C6140型普通车床改造数控机床设计说明书.doc

-1-目录第一章设计方案的确定.-3-一总体设计方案的确定.-3-二机械部分的改造设计与计算.-3-（一）纵向进给系统的设计选型.-3-(二)横向进给系统的设计与计算.-9-第二章步进电动机的选择.-13-一步进电动机选用原则.-13-二步进电机的选型.-14-（一）C6140纵向进给系流步进电机的确定.-14-（二）C6140横向进给系流步进电机的确定.-14-（三）110BF003型直流步进电机主要技术参数.-14-（四）110BF004型直流步进电机主要技术参数.-15-第三章经济型数控系统选型.-15-第四章电动刀架的选型.-16-第五章编制零件工序及数控程序实例.-17-一机床改造参数的选择.-17-（一）车床纵向运动由Z向步进电动机控制.-17-（二）车床横向运动由X向步时电动机控制.-17-二程序设计.-17-（一）数控机床参数及约定.-17-2-(二)编程参数说明.-17-参考文献.-22-体会.-23-3-第一章设计方案的确定C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。本设计主要是对C6140普通型车床进行数控改造，用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制，开环控制虽然有不稳定、振动等缺点，但其成本较低，经济性较好，车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步进电动机。系统传动主要有：滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种，经比较分析：前者传动效率及精度较低，后者精度和效率高，但成本高，考虑对车床的性能要求，故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀，因此采用自动转位刀架。一总体设计方案的确定由于是对车床进行数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用前提下，对同床的改动尽可能少，以降低成本。根据这一原则，决定数控系统采用开环控制；传动系统采用滚珠丝杠螺母传动；驱动元件采用步进电动机；数控系统采用JWK型系统；刀架采用自动转位刀架。这样车床既保留原有功能，又减少了改造数量。二机械部分的改造设计与计算将普通车床改造成数控机床，除了增加控制系统外，机械部分也应进行相应的改造，其中包括：纵向和横向进给系统的设计选型，以及自动转位刀架的选型。（一）纵向进给系统的设计选型1、经济数控车床的改造，采用步进电动驱动纵向进给，有两种方案：一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上；第二种是纵丝杠固定、电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的改造而言，采用第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。从改装方便，实用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。2、纵向进给系统的设计计算，已知条件：工作台重量：W=80kgf=800N时间常量：T=25ms行程：s=640mm步驱角：2=0.75o/step快速进给速度：Vmax=2m/ms脉冲当量：8p=0.01mm/8tep（1）切削力的计算由机床设计手册得公式No=Nd（公式一）-4-其中NO为传动件的额定功率Nd主电机的额定功率，见使用说明书得：Nd=4.5kw从电机到所计算的传动轴的传动效率（不含轴承的效率）从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以=n1×n2由机床设计手册得n1=0.96n2=0.99所以：=0.96×0.99=0.9504取=0.95即N=4×0.95=3.8（kw）又因为主传动系统效率一般为0.60.7之间，所以取0.65所以NC（进给效率）=3.8×0.65=2.47（kw）由机械加工工艺手册得Pm=31060VsFZ×9.8（公式二）6120VsFz式中Vs切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等时，如D=40mm时，取Vs=100m/min主切削力FZ=61202.47100=151.164（Rgf）=1511.64N由机床设计手册得主切削力FZ=CFzapxfx×fyfz×kfz(经验公式)CFzapxfxfyfzkfz(公式三)对于一般切削情况，切削力中的指数xfx1FZ=0.75Kfz0CFZ=188kg/2=1880MpaF2的计算结果如下：