卧式车床数控化改造设计.doc

沈阳理工大学机电一体化课程设计计算说明书题目：卧式车床数控化改造设计所属系部：机械运载学院专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2011年6月13日机电一体化课程设计计算说明书1目录摘要.2设计题目.31设计任务.42总体方案的确定.43机械系统的改造设计方案.53.1主传动系统的改造方案.53.2安装电动卡盘.53.3换装自动回转刀架.53.4螺纹编码器的安装方案.63.5进给系统的改造与设计方案.64进给传动部件的计算和选型.84.1脉冲当量的确定.84.2切削力的计算.84.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向）.94.4同步带减速箱的设计（纵向）.114.5步进电动机的计算与选型（纵向）.134.6同步带传递功率的校核.175绘制进给传动机构的装配图.186控制系统硬件电路设计.187步进电动机驱动电源的选用.208控制系统的部分软件设计.21总结.29谢辞.31参考文献.32机电一体化课程设计计算说明书2摘要随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。产品的更新换代也不断加快。因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换，生产的需要促使了数控机床的产生。数控机床是指机床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的机床。随着微电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速地发展起来。尽管数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率。但是目前我国在役机床总量约380万台，其中数控机床总数只有11万多台，数控机床占有率不足3，而一些工业发达国家早已达达20以上。我国是制造大国，但不是制造强国。机械制造业水平与发达国家相比相对落后，设备陈旧，技术水平差距大，国际竞争力弱，影响了生产力的发展。逐步提高数控机床的占有率，已经成为我国制造技术发展的总趋势。数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志，数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好的解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率，但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。提高机床数控率有两个途径：一是增加新的数控机床，但价格昂贵，一次性投资大，目前各企业均有大量的普通机床，完全用数控机床替代是根本不可能的；二是对旧机床进行数控化改造。我国是一个机床拥有量极大的国家，但大部分机床服役龄较长，采取对旧机床进行改造来提高设备的先进性和数控化率，是一个极其有效和实用的途径，是企业必走之路。CA6140普通车床是普通机床中比较有代表性的机床，它在机械结构上有其先天性的不足。如刚度低、抗振动性差、滑动摩擦阻力较大及传动元件存在间隙等，因此需要有目的地改造，以满足数控机床最基本的要求，这也是本文主要讨论的问题。对要改装成通常加工用的数控机床，一般只在进给系统作改进。机电一体化课程设计计算说明书3设计题目：卧式车床数控化改造设计普通车床（如C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630等）是金属切削加工最常用的一类机床。C6140普通车床的结构布局如下图所示。当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向和横向移动，能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹面等，借助成型刀具，还能加工各种成形回转表面。C6140普通车床的结构布局图1-床脚2-挂轮3-进给箱4-主轴箱5-纵溜板6-溜板箱7-横溜板8-刀架9-上溜板10-尾座11-丝杠12-光杠13-床身普通车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，由光杆或丝杆带动溜板箱、纵溜板以及横溜板产生移动。进给参数依靠手工调整，改变参数时需要停车。刀架的纵向进给和横向进给不能联动，切削次序需要人工控制。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成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。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、切削次序和刀具都可按程序自动进行调节和更换，再加上纵、横向的联动进给功能，所以，改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序集中车削，从而提高生产效率和加工精度。