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

買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - I - 控機(jī)床改造 摘 要 由于目前國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床數(shù)量需求量大，達(dá)到 300 萬(wàn)臺(tái)之巨，要進(jìn)行全部翻新在實(shí)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(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)普通車(chē)床實(shí)行數(shù)控開(kāi)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(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過(guò)程。而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多 ,可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)，但它的價(jià)格昂貴。由于我國(guó)現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車(chē)床，自動(dòng)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(gè)問(wèn)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(jì)主要為縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(jì)。 關(guān)鍵詞 數(shù)控；車(chē)床；改造； 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(diǎn) . 1 控機(jī)床發(fā)展概況 . 2 續(xù)向開(kāi)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(chǎng)空間 . 3 內(nèi)的市場(chǎng) . 3 口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場(chǎng) . 4 床改造的效益分析 . 4 第 2 章 普通車(chē)床的數(shù)控改造和可行性論證 . 6 床的數(shù)控改造 . 6 計(jì)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(lèi)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(dòng)機(jī)的選用 . 10 杠螺母副 . 10 床導(dǎo)軌改造 . 10 體設(shè)計(jì)方案的確定 . 11 第 4 章 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 12 服系統(tǒng)的組成原理 . 12 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)計(jì)算 . 12 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 13 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(shuō)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(dòng)轉(zhuǎn)位刀架 . 22 控車(chē)床刀架的基本要求 . 22 控車(chē)床刀架結(jié)構(gòu) . 22 作原理 . 23 架的安裝 . 24 第 6 章 編碼盤(pán)的安裝部分 . 25 電編碼器工作原理 . 25 碼盤(pán)的安裝 . 25 結(jié)論 . 27 致謝 . 28 參考文獻(xiàn) . 29 附錄 . 30 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類(lèi)創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類(lèi)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類(lèi)進(jìn)入信息社會(huì)奠 定了基礎(chǔ)。 6 年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)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(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展1。 內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 近年來(lái)我國(guó)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(gè)體企業(yè)中也普遍開(kāi)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(guó)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(guó)的 美元，消費(fèi)額比上一年增長(zhǎng) 25%。但由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)， 2001 年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第 2 位，達(dá) 美元， 近年來(lái)我國(guó)出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車(chē)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?rùn)C(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(diǎn) 1 新產(chǎn)品開(kāi)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(zhǎng)，數(shù)控化率顯著提高 。 2001 年國(guó)內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá) 臺(tái)，比上年增長(zhǎng) 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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 2 - 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況 續(xù)向開(kāi)放式、基于 第六代方向發(fā)展 基于 具有的開(kāi)放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富 等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用 作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)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(jì)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(cè)過(guò)程中一些重要信息，并自動(dòng)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(zhuān)家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，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(kù)為支撐，建立具有人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)。 3 引入故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng) 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)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(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 1 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 2 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 3 - 機(jī)床提高 3 7 倍。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)了 柔性自動(dòng)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(shí)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(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)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(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)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(duì)市場(chǎng)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(guó)家的軍、民 機(jī)械工業(yè)，在 70 年代末、 80 年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱(chēng)之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后 20 年。如我國(guó)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(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。 控化改造的市場(chǎng)空間 機(jī)床的數(shù)控制化改造是一個(gè)方興未的行業(yè)，從各種統(tǒng)計(jì)數(shù)字上看前途應(yīng)該是十 分光明的，例如： 在美國(guó)，日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造人作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)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(gè) 永恒 的課題。我國(guó)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(chǎng) 我國(guó)目前機(jī)床總量 380 余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3。近 10 年來(lái)，臺(tái)，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(guó)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(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床不到 20， 自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60以上）?？梢?jiàn)我們的大多數(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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 4 - 用這種裝備加工出來(lái)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(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、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(chǎng) 我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，很多企業(yè)從國(guó)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(jì)，從 1979 1988 年 10 年間，全國(guó)引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有 18446 項(xiàng)，大約 美元。 這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國(guó)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(xiàng)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(guó)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(shí)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(xiàng)目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷(xiāo)路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母?、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長(zhǎng)時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒(méi)有創(chuàng)造財(cái)富，反而消耗著財(cái)富。 這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，就可以最小的投資盤(pán)活最大的存量資產(chǎn)，爭(zhēng)取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場(chǎng)7。 床改造的效益分析 提高機(jī)床數(shù)控化效率有兩個(gè)途徑：一是購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床；二是對(duì)舊的機(jī)床進(jìn)行改造而對(duì)于一個(gè)機(jī)床擁有量大，經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，采用舊機(jī)床改造來(lái)提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率是一個(gè)極其有效和使用的途徑，采用第二中方法有以下的優(yōu)點(diǎn)： 1 減少了投資和交貨的期限 ， 同購(gòu)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(jiān)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(huì)資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時(shí)對(duì)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(gòu)買(mǎi)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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(duì)數(shù)控機(jī)床在使用和維修方面的培訓(xùn)時(shí)間，機(jī)床一旦改裝完成，很快就可以投入使用，見(jiàn)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(gòu)新機(jī)時(shí)重新構(gòu)筑新基，同時(shí)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(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的通用型機(jī)床 ，往往對(duì)一個(gè)具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，又可能缺少某一個(gè)專(zhuān)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(zhǎng)。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(jì)改造成專(zhuān)用的數(shù)控機(jī)床。 6 可及時(shí)采用最新技術(shù)，充分利用社會(huì)資源 ， 由于技術(shù)進(jìn)步和我國(guó)機(jī)床功能部件專(zhuān)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(gòu)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(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來(lái)防止爬行，還可以使得刮 研極容易，等等例子說(shuō)明有一大批社會(huì)資源，可根據(jù)技術(shù)更新的發(fā)展速度，及時(shí)地采用最新技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)場(chǎng)改造成當(dāng)今水平的機(jī)床8。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第 2章 普通車(chē)床的數(shù)控改造和可行性論證 車(chē)床的數(shù)控改造 計(jì)內(nèi)容及任務(wù) 普通車(chē)床（ 6140的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇或設(shè)計(jì)、編碼盤(pán)安裝部分的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)）、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理、部分系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì) 6140式車(chē)床進(jìn)行數(shù)控化改造，實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)車(chē)床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對(duì)車(chē)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(dòng)單位為 脈沖，橫向最小運(yùn)動(dòng)單位 脈沖，主運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，刀架要改造成自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)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(shí)，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(dòng)的變化、起停，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(kāi)和冷卻潤(rùn)滑的開(kāi)、關(guān)等動(dòng)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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 7 - 行性論證 根據(jù)自動(dòng)化制造系統(tǒng)，可行性論證使用戶建 造自動(dòng)化制造系統(tǒng)項(xiàng)目前所進(jìn)行的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析報(bào)告，是上級(jí)主管部門(mén)審定和批準(zhǔn)立項(xiàng)的基本依據(jù)。同樣，在進(jìn)行普通車(chē)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(chē)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(gè)方面進(jìn)行，即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題分析，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(chē)床的實(shí)施計(jì)劃，結(jié)論等。 由于本設(shè)計(jì)僅作為大學(xué)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，故在此，設(shè)計(jì)者僅對(duì)改造的投資概算作一簡(jiǎn)要的可行性論證。 本改造設(shè)計(jì)是對(duì)普通車(chē)床 行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。在改造設(shè)計(jì)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(tái)伺服電機(jī)，費(fèi)用約為 4 萬(wàn)余元；兩套滾珠絲杠副和相配的傳動(dòng)部分以及齒輪副、貼塑導(dǎo)軌等零件，費(fèi)用約為 1 萬(wàn)余元，總的改造費(fèi)用約為 5 6 萬(wàn)元。舊車(chē)床估計(jì)截至在 6 7 萬(wàn)元。這樣設(shè)備改造費(fèi)用和舊設(shè)備費(fèi)用總計(jì)不會(huì)超過(guò) 13 萬(wàn)元。因此，對(duì)普通車(chē)床作經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造適合我國(guó)國(guó)情，是國(guó)內(nèi)企業(yè)提高車(chē)床的自動(dòng)化能力和精密程度的有效選擇。它具有一定的典型性和實(shí)用性9。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(duì)中小型軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)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(shí)現(xiàn)其不同切削速度的主軸變速；刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具；冷卻泵、潤(rùn)滑泵的啟停；加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)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(duì)象。察看 床及有關(guān)資料，并且參照數(shù)控車(chē)床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體改造方案 。 1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 對(duì)普 通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，一般可保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操作機(jī)構(gòu)，以減少改造量。但本設(shè)計(jì)中為了提高車(chē)床的自動(dòng)化程度，以便于在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變換切削速度，對(duì)其作了相應(yīng)的簡(jiǎn)化改造。 采用交流調(diào)速電機(jī)做車(chē)床主軸電機(jī)以取代原來(lái)的主軸電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；并簡(jiǎn)化原來(lái)傳動(dòng)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(jì) 計(jì)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(guò)對(duì)加工程序的運(yùn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程的自動(dòng)控制。 在本設(shè)計(jì)中，由于時(shí)間較短、設(shè)計(jì)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(dòng)轉(zhuǎn)為到家選擇設(shè)計(jì) 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(chē)床的切削性能和效率。臥式車(chē)床數(shù)控改造應(yīng)將原來(lái)機(jī)床的普通手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架替換成自動(dòng)換位刀架，本設(shè)計(jì)決定采用常州武進(jìn)數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 由于改造設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足需要的前提下，對(duì)于機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本?？傮w改造如 下 圖 3示 ： 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 9 - 圖 3體改造的示意圖 制方式類(lèi)型選擇 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開(kāi) 環(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制之分。 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉，但影響定位精度的機(jī)械傳動(dòng)裝置的摩擦、慣量、間隙的存在，故精度和快速性較差。開(kāi)環(huán)控制的定位精度一般為 不能滿足橫向最小運(yùn)動(dòng)單位 脈沖的要求。 閉環(huán)系統(tǒng)：控制精度高、快速性好，但對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)較昂貴。 閉環(huán)控制的定位精度一般為 本設(shè) 計(jì)屬經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，無(wú)須達(dá)到此精度。 半閉環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(lái)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(dòng)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(lái)橫向進(jìn)給的絲杠，換上滾珠絲杠；保留原來(lái)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(dòng)機(jī)的選用 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，通常希望步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)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(shí)際選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，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(dòng)機(jī)的步距角和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。 杠螺母副 臥式車(chē)床的進(jìn)給絲杠都是滑動(dòng)絲杠，即絲杠與螺母之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦。由于，滑動(dòng)絲杠螺母副的摩擦大、轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)絲杠螺母副改換成滾珠絲杠螺母副。考慮本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，選用滾珠絲杠螺母副代替原機(jī)床的滑動(dòng)絲杠螺母副。 床導(dǎo)軌改造 臥式車(chē)床上的運(yùn)動(dòng)部件，如刀架、工作臺(tái)都是沿著機(jī)床的導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的。導(dǎo)軌的作用就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動(dòng)部件，并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度 保持性和低速運(yùn)動(dòng)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(shí)根據(jù)原機(jī)床導(dǎo)軌的磨損程度和加工精度要求，來(lái)確定導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(dòng)、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(rùn)滑性和抗振性；工藝簡(jiǎn)單，成本低。 體設(shè)計(jì)方案的確定 經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的論證后，確定的 車(chē)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(chē)床的縱向 和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪減速后帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刀架改成由微機(jī)控制，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)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(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 12 - 第 4章 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是普通車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的主要部分，如果說(shuō)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(dòng)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(shí)而準(zhǔn)確的執(zhí)行由 統(tǒng)發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)與機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩大部分組成。機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)通常由減速齒輪、滾珠絲杠、機(jī)床導(dǎo)軌和工作臺(tái)拖板等組成。對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，按其反饋信號(hào)的有無(wú)，分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式。對(duì)于開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)只能由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和電動(dòng)機(jī)組成。閉環(huán)伺服系統(tǒng)則分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩種驅(qū)動(dòng)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(cè)裝置為測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。速度控制單元是一個(gè)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(dòng)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(cè)及反饋控制等部分組成。根據(jù)其位置檢測(cè)信號(hào)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(cè)裝置，安裝于滾珠絲杠端部，或直接與伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的后端相連（與伺服電動(dòng)機(jī)成一體）；對(duì)于全閉環(huán)系統(tǒng)需要采用直線位置檢測(cè)裝置，安裝于機(jī)床導(dǎo)軌與工作臺(tái)拖板 之間。通常伺服驅(qū)動(dòng)控制單元與電動(dòng)機(jī)由一個(gè)生產(chǎn)廠家配套提供（甚至包括位置檢測(cè)裝置）9。 服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)計(jì)算 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、橫行進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的選擇三大部分，該部分設(shè)計(jì)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(jì)部分除了主要的三大部分內(nèi)容外，還包括與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)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(jì)選擇。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 13 - 圖 4 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)總體方案 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 普通車(chē)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(dòng)絲杠，螺母固定溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。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(shí)用方面來(lái)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(tái)數(shù)量： 00 0100 （根據(jù)圖紙錯(cuò)略計(jì)算） 時(shí)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(jì)算 由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)10可知： 切削功率： ）（ 1電機(jī)功率 主傳動(dòng)鏈的總效率 6120 2紙全套， Q 號(hào)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(jì)算的依據(jù)，從實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)10中可知，在一般外圓切削時(shí)： F )(F )(FF 2 滾珠絲杠設(shè) 計(jì)計(jì)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(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。 綜合車(chē)床導(dǎo)軌絲杠的軸向力： )( ）（ 4據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查出， , 15.0 117 6570 ）（P）（ N（ 1） 強(qiáng)度計(jì)算： 壽命值： 61060 ）（ 5 00100 0主 ）（ 6取工件直徑：0查表得： 500（自動(dòng)控制機(jī)床即及機(jī)床通常的取值） 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 15 - 所以 ： ( rn i 1810 150 02