C6140車床數(shù)控改造畢業(yè)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - I - 控機(jī)床改造 摘 要 由于目前國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床數(shù)量需求量大，達(dá)到 300 萬臺之巨，要進(jìn)行全部翻新在實踐 ，物質(zhì)尚不具有足夠的條件，為了達(dá)到的條件，為達(dá)到較高的精度，實現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性，對普通車床實行數(shù)控開環(huán)改造。 了解數(shù)控機(jī)床的概念，所謂數(shù)字控制是按照含有機(jī)床 (刀具 )運(yùn)動信息程序所指定的順序自動執(zhí)行操作的過程。而計算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點很多 ,可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點，但它的價格昂貴。由于我國現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床，自動化程 度低 ,要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金。為了解決這個問題 ,也為了適應(yīng)多品種中、小批量零件加工我們選擇機(jī)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。本次設(shè)計主要為縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計，其中包括縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造方案的確定，各零部件的設(shè)計。 關(guān)鍵詞 數(shù)控；車床；改造； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - of ue to of NC to of to be at is in to to to of NC to NC in in by NC is to of be a on its is of to a of to to we NC is to of 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 目錄 摘要 . I . 1 章 緒 論 . 1 題背景 . 1 內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 . 1 內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點 . 1 控機(jī)床發(fā)展概況 . 2 續(xù)向開放式、基于 第六代方向發(fā)展 . 2 高速化和高精度化發(fā)展 . 2 智能化方向發(fā)展 . 2 床數(shù)控化改造的必要性 . 2 觀看改造的必要性 . 2 觀看改造的必要性 . 3 控化改造的市場空間 . 3 內(nèi)的市場 . 3 口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場 . 4 床改造的效益分析 . 4 第 2 章 普通車床的數(shù)控改造和可行性論證 . 6 床的數(shù)控改造 . 6 計內(nèi)容及任務(wù) . 6 控機(jī)床工作原理及組成 . 6 行性論證 . 7 第 3 章 總體方案的擬定和論證 . 8 體方案的擬定 . 8 制方式類型選擇 . 9 服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 . 10 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 . 10 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 . 10 進(jìn)電動機(jī)的選用 . 10 杠螺母副 . 10 床導(dǎo)軌改造 . 10 體設(shè)計方案的確定 . 11 第 4 章 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 . 12 服系統(tǒng)的組成原理 . 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計計算 . 12 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 13 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 17 進(jìn)電機(jī)的選擇 . 20 6140 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)確定 . 20 6140 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 . 20 服系統(tǒng)說明 . 21 床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 . 21 第 5 章 自動轉(zhuǎn)位刀架 . 22 控車床刀架的基本要求 . 22 控車床刀架結(jié)構(gòu) . 22 作原理 . 23 架的安裝 . 24 第 6 章 編碼盤的安裝部分 . 25 電編碼器工作原理 . 25 碼盤的安裝 . 25 結(jié)論 . 27 致謝 . 28 參考文獻(xiàn) . 29 附錄 . 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第 1章 緒 論 課題背景 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會奠 定了基礎(chǔ)。 6 年后，即在 1952 年，計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展1。 內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以 式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2001 年，我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第 5 名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第 3 位，達(dá) 次于美國的 美元，消費(fèi)額比上一年增長 25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢， 2001 年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第 2 位，達(dá) 美元， 近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔 為主2。 內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點 1 新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。 2 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高 。 2001 年國內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá) 臺，比上年增長 金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率 從 2000 年的 高到 2001 年的 3 控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況 續(xù)向開放式、基于 第六代方向發(fā)展 基于 具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富 等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用 作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。 所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍3。 高速化和高精度化發(fā)展 這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。 1 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng) 能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。 2 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 3 引入故障診斷專家系統(tǒng) 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置 可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行4。 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 觀看改造的必要性 從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu) 越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機(jī)的威力。 1 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 2 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 機(jī)床提高 3 7 倍。由于計算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了 柔性自動化 。 3 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易不再需要 修配 。 4 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 5 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 6 由以上五條派生的好處。 如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等5。 觀看改造的必要性 從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民 機(jī)械工業(yè)，在 70 年代末、 80 年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后 20 年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到 1995 年只有 而日本在 1994 年已達(dá) 因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。 控化改造的市場空間 機(jī)床的數(shù)控制化改造是一個方興未的行業(yè)，從各種統(tǒng)計數(shù)字上看前途應(yīng)該是十 分光明的，例如： 在美國，日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造人作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是一個 永恒 的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)所以不難看出： 內(nèi)的市場 我國目前機(jī)床總量 380 余萬臺，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 臺，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到 3。近 10 年來，臺，年產(chǎn)值約為 18 億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6。我國機(jī)床役齡 10 年以上的占 60以上； 10 年以下的機(jī) 床中，自動 /半自動機(jī)床不到 20， 自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機(jī)床占 60以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率6。 口設(shè) 備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場 我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計，從 1979 1988 年 10 年間，全國引進(jìn)技術(shù)改造項目就有 18446 項，大約 美元。 這些項目中，大部分項目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進(jìn)項目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工 藝、管理等，造成項目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動運(yùn)行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因為設(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因為能耗高、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長時間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財富，反而消耗著財富。 這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財富。只要找出主要的技術(shù)難點，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場7。 床改造的效益分析 提高機(jī)床數(shù)控化效率有兩個途徑：一是購買新的數(shù)控機(jī)床；二是對舊的機(jī)床進(jìn)行改造而對于一個機(jī)床擁有量大，經(jīng)濟(jì)財力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率是一個極其有效和使用的途徑，采用第二中方法有以下的優(yōu)點： 1 減少了投資和交貨的期限 ， 同購置新的數(shù)控機(jī)床相比，一般可以節(jié)省 60%到 80%的費(fèi)用，改造的費(fèi)用大大減低。 2 機(jī)械的穩(wěn)定性可靠機(jī)床的床身，立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄鐵構(gòu)件，而鑄件越久自然失效充分，內(nèi)應(yīng) 力的消除使得比新的鑄件更穩(wěn)定，這些鑄件的使用又可以節(jié)約社會資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時對環(huán)境的污染。 3 熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，便于操作維修購買的新設(shè)備，事先很難前面了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能，以至很難預(yù)算是否完全適合加工要求，而改造買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 則完全可以避免這種情況，并且大大縮短了對數(shù)控機(jī)床在使用和維修方面的培訓(xùn)時間，機(jī)床一旦改裝完成，很快就可以投入使用，見效較快。 4 可以充分利用現(xiàn)有的條件，可以充分利用現(xiàn)有的地基，不必像購新機(jī)時重新構(gòu)筑新基，同時工夾具、樣板和外設(shè)備也可以在利用。 5 可更好的因地制宜合理篩選功能，購買現(xiàn)成的通用型機(jī)床 ，往往對一個具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，又可能缺少某一個專用的特殊功能，如向機(jī)床制造廠提出特殊定貨要求，增加某些特殊的加工要求，往往費(fèi)用大，交貨的日期又長。而采用改造的方案就可以根據(jù)生產(chǎn)加工要求，采用組合的方法再某些部件設(shè)計改造成專用的數(shù)控機(jī)床。 6 可及時采用最新技術(shù)，充分利用社會資源 ， 由于技術(shù)進(jìn)步和我國機(jī)床功能部件專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，目前已有眾多的疏忽資源支持機(jī)床方面的改造 ，如隨意采購各種尺寸的滾珠絲杠副，且交貨期短；采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù)，可使傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來防止爬行，還可以使得刮 研極容易，等等例子說明有一大批社會資源，可根據(jù)技術(shù)更新的發(fā)展速度，及時地采用最新技術(shù)來提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)場改造成當(dāng)今水平的機(jī)床8。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第 2章 普通車床的數(shù)控改造和可行性論證 車床的數(shù)控改造 計內(nèi)容及任務(wù) 普通車床（ 6140的數(shù)控改造設(shè)計內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗證、機(jī)械改造部分的設(shè)計計算（伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計、自動轉(zhuǎn)位刀架的選擇或設(shè)計、編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu) 設(shè)計）、主運(yùn)動自動變速原理、部分系統(tǒng)控制軟件設(shè)計。 本設(shè)計任務(wù)是對 6140式車床進(jìn)行數(shù)控化改造，實現(xiàn)微機(jī)對車床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對車床的縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制，并要達(dá)到縱向最小運(yùn)動單位為 脈沖，橫向最小運(yùn)動單位 脈沖，主運(yùn)動要實現(xiàn)自動變速，刀架要改造成自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架，要能自動的切削螺紋。 控機(jī)床工作原理及組成 1 數(shù)控機(jī)床工作原理： 數(shù)控機(jī)床 加工零件時，首先應(yīng)編制零件的加工程序，這是數(shù)控機(jī)床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動的變化、起停，進(jìn)給運(yùn)動的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑的開、關(guān)等動作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。 2 數(shù)控機(jī)床的組成： 數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成，其組成框圖如圖 2 2控機(jī)床的組成圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 行性論證 根據(jù)自動化制造系統(tǒng)，可行性論證使用戶建 造自動化制造系統(tǒng)項目前所進(jìn)行的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析報告，是上級主管部門審定和批準(zhǔn)立項的基本依據(jù)。同樣，在進(jìn)行普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造之前進(jìn)行合理的、科學(xué)的可行性論證是必要的。 根據(jù)傳統(tǒng)的論證方法，普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的可行性論證應(yīng)圍繞以下幾個方面進(jìn)行，即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀及存在的問題分析，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)，改造的基礎(chǔ)條件、目標(biāo)、技術(shù)方案、投資概算、效益分析，改造后車床的實施計劃，結(jié)論等。 由于本設(shè)計僅作為大學(xué)本科生的畢業(yè)設(shè)計，故在此，設(shè)計者僅對改造的投資概算作一簡要的可行性論證。 本改造設(shè)計是對普通車床 行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。在改造設(shè)計中，采用的是廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 數(shù)控系統(tǒng)，加上兩臺伺服電機(jī)，費(fèi)用約為 4 萬余元；兩套滾珠絲杠副和相配的傳動部分以及齒輪副、貼塑導(dǎo)軌等零件，費(fèi)用約為 1 萬余元，總的改造費(fèi)用約為 5 6 萬元。舊車床估計截至在 6 7 萬元。這樣設(shè)備改造費(fèi)用和舊設(shè)備費(fèi)用總計不會超過 13 萬元。因此，對普通車床作經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造適合我國國情，是國內(nèi)企業(yè)提高車床的自動化能力和精密程度的有效選擇。它具有一定的典型性和實用性9。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第 3章 總體方案的擬定和論證 體方案的擬定 床主要用于對中小型軸類、盤類以及螺紋零件的加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有：控制主軸正反轉(zhuǎn)和實現(xiàn)其不同切削速度的主軸變速；刀架能實現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動，并具備在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具；冷卻泵、潤滑泵的啟停；加工螺紋時，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動一個被加工螺紋的螺距或?qū)С?。這些工作內(nèi)容，就是數(shù)控化改造數(shù)控系統(tǒng)控制的對象。察看 床及有關(guān)資料，并且參照數(shù)控車床的改造經(jīng)驗，確定總體改造方案 。 1 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計改造 對普 通車床進(jìn)行數(shù)控改造時，一般可保留原有的主傳動系統(tǒng)和變速操作機(jī)構(gòu)，以減少改造量。但本設(shè)計中為了提高車床的自動化程度，以便于在加工過程中實現(xiàn)自動變換切削速度，對其作了相應(yīng)的簡化改造。 采用交流調(diào)速電機(jī)做車床主軸電機(jī)以取代原來的主軸電機(jī)，以實現(xiàn)無級調(diào)速；并簡化原來傳動系統(tǒng)，以達(dá)到多檔調(diào)速范圍的確定。 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇設(shè)計 計算機(jī)數(shù)控裝置（ 控制裝置是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)。它通過對加工程序的運(yùn)行處理，發(fā)出控制信號，實現(xiàn)對加工過程的自動控制。 在本設(shè)計中，由于時間較短、設(shè)計人員少，因而我們決定引進(jìn) 江蘇東方數(shù)控新技 術(shù)公司生產(chǎn)的 控系統(tǒng) 。 3 自動轉(zhuǎn)為到家選擇設(shè)計 數(shù)控機(jī)床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。其結(jié)構(gòu)直接影響車床的切削性能和效率。臥式車床數(shù)控改造應(yīng)將原來機(jī)床的普通手動轉(zhuǎn)位刀架替換成自動換位刀架，本設(shè)計決定采用常州武進(jìn)數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 4 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計改造 由于改造設(shè)計的是簡易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時，基本原則是在滿足需要的前提下，對于機(jī)床盡可能減小改動量，以降低成本?？傮w改造如 下 圖 3示 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 圖 3體改造的示意圖 制方式類型選擇 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開 環(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制之分。 開環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，但影響定位精度的機(jī)械傳動裝置的摩擦、慣量、間隙的存在，故精度和快速性較差。開環(huán)控制的定位精度一般為 不能滿足橫向最小運(yùn)動單位 脈沖的要求。 閉環(huán)系統(tǒng)：控制精度高、快速性好，但對機(jī)床的要求比較高，且造價較昂貴。 閉環(huán)控制的定位精度一般為 本設(shè) 計屬經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，無須達(dá)到此精度。 半閉環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，在中小型性能要求較高的數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較多，故本設(shè)計采用半閉環(huán)控制。半閉環(huán)控制系統(tǒng)組成原理圖如圖 3 3閉環(huán)控制原理圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 拆除原來機(jī)床的溜板箱、光杠與絲杠以及安裝座，裝上滾珠絲杠及其相應(yīng)的安裝裝置，縱向驅(qū)動的步進(jìn)電機(jī)及減速箱安裝在絲杠的右端，采用滾珠絲杠可以提高系統(tǒng)的精度和縱向進(jìn)給的整體剛度 。 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 拆除原來橫向進(jìn)給的絲杠，換上滾珠絲杠；保留原來的橫向手柄機(jī)構(gòu)，橫向步進(jìn) 電機(jī)和減速箱安裝在機(jī)床后側(cè)。 進(jìn)電動機(jī)的選用 選用步進(jìn)電動機(jī)，通常希望步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大，啟動頻率和運(yùn)行頻率高，步距誤差小。但是，增大轉(zhuǎn)矩與快速運(yùn)行存在一定的矛盾，高性能與低成本相矛盾。因此在實際選用步進(jìn)電動機(jī)時，要考慮各方面因素。 首先要保證機(jī)床的定位精度，而脈沖當(dāng)量直接影響機(jī)床的定位精度。脈沖當(dāng)量越小，機(jī)床的定位精度越高，但機(jī)床的快速進(jìn)給速度就越小。為兼顧精度與速度的要求，應(yīng)在滿足精度的條件下，選擇盡可能大的脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量確定后，以此為依據(jù)選擇步進(jìn)電動機(jī)的步距角和傳動機(jī)構(gòu)的傳動比。 杠螺母副 臥式車床的進(jìn)給絲杠都是滑動絲杠，即絲杠與螺母之間的摩擦為滑動摩擦。由于，滑動絲杠螺母副的摩擦大、轉(zhuǎn)動效率低。在精度要求不高的情況下，可以仍用原機(jī)床的滑動絲杠。若要求機(jī)床精度和被加工精度較高的情況下，應(yīng)將原機(jī)床的滑動絲杠螺母副改換成滾珠絲杠螺母副?？紤]本設(shè)計的設(shè)計要求，選用滾珠絲杠螺母副代替原機(jī)床的滑動絲杠螺母副。 床導(dǎo)軌改造 臥式車床上的運(yùn)動部件，如刀架、工作臺都是沿著機(jī)床的導(dǎo)軌面運(yùn)動的。導(dǎo)軌的作用就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動部件，并保證運(yùn)動部件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定方向運(yùn)動。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度 保持性和低速運(yùn)動平穩(wěn)性，直接影響機(jī)床的加工精度要求、支承能力和使用性能。數(shù)控改造時根據(jù)原機(jī)床導(dǎo)軌的磨損程度和加工精度要求，來確定導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 一般是將原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修整后貼塑，使其成為貼塑導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的自潤滑性和抗振性；工藝簡單，成本低。 體設(shè)計方案的確定 經(jīng)總體設(shè)計方案的論證后，確定的 車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的總體方案 ： 床的主軸轉(zhuǎn)速部分采用了變頻調(diào)速交流異步電機(jī)；車床的縱向 和橫向進(jìn)給運(yùn)動采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動；刀架改成由微機(jī)控制，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動的自動轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，需安裝主軸脈沖發(fā)生器。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - 第 4章 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計是普通車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的主要部分，如果說統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，是發(fā)布“命令”的指揮機(jī)構(gòu)，那么，伺服驅(qū)動系統(tǒng)便是數(shù)控機(jī)床的“四肢”，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它忠實而準(zhǔn)確的執(zhí)行由 統(tǒng)發(fā)來的運(yùn)動命 令。伺服控制系統(tǒng)是聯(lián)接數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的樞紐，其性能是影響數(shù)控機(jī)床的精度、穩(wěn)定性、可靠性、加工效率等方面的重要因素。 服系統(tǒng)的組成原理 機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)與機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)兩大部分組成。機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動系統(tǒng)通常由減速齒輪、滾珠絲杠、機(jī)床導(dǎo)軌和工作臺拖板等組成。對于伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)，按其反饋信號的有無，分為開環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式。對于開環(huán)伺服系統(tǒng)只能由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，它由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源和電動機(jī)組成。閉環(huán)伺服系統(tǒng)則分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)兩種驅(qū)動方式，并且是雙閉環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外 環(huán)是位置環(huán)。速度環(huán)中用作速度反饋的檢測裝置為測速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。速度控制單元是一個獨(dú)立的單元部件，它由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器以及功率驅(qū)動放大器等部分組成。位置環(huán)是由 置中的位置控制模塊、速度控制單元、位置檢測及反饋控制等部分組成。根據(jù)其位置檢測信號所取部位不同，它又分為半閉環(huán)和全閉環(huán)兩種。半閉環(huán)采用轉(zhuǎn)角位置檢測裝置，安裝于滾珠絲杠端部，或直接與伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子的后端相連（與伺服電動機(jī)成一體）；對于全閉環(huán)系統(tǒng)需要采用直線位置檢測裝置，安裝于機(jī)床導(dǎo)軌與工作臺拖板 之間。通常伺服驅(qū)動控制單元與電動機(jī)由一個生產(chǎn)廠家配套提供（甚至包括位置檢測裝置）9。 服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計計算 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容包括：縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算、橫行進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算、步進(jìn)電機(jī)的選擇三大部分，該部分設(shè)計的總體方案示意圖如圖 4示。要使這三大部分與數(shù)控系統(tǒng)的配合達(dá)到好的效果，伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造設(shè)計部分除了主要的三大部分內(nèi)容外，還包括與步進(jìn)電動機(jī)相關(guān)的驅(qū)動電源、功率放大電路、輔助電路；與滾珠絲杠 副相關(guān)的機(jī)床導(dǎo)軌等內(nèi)容的設(shè)計選擇。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 圖 4 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計總體方案 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動絲杠，螺母固定溜板箱上，帶動刀架左右移動。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端，從改造方便、實用方面來考慮，一般都把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的右端， 即尾架部位。 已知的條件： 工作臺數(shù)量： 00 0100 （根據(jù)圖紙錯略計算） 時間常數(shù)： 5滾珠絲杠基本導(dǎo)程： 0 行程： 00脈沖當(dāng)量： 步距角： 最大進(jìn)給速度： 1 切削力計算 由實用機(jī)床設(shè)計手冊10可知： 切削功率： ）（ 1電機(jī)功率 主傳動鏈的總效率 6120 2紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 14 - 則： v NF 120)34( 00 所以： )(5700)(kg fF z 由金屬切學(xué)原理可知： 主切削力： 表得：2/188 表 4削參數(shù) 2 2 3 3 3 f,103 1495 1855 1654 2242 2782 由表 4： 當(dāng)，切削深度，走刀量此參數(shù)作為下面計算的依據(jù)，從實用機(jī)床設(shè)計手冊10中可知，在一般外圓切削時： F )(F )(FF 2 滾珠絲杠設(shè) 計計算 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此滾珠絲杠副的設(shè)計歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇。 綜合車床導(dǎo)軌絲杠的軸向力： )( ）（ 4據(jù)機(jī)床設(shè)計手冊查出， , 15.0 117 6570 ）（P）（ N（ 1） 強(qiáng)度計算： 壽命值： 61060 ）（ 5 00100 0主 ）（ 6取工件直徑：0查表得： 500（自動控制機(jī)床即及機(jī)床通常的取值） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - 所以 ： ( rn i 1810 150 02