、系统信息收集及系统状态监视等功能。 相对群控而言，它的最大的优点在于 DNC 中的各数控机床都能够自治。 此时，如果主控计算机出现故障，系统中的各数控机床仍然是可以继续工作的。 在 80 年代之后， CIMS 技术、计算机技术和通信技术的迅猛发展，扩大了 DNC 的内涵和功能 ，并且开始注重车间的加工操作、生产计划和技术准备等基本作业的车间的集成信息，并进行集中监控与分散控制，而且通过局域网把生产任务分配给各个加工单元，同时相互交换信息，最终可以与整个工厂的计算机联成网络，形成一个较大的、较完整的制造系统。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 图 DNC 的基本功能是传送 NC程序。 随着 DNC技术的发展，现代 DNC 还具有制造数据传送（ NC 程序上传、 NC 程序校对文件下传、刀具指令下传、托盘零点值下传、机器人程序下传、工作站操作指令下传等）、状态数据采集（机床状态、刀具信息和托盘信息等）、刀具管理 、上传调度、生产监控、单元控制和 CAD/CAPP/CAM 接口等功能。 目前， DNC 技术的发展方向主要表现在 DNC 与 CIMS 的集成、 DNC 系统的模块化与商品化、基于现场总线与计算机局域网的 DNC产品开发，以及 DNC 产品与数控系统的配套开发和生产等方面。 柔性制造系统 柔性制造单元（ FMS）是以中心控制计算机和加工中心为主体，再配上托盘自动交换装置或工业机器人、刀具和工件的自动检测装置、加工过程监控装置等组成的自动检测加工系统。 由于工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工， 因此比加工中心具有更高的制造柔性、加工精度和生产效率。 图 所示为北京精密机床厂生产的 FMC1 型柔性制造单元。 它由卧式加工中心、环形交换工作台、托盘及托盘交换装置组成。 在加工过程中，工件装夹在托盘上，类似通常的随行夹具与工件一起流动。 用于工件的输送与中间存储是环形工作台，由内侧的环链拖动在环形导轨上回转的是托盘座，并且每个托盘座上都有地址识别码。 当一个工件完成加工之后，数控机床发出完结信号，通过托盘交换装置将加工完的工件（包括托盘）拖到回转台的空位处，然后转到装卸工位，同时将待加工工件推至机床工作台并 定位加工。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 图 FMC1型柔性制造系统 1环形交换工作台 2托盘座 3托盘 4加工中心机床 5托盘交换装置 在车削 FMC 中一般不使用托盘交换工件，而是直接由机械手将工件安装在卡盘中，装卸料由机械手或机器人实现。 FMC 是在加工中心（ MC）、车削中心（ TC）的基础上发展起来的，它可以作为独立运行的生产设备进行自动加工，也可以作为 FMS 的加工模块。 FMC 具有规模小，成本低（相对FMS），占地面积小，便于扩展等优点，它可在单元计算机的控制下，配以简单的物料传送装置，扩展成小型的柔性制造系统 ，特别适用于中、小型企业。 柔性制造系统（ FMS）由一组数控机床组成，它能随机地加工一组具有不同加工顺序及加工循环零件，实行自动运送材料及计算机控制，以便动态地平衡资源的供应，从而使系统自动地适应零件生产混合的变化及生产量的变化。 一般认为，柔性制造系统由加工系统、物料储运系统和信息控制系统组成。 图 所示为一柔性制造系统结构框图。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 13 柔性制造系统结构框图 （ 1） 加工系统。 加工系统又称为加工单元或制造单元，它由 自动化设备、检验站、清洗站、装配站等组成，是 FMS 的基本制造单元。 加工系统中的自动化加工设备通常由 5～10台 CNC 机床、加工中心及其附属设备（如工件装卸系统、冷却系统、切屑处理系统和刀具交换系统等）组成。 （ 2） 物料储运系统。 物料储运系统在计算机控制下主要实现工件、刀具和夹具的输送及入库存放，它由自动化仓库。 中央刀具库、自动输送小车、输送带及搬运机器人等组成。 在 FMS 中，工件一般通过专用夹具安装爱托盘上，工件输送时连同整个托盘一起由自动输送小车进行输送。 刀具输送是利用利用机器人实现刀具进出系统以及系统中央倒库和各 加工设备刀库之间的刀具输送。 （ 3） 信息系统。 信息系统。