新型可重组机器人化机床的研究开发_张伯鹏

和纳米量级时,有些宏观的规律已不再适用,提出了很多新的科学技术问题;其次,微机电系统的特点是多学科交叉、多种加工技术的应用、新原理和新设计的探索、科研和产业化的衔接,等等,是一个很重要而又活跃的领域;第三,智能集成微光机电系统的发展,将计算、判断和决策功能与信息获取和执行功能结合起来,有人称它是微电子和微机械领域即将来临的革命。

M EM S 已成为各种各样的微系统发展的技术平台,基于此将发展出多学科的广阔领域,既有重要的基础研究课题,又将有广泛的应用。它将带动新产业的发展,特别是在汽车、信息、生物医学、航天和国防等领域的M EM S 新产业。国际上微型机电系统技术刚走向全面发展,正是我国发展该领域的好时机,应当积极推进其研究、应用、教育和科技普及。

参考文献:

[1]　周兆英.微型机电系统技术.见:第三届海峡两岸机

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Techno lo g y,Beijing ,1999:1～4

(编辑　华　恒)

作者简介:周兆英,男,1937年生。清华大学(北京市　100084)精密仪器与机械学系教授、博士研究生导师、清华大学微米/纳米技术研究中心学术委员会主任。主要研究方向为测量与控制技术、微型机电系统和生物医疗仪器。获国家科技奖和省部委奖10余项、专利5项。出版专著5部,发表论文200余篇。王晓浩,男,1971年生。清华大学精密仪器与机械学系博士。叶雄英,女,1961年生。清华大学精密仪器与机械学系教授。王伯雄,男,1949年生。清华大学精密仪器与机械学系教授。李　莎,女,1977年生。清华大学精密仪器与机械学系硕士。刘卫丹,女,1977年生。清华大学精密仪器与机械学系硕士。

文章编号:1004-132Ⅹ(2000)01-0168-05

新型可重组机器人化机床的研究开发

张伯鹏　孟　威　赵大泉　舒苏东　徐家球　郑　力

张伯鹏　教授

摘要:开发先进制造装备、提高现有制造装备的能力和利用率,是提高制造企业效益的有效措施之一。从可重组角度探讨了制造装备的组成部分和接口问题。讨论了加工中心和机器人的功能和结构的同异。阐述了压力配

合插入装配作业的要求。为了保证作业质量、提高作业效率,针对插入装配特别是压力配合插入装配要求,阐述了可重组的机器人化加工中心和机器人化钻削/装配机床的设计特点。介绍了两种可重组机器人化机床样机的建造;给出了部分试验结果。

关键词:可重组;压力配合插入装配;机器人化机床

中图分类号:TG68 文献标识码:A

面对多品种、小批量/大批量并存和多变的产品市场需求,开发先进制造装备、提高现有制造装备的能力和利用率,是制造企业保证产品质量、快

收稿日期:1999—11—16

基金项目:国家自然科学基金资助项目(59675074);国家863高技术计划资助项目(863-512-05-06)

速响应市场需求、降低产品成本的重要手段之一。现实的矛盾是,一方面面对用户对产品功能、质量和交货时间的需求,企业常缺乏相应的先进制造装备;另一方面又由于市场需求的不断改变、设备

故障待修等原因,许多现有制造装备的利用率又比较低,有的甚至长期闲置。

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168·中国机械工程第11卷第1-2期2000年2月

针对上述矛盾,企业可以从管理和技术两方面采取措施:①在虚拟企业和供应链管理基础上,通过协作加工和配件外购来减少本企业对利用率不高的制造装备的固定资产投资。②强化本企业的生产管理和调度,必要时承接对外加工,以提高现有制造装备的利用率。③实施制造装备状态的实时监测、故障预报及零故障管理。④产品实行模块化、标准化设计,在多品种、小批量生产条件下,提高同类零件的加工批量。⑤研究开发新型可重组的机器人化机床,如建造可重组机器人化加工中心。⑥利用机器人化技术,按照可重组要求改造现有制造装备,提高其作业能力和利用率。

本文将扼要介绍可重组机器人化机床的初步研究开发结果和案例。

1　从可重组角度看制造装备的组成部分和接口

制造装备的可重组问题是现代制造装备设计面对的具有挑战性的问题之一。制造装备一般有多种组成部分,比较典型的组成部分如机械构件Z1(底座、立柱、主轴箱、变速箱、升降台、滑鞍、工作台、刀库、自动换刀组件等)、终端效应器Z2(刀柄-刃具组件、刀柄-量具组件、刀柄-作业工具组件等)、工件Z3(指制造装备上的作业对象)、工装夹具Z4(对刀块、定位块、钻套、专用刀杆、导套、具有定位和夹紧功能的夹具等)、电控件Z5(工控机、电控组件、监控组件、测量组件、驱动组件等)。当然任一个组成部分Z i(i=1,2,…)又可以由若干子组成部分组成,即

Z i={Z i1,Z i2,…}　i=1,2,…

任一子组成部分又可由若干子子组成部分组成即Z ij={Z ij1,Z ij2,…}　i=1,2,…　j=1,2,…

如此类推。上述各种组成部分、子组成部分、子子组成部分等,都要通过各种接口(J1,J2,…)相联结,比较典型的接口(以下接口没有包括永久性机械固结如焊接、粘接、铆接等)如下:

(1)J1——机械可分合固结接口　这类接口中大多为非通用接口,如底座和立柱间的接口、车床主轴箱和床身间的接口、车床进给变速箱和床身间的接口、立钻主轴变速箱和立柱间接口、轴承盖和箱体间的接口、齿轮孔和传动轴间联结接口等。这类接口中属标准化接口的有主轴孔和标准刀柄间的接口、刀库刀位孔和标准刀柄间的接口等。其他如轴与轴承孔配合接口、轴承外圈与轴承座配合接口、螺钉和螺钉孔间接口等,则介于非通用和标准化接口之间。以上3类接口其功能都是提供可分合的刚性机械联结。

(2)J2——机械运动副接口　例如,滑动和滚动导轨运动副接口、滑动和滚动轴承运动副接口、镗刀杆和导套运动副接口、车削细长轴时工件和跟刀架间的运动副接口等。其功能是提供有约束的相对机械运动副。

(3)J3——机械传动副接口　例如,齿轮传动副接口、蜗轮传动副接口等。其功能是提供有约束的相对机械运动副,同时传递广义力。

(4)J4——作业接口　终端效应器和工件间、人机间的接口都属于此类。其功能是实施制造作业或人机交互。

(5)J5——机械可重布接口　夹具部件间的接口、夹具与机床间的接口、工件与夹具间的接口都属于此类。其功能是实现位姿和广义力的重布。

(6)J6——信控接口　其功能是在不同组成部分间传递信息或控制。

接口将制造装备的相关组成部分、子组成部分和子子组成部分等按给定目标功能联接起来。

制造装备上机械构件之间的机械可分合固结接口多数是非通用的,这种接口使得不同组成部分间由于接口结构特点不同而难以互换,这就是目前制造装备各组成部件难以实现重组的主要原因。但由此得出结论认为制造装备组成部分的可重组是不可能的(目前国外的一种论点),则值得商榷。因为对于那些标准化的机械可分合固接接口,其精确分合则是方便的。至于机械可重布接口,其分合重组则是十分方便的。因此,优先利用标准化机械可分合固接接口与机械可重布接口,将使制造装备在某种程度上的可重组成为可能。

尽管迄今已有大量有关制造装备及其组成部分的研究、开发和设计成果的报道,但有关制造装备上接口的研究报道却很少[1]。当前,为了实现制造装备的可重组、开发敏捷工装夹具、实施敏捷制造以及改善人机功能等,亟需开展有关制造装备接口的通用和标准化技术的研究开发。

2　从功能和构造角度看加工中心和机器人的同异及其融合

加工中心和机器人都是制造工业常用的可编程基础装备,但由于完成作业不同所需功能也不同:

(1)加工中心主要用于完成切削加工作业,为此必须具有高定位精度、高加工精度(微米级);高出力(数千牛至数万牛);高结构刚度;高抗振性和高生产效率。为了提高生产效率,主轴转速必须

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高速伺服,空程进给速度要够高,换刀时间够短,且工件上下迅速。

(2)机器人在制造业中主要用于完成弧焊、点焊、喷漆、搬运、装配、摆放、码垛、打毛刺等作业,为此需要作业灵巧性和够快的运动速度。但除去特殊情况外,多数工业机器人其定位精度和运动精度(亚毫米级)、出力(数十牛至数百牛)以及结构刚度都远低于加工中心。

从构造方面对比加工中心和机器人可以看出:

(1)加工中心和机器人的计算机数控系统的坐标变换系统不同,但功能类似,二者可以在同一个平台上实现。

(2)加工中心和机器人的主机都是C形构造,在完成作业时整个装备都是形不封闭的,从结构刚度和抗振性角度看都有改进的余地(例如可采用并联杆结构),其优点则是作业对象上下制造装备的可达性较好。但加工中心各主要组成部分多数通过J1型接口相联结,或是通过J2型滑动或滚动导轨运动副接口相联结,因而结构刚度甚高。机器人为了保证作业运动的灵巧性,各个组成连杆构件一般通过J2型滚动轴承运动副接口相串联,工作时类似悬臂梁,终端的刚度较低。

(3)加工中心的主轴和机器人的终端相对应,二者都可以配置不同的终端效应器。机器人的终端效应器配置在加工中心上就可能得到机器人化加工中心。把加工中心的终端效应器配置在机器人上就可能得到机床化的机器人。后者国内外已有多项研究工作发表,由于出力有限主要用于异位小孔加工,用途有限。有关前者的研究开发可见文献[2]。

(4)加工中心的刀库用来存放刀具、量具,也可以用来存放机器人的终端效应器。

可以看出,加工中心和机器人所需功能不同、构造不同、技术特点也不同,按目标需求融合二者技术优势,利用机械可分合固接接口和机械可重布接口,将可以实现制造装备的可重组设计。

3　装配作业中的压力配合插入作业

20几年来国内外针对有间隙的轴/孔插入作业作了广泛的研究[3～6],为了补偿轴/孔相对位姿误差,普遍采用了柔顺装置,以保证轴/孔插入的顺利进行。

在机电产品装配中,存在各种压力配合插入装配作业,除去过盈量较大需要加热或致冷造成间隙再行装配的以外,现时制造业中大部分这类装配作业都由人工敲打或借助简单工装由压力机完成压入,装配作业效率不高且装配质量不稳定。一种常见的典型情况是轴承在孔端摆放不正,在轴承无导引情况下就强行压入,这样做不仅会使轴承外圈的最大压入力较之轴承有导引时显著上升,而且轴承外圈还会将轴承孔刮损,使装配质量下降。为了保证轴承装配的质量,在装配现场有时采用手工把握的轴承浮动导引套,当轴承在下压力作用下沿孔倒角下沉时,导引套在孔端平面上浮动,使轴承中心线在压入过程中能和孔中心线平行。由于是手工作业,装配质量并不稳定。

4　可重组的机器人化加工中心的设计

目标需求是在同一台设备上完成:压力配合轴/孔插入装配;螺钉抓取、旋入和限转矩上紧;多种数控加工。

设计方案将利用机械可分合固接接口和机械可重布接口技术满足目标需求。给不同设计方案设定了不同的功能参数[7],并将之与目标功能参数进行匹配[2],在此基础上确定的优化方案特点如下:①以加工中心为可重组平台;②利用机械可分合固接接口技术,配置各种专用装配终端;③利用机械可重布接口技术,配置柔顺/刚性双态夹具。

4.1　轴承压力配合插入专用终端的设计

保证轴承平稳插入轴承孔的关键是压入过程中轴/孔中心线始终保持平行,特别是当下压轴承刚接触轴承孔倒角锥面,并从其上滑入轴承孔阶段,保证轴/孔中心线平行尤为关键。

轴承压力配合插入专用终端的主要设计要求如下:①具有标准刀柄,可配置在刀库中或自动交换到主轴上;②保证整个压入过程中轴/孔中心线平行;③有轴承抓取功能;④下压速度、下压行程可编程控制;⑤轴/孔初始相对位置可编程控制,轴/孔相对位置误差取决于加工中心的定位精度;⑥可传递足够的压入力,又有过压保护。

按上述要求研制了专用终端。图1是存放在刀库中的轴承压力配合插入专用终端。

4.2　压力配合压入力的计算

轴孔压力配合插入所需压力P为

P=πD L(t)p f(1)式中,D为轴孔配合公称直径,mm;L(t)为t时刻轴孔配合的轴向长度,mm,t=0,L=0;p为轴孔间因过盈造成的径向压强,M Pa,可根据手册公式计算;f为轴孔配合面摩擦系数。

4.3　柔顺/刚性双态夹具的设计

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中国机械工程第11卷第1-2期2000年2月

图1　存放在刀库中的轴承压力配合插入专用终端

尽管加工中心具有高定位精度,但是轴/孔相对位置误差仍然存在。为了保证平稳的压力配合插入,轴/孔之间的相对水平柔顺仍是必要的,设计分配柔顺由孔件产生。

设计开发了双态夹具,孔件装卡在夹具上。作压力配合插入时,夹具具有水平柔顺能力(C态)。完成切削加工时,夹具具有足够的刚性(R态),即夹具在不同状态下,于工作台坐标系x、y、z方向具有不同的刚度。取作用在夹具上(正负分别表述)的六维力矢量为F,对应的夹具位移矢量为D,有

F=K D(2)式中,K为夹具的刚度矩阵,

K=

+kx00000 0+k x′0000

00+k y000

000+k y′00

0000+k z0

00000+k z′

(3)在R态时近似有

+k x=+k x′=+k y=+k y′=k r

+k z=+kz′=krz

K=K r

式中,kr、krz均为常数。

在C态时近似有

+k x=+kx′=+k y=+k y′=k c

+k z=+kz

′=krz

K=K c

式中,kc为常数,且k c<

可见K是个变刚度矩阵,表征双态夹具的R 和C两种工作状态。K的切换按数控指令N,通过装在主轴上的变态切换终端完成。

图2是安装在工作台上的双态夹具。

5　可重组的机器人化钻削/装配机床的设计

单件小批生产中,保证轴承压力配合插入装

图2　安装在工作台上的双态夹具

配质量的一种有效且经济的办法是,①利用钻床主轴产生较精确的垂直运动;②配置在钻床主轴上的轴承压力配合插入专用终端,保证压入过程中轴/孔中心线的平行;③轴/孔间的柔顺运动靠孔件在钻床平台上的浮动产生,或是由装在钻床平台上的双态夹具产生;

④手动操作主轴进给摇柄,产生下压力。

按上述设计要求,将轴承压力配合插入专用终端,通过相应刀柄配置在立式钻床或台式钻床上,即可得到用于压力配合插入的钻削/装配机床。用人力转动主轴进给摇柄,立式钻床可产生较大下压力,台式钻床亦可产生数百牛的下压力,可用于轴承压力配合插入装配。只要下压力足够,装配质量可得到保证。

6　样机建造

在上述分析、计算和设计的基础上,建造了满足目标需求的可重组机器人化加工中心样机。样机外形见图3。

图3　可重组的机器人化加工中心样机

样机的主要性能指标如下:CN C数控系统。PTP、C P数字控制。数控指令分辨率:1μm。工作台面积:1400mm×600mm。T形槽宽×槽数:18 m m×5。Z向最大负载:8000N。作业容积:1000 m m×600m m×600mm。最大切削进给速度:4 m/min,最大快速进给速度:12m/min～15m/ min。主轴转速:20r/min～5000r/min,主轴功

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新型可重组机器人化机床的研究开发——张伯鹏　孟　威　赵大泉等

率:7.5/11kW 。主轴端面至工作台面距离:162m m ～762mm ,主轴中心至立柱导轨面距离:762m m 。刀库容量:24。刀具最大重量:6.9kg ,刀具最大外径:81mm,刀具最大长度:249mm 。换刀时间:< 2.5s 。

样机配置了下列机器人化装置:

(1)工作台上配置具有刚性/柔顺双态夹具。(2)工作台上配置有轴承库、螺钉库。

(3)刀库中配置了下列可供主轴交换的终端效应器:轴承弹性抓取及压力配合插入专用终端、螺钉弹性抓取及认扣终端、螺钉限扭矩上紧终端、双态夹具变态切换终端。

将上述轴承压力配合插入专用终端配置在台式钻床主轴上,即成为可用于手动立式轴承压力配合插入装配的可重组的机器人化钻削/装配机床,建造了样机,其装配作业质量达到目标要求。

7　试验研究

在上述可重组机器人化加工中心和机器人化钻削/装配机床上,进行了典型轴承的数控和手动压力配合插入试验,装配成功率为100%。压力测量结果表明,无论是数控还是手动操

作,有导引的压入配合插入过渡过程中,压力变化平稳。图4给出了相同条件下(轴承外圈直径为47m m,标准过渡配合,手动操作),轴承有导引和无导引时,压入力峰值和压入过渡过程结束时的平稳压入力之比。无导引时,峰值压力上升数倍;有导引时基本消除了压力峰值。上述特点说明了所用专用终端的作业有效性

。

图4　轴承在孔端摆放不正使压入力显著上升

试验证明,专用终端的导引部分使轴承沿轴承孔倒角下滑,进入轴承孔时,轴孔中心线始终能保持一致,保证了压入过渡过程中无峰值压力波动。此后,随轴承压入深度逐步加大,垂向压力也逐步加大至达到平稳压入力为止,这段压力值的变化和式(1)的计算结果基本一致,误差不超过15%。样机上进行的试验研究结果证明,两种可重组的机器人化机床的研究开发满足了目标需求,可以高质量、可靠地完成轴承压力配合平稳插入、螺钉装配作业和加工作业。

8　结论

制造装备的可重组技术,不仅可用以开发先进制造装备,还可以提高现有装备的利用率、扩大制造能力,具有显著的技术和经济效益。本文针对具体任务需求,研究开发了可重组的机器人化加工中心和钻削/装配机床,理论分析、结构设计、样机建造和试验研究证明了样机开发满足了目标需求。

实践证明,实现制造装备重组的关键是接口技术,亟需加大对它的研究力度。

可重组机器人化机床的研究开发,国内外刚刚开始。把可重组技术和机器人化技术结合起来用于机床设计,具有广阔的应用前景。

参考文献:

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:25～40(编辑　华　恒)

作者简介:张伯鹏,男,1932年生。清华大学(北京市　100084)机

械工程学院精密机械与仪器系教授、博士研究生导师。主要研究方向为制造科学、制造信息、制造系统、机器人学、智能控制与智能机器。先后获国家级奖励4项、部委级奖励24项,持有发明专利6项。出版专著18部,发表论文200余篇。孟　威,男,1971年生。清华大学精仪系博士研究生。赵大泉,男,1973年生。清华大学精仪系博士研究生。舒苏东,男,1970年生。清华大学精仪系博士。徐家球,女,1940年生。清华大学精仪系教授。郑　力,男,1964年生。清华大学制造工程研究所所长、教授。

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172·中国机械工程第11卷第1-2期2000年2月

and ended at ma rketplace.The co nceptua liza tion dev el-opment a nd the desig n(th ese tw o elements to ge th er a re briefly called desig n in this pa per)for a pro duct that makes th e determina tiv e v alue of the pr oduc t being dev el-oped,so is th e central fo r pro duct inno va tio n.This paper systema tically discusses the esse ntial co nception、th eor y and technolog y fo r pr oduc t desig n.Essential Desig n T he-o ry(EDT)will firstly build the desig n process model, define the g lobal functio nal field for the design pr ocess, describe the behav io ur o f the pr ocess tow ards the final g oal which is under the pr ocess co ntro l within the condi-tio na l co nst raints.The o bjectiv e of EDT is to find the theo ry ba sis for dev eloping a new techno lo g y helping pro duct desig n using co mputer,that w e call it as Design Automa tio n Enginee ring.

Key words:pro duct innova tio n pr oduct design theo ry desig n a utomation enginee ring

Applications of Multibody Dynamics in the Field of Me-chanical Engineering L IU Yo uw u(Tianjin U niv er si-ty,Tianj in,China)　p144-149

Abstract:Th e method o f Huston o n multibody sys-tem dynamics a nd its dev elo pment wer e int roduced.The applications a nd achiev eme nts in the field o f mecha nical enginee ring w er e emphasized.Firstly,industrial ro bo t w as ana ly zed in th e time a nd fr equency domain.Seco nd-ly,tota l e rro r models for an N C machine to ol,we re de-v eloped,the er ro r para meters w er e ide ntified a nd the softw ar e e rr or co mpensatio n w as acco mplished.Then, the vibra tion co ntro l o f flexible manipulato r wa s realized. Fina lly,the dy namics of flexible body with larg e ov er all mo tio n,which can be used in a ero spacecra ft,w as ana-ly zed.The multibo dy sy stem dynamics fo r rig id bo dy as w ell as flexible body was develo ped thr ough a utho r′s practice.

Key words:multibo dy dy namics rigid and flexible body applica tio n o n mechanical engineering N C machine to ol ae rospacec raft ro bo t a nd ma nipula-to r

Rising Bio-Manuf acturing Engineering in21st Century LU Bing heng(Xi′an J iao tong U nive rsity,Xi′an,China)　W U Yo nghui　L I Diche n　W AN G Zhen　p149-153 Abstract:Bio-manufac turing eng ineering is a for th-coming r ev o lutio n in manufacturing science of the21st century.Star ting fro m different perspectiv e,this paper analyses the backg r ound o f Bio-ma nufacturing eng ineer-ing a nd summa ri zes v ario us resea rch dir ectio ns in this field.Acco rding to the difficulties o f r ealiza tio n and the maturity o f its ena bling techno lo g y,the autho rs sugg est that these differ ent approaches in Bio-manufact uring en-ginee ring sho uld be intercro ssly ex plor ed in steps and pha ses.S ince the ena bling technolog y of eng ineering man-ufac ture o f Bio-activ e tissue is o f r ela tiv ely mature,so it will become the ho tspo t and key in th e curr ent B io-manu-facturing eng ineering research.

Key words:bio-manufacturing engineering man-ufac turing science mate rial science life sciences Research and Development of Advanced Materials and Advanced Mater ial Industry L I Chengg o ng(Chinese M a teria ls Research So ciety,Beijing,China)　p154-156 Abstract:In this pa pe r th e present sta tus of adv anced mate rials in China is desc ribed.The dema nds and ma rket pro spects of adv anced materials at hom e and abr oad a re analyzed.Th e futur e t rends of adv anced mate rials a re summarized a s material desig n and inter disciplinar y study,high per for mance,multiple func tions,co mpositi-za tio n,intelleg ence and low cost of mate rials,the impor-tance o f material pr ocessing and eva luation,r eco nstruc-tio n a nd improv ements of tr aditio na l mate rials in indus-tr y,eco materials a nd ba la nce of resources and envir on-ment.

Key Words:adv anced material metallic ma teria l ino rga nic material o rg anic ma terial co mpos-ite ma teria l

Research on the Fuzzy Logical Decision in Manuf actur ing Technology W AN G Xiankui(T singhua U niv e rsity, Beijing,China)　W U Dan　p157-162

Abstract:M a ny decisio n pro blems ma y be met within to tal pro cess of pr oduc tio n life cycle.In this pape r,the g ene ral cha racteristics of decisio n pr oblem a re discussed, indefinite facto r decision which is the main difficult and key pr oblem in cur rent manufacturing technolog y is ana-lyzed,fuzzy decision mode is adv anced.Fu zzy log ical de-cisio n in ma nufacturing technolog y is discussed fr om know ledg e fuzzy ex pr ession,fuzzy inference pr ocess, fuzzy co mprehensiv e judg e appr oach,disting uishing fea-ture a nd its a pplica tio n e tc..As an ex ample,the determi-na tio n o f lo cating and clam ping scheme in machining pro-cess is ex plained.

Key words:fuzzy lo gic fuzzy infer ence fuzzy compr ehe nsiv e judg e manufacturing techno lo g y

Microelectromechanical Systems Z HO U Zhao ying (T sing hua U niv er sity,Beij ing,China)　W AN G Xiaoha o Y E Xiong ying　W AN G Bo Xio ng　L I Sha　L IU W ei-da n　p163-168

Abstract:M icro elect romechanical Sy stem s(M EM S) is a burg eoning hig h tech no lo gy.It faces a pr ospec tiv e fu-ture with the broad applicatio n in the field o f ag ricultur e, communication,tr affic,medical t reatment,enviro nment, aer ospa ce a nd aviation,defence,etc..T he dev elo pment, characte ristics,key tech no lo gies,applica tio n a nd ma rket o f M EM S ar e analy zed and discussed in this pa per.It is said tha t th e ma rket of micr osystem w ill co me to about 40billio n do llar s in2003,which is as ha lf a s the ma rket o f civ il aviation.T he situatio n of M EM S r esea rch in Chi-na is also int roduced in this paper.Th e M EM S is just on the wa y of ov er all dev elo pment,ther efor e,it is th e timeli-ness fo r us to develo p M EM S is China.

Key words:micro elec tro mechanical systems(M EM S) mic ro sensor s micr o actuato rs micro/nano technolog y

Research and Developement on New Type Reconfigurable Robotized Machine Tools ZHAN G Bo peng(Tsinghua Univ ersity,Beij ing,China)　M EN W ei　Z HAO Daquan SHU Sudo ng　X U J ia qiu　ZHEN G Li　p168-172 Abstract:Develo ping adva nced ma nufacturing equip-ments a nd improving capability and utility of av ailable manufacturing equipments,ar e one o f the effec tiv e mea-sures for improv ing the benefit of ma nufacturing enter-prices.Consisting par ts and interface issues o f ma nufac-turing equipments ar e pr obed fro m th e ang le of reco nfig u-ra tio n.Simila rities and differences betwee n machining center a nd ro bot a re discussed.Requir ments fo r for ce fit inser tio n assem bly opera tio n ar e ex plained.Assem bly is the dow n stream o pe ratio n of manufacturing processes, which has decisiv e influence o n the quality of products, and mo st assembly o pe ratio ns ar e inser tio n opera tio ns.In o rder to assure opera tio n quality and impr ov e the efficien-cy,being aimed a t the requirments of insertion,especial-ly,at the fo rce fit inse rtio n,desig n fea tures o f reconfig-urable ro botized machining center and ro botized drilling/ assembly machine too l ar e ex plained.Building of the tw o pro to types ar e intr oduced a nd some ex pe rimental results

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CHIN A M ECHAN ICAL EN GIN EERING Vol.11,No.1-2,2000

ar e g iv en.

Key words:r eco nfig uratio n fo rce fit insertion as-sembly ro bo tized machine too ls

Robot:Yesterday,Today and Tomorrow W AN G Q ua nfu(Intellig ent Robo t Office The N atio na l H ig h-Technolog y R&D Pro g ram)　L IU J inchang　p173-176 Abstract:This pa per giv es a outloo k of the dev elop-ment a nd applica tion o f ro bo t tech no lo gy,and also de-sc ribes the cur rent situation and po ssible dev elo pment of r obo t techno log y in China.

Key word:r obo t industrial ro bo t special-pur-po se ro bo t key techno log y

Development of Ultra-precision Manufacturing and Its Key Technologies L I Sheng yi(N a tional Univ ersity of Defence Techno log y,Chang sha,China)　ZHU J ianzho ng p177-179,226

Abstract:Ultr a-precision ma nufacturing is as an im-po r tant br anch of moder n ma nufacturing techno lo g y,as being the essential basic fo r co mpact design a nd inc reas-ing functio ns of la rg e sy stem.Fo r sev eral decades,ultra-precisio n manufacturing techno log y has qualitativ e cha ng es not only in a spect o f accur acy but also of method.Co mmo n technologies,acco rding to cha racteris-tics of va rio us subsy stems of ultra-precisio n machine to ols as well as its recent dev elo pment are intro duced. Fina lly,appro aches a nd me tho ds for incr easing accur acy o f ultra-precision manufac turing a re discussed in detail.

Key words:ultra-precisio n manufac turing co m-mon technolog y e rro r co mpensation

New Concept of Plastic Forming Technology HA J in-tao(Research Institute o f M echa nical Seience a nd Tech-nolog y,Beij ing,China)　p180-182,230

Abstract:Fo rg ing s wer e usually manufactured by a sole of process.This means tha t as lo ng a s increase in size and precisio n,lar ge r tonnage of fo rming equipment,v er y ex pe nsiv e and high precisio n dies wo uld be required.Fo r w or king under ex t remely high o f co ntacting str ess,lo ng service life o f dies w ould be sho rtened.Ther efor e,the manufacturing co st wa s by no means lo w.To so lv e the abov e-mentio ned pr oblem s,some o f engineering practices hav e been taken as exam ples in this paper,which will ex-plain the new concept of plastic for ming technolog y of making ing enio usly use o f the mecha nica l cha racte ristics o f different kinds o f pla stic fo rming processes,co mbining sev er al kinds of pr ocesses tog ether pr oper ly and separa t-ing the procedure of stro ng metal flow fro m tha t o f ob-taining high pr ecicion.

Key words:plastic fo rming supe rplastic fo r ming Front ier of Prec ise Shaping Technology Development LI M inx ia n(Research Institute o f M echa nica l Seience and Technolog y,Beijing,China)　M IN Naiya n　AN Guihua C HEN Shix ing　p183-186

Abstract:The pr ecise sha ping technolog y is a v er y impo rta nt par t of adva nced manufacturing techno log y, and it is o ne o f the key technologies influencing th e co m-petitiv eness o f a countr y's industry,so its dev elo pme nt is draw n attention at ho me a nd abro ad.By means of analysing the mea ning s a nd actions,and depicting the de-v elopment actuality and trend,this paper puts fo rw ard China′s adva nced tech no lo gy-the precise shaping technol-og y a s an impo r ta nt dev elopment point in the21-st centu-ry.

Key words:pr ecise shaping fo rming accur acy clea n pro duction the fro ntier of dev elopment Development and Key Technology of Gr inding ZHO U Zhix io ng(H unan U niv e rsity,Hunan,China)　D EN G Zhaoh ui　CHEN G eny u　M I Haiqing　p186-189 Abstract:T he cur rent sta te o f research fo r grinding is described.Dev elo ping tendency a nd its key techno log y fo r g rinding a re pro po sed:including r esea rch state fo r g rinding mechanism and technolog y;ma nufacturing tech-nolog y for spindle unit and fo r infeed unit o f high speed and pr ecision;manufacturing a nd new technolog y of g rinding wheel;manufacturing techno lo g y suppo rting and a ux ilia ry unit fo r machine to ol;on line dressing tech-nolog y fo r g rinding w heel;g rinding techno lo g y related to friendly circumstance;detecting,contr ol,simula tio n and vir tual technolog y fo r g rinding processes.

Key word:g rinding key techno log y high speed and hig h efficie ncy

Technical Status and Progress in High Speed Cutting W AN G Xibin(Beijing Institute o f T ech no lo gy,Beijing, China)　X IE Lijing　p190-194

Abstract:HSC(H igh Speed Cutting)is co nsider ed as a funda menta l techno lo gy in adva nced manufa cturing. The rela ted co ncept,co ntents and impo r ta nce to pro duc-tio n a re int roduced,a nd the main technica l system inher-ent in HSC is analyzed.The present status and tendency o f HSC techno log y ar e discussed,the n,the key pro-g rams of HSC dev elopment in China are sugg ested.

Key words:metal cut ting HSC cutting to o l machine to ol

Prospects of Rapid Prototyping Technology HU AN G Shuhuai(Huazhong U niv e rsity of Science&T echno log y, W uhan,China)　X IAO Yuejia　M O J ianhua　M A Li　W AN G Co ng jun　HAN M ing　LI X iang sheng　p195-200

Abstract:This pa per r ev iews the r ecent pro gr esses of Rapid Pr oto ty ping&M anufac turing,especially the new achiev ements in Ra pid Pr oto ty ping(RP)system,ma teri-al,and Rapid Too ling.T hen the Prospect o f R P technol-og y is g iv en.

Key word:rapid pro to typing equipment ma-terial rapid to oling pr ospect

Key Techniques and Some Tentative Research of Welding Process Simulation L U Anli(Tsinghua U niv e rsity, Beijing,China)　S HI Qing y u　Z HAO H aiya n　W U Aip-ing　CA I Zhipe ng　W AN G Peng　p201-205

Abstract:The latest dev elo pment o f w elding pro cess simula tio n is a na ly zed in the pa pe r.It is pointed o ut that incr ea sing the efficiency and precision of simula tio n is the key point in mo deling of w elding process.At the same time,so me basic r esea rches ar e ex plo red based o n the fr ontie r of co mpute r and simulatio n tech niques in the pa-per.These researches include the ex plo ra tion a nd a ppli-ca tio n o f ada ptiv e mesh,a nalysis o f pa rallel speed-up r a-tio o f co mputing w ith different so lv ers,effec ts of mate rial's pro per ties at hig h tempera ture o n calculating time a nd calculating precisio n.T he adaptiv e mesh tech-nique and par allel computing tech nique hav e g rea t po ten-tial and wide applica tio n amo ng the abo ve r esea rches. Som e new v iew points ar e also discussed besides the de-v elopment o f researches alr eady ex plo red.The abov e mentio ned aspects include ex ploring new elementar y technique,po ssible scheme fo r simplifying the str uctur e, achiev ement o f dynamic area deco mpo sing method,estab-

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M AIN TO PICS,　ABSTRAC TS　&　KEY W ORDS

工业机器人在数控机床中的运用探讨

工业机器人在数控机床中的运用探讨 发表时间：2019-08-30T09:30:23.000Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：李清峰 [导读] 本文主要对工业机器人在数控机床中的运用进行系统性的分析和探讨，希望可以为我国工业领域的发展提供一些借鉴意义。 利戴工业技术服务（上海）有限公司上海 201807 摘要：在进行机械制造加工的过程中，数控机床是非常关键的设备装置，为了进一步促进数控机床生产效率和质量的提高，需要科学有效的利用工业机器。基于此，本文主要对工业机器人在数控机床中的运用进行系统性的分析和探讨，希望可以为我国工业领域的发展提供一些借鉴意义。 关键词：工业机器人；数控机床；运用 前言：近年来，我国信息化技术的发展速度越来越快，工业生产领域也开始有效的应用一些先进的技术手段。在新时期，将工业机器人科学合理的应用于数控机床当中，可以进一步促进生产时效的提高，更好的满足生产需求，下面对此进行具体的分析。 1.工业机器人的应用优势 在数控机床中科学合理的运用工业机器人，能够促使数控机床加工能力的提高。同时还可以进行有效的参数设置，对加工时出现的误差做出补偿，防止误差长时间累积在一起。二者的有机结合使得数控机床具有良好的高柔性，能够根据加工工件的大小、型号和形状等，更换适宜的夹具，以便更好的满足各类产品的加工要求，而且换产期间消耗的时间较短，可以进一步提高生产能效。除了上述优势特征外，运用工业机器人还可以完善机床的各项加工功能，以便于同时完成不同种类的加工。最后，通过对工业机器人的有效运用还能够提高机床的自动化程度，使得机床各项操作更加便捷高效，减少工人的劳动强度。 2.工业机器人在数控机床中的运用 2.1设计分析 为了有效的增强数控车床的生产能效，可以利用工业机器人完成传统人工的上下料操作。在实际操作过程中，每两台数控机床之间应用一个工业机器人，在机器人上方设置料箱在其下方设置料盘，二者之间的距离保持在1200mm。因为工业机器人的种类十分丰富，每个类型的机器人都有着不同的特点。比如，直角坐标机器人占地面积大且灵活性较差，但是其定位精度比较高。而圆柱坐标机器人易于控制且占地较小，但是定位精度较低，一般多应用于搬运工件。关节型机器人从其结构上来看，和人体关节有着许多相似之处，能够满足多种不同的场合需求，包括；自动上下料、搬运工件等，同时占地面积也比较小。进行综合对比分析，主要选取关节型机器人进行数控机床生产作业。 2.2工作流程 上下料单元主要包括以下几个组成部分：数控车床、料盘、工业机器人等。首先，工业机器人发出指令，数控机床收到后会操控液压卡盘实施夹紧、松开等工作。料盘工位上设置了接近开关，能够对工件进行有效的检测。电机则设置在料盘下方，能够带动料盘完成一系列的旋转运动，使得料盘转动到相应的工位上，机器人就会完成工件的抓取，然后准确的放置在物料箱当中。加工单元的实际操作流程如下所示：第一步，工业机器人在收到指令后开始移动，到达取料位置后通过机械手完成工件的夹取，然后再回到待机位置。第二步，工业机器人的机械手转移到安全门前并转移到卡盘内，将工件放入。在工业机器人回到待机位置后，数控车床完成工件的加工和一系列的处理。最后一步，工业机器人转移到防护门前，确保防护门处于开启状态后，再将机械手放到卡盘内，完成工件夹取后继续转移到防护门前，将已经完成加工的工件放置在相应的物料箱当中。 2.3回转结构 2.3.1腰部回转 对于工业机器人来说，其腰部回转方案可以选取以下两种方式：首先，将电机设置在底座上端，通过联轴器帮助机器人实现腰部回转。其次，同样需要在底座上端设置电机，然后将转轴、谐波减速器相连接，使得机器人腰部能够与输出轴相连，从而带动机器人腰部进行回转。对比这两种方案，一般会选取第二种，这主要是因为第二种方案结构构成相对简单，可以有效的进行安装、维修等操作。 2.3.2手臂回转 对于工业机器人来说。其手臂可以分为大臂、小臂，在进行手臂回转操作时可以按照以下两种方案进行。第一种主要是通过谐波减速器完成手机与电机之间的连接并进行回转运动。而第二种方案则需要利用电机来使谐波减速器完成相应的回转运动。对这两种方案进行比较而言，第一种易于操作、结构简单，而第二种则比较复杂，但是第二种方案在实际操作过程中更为稳定，可以有效的满足操作要求。一般情况下，会选取第二种方案完成手臂回转操作。 2.3.3腕部俯仰 在进行腕部俯仰操作时，可以选用以下几种方案：首先，通过谐波减速器、电机对动机器人腕部进行带动，使其完成俯仰运动。其次，通过电机将齿轮与联轴器进行有效的连接，通过传动轴输送到小臂前方，对其回转方向进行转变，促使机器人腕部完成俯仰运动。最后，利用电机、橡胶同步带引发同步带轮进行回转，然后将动力转移到小臂前端，完成俯仰运动。对比这三种方案，第一种从结构上来看比较简单，易于控制，但是减速器和电机的设置会使得机器人腕部重量不断加大。而第二种方案从整体结构上来看比较科学合理。最后一种方案设置了同步带，安装、维修等都比较复杂。综合来看，适宜选取第二种方案进行俯仰运动。 2.3.4机械手传动 工业机器人的机械手传动方式主要包括：左右螺旋杆式、齿轮齿条式等，每种方式的优缺点不同，通过对比分析，结合现实需求，决定选取齿轮齿条式完成机械手传动操作。 2.3.5驱动方式 在进行设计时，设置驱动装置可以为机器人臂部提供充足的动力，使其能够达到指定位置。对于工业机器人而言，可以选取的驱动形式比较复杂，一般会选择电气、电机或者液压。对比来看，电机驱动具有良好的输出功率，其控制系统的灵敏度也非常好，可以实现有效的运动轨迹控制，其结构十分紧凑，同时也不会出现密封问题。出于对使用要求、作业环境等方面进行综合分析，最终选取伺服电机完成

(完整版)普通机床数控化改造实例及分析

普通机床数控化改造实例及分析 来源：数控产品网添加：2010-05-22 阅读:649次 [ 内容简介] 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。 现在很多企业为了生存和发展，不断地提高机床的数控化率是必要的。需要进行数控改造的设备一般包括传统机床及近期从国外引进，因存在问题而不能投产的机床设备和生产线。我们芜湖高新重型机床有限公司，在机床数字化控制和改造方面有独特的心得和实际经验。在普通机床恢复精度改造成高效的数控机床方面做了大量的工作。现为了更好的服务客户，我们总结了有关机床数控改造的知识供大家参考。 一、数控改造的内容 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。 二、数控系统发展的趋势 l．向开放式、基于PC的第六代方向发展 基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控任务PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。在远程通信、远程诊断和维修的应用将更加普遍。 2．向高速化和高精度化发展 3．向智能化方向发展 (1)应用自适应控制技术。数控系统能检测过程中的重要信息，并自动调整系统参数，改进系统运行状态。 (2)引入专家系统指导加工。将熟练工人和专家经验、加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 (3)引入故障诊断专家系统 (4)智能化数字伺服驱动装置。可以通过自动识别负载和自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状态。 三、数控系统的选择 1．开环系统 该系统的伺服驱动装置是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。这种系统不需要位置和速度反馈，位移精度主要决定于步进电机的角位移精度和齿轮丝杠等传动元件的精度，所以位移精度低。但系统结构简单、调试维修方便、工作可靠、成本低、易改装成功。 2．闭环系统 该系统由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置信号反馈给计算机，与给定值进行比较，将两者的差值放大并变换，驱动执行机构，以消除偏差。此系统复杂、成本高、对环境温度要求严。但系统精度高、速度快、功率大。可根据产品技术要求，决定是否采用。

CA6140普通车床数控化改造设计

目录 第一章设计任务 (5) 1.1题目： (5) 1.2 任务 (5) 第二章总体方案的确定 (6) 第三章机械系统的改造设计方案 (7) 3.1主轴系统的改造方案 (7) 3.2安装电动卡盘 (7) 3.3换装自动回转刀架 (8) 3.4螺纹编码器的安装方案 (8) 3.5进给系统的改造与设计方案 (9) 第四章进给传动部件的计算和选型 (10) 4.1脉冲当量的确定 (10) 4.2切削力的计算 (10) 4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (11) 4.4同步带减速箱的设计 (12) 4.5步进电动机的计算与选型 (13) 4.6同步带传递效率的校核 (16) 第五章绘制进给传动机构的装配图 (18) 第六章控制系统硬件电路设计 (21) 第七章步进电动机驱动电源的选用 (22) 第八章容总结 (29) 参考文献 (30) 摘要

我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。

小区智能化改造实施方案

小区智能化改造方案

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皇都花园监控系统 改 造 方 案 上海同日自动化科技有限公司 二零一一年七月

皇都花园监控系统改造方案 目录 第 1 章综合说明 (3) 1.1项目简介 (3) 1.2项目特点 (3) 1.3设计理念 (3) 1.4设计范围 (4) 1.5设计原则 (4) 1.6依据及标准 (5) 第 2 章小区监控系统改造方案 (7) 2.1系统改造目标 (7) 2.2设计原则 (9) 2.3系统构成 (10) 2.4系统介绍 (20) 2.5系统安装实施方案 (24) 第 3 章技术支持和服务及人员培训 (30) 3.1一、技术支持和服务 (30) 3.2二、人员培训 (31)

第 1 章综合说明 1.1 项目简介 皇都花园在上海市闵行内，紧临热带风暴旅游区，位于新镇路79号，皇都花园是个高档小区。内有高层电梯20部。整个园区设有监控系统、出入口控制系统等安防系统，确保业主有个安全的生活保障。 本次方案承担的内容：原有一期监控系统机房内设备迁移到二期机房，同时改造前端摄象机的工程。结合我们多年来建筑智能化的设计、施工经验进行智能化系统的设计，之后可根据工程实际情况、及需求再进行完善而深入和细化。我们的方案力求把握主体功能、风格和设计符合小区运营管理需求。 1.2 项目特点 1.2.1 系统用途： 小区内实时监控。 1.3 设计理念 为了使我们设计的系统具有极高的可靠性和可持续发展的能力，同时也最大限度地降低系统的建设成本、运行成本费用。我们首先确立了以下几个设计的总体思路： 一、系统的先进性和开放性 为保证小区监管系统既能保持在一定时期内不落后，并保证该系统互连的方便性，我们在该系统的设计时，要充分考虑到系统的先进性和开放系性，尽可能采取先进开放的技术和产品。 随着人们生活水平的不断提高，消费观念已经从传统的“量的满足”转变到了“质的满足”，转向以追求环境与服务为重点，对于旅行居住环境，更是以安全、舒适、便捷、高效作为衡量道路监控设施智能化、设计人性化程度的重要标志，以小区监控管理的水平与服务的质量作为衡量入住愿望的重要标准。同时，小区监控智能化已不仅仅是现代化建

1数控机床和机器人

四、 随着中国国民经济的发展、工业自动化水准的提升，中国机器人市场潜力日益增大，到２０１５年，中国机器人市场容量将达十几万台（套）。 据悉，汽车制造、工程机械及电机、电子等行业的企业是中国今后对机器人需求最大的部门，其中所需机器人的品种以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等为主。另外，在工业机器人的需求上，中国将同国际市场需求趋势基本一致，即以机器人化的生产系统取代单台机器人。 在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算器之后出现的新一代生产工具，可全面延伸人的体力和智力。机器人的应用是一个国家工业自动化水准的重要标志。 中国于１９７２年开始研制自己的工业机器人。目前，中国从事机器人研发、制造的单位达２００多家。但由于中国机器人产业化起步较晚、步伐较慢，致使工业机器人长期大量依赖进口。 据悉，中国目前工业机器人拥有量约为３５００台，其中国产的占五分之一，其余则是从日本、美国、瑞典、俄罗斯等４０多个国家引进的。 清华大学计算器科学与技术系教授孙增圻表示，随着中国国民经济的持续高速发展，加快实现经济结构调整和产业升级，提高整个工业的自动化水准，已成为确保国民经济持续高速发展的关键因素。在改革大潮中成长起来的一批大型企业，也迫切需要透过企业技术升级来提高产品质量，增强国际竞争力。 基于这种原因，中国对机器人的市场需求越来越大。“九五”期间（１９９６年至２０００年）中国工业机器人的需求量就以每年３０％以上的速度增长。 中国加入世贸组织后，客观上也迫使国内企业加快技术发展步伐，以提高企业自动化水准，增强国际竞争力。专家预测，中国机器人２００５年拥有量将增至７６００台，到２０１０年拥有量将达到１７３００台，其市场容量将更大。 中国巨大的工业机器人市场潜力已吸引了包括瑞典的ABB公司、日本的安川电机、川崎重工、德国的LOOS、REIS、意大利的COMAU等世界机器人生产厂家的目光，而此前中国已开始与俄罗斯合作研制机器人。（完） 机器人是具有感知、决策、行动和交互功能的智能机器。”何为机器人？日前我国自动化专家在一份研究报告中给出这样的定义。>>> 进入详细内容 专家预测2005年我国机器人年销售额将近30亿元 在中国首届国际装备制造业博览会上，有关专家预测我国机器人２００５年拥有量将增至７６００台，年销售额为２８．７亿元。>>> 进入详细内容 我国机器人自动化生产线装备市场潜力巨大

关于数控机床改造方案的方法选择及设计

关于数控机床改造方案的方法选择及设计 【摘要】随着我国科学技术的不断发展、基础材料工艺的生产工艺不断改善，消费者对产品的质量的要求也在随着时间的推移而增加，但是作为加工仪器部件、机械零件的主要工具，机床的数控化率水平相比于发达国家还是有很大的差距，目前我国加工机床的数控化率在3%左右。 非数控化机床加工产品精度差、质量难以保证、种类少、劳动强度高、效率低。在我国劳动力成本不断增加、国际市场竞争加剧的情况下，加工企业在国内、国际市场的竞争力不断下降，这中情况对企业的生存和发展是巨大的威胁，机床数控化普及已经到了迫在眉睫的阶段。本文简单介绍机床数控化改革的方法和不同机床的改造方案的确定。 【关键词】数控机床改造措施意义 1数控机床改造的历史背景 进入21世纪后，我国每年生产的数控机床在10000台左右，数控化率在8%上下。但多数的加工制造企业的加工、生产设备是传统的机床，而且使用多年，加工效率和质量得不到保障。但是这类机床数量众多，而且多数机床机械加工部分尚可使用，这使得数控机床改造有非常广阔的市场。 2数控机床改造的条件

现行使用的机床只有部分适合对其进行数控改造，至少应具备下列条件：一、现有机床的基础机械部件基本完好，具有足够的机械强度，在升级改造完成之后能够继续服役一定年限，有能力为企业创造一定价值。二、改造机床的整体费用要适当。在升级改造之前需要对机床性能评估和改造项目整体费用进行预算，对于性价比比较低的升级改造项目要妥善考虑甚至放弃升级改造计划，以达到整体收益最大化的目标。三、改造升级的技术要成熟。国内外先进的数控技术经过多年实践，已经具备了一定的技术基础，在进行项目升级改造的过程中可以适当的进行借鉴，以减少升级过程中的技术难度。 3机床数控改造的方向 （1）对现有机床进行评估，可以正常使用但生产效率低、加工精度不够的进行模块化改造；对于现有数控系统整体瘫痪、伺服器停止更新致使机床无法正常使用的考虑数控系统整体升级，引进国外近年来先进成熟的系统与现有机床进行匹配。 （2）对于因长期使用产生磨损的机械部件进行修配、再加工，甚至更换新的部件，以达到甚至超过机床原有精度。 （3）使用创新技术。现有机床很多都是十年之前使用的老一代数控系统，加工程序单一、生产控制能力不强，可以采用新的模块进行编程，增加不同的加工工艺参数，使加

机床数控化改造必要性

一、机床进行数控化改造的必要性 （1）数控机床：1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 ①数控（NC）阶段（1952～1970年） 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。 ②计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在） 到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。 到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控

CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文

摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架

一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，

CA6140车床数控化改造解析

摘要 数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好的解决了现代机械制造中的结构复杂.精密.批量小.多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。但数控机床价格昂贵，一次性投入对企业来说负担很大。另一方面，在国内还有大量的普通机床,只需对其进行一些相关的技术性改造就可以形成一定生产能力的经济型数控机床。不仅能节省很大一部分资金，还能提升其市场竞争力。具有极大的经济潜力。 对于职业院校的数控实训教学而言，通过闲置的普通车床进行数控化改造，可盘活资产，实现资产优化配置，同时对教师和学生而言也是一次很好的学习、锻炼和提高的机会。对推动教学改革、专业转型和课程开发都有积极的意义。 我院现有闲置的普通车床为云南机床厂生产的CAY6140-1000，通过对该机床的结构特点进行分析，对机械和电气进行数控化改造，改造后的数控车床主要用于中小型轴类零件、盘类零件及螺纹的加工。

第一章数控机床的结构和工作原理 1.1数控车床工作原理及加工特点 以数字形式进行信息控制的机床称为数字控制机床，简称为数控机床。 数字控制系统是相对于模拟系统而言：数字控制系统中的信息是数字量，而模拟控制系统中的信息是模拟量。随着计算机技术的发展，硬件数控系统已被逐渐淘汰，取而代之的是计算机数控（CNC）系统。 图1-1 数控车床 1．数控车床的工作原理 数控车床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如择刀、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其辅助装置严格地按照程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 2．数控车床的加工特点 （1）高难度零件加工：“口小肚大”的内成型面零件，有仅在普通车床上难以加工，还难以测量。 （2）高精度零件加工：高精度零件均可在高精度的特种数控车床上加工完成。 （3）高效率完成加工：为了提高车削加工的效率，通过增加车床的控制坐标轴，就能在一台数控车床上同时加工出两个多工序的相同或不同的零件，也便于实现一批工序特别复杂零件车削全过程的自动化。 1.2 数控车床的组成 数控车床一般由输入/输出装置、CNC装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器及电器控制装置、辅助装置、机床本体和测量装置组成。图3-1是数控车床的组成框图。其中除机床本体之外的部分统称为CNC系统

如何将工业机器人与数控机床融合应用【干货技巧】

如何将工业机器人与数控机床融合应用？ 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 随着我国装备制造业转型升级，在市场需求和技术进步双重作用下，近几年来工业机器人与数控机床集成应用发展很快，应用的形式不断扩展，对当前机床智能化潮流带来新的促动，对我国机床工具行业的转型升级也必将起到有益的推动作用。 鉴于机器人研制以及与机床集成应用的发展现状，相关企业应如何建立有效的组织联络机制，以加强沟通与合作，两个行业融合发展该建立怎样的技术规范与标准，以充分做到资源共享与优势互补，并形成产业发展的合力！ 机器人产业正迎来黄金发展机遇期，如何推动工业机器人产业和机床工具产业的融合发展，如何做到工业机器人与数控机床的互为集成应用，已成为当前现代装备制造业产业升级的重要话题。 机床制造过程中许多岗位主要依赖工人的体力和技能，生产效率低、劳动强度大、缺少熟练技工人才，难以保障产品稳定性和一致性，促使机床行业越来越多地采用工业机器人及智能制造技术来改造传统工艺流程。以往，昂贵的进口机器人和生产线主要在汽车等少数行业使用，在机床行业等装备制造业领域应用比例偏低，很大程度上制约着国内机床行业自动化程度的提高。

两大产业现状 经过“十一五”、“十二五”两个五年计划，十年磨一剑，中国数控机床产业发展已进入中档规模产业化、高档小批量生产的阶段，产业整体水平基本具备国际竞争力。数控系统作为数控机床的控制大脑，国产数控系统厂家已经掌握了五轴联动、小线段插补、动态误差补偿等控制技术，也研制出高性能、大功率伺服驱动装置，自主研发促进技术创新与进步，也萌生了工业机器人产业的雏形，催长产业发展。当前，数控系统研制企业、机床整机企业、自动化应用集成商，甚至房地产资本大鳄们，都在尝试进入机器人领域，掀起了一股机器人产业投资热。让人担虑的是，政策过度引导带来的“圈地套惠”、产业过度投资带来的产能过剩、缺乏创新驱动带来的低端同质化竞争等，都将把机器人产业带入无序发展。值得思考的是，什么样的企业适合研制工业机器人？ 如何提升机器人产业的整体质量？总的来说，具有数控系统的基础，控制系统、伺服电机、伺服控制系统都能够批量生产的企业具有一定优势。日本FUNAC公司的产业推进路线，就是一个成功的典型案例，值得借鉴与参考。 国内已有几家数控系统企业纷纷进入工业机器人产业，走在前面的广州数控，自2006年起规划研制工业机器人产业，已走过8个年头。借助自身控制器、伺服驱动、伺服电机产品生产积累的经验，已完成工业机器人系列化的全自主开发，产品覆盖了3~200kg，功能包括搬运、机床上下料、焊接、码垛、涂胶、打磨抛光、切割、喷涂、分拣、装配等。 随着用工成本上涨、技能人才缺少、高危环保、高强度作业等问题的凸显，工业机器人参与生产制造已被广泛认知和不断使用，成为社会关注的焦点。政府更是借此促进产业转型升级，企业用其开展技术改造，转变生产方式，提高作业效能。然而，

机床数控化改造实例

前言 2005年，我国数控金属切削机床生产59639台，进口30746台。除部分出口外，总消费数量约85000台。在生产的数控金属切削机床中，经济型数控机床占60%以上（生产的数控机床中经济型数控机床占89%到90%），中档以上的数控金属切削机床不足40%。2006年，我国机床工业的产值和销售收入保持较高的增长速度，其中数控金属切削机床产量快速增长，全年生产85756台，同比增长32.8%，增幅高于金属切削机床产量增幅的18.4%。2007年1月至10月我国进口金属加工机床57.06亿美元，其中金属切削机床进口达41.98亿美元，同比减少8.18%，所占比例为73.57%；成形机床进口达15.08亿美元，同比增长5.68%，所占比例为26.43%。 专家认为，目前我国机床市场的需求结构已经发生了很大的变化，数控机床，特别是普及型数控机床将逐步成为市场主体。国内的机床制造企业在努力开拓高档机床的同时，一定要加速普及型数控机床产业化步伐。通过生产和进口数控机床并不能满足我国日益增长的制造业需求，而淘汰大型企业原有的大量普通金属切削机床不但会造成很大的浪费，而且会因为缺乏资金购买大量的数控机床来填补淘汰普通金属切削机床后的机床空缺，造成停产。所以，目前数控化改造是适应我国制造也迅猛发展，资金短缺，旧有机床所占比例大的国情所需。据调查，现有的与机床数控化改造有关的书籍不多，在网上有关机床数控化改造的问题很多，但是多偏向于一些基本的改造常识和高级的改造技巧方面的问题。由于机床数控化改造涉及的知识面广，若没有专业知识的支持，改造后的机床在使用中会出现很多问题，进而造成事故；而且数控化改造的市场也会因此变得不规范。因此，数控化改造的规范化设计改造是非常迎合目前数控化改造市场的需要的。 机床数控化改造主要是针对数控系统，伺服系统，辅助控制系统和液压系统的改造。由于数控机床本身是机，电，液一体化，结构复杂的产品，因此在改造中是否按照准确的计算方法计算，是否按照规则，要求选择改造方案和元器件类型，是决定改造后机床性能，运行精度，加工质量和可靠性的关键因素。 本书着眼于数控机床改造的具体实例，通过提供详细的计算公式，选择原则和选择方案，进一步说明了数控机床的改造方法。同时根据已有的改造案例总结改造中出现的问题，并说明相应的改造方法。 第一章机床数控化改造概述 1.1 机床数空化改造的必要性 1.1.1微观改造的必要性 从微观上看，数控机床同传统机床相比有如下突出的优越性，而且优越性都来自数控系统计算机的威力。 1）可以加工传统机床加工不出来的曲线，曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

C6140普通车床数控化改造设计方案

C6140普通车床数控化改造设计方 案 有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术

推进工业智能化改造攻坚方案

推进工业智能化改造攻坚方案 推进企业技术改造攻坚方案 根据《X省推进企业技术改造攻坚方案》精神，按照市委、市政府《关于打好转型发展攻坚战的实施方案》总体部署，为实施我市新一轮大规模技术改造，进一步转变经济发展方式，促进产业优化升级，特制定本方案。 一、总体要求 紧紧围绕经济结构调整和产业转型升级主线，坚持创新发展核心地位，以提质增效为中心，以新产品开发为重点，以“三对标四提高”为抓手，科学引导企业增资扩产，充分运用先进适用技术，采用新材料、新工艺、新设备，通过改技术、改工艺、改设备、改产品、改管理等方式，抢占产业价值链的中高端环节，推动企业实行全方位的新一轮大规模技术改造，培育一批制造业创新中心，开发一批标志性新产品，加快实现产业提档升级。 二、发展目标 力争用4年左右时间，推动全市工业企业实施新一轮技术改造，实现从产品型向品牌型发展、从粗放型向生态型发展、从制造型向智能型发展、从生产型制造向服务型制造发展。 到X年，引导215家规模以上工业企业实施技术改造，工业技改投资占工业投资比重力争达到15%以上；力争培育1家省级制造业创新中心。

到X年，引导全市规模以上工业企业全面实施新一轮技术改造，工业技改投资占工业投资比重力争达到30%；力争培育1-2家省级制造业创新中心；重点企业技术装备总体达到国内先进水平；制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。 三、重点任务 （一）积极推动新一轮技术改造 在全市范围内开展以“对照行业标准、国家标准和国际标准，推动产品提质、企业提效、产业提升、结构提优”为主体的“三对标四提高”活动，推动先进产能提质增效。鼓励优势企业扩大生产规模，采用多种方式引进和购置国内外先进适用装备，淘汰老旧设备，树立技改成效标杆，发挥示范带动作用，提升行业整体装备水平。支持企业开发制约产业发展瓶颈的行业共性、关键技术，加速科技成果转化应用。X年，实施一批重点技术改造项目，完成技术改造投资力争达到140亿元以上；到X年，工业技改投资占工业投资比重力争达到30%以上。 责任单位：市工信委、发改委、质监局、科技局，各县（市）、区政府 （二）大力推进企业技术进步 以企业为主体，产学研用相结合，加强技术创新体系和机制建设，大力推进企业技术进步。充分发挥市场主体的创造性和积极性，培育和建设一批省级制造业创新中心。鼓励和支持企业技术中心、工程实验室、科技重大基础设施等创新载体的改造提升，培育一批研发基础

数控机床改造方案及实施

数控机床改造方案及实施 一、具体步骤 机械修理与电气改造相结合 一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。 先易后难、先局部后全局 确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，使人的注意力能集中到关键地方。 根据使用条件选择系统 针对某台或某几台机床，确定它的环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可行的使用保证。当然，电气系统的选择必须考虑成熟产品，性能合理、实用，有备件及维修支持，功能满足当前和今后若干年内的发展要求等。 落实参与改造人员和责任 改造是一个系统工程，人员配备十分重要。除了人员的素质条件外，根据项目的大小，合理地确定人数与分工是关键。人员太少不利于开展工作，人员太多也容易引起混乱。根据各个划分开的子系统，确定人员职责，有主有次，便于组织与协调。如果项目采用对外合作形式，更需在目标明确的前提下，界定分工，确定技术协调人。 改造范围与周期的确定 有时数控机床电气系统改造，并不一定包含该机床全部电气系统，应根据科学的测定和分析决定其改造范围。停机改造的周期，根据各企业的实际情况确定，考虑因素有生产紧张程度、人员技术水平、准备工作充分程度、新系统大小与复杂程度，甚至还包括天气情况等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上阵，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。 二、改造的技术准备 改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括： 机械部分准备

GZ智能数控机床及机器人集成控制技术

2017年全国职业院校技能大赛 竞赛项目方案申报书 赛项名称：智能（数控机床与机器人集成）控制技术 赛项组别：____________________ 高职组______________ 专业大类：_________________ 装备制造大类___________ 方案设计专家组组长：__________ 郭士义______________ 专家组组长手机: _____________________________ 方案申报单位（盖童）：全国机械职业教育教学指导委员会方案申报负责人：___________________ 婪_____________ 联系手机: ___________________________________ 邮箱号码: ___________________________ 通ffU?址: _____________ 北京市西城区三里河路46号 邮政编码：_______________________ 100823 ______________

2016年08月25日申报日期:

20仃年全国职业院校技能大赛 竞赛项目方案 —、赛项名称 （一）赛项名称 智能（数控机床与机器人集成）控制技术（二）压题彩照

（三）赛项归属产业类型 装备制造类 （四）赛项归属专业大类“机械制造与自动化580102”、“数控技术 580103”、“数控 设备应用与维护580302”、“机电设备维修与管理580301 \ 二、赛项申报专家组 三、赛项目的 通过技能大赛考核参赛选手维护、调试、操控机器人及数控 机床的技能，检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控 制、安全意识等职业素养；引导企业关注行业在“数控机床及工业机器人技 术应用”方面的发展趋势及新技术的应用；促进智能化技术应用人才培养； 促进智能制造技术（含机器人设备安装、调试、维护、使用）的普及及相关 专业的建设。 通过开展竞赛可促进相关专业课程改革和师资队伍建设，突出培养学生的创新能力和实践能力，提升学生职业能力和就业质量，有利于构建现代职业教育体系，为社会培养能从事产品生产工艺设计与实施的高素质劳动者和专业技能型人才，从而推动职业

C6140普通车床的数控化改造

机电一体化系统设计任务书总汇 课题：C6140普通机床的数控化改造 姓名：蒋青松（第7组） 班级： 5 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 院系：机械工程学院 2015年6月

任务一 一：总体方案的确定 总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。 1.普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。 2.普通车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。 3.根据技术指标中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多、速度快、抗干扰能力强、性/价比高等优点。 4.根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等，还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。 5.为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。 6.计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间隙机构。

二：机械本体 初步原理框图

数控原理框图 三：问题说明 1：连续控制系统：由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速度相对于工件沿加工路径运动（因为点位控制系统要求工件相对于刀具运动过程不进行切削），所以选择之； 2：开环控制系统：该改造属于经济型数控机床，加工精度要求不高，没有加入反馈系统，为了简化系统，降低成本，所以选择之。3：机床选择X，Z两轴联动。 4：由于是开环控制，而且结构简单，适用于普通数控机床，功能水平低。