数控技工

数控技工 普通车床数控研究及改造设计 内容摘要 关键词:数控车床 车削加工工艺 工艺分析 摘要:数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了数控车削的加工工艺。 数控机床产生20世纪40年代，随着科学技术和社会生产的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量要求越来越高，零件的形状越来越复杂，传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。 数控车床又称为CNC(computer numerical control)车床，即用计算机数字控制的车床，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。 针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。 关键词:数控机床，单片机数控系统，改装设计 一、引言 机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床,数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。 二、概述 工数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加出所需的工件。 数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点: 1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件;在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。 2.加工精度高; 3.生产效率高; 4.减轻劳动强度，改善劳动条件; 5.良好的经济效益; 6.有利于生产管理的现代化。 数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。 我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。 三、总体方案的设计 3.1设计任务 本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向(Z向)脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向(X向)脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。 3.2总体方案的论证 对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。 1)数控系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。 2)伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。 3)数控系统的硬件电路设计 任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素: (1)时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关; (2)可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关; (3)I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。 除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51 系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。 3.3总体方案的确定 经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向(Z轴)和横向(X轴)进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号:每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。 四、微机数控系统硬件电路设计 4.1微机数控系统硬件电路总体方案设计 本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。 再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。 各引脚功能简要介绍如下: 1)源引脚 VSS:电源接地端。 VCC:，5V电源端。 2)输入/输出(I/O)口线 8031单片机有P0、P1、P2、P3 4个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下:P3.0 RXD:串行数据输入端。P3.1 TXD:串行数据输出端 P3.2 INT0:外部中断0请求信号输入端。P3.3 INT1:外部中断1请求信号输入端。 P3.4 T0:定时器/计数器0外部输入端 P3.5 T1:定时器/计数器1外部输入端 P3.6 WR:外部数据存储器写选通。P3.7 RD:外部数据存储器读选通。 在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。 3)信号控制线 RST/VPD:RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式:一种是加电自动复位，另一种为开关复位。 ALE/PROG:ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。 外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。 VPP:当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1:震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地;XTAL2:震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收外围震荡信号; 4.2片外三总线结构 单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式: 1)地址总线AB 地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址(A7,A0)，P2口直接提供高8位地址(A15,A8)。 2)数据总线DB 数据总线宽度为8位，由P0口提供。 3)控制总线CB 控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。8255A可编程并行I/O口扩展芯片 8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与外围设备之间的信息交换。 8255A的结构及引脚功能: 8255A的结构 8255A的内部结构包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下: (1)三个8位并行I/O端A、B、C A:具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。 B:具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。 C:具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。 (2)工作方式控制电路 A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。 (3)读/写控制逻辑电路 它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。 (4)数据总线缓冲器 它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。 五、总结 普通车床数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。 参考文献 [1] 嵇宁 数控加工编程与操作 高等教育出版社;2008 [2] 赵长明 数控加工工艺及设备 北京:高等教育出版社;2003 [3] 夏凤芳 数控机床 北京:高等教育出版社;2005 [4] 詹华西 数控加工与编程 西安:西安电子科技大学出版社;2004 [5] 袁哲俊 金属切削刀具 上海:上海科学技术出版社;1993 [6] 蔡兰，王霄 数控加工工艺学 化学工业出版社;2005 [7] 王爱玲 数控机床加工工艺 北京:机械工业出版社;2006 [8] 蒋建强 数控编程技术200例 科学出版社 北京希望电子出版社;2005 [9] 刘靖华 数控加工技术 高等教育出版社 ;2003 [10] 陈志雄 数控机床与数控编程技术 电子工业出版社;2003 [11] 王卫兵 数控编程100例 北京:机械工业出版社;2006 [12] 徐宏海 数控加工工艺 化学工业出版社;2004 [13] 武汉华中数控系统有限公司 华中数控车床操作说明书; [14]陈海舟著 数控铣削加工宏程序及应用实例 北京:机械工业出版社;2006 后 记 随着全球经济一体花的迅猛发展我国的制造业面临着严峻的考验数控技术作为当前一项先进的生产技术对我国的经济发展起着关键性的作用，作为高等职业教育的毕业生我们承担着提高国内数控技术水平的历史重任在即将离开大学走向社会的时刻我我完成了此项毕业设计有着重要的意义毕业设计的编写过程中参考了近年来数控技术的诸多论著与教材对参考文献的表示深刻的谢意在编写毕业设计时得到了抚顺职业技术学院机电系老师的支持与帮助，编者在此表示衷心的感谢。限于编者的水平有限和设计中难免有错误和不妥之处恳请读者不吝指正 此 致 敬 礼 -------- 欢迎下载资料，下面是附带送个人简历资料 用不了的话可以自己编辑删除，谢谢～下面黄颜色背景资料 下载后可以编辑删除 X X X 个 人 简 历 个人资料 姓 名:xxxx 婚姻状况:未婚 出 生:1987-06-24 政治面貌:团员 性 别:男 民 族:汉 照片 学 位:本科 移动电话: 专 业:英语 电子邮件: 地 址: 教育背景 2006.9-2010.6 吉林工程技术师范学院-----外国语言文学系 主修课程 大学英语精读，大学英语泛读，英语口语，英语听力，英语写作，英语口 译，翻译学，词汇学，语法学，英美概况，英国文学，美国文学，语言学，本科阶段主修 日语，中外名胜。 特长及兴趣爱好 除了有专业的英语方面知识外，我在校生活部工作一年, 在系宣传部和秘书处各工作一年。为全面发展，大三上学期，我加入系文学社，参于了我系《心韵》杂志的创刊和编辑工作。在这些活动中锻炼了我的领导和团队协作能力，学会了更好的与人相处，这些在我以后的工作中一定会有很大的帮助。 计算机能力 能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等软件。 获国家计算机二级等级资格证书。 外语水平 通过英语专业四级考试，能熟练进行听说读写译。 奖励情况: 2007-2008 优秀学生会干部 2008,07 师生合唱比赛一等奖 普通话水平测试等级证书 英语专业四级证书 自我评价 X X X 个 人 简 历 个人资料 姓 名: 婚姻状况:未婚 出 生: 政治面貌:团员 性 别: 民 族:汉 学 位: 移动电话: 专 业: 电子邮件: 地 址: 教育背景 2006.9-2010.6 吉林工程技术师范学院-----外国语言文学系 主修课程 大学英语精读，大学英语泛读，英语口语，英语听力，英语写作，英语口译，翻译学，词汇学，语法学，英美概况，英国文学，美国文学，语言学，日语，中外名胜。 能力及特长 这要写你明你有什么样的能力及经验，最重要就是告诉用人单位，你会做什么, 计算机能力 能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等软件。 获国家计算机二级等级资格证书。 外语水平 通过英语专业四级考试，能熟练进行听说读写译。 奖励情况 2007-2008 优秀学生会干部 2008,07 师生合唱比赛一等奖 普通话水平测试等级证书 英语专业四级证书 实习经验(或实践经验或兼职经验) 这里写上你的实习经验或实践经验或兼职经验等信息吧，标题自己起一个贴切的。 自我评价 本人性格开朗、稳重、有活力，待人热情、真诚。工作认真负责，积极主动，能吃苦耐劳。有较强的组织能力、实际动手能力和团体协作精神，能迅速的适应各种环境，并融入其中。我不是最优秀的，但我是最用功的;我不是太显眼，但我很踏实;希望我的努力可以让您满意。 这里不要照抄哦，不会写自我评价的朋友，你可以访问http 这里有很多自我评价范文可以参考。(按住键盘的CTRL键，再用鼠标点链接就可以直接打开网站，不用复制到浏览器的。)本人性格热情开朗、待人真诚， 善于沟通，应变能力较强。懂得珍惜拥有的一切。 B内张型鼓式制动器 C湿式多片制动器 D浮钳盘式制动器 289.零配件市场上的主要价格形式(ABC) A厂家指导价 B市场零售价 C配件厂价格 290.油漆出险桔皮皱，即表面不光滑，可能的原因( D ) A涂装间通风国强 B稀释剂干燥速度过快 C稀释剂干燥速度过快慢 D一次喷涂过厚 291.汽车的动力性能包括(ACD) A最高车速 B平均车速 C加速时间 D能爬上的最大坡度 292.《车险定损核价运作规范》规定事故车辆修复费用包括(ABCD) A事故损失部分维修工时 B事故损失部分需更换的配件费 C残值 D税费 293.车辆全损或推定全损案件， 在确定损失前，应该了解(ABD)汽车信息 A了解车辆购置时间、价格 B取得车辆的购置发票或其他证明 C了解车辆的购置渠道 D了解车辆的所有人 294.机动车电器故障引起火灾的主要原因有(BC) A电瓶故障 B线路故障 C电器元件故障 D日光聚集 295. 《车险定损核价运作规范》规定对残值处理的原则(AB)B A所有残值归被保险人所有，保险人在维修费中扣除 B事故车辆更换的配件由保险人收回后不计入残值之内 C所有配件必须折旧卖给被保险人 D所有配件必须折旧卖给维修厂或废品收购站 296.从火灾原因调查的角度，汽车火灾的原因分(ABCD) A机械故障类(如发动机过热) B电器类(线路老化短路) C人为类(纵火) D交通事故类(碰撞、倾覆、货物引起) 297.对汽车整车进行测量非常重要的平面(D)? A基本面 B中心面 C零平面 D下平面 298.机械配件的基本维修原则(ABCD) A超过配合尺寸，通过加工也无法得到装配技术要求 B变形通过矫正无法保证使用性能和安全技术要求 C断裂无法焊接或焊接后无法保证使用性能和安全技术要求 D转向等涉及到安全的所有发生变形的配件 299.被保险人可依据哪些有效证明作为领取赔款的凭证(A)AC A居民身份证 B有效驾驶本 C户口薄 300..驾驶员未取得驾驶资格包括哪些情况(ABCD)ABC A无驾驶证 B驾驶车辆与准驾车型不符 C公安交关部门规定的其他属于非有效驾驶的情况 D驾驶证丢失 301.车险网上理赔系统录入的要求有哪些(ABCDE) A查勘时间照片最佳大小为60-80k B扫描仪设置方档最佳大小100-150k C索赔申请书应当由当事驾驶员在第一时间亲笔填写 D车损照片的拍摄必须符合《车险定损核价运作规范》的相关规定 E驾驶证，行驶证应尽量在查勘环节第一时间采取原件拍摄 判断题 1. 185/65R14，其中R代表Radial:表达轮胎纹络为放射状的又称“子午线”(?) 2. 检查安全气囊系统故障时，必须先拆下蓄电池负极，再使用仪器读出故障代码。(×) 3. 路面附着性能越好，汽车抗热衰退性能越好。() 4. 废气再循环的作用是减少HC、CO和NOX的排放量(×) 5. 机动车辆保险条款(2005版)中,保险车辆发生事故,应当由第三者负责赔偿但确实无法找到第三者的,赔偿处理时实行30%绝对免赔率(×) 6. 受害人无固定收入的，按照其最近二年的平均收入计算;(×) 7. 营运机动车在规定检验期限内经安全技术检验合格的，不再重复进行安全技术检验(?) 8. 本公司与被保险人就赔款金额协商确定并赔偿结案后，受害人又就同一事故向被保险人提出赔偿请求的，本公司可二次追加赔付(×) 9. 维修车辆竣工结帐后,驾驶员驾驶车辆从修理厂开出时与一辆车辆相撞,因碰撞地点还在修理厂内,我司不负赔偿责任.(×) 10. 机动车辆保险条款(2005版)基本险有四个独立险种(×) 11(用于支付公安交管部门逃逸案件处理费用的特殊案件可视金额参照本机构核赔权限进行审核() 12.四冲程发动机的做工冲程中，曲轴带动活塞从上支点向下至点运动，此时进气门关闭(?) 13.当汽车在一般条件下行使时，应选用双速主减速器中的高速档，而在行使条件较差时，则采用低速档(?) 14.评价汽车制动性的指标制动效能、制动效能的恒定值、制动时的方向稳定性(×) 15.热塑性材料件损伤以修复为主，热固性塑性件损伤需更换(?) 16.投保人对投保标的具有保险利益，不具有保险利益的，保险无效(?) 17. 《道路交通安全法实施条例》有关高速公路应当标明车道行使速度，最高120公里\小时，最低70公里\小时(×) 18.暴风指风速28.5米/以上的大风(?) 19.刚性万向节是靠零件的铰链式联结来传递动力的，而挠性万向节则是靠弹性零件来传递动力的(?) 20.查勘案件查勘完毕后，只能点击发送按钮发送案件，不能通过 点击申请核价或申请核损按钮直接到达目的平台(×) 21.双片离合器中间压盘的前后，都需设有限位装置(?) 22.各种车身的修复，都不要使用测量工具测量车身尺度(×) 23附加险条款与基本险条款相抵触之处，以附加险为准，未尽之处，以基本险为准(?) 24.保险车辆因路面不平导致两个以上车辆轮胎磨损严重后破裂，轮胎的损失我司不负责赔偿(?) 25.李某于2006年4月1日向我司投保一辆奥迪A6汽车，于同年10月30日于一摩托车发生双方事故，经交警裁定李某为主要责任，对于该事故作为核赔人在审核时首先核对三者方的承保情况。(?) 26.汽车转弯时，转弯半径越大车速越小，附着系数越小，中心位置越高，其操作稳定性越好。(×) 27.应当有交强险赔偿的损失和费用，如交强险未赔付，商业三者险也可赔付(×) 28. 一张照片已能反映出多个部件、部位受损真实情况的不需要单个或重复拍摄，重大配件或价格较贵的配件同样如此，不必单独牌照(×) 29.书面委托代理的授权委托书应当载明代理人的姓名或者名称、代理事项、权限和期间，并由委托人签字或盖章。(?) 30.气缸盖衬垫俗称汽缸床(?) 31.轿车一般采用边梁式车架(×) 32.汽车实际价指投保车辆在保险合同签订地的市场价格(×) 33.四冲程发动机的作功冲程中曲轴带动活塞从上止点向下止点运动，此时，进排气门关闭(?) 34. 公民下落不明满三年的，利害关系人可以向人民法院申请宣告他为失踪(×) 35.在道路上发生交通事故，车辆驾驶人应立即停车，保户现场，因抢救应标明位置(?) 36.保险车辆发生多次事故，累计赔付金额时，保单合同自动终止(×) 37.本公司与被保险人就赔偿金额协商确定并赔偿结案后，受害人又就同一事故向被保险人提出赔偿请求，本公司可以追加赔付(×) 38.车辆停放过程中突然遭受洪水侵袭，紧会造成电器部分及线路损坏，可给予一定的清洁费用(×) 39.本车上的财产损失属于标的商业三者险的理赔范围(×) 40.承保年度单均赔款,(统计期间该承保年度所有保单项下已决赔款，未决赔款)/统计期间该承保年度承保数量