畢業(yè)論文終稿-普通車床的數(shù)字化改造設(shè)計（送全套CAD圖紙 資料打包）

買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯本科畢業(yè)設(shè)計（論文）普通車床的數(shù)字化改造【用GSK980T數(shù)控系統(tǒng)】學(xué)院專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師提交日期年月日2理工大學(xué)廣州學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名日期年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書館有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。學(xué)位論文作者簽名日期年月日指導(dǎo)教師簽名日期年月日作者聯(lián)系電話電子郵箱III摘要本次設(shè)計是對舊機床數(shù)控化進給系統(tǒng)的改造的設(shè)計。在這里主要包括主傳動系統(tǒng)的設(shè)計、縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計、橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計。而我主要是針對橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計縱向進給系統(tǒng)進行機械設(shè)計。主傳動系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)控機械設(shè)計。要求的經(jīng)濟型數(shù)控改造加工精度不高，為簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。通過控制橫向進給系統(tǒng)，確保機床的定位，直線插補，圓弧插補的設(shè)計，和暫停。傳動效率是機床的要求，采用步進電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲桿；為了保證傳動精度和一定的穩(wěn)定性，盡量減少摩擦，滾珠絲杠副的選擇。關(guān)鍵詞車床，數(shù)控設(shè)計IVVVIVIIVIIIIXXXI，聯(lián)軸器，滾珠絲杠XIIABSTRACTTHISDESIGNISABOUTTHECOMMONLATHETRANSFORMATIONOFNCMAINTASKSARETHETRANSFORMATIONOFTHEMAINTRANSMISSIONSYSTEM,THETRANSFORMATIONOFTHEVERTICALFEEDINGSYSTEM,HORIZONTALFEEDSYSTEMREFORMWHILEIWASMAINLYAIMATTHELATERALFEEDINGSYSTEMMECHANICALTRANSFORMATIONTHEGRADUATIONPROJECTONTHEDESIGNOFTHEBASICSKILLSTRAININGHASIMPROVEDTHEANALYSISANDTHEABILITYTOSOLVEENGINEERINGPROBLEMS,ANDCREATEACERTAINCONDITIONFORGENERALMECHANICALDESIGNNCTRANSFORMATIONISMAINLYATRANSFORMATIONOFMECHANICALDRIVESYSTEMBECAUSEOFTHEECONOMYLESSPRECISIONCNCMACHINING,ITISORDERTOSIMPLIFYTHESTRUCTUREANDREDUCECOSTSBYCONTROLLINGTHECROSSFEEDSYSTEM,ITENSURESTHEMODIFIEDLATHEWITHPOSITIONING,LINEARINTERPOLATION,CIRCULARINTERPOLATION,ANDPAUSEREQUIREDFORTHEREALIZATIONOFTHETRANSMISSIONEFFICIENCYOFMACHINETOOL,WESHOULDUSASTEPPINGMOTORDRIVEANDTHENSCREWTHROUGHTHECOUPLINGTOENSUREACERTAINDEGREEOFDRIVINGACCURACYANDSTABILITYANDMINIMIZEFRICTION,ABALLSCREWPAIRISNEEDEDKEYWORDSLATHE,NCTRANSFORMATION,COUPLING,BALLSCREWXIII目錄摘要IIIABSTRACTIV第一章緒論111課題背景112機床改造的內(nèi)容及意義213普通車床的數(shù)字化改造主要解決的問題3第二章數(shù)控系統(tǒng)的選擇421數(shù)控系統(tǒng)的選擇422GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)的組成部分623電氣控制原理6第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計831確定脈沖當(dāng)量832切削力的計算833滾珠絲杠螺母副的計算和選型9331精度的選擇9332絲杠導(dǎo)程的確定9333最大工作載荷的計算9334最大動載荷的計算10335滾珠絲杠螺母副的選型10336滾珠絲杠副的支承方式11337傳動效率的計算11338剛度的驗算11339穩(wěn)定性校核123310臨界轉(zhuǎn)速的驗證1234齒輪傳動的計算1335步進電動機的選擇13第四章橫向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計1641切削力的計算1642滾珠絲杠螺母副的計算和選型16421最大工作載荷的計算16422最大動載荷的計算16423滾珠絲杠螺母副的選型17XIV424滾珠絲杠副的支承方式17425傳動效率的計算17426剛度的驗算17427穩(wěn)定性校核18428臨界轉(zhuǎn)速的驗證1843進給伺服系統(tǒng)傳動計算18431確定傳動比18432齒輪參數(shù)的計算1844步進電機的計算和選用19441轉(zhuǎn)動慣量的計算19442電機力矩的計算2045步進電機的選擇21第五章主軸交流伺服電機2251擬定傳動方案2252主軸的變速范圍2353初選主軸電機的型號2354主軸電機的校核23第六章元件的選擇2561主軸系統(tǒng)的方案確定2562安裝電動卡盤2563SZGDBM01光電編碼器25631概述25632主要技術(shù)性能2564數(shù)控刀架/AK21系列刀架26結(jié)論28參考文獻29致謝31第一章緒論1第一章緒論11課題背景機械制造業(yè)在世界經(jīng)濟發(fā)展中，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，具有重要的地位。為此，各國的經(jīng)濟學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種先進制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。作為制造業(yè)核心的機床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的。產(chǎn)生與發(fā)展的社會、經(jīng)濟基礎(chǔ)1我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計的陳舊、落后的機床是機床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實基礎(chǔ)我國是一個發(fā)展中國家，由于長期自身機制的不適應(yīng)性，經(jīng)濟實力過低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，極大地制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。為盡快改變我國機械制造業(yè)的落后狀態(tài)，近二十多年來，我們在艱難地發(fā)展民族機床制造業(yè)的同時，積極地引進了世界先進技術(shù)與設(shè)備。一方面與世界先進機床制造廠合作，不斷生產(chǎn)出具有世界先進水平的各類機床；另一方面直接購進了大量的各類機床。這一切都為我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展起到了巨大的作用。但是，機床長期運轉(zhuǎn)甚至超負荷使用，同時又缺少認真的維修與保養(yǎng)，造成機床嚴重磨損，喪失了精度；有些機床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變，或由于技術(shù)力量不足而被長期閑置，需要使用時卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑，電控系統(tǒng)不能起動；由于新產(chǎn)品制造的需要，原有機床性能已不能滿足使用要求，急需更新升級改造；由于世界計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快，原有產(chǎn)品過早停產(chǎn)，給備件更換與維修帶來一定困難；況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在510年，而我國大多數(shù)機床都在超期服役。這些諸多因素都需要對機床進行大修及數(shù)控化升級改造。2新進的大批二手機床成為機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來，許多企業(yè)引進了一大批國外淘汰的舊機床，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗、技術(shù)、資料及備件等因素，造成雖廉價購進但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面。其中不乏有為改造后投入使用而引進的舊機床和生產(chǎn)線。這里多數(shù)的二手機床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入，經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。3顯著的經(jīng)濟效益是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動力對于機床擁有者來說，只需花費購買相同新機床30以下的費用即可獲得相同的使用效果。根據(jù)國際該行業(yè)的記載，即使將原機床的結(jié)構(gòu)性能進行徹底改造升級，也只需花費購買新機床60左右的價格。對于機床大修改造業(yè)內(nèi)公司來說，這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟效益，而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動力。4機床大修及數(shù)控化改造的優(yōu)勢是該行業(yè)生存與發(fā)展的有利條件舊機床的大修、翻新、升級改造與購買新機床相比有優(yōu)勢。第一章緒論212機床改造的內(nèi)容及意義數(shù)字控制機床又稱為機床數(shù)控化改造，這是一種將數(shù)字計算機技術(shù)應(yīng)用于機床的控制技術(shù)。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置，經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。機床數(shù)控化改造較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性、高效能的自動化機床，是典型的機電產(chǎn)品。機床數(shù)控化改造能縮短生產(chǎn)準備時間，增加切屑加工時間的比率；使用機床數(shù)控化改造進行生產(chǎn)，加工的零件精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,從而有效的提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力；機床數(shù)控化改造具有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性，因此能夠完成很多機床數(shù)控化改造很難完成或者根本不能加工的、具有復(fù)雜型面、要求高精度的零件的加工；許多機床數(shù)控化改造如加工中心具有自動換刀功能，使零件一次裝夾之后就能夠完成多個加工部位的加工，實現(xiàn)了一機多用，大大節(jié)省了設(shè)備和廠房面積；生產(chǎn)者可以對生產(chǎn)成本進行預(yù)算，并對生產(chǎn)進度進行合理的安排，以達到提高經(jīng)濟效益的目的；應(yīng)用機床數(shù)控化改造進行生產(chǎn)，減輕了工人的勞動強度，提高了工人工作的環(huán)境質(zhì)量，增加了工人的生產(chǎn)積極性，促進了生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。數(shù)控改造化車床是一種高精度、高效率的自動化機床，也是使用數(shù)量最多的機床數(shù)控化改造，約占機床數(shù)控化改造總數(shù)的25。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、輪廓形狀復(fù)雜的軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件的加工，能夠通過程序控制自動完成園柱面、圓錐面、圓弧面和各種螺紋的切削加工，并能切槽、鉆、擴、鉸孔的加工。由于數(shù)控改造化車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補功能，有些數(shù)控改造化車床還具有非圓曲線插補功能以及加工過程中具有自動變速功能等特點，所以它的工藝范圍要比普通車床要寬得多。1精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件由于數(shù)控改造化車床剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償和自動補償，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以銑代磨。2表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件數(shù)控改造化車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均勻的零件。使用恒線速切削功能，就可選用最佳速度來切削錐面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。數(shù)控改造化車床還適合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位選用較大的進給量，要求小的部位選用小的進給量。3輪廓形狀特別復(fù)雜和難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件由于數(shù)控改造化車床具有直線和圓弧插補功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線第一章緒論3和平面曲線插補功能，所以可以加工形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的的回轉(zhuǎn)體零件。13普通車床的數(shù)字化改造主要解決的問題解決形狀復(fù)雜、精密、多品種及中小批零件的加工問題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，隨著制造技術(shù)向自動化、柔性化方向的發(fā)展，當(dāng)前機床的數(shù)控化率已成為衡量一個國家制造工業(yè)水平的重要標志。但目前我國數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用受到一些條件的限制。有關(guān)統(tǒng)計資料表明，目前我國機床總擁有量為378萬臺，其中數(shù)控機床只有8萬多臺，遠遠低于美國、日本、德國、韓國等制造業(yè)發(fā)達國家機床數(shù)控化率20以上的水平。國內(nèi)數(shù)控設(shè)備嚴重失衡的原因數(shù)控機床價格昂貴，一次性投資大，對中小型企業(yè)常是心有余而力不足；同時各企業(yè)有大量的普通機床，如果全部用數(shù)控機床來代替也將造成很大的浪費。要較好地解決問題，用數(shù)控技術(shù)對普通機床進行改造，是既適合我國國情又能提高機床數(shù)控化率的一條有效途徑，是我國尤其在中西部欠發(fā)達地區(qū)企業(yè)設(shè)備技術(shù)改造的主要方向之一。改造的方案普通機床的數(shù)控化改造一般是指對現(xiàn)有普通機床的某些部位做一些改裝，再配上經(jīng)濟型數(shù)控裝置或標準型數(shù)控系統(tǒng)，從而使原機床具有數(shù)控加工的能力。普通機床數(shù)控化改造后較改造前機床的自動化程度高、專業(yè)性強、加工精度及生產(chǎn)率都有很大的提高；改造機床的費用比購買數(shù)控機床的費用低、經(jīng)濟性好、生產(chǎn)周期短。改造中應(yīng)完成的兩項主要工作是增加數(shù)控系統(tǒng)和進行機械系統(tǒng)的改造。數(shù)控系統(tǒng)的選擇控制方式選擇目前數(shù)控系統(tǒng)控制方式主要有種類型步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)、異步電機或電機光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和交伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其中步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)，其伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。該系統(tǒng)位移精度較低，但結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試維修方便、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、成本低、抗干擾性能強、對環(huán)境室溫要求不高，易改裝成功，適用于精度要求一般的中小型機床的改造，這是目前數(shù)控改造中應(yīng)用最為廣泛的一種第二章數(shù)控系統(tǒng)的選擇4第二章數(shù)控系統(tǒng)的選擇21數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控機床是一種先進的加工設(shè)備，它以高精度、高可靠性、高效率、可加工復(fù)雜曲面工件等特點得到廣泛應(yīng)用。但若選型不當(dāng)，則不能發(fā)揮其應(yīng)有的效益，且使資金大量積壓，從而產(chǎn)生風(fēng)險。廣義的選型主要包括機型選擇、數(shù)控系統(tǒng)選擇、機床精度選擇、主要特征規(guī)格選擇等。其中機型選擇和數(shù)控系統(tǒng)選擇風(fēng)險最大，機床精度和主要特征規(guī)格選擇次之，故要減少選型風(fēng)險，可從以下幾方面著手。一、機型選擇在滿足加工工藝要求的前提下設(shè)備越簡單風(fēng)險越小，車削加工中心和數(shù)控車床都可以加工軸類零件，但一臺滿足同樣加工規(guī)格的車削中心價格要比數(shù)控車床貴幾倍，如果沒有進一步工藝要求，肯定選擇數(shù)控車床風(fēng)險較小。同樣在經(jīng)濟型和普通型數(shù)控車床中要盡量選擇經(jīng)濟型數(shù)控車床。二、數(shù)控系統(tǒng)選擇在選購數(shù)控機床時，同一種機床本體可配置多種數(shù)控系統(tǒng)。在可供選擇的系統(tǒng)中，性能高低差別很大，直接影響到設(shè)備價格構(gòu)成。目前數(shù)控系統(tǒng)種類、規(guī)格極其繁多，進口系統(tǒng)主要有日本FANUC、德國SINUMERIK、日本MITSUBISHI、法國NUM、意大利FIDIA、西班牙FAGOR、美國AB等。國產(chǎn)系統(tǒng)主要有廣州系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、遼寧藍天系統(tǒng)、南京大方系統(tǒng)、北方凱奇系統(tǒng)、清華系統(tǒng)、KND系統(tǒng)等，每家公司都有一系列各種規(guī)格的產(chǎn)品。減少數(shù)控系統(tǒng)選型風(fēng)險的基本原則是性能價格比大，使用維修方便，系統(tǒng)的市場壽命長。因此不能片面追求高水平、新系統(tǒng)。而應(yīng)該以滿足主機性能為主，對系統(tǒng)性能和價格等作一個綜合分析，選用合適系統(tǒng)。同時應(yīng)逐漸少選傳統(tǒng)的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)或PC嵌入NC結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)，因為這類系統(tǒng)的功能擴展、改變和維修都必須借助于系統(tǒng)供應(yīng)商。應(yīng)盡可能選用NC嵌入PC結(jié)構(gòu)或SOFT結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的CNC軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅(qū)動和外部1/O之間的標準化通用接口，就像計算機上可以安裝各種品牌的聲卡、顯卡和對應(yīng)的驅(qū)動程序一樣，用戶可以在WINDOWSNT平臺上，利用開放的CNC內(nèi)核，開發(fā)所需的功能，構(gòu)成各種類型的數(shù)控系統(tǒng)。另外數(shù)控系統(tǒng)中基本功能以外還有很多選擇功能，用戶可以根據(jù)自己的工件加工要求、測量要求、程序編制要求等，額外再選擇一些功能列入訂貨合同附件中，特別是實時傳輸?shù)腄NC功能等。三、精度選擇數(shù)控機床精度等級的選擇取決于典型零件的加工精度。一般數(shù)控機床精度檢驗項目都有第二章數(shù)控系統(tǒng)的選擇52030項，但其最有特征的項目是單軸定位精度、單軸重復(fù)定位精度、兩軸以上聯(lián)動加工出來試件的圓度。定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。單軸定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意一個點定位時的誤差范圍，它直接反映了機床的加工精度能力，而重復(fù)定位精度則反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。以上兩個指標中，重復(fù)定位精度尤為重要。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補償功能，能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償。如絲杠的螺距誤差和累計誤差可以用螺距補償功能補償，進給傳動鏈的反向死區(qū)可用反向間隙補償來消除。但電控方面誤差補償功能不可能補償隨機誤差（如傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等因素變化產(chǎn)生的誤差），它們往往隨著工作臺的負載大小、移動距離長短、移動定位速度的快慢等反映出不同的運動量損失。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)中，測量元件以后的機械驅(qū)動元件，受各種偶然因素影響，也有相當(dāng)大的隨機誤差影響，例如滾珠絲杠熱伸長引起的工作臺實際定位位置漂移等。所以重復(fù)定位精度的合理選擇可大大減少精度選擇風(fēng)險。銑削圓柱面精度或銑削空間螺旋槽（螺紋）精度是綜合評價該機床有關(guān)數(shù)控軸（兩軸或三軸）伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的指標，評價指標采用測量加工出的圓柱面的圓度。在數(shù)控銑床試切件中還有銑斜方形四邊加工，這也是判斷兩個可控軸在直線插補運動時精度的一種方法。對于數(shù)控銑床，兩軸以上聯(lián)動加工出來試件的圓度指標也不容忽略。定位精度要求較高的機床還必須注意它的進給伺服系統(tǒng)采用半閉環(huán)方式還是全閉環(huán)方式，注意使用檢測元件的精度及穩(wěn)定性。如機床采用半閉環(huán)伺服驅(qū)動方式，則精度穩(wěn)定性要受到一些外界因素影響，如傳動鏈中滾珠絲杠受工作溫度變化造成絲杠伸長，對工作臺實際定位位置造成漂移影響，使加工件的加工精度受到影響。四、數(shù)控機床主要特征規(guī)格選擇數(shù)控機床的主要特征規(guī)格應(yīng)根據(jù)確定的典型工件族加工尺寸范圍而選擇。數(shù)控機床的最主要規(guī)格是幾個數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機功率。機床的三個基本直線坐標（X、Y、Z）行程反映該機床允許的加工空間，在車床中兩個坐標X、Z反映允許回轉(zhuǎn)體的大小。一般情況下加工件的輪廓尺寸應(yīng)在機床的加工空間范圍之內(nèi)，如典型工件是450MM450MM450MM的箱體，那么應(yīng)選取工作臺面尺寸為500MM500MM的加工中心，選用工作臺面比典型工件稍大一些是考慮到安裝夾具所需的空間。機床工作臺面尺寸和三個直線坐標行程都有一定比例關(guān)系，如上述工作臺500MM500MM的機床，X軸行程一般為700800MM,，Y軸為500700MM，Z軸為500600MM。因此，工作臺面的大小基本上確定了加工空間的大小。個別情況下也可以有工件尺寸大于坐標行程，這時必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi)，而且要考慮機床工作臺的允許承載能力，以及工件是否與機床換刀空間干涉、與機床防護罩等附件干涉等一系列問題。數(shù)控機床的主電機功率在同類規(guī)格機床上也可以有各種不同配置，一般情況下反映了該機床的切削剛性和主軸高速性能。輕型機床比標準型機床主軸電機功率就可能小12級。目前一般加工中心主軸轉(zhuǎn)速第二章數(shù)控系統(tǒng)的選擇6在40008000R/MIN，高速型機床立式機床可達2萬7萬R/MIN，臥式機床1萬2萬R/MIN，其主軸電機功率也成倍加大。主軸電機功率反映了機床的切削效率，從另一個側(cè)面也反映了切削剛性和機床整體剛度。在現(xiàn)代中小型數(shù)控機床中，主軸箱的機械變速已較少采用，往往都采用功率較大的或交流可調(diào)速電機直聯(lián)主軸，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)在低速切削中扭矩受到限制，即調(diào)速電機在低轉(zhuǎn)速時輸出功率下降，為了確保低速輸出扭矩，必須采用大功率電機。所以同規(guī)格機床數(shù)控機床主軸電機比普通機床大幾倍。當(dāng)?shù)湫凸ぜ嫌写罅康牡退偌庸r，必須對機床的低速輸出扭矩進行校核。22GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)的組成部分GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)主要由輸入裝置、監(jiān)視器、主控制系統(tǒng)、可編程控制器、各類輸人輸出接口等組成。主控制系統(tǒng)主要由CPU、存儲器、控制器等組成。數(shù)控系統(tǒng)的主要控制對象是位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量其控制方式又可分為數(shù)據(jù)運算處理控制和時序邏輯控制兩大類。其中主控制器內(nèi)的擂補模塊就是根據(jù)所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等處理后，進行相應(yīng)的刀具軌跡插補運算，并通過與各坐標伺服系統(tǒng)的位置、速度反饋信號的比較，從而控制機床各坐標軸的位移。而時序邏輯控制通常由可編程控制器來完成，它根據(jù)機床加工過程中各個動作要求進行協(xié)調(diào)，按各檢測信號進行邏輯判別，從而控制機床各個部件有條不紊地按順序工作。數(shù)控系統(tǒng)是機床實現(xiàn)自動加工的核心，是整個數(shù)控機床的靈魂所在。23電氣控制原理第二章數(shù)控系統(tǒng)的選擇7第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計8第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計31確定脈沖當(dāng)量一個脈沖，使機床移動部件產(chǎn)生位移，也被稱為數(shù)控機床的最小單位。脈沖是一個基本的技術(shù)參數(shù)，對數(shù)控機床的加工精度。脈沖當(dāng)量的經(jīng)濟型數(shù)控車床和銑床使用的是0010005MM/脈沖。確定脈沖當(dāng)量，縱向001MM/脈沖，橫向001MM/脈沖。32切削力的計算車削外圓時的切削力如圖31所示。主切削力與切削速度的方向一致，垂直向下，ZF是計算車床主軸電動機切削功率的依據(jù)；進給力與進給方向平行且方向相反；背向力X與進給方向相垂直，對加工精度的影響較大。YFFZFXFY圖31車削力分析選工件材料碳素結(jié)構(gòu)鋼，650MP；選用刀具材料為高速鋼；BA第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計9刀具幾何參數(shù)主偏角，前角，刃傾角；RK。750。1S。5切削用量為背吃刀量2MM，進給量08MM/R，切削速度1M/MIN。PAFCV由表（21）查得1770100750CFCFXCYCFN由表（22）查得主偏角修正系數(shù)092,前角，刃傾角修正系數(shù)都為10；RKK代入公式CCFCFNYXPCKVFA9201821707501275492N進給力與背吃刀力由經(jīng)驗公式103504CFFP知275492NZC035X27549296422NXF04X275492110197NYP33滾珠絲杠螺母副的計算和選型滾珠絲杠副作用是旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，在釋放量之間的滾珠絲杠和螺母滾道的螺旋傳動，線程產(chǎn)生滾動摩擦。螺旋旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠沿螺紋滾道。螺母設(shè)有復(fù)位裝置，和螺紋滾一個球流通渠道。為了配合無間隙甚至是球和滾道之間形成的，可以設(shè)置預(yù)緊裝置。為了延長使用壽命，可設(shè)置的潤滑和密封。331精度的選擇滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控機床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對機床定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意300行程變動量應(yīng)M30V小于目標設(shè)定定位精度值的1/31/2,在最后精度驗算中確定。對于車床，選用滾珠絲杠的精度等級X軸為13級（1級精度最高），Z軸為25級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求和改造的經(jīng)濟性，選擇X軸精度等級為3級，Z軸為4級。332絲杠導(dǎo)程的確定與運動速度導(dǎo)致的選擇，所需的系統(tǒng)等，通常是4，5，6，8，10，12，20，規(guī)模大，影響一般也可以選擇較大（主要考慮帶齒厚）。在速度上滿足的情況下，較小的鉛一般的選擇（提高控制精度），本設(shè)計主要縱向絲杠副行程8MM，橫向絲杠導(dǎo)程為5。M第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計10333最大工作載荷的計算最大工作載荷是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)動工作臺時所承受的最大軸向力，也叫進MF給牽引力,其實驗計算公式如表31所示。表31實驗計算公式及參考系數(shù)MF導(dǎo)軌類型實驗公式K矩形導(dǎo)軌GKYZX11015燕尾導(dǎo)軌2FM1402綜合或三角導(dǎo)軌FZX115015018表中為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)；為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；為移動部KG件總重量。G1000N查表31選擇綜合導(dǎo)軌，取115,取018,為1000；KGN算得1151197018（34201000）GFZXM217155N334最大動載荷的計算載荷隨時間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力），此類載荷為動載荷。比如起重機以等速度吊起重物，重物對吊索的作用為靜載，起重機以加速度吊起重物，重物對吊索的作用為動載。對于滾珠絲杠螺母副的最大動載荷計算公式如下QFMHWQFFL3式中滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為R，（T為使用610610/NL壽命，普通機床T取500010000H，數(shù)控機床T取15000H；N為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速）；載荷系數(shù)，一般取1215，本設(shè)計取12；WF硬度系數(shù)（HRC58時取10；等于55時取111；等于525時取HF135；等于50時取156；等于45時取240）；滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。MF本設(shè)計中車床縱向承受最大切削力條件下最快的進給速度,初MIN/60AXVJ選絲杠基本導(dǎo)程，則絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲PH8I/75/10MAXRPNHJ杠使用壽命，帶入得90；取，代入T1506/TLL21WFHF，求得17390N。MHWQFL3QF第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計11335滾珠絲杠螺母副的選型初選滾珠絲桿副時應(yīng)使其額定動載荷,當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下QAFC長時間承受工作載荷時，還應(yīng)使額定靜載荷。MIN/10RMOAF32根據(jù)計算出的最大動載荷,選擇江蘇啟東潤澤機床附件有限公司生產(chǎn)的FL40083型QF內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，采用雙螺母螺紋式預(yù)緊，精度等級為4級，其參數(shù)如表32所示。表32FL40083型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)公稱直徑/M導(dǎo)程/鋼球直徑/M絲杠外徑/絲杠底徑/M額定載荷/KN接觸剛度/1M0DHPWD1D2OACA4084763386352466311897336滾珠絲杠副的支承方式滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合?？紤]到縱向絲杠長度較大，本設(shè)計縱向絲杠采用雙推簡支支承方式，該方式臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高，有熱膨脹的余地。337傳動效率的計算滾珠絲杠的傳動效率一般在0809之間，其計算公式如下TAN式中螺距升角，根據(jù),可得291；0H143PTAND摩擦角，一般取10。算得96670192TA338剛度的驗算軸向變形含絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母間滾道的接觸變形、支承滾珠12絲桿的軸承的軸向接觸變形。3因轉(zhuǎn)矩和絲杠螺母滾道接觸對絲杠產(chǎn)生的導(dǎo)程變化很小，所以、可以忽略不計，23所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為（“”號代表拉伸，“”代表壓縮）1ESLFUM式中絲杠的最大工作載荷，單位為；N第三章縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計12絲杠縱向最大有效行程，單位為；ULM絲杠材料的彈性模量，鋼；EMPAE5102絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。S2D根據(jù)前面的設(shè)計，為323436，取1665，為4524，算得MFNULM001597159712545132067查表33可知，,所以剛度足夠。RDP，電動機直接驅(qū)動主軸不能滿足恒功率變速要求，因此需要串聯(lián)一個有級變速箱，以滿足主軸的恒功率調(diào)速范圍。取，則對于數(shù)控車床，為了加工端面時滿足恒線速度切6FDP71LGZNPF削的要求，應(yīng)使轉(zhuǎn)速有一些重復(fù)，故取Z253初選主軸電機的型號選主軸電機的型號為SIMODRIVE系列交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)型號為1HP61674CB4，連續(xù)負載PH/KW145，間歇負載（60）/KW175KW,短時負載（20MIN）/KW1925KW,額定負載N/RMIN5000，最大轉(zhuǎn)速NMAX/R/MIN8000,額定轉(zhuǎn)矩277NM,慣性矩0206/KGM12晶體管PWM變頻器型號為6SC60584AA0254主軸電機的校核電動機恒功率調(diào)速范圍第五章主軸交流伺服電機2410MINAXRN所以所選電動機型號的調(diào)速范圍滿足主軸所要求的調(diào)速范圍。第六章元件的選擇25第六章元件的選擇61主軸系統(tǒng)的方案確定若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉(zhuǎn)速，可用24速的多速電動機代替原有的單速主電動機；當(dāng)多速電動機仍不能滿足要求時，可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現(xiàn)無級變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時，若工作頻率低于，HZ70原來的電動機可以不更換，但所選變頻器的功率應(yīng)比電動機大）。62安裝電動卡盤為了提高加工效率，夾緊和松開工件使用電動卡盤，呼和浩特配件廠生產(chǎn)型KD11250電動三爪自定心卡盤?？ūP的夾緊與放松的數(shù)控系統(tǒng)。63SZGDBM01光電編碼器631概述SZGDBM01光電編碼器，是常用的位移、角位移、長度、深度等機械量的檢測器件，廣泛用于化工、冶金、能源、輕工、紡織、電子、機械、汽車等行業(yè)。632主要技術(shù)性能SZGDBM01的分類方法第六章元件的選擇2664數(shù)控刀架/AK21系列刀架AK2116044C安裝圖及尺寸型號ABCL1L2H1HXX1YH12MH3H4NAK21160412612614644122521970160170112305132082/44AK211604C1171261463882732177016017011432132060/32主要參數(shù)序號項目AK2116044C1刀臺方MM1602工位數(shù)個43裝刀基面高MM704裝刀基準孔高MM/5單工位轉(zhuǎn)位時間S3246刀架轉(zhuǎn)速R/MIN177最大切向力矩NM5008最大顛覆力矩NM12509重復(fù)定位精度MM0005第六章元件的選擇2710毛重KG3811凈重KG3012箱體尺寸MM560400353結(jié)論28結(jié)論本課題結(jié)合目前國內(nèi)外數(shù)控改造化車床進給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種桌面型數(shù)控改造化車床的設(shè)計開發(fā)過程。本文主要以上工作1、確定了數(shù)控改造化車床結(jié)構(gòu)方案。分析了數(shù)控改造化車床的特點，確定了數(shù)控改造化車床基本結(jié)構(gòu)，并確定其基本尺寸。2、確定了數(shù)控改造化車床技術(shù)指標及參數(shù)。對該數(shù)控改造化車床的各向切削力進行了計算。3、選擇了數(shù)控改造化車床系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。采用了東達電控的電控箱。4、數(shù)控改造化車床本體結(jié)構(gòu)設(shè)計。5、零件的剛度和壽命計算與校核。對各個已設(shè)計零件進行剛度和壽命計算，確保滿足使用要求，使該數(shù)控改造化車床有足夠的可靠性。本次畢業(yè)設(shè)計了解了普通車床的加工特點及原理，對普通車床進行了數(shù)字化改造，主要是將縱向和橫向進給系統(tǒng)改造成為CNC裝置控制的、能獨立運動的進給伺服系統(tǒng)；將刀架改成為能自動換到的回轉(zhuǎn)刀架。轉(zhuǎn)眼間3個月的時間過去了，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。這次畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)四年來進行的最綜合、最大型、最全面的、用時最長的一次設(shè)計。是對大學(xué)所學(xué)的一次大總結(jié)，它匯聚了已學(xué)科目的所有知識點，幾乎把大學(xué)四年所學(xué)的知識都囊括在里面了，使所學(xué)知識得到鞏固與提高。我們通過不同的途徑查閱相關(guān)的資料，如圖書館的館藏資料、網(wǎng)上圖書館以及查閱我們四年來所學(xué)的書本知識等；豐富了自己的知識面，提高了解決問題的能力和自學(xué)能力。在設(shè)計中我們遇到了很多的困難，通過請教指導(dǎo)老師自己查閱資料，與同學(xué)討論，最終都得到了解決。包括選擇毛坯的類型和制造方法、粗精基準的選擇、加工順序的安排，機床及的工藝裝備的選擇、工藝的分析計算、專用夾具的設(shè)計、填寫工藝卡片等。設(shè)計中遇到很多細節(jié)問題，如機床的選擇原則，要根據(jù)加工零件的材料、尺寸，機床的加工范圍來確定；刀具的選擇，它是有零件的材料，加工表面的形狀來確定的；裝配圖上尺寸、配合的標注；工序圖繪制原則，加工表面要用粗實線表示，非加工表面用細實線等。這些都是以前設(shè)計中沒太注意的問題，感謝導(dǎo)師的指出和耐心指導(dǎo)。通過此次設(shè)計，不但使我在設(shè)計中得到了很大的收獲，豐富了自己的理論知識，提高了實踐的能力，為今后在工作崗位中從事設(shè)計行業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)，更讓我深刻感覺到相互協(xié)作的團體精神和導(dǎo)師指導(dǎo)的重要性。由于我的時間經(jīng)驗比較缺乏，理論知識不夠全面和深入，設(shè)計中肯定還存在不少的缺點和問題，希望能夠得到老師的批評和指正，它將影響我的一生。參考文獻29參考文獻1陳嬋娟數(shù)控改造化車床設(shè)計M化學(xué)工業(yè)出版社，200611602杜君文，鄧廣敏數(shù)控技術(shù)M天津天津大學(xué)出版社，200237563謝紅機床數(shù)控化改造機器人機械系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)M上海同濟大學(xué)出版社，2004850844蔡自興機器人學(xué)M北京清華大學(xué)出版社，200020255李佳機床數(shù)控化改造機應(yīng)用M北京清華大學(xué)出版社，200170886張立勛機電一體化系統(tǒng)設(shè)計M高等教育出版社，200740517濮良貴機械設(shè)計（第七版）M北京高等教育出版社，200434468徐灝主新編機械設(shè)計師手冊M北京機械工業(yè)出版社，1995991409張立勛，董玉紅機電系統(tǒng)仿真與設(shè)計M哈爾濱哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006537810吳宗澤機械結(jié)構(gòu)設(shè)計M北京機械工業(yè)出版社，19879711211白文慶數(shù)控改造化車床的數(shù)控設(shè)計J機械產(chǎn)品與科技，2005，3（2）9210212張麗芳數(shù)控改造化車床的數(shù)控設(shè)計設(shè)計J船電技術(shù)，2008，11566513張建明機電一體化系統(tǒng)設(shè)計M北京高等教育出版社，2001779414張樹森機械制造工程學(xué)M沈陽東北大學(xué)出版社，200516718015顧維邦金屬切削機床概論M北京機械工業(yè)出版社，200563016周