CA6140卧式车床的数控改造【说明书+CAD】
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大连水产学院 毕业设计 (论文 )任务书 2009届 职业技术学院 机械设计制造及其自动化专业 题目： 子题： 学生姓名： 王远东 班级： 机自 07 指导教师 (签章 )： 于吉鲲 赵成喜 职称（学位）： 讲师 助教 所在教研室： 数控 技术教研室 教研室主任 ： 于吉鲲 专业负责人 (签章 )： 下达日期： 2009 年 3月 完成日期： 2009年 6月 大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 金属切削 磨削、钻削、镗削和齿轮滚洗法 机床生产厂家一直在为顾客寻找更快、更高效的切削时期、更快的工作速度、更低的循环次数、以及增加金属切削精度的方法。机床生产者花了许多他们的费用在高速加工设备上去提高他们的生产效益，比如在 000 上你将会看到最新的磨削、钻削、樘削和齿轮滚洗方法。 更快、更可靠的心轴和和提高机床的控制是提高加工产量和生产力的主要因素。 “ 更快的心轴，提高生产力，是在一个坚果壳里 ”， I 工程部代理总工程师，也就是说未来将出现新的心轴并且在 会有多轴。 ： “ 你不得不正确的去做心轴的设计，并且心轴不仅要在高速下操作，而且它也要具备能够随着生产的要求增加速度的特性，这也意味着动态的心轴要能确保能在不同的速度、不同的载荷，不同的刀具下能正常工作；这样，心轴不得不具备一定的硬度，同时他也要具备一定的韧性以便他能够经得起摩擦、不同程度的撞击，包括刀具 ” 一个可调心轴所能套的齿轮内孔直径范围比较大，即一个 “ 可调心轴 ” 能适用于多个内孔直径不同的齿轮，代替多根普通心轴，能减少心轴的磨损，所需心轴长度相对比较短，省材。心轴属于斜楔夹紧装置，用 于机械加工中的产品检测作辅助装置，主要作为齿轮测量时的支承件。一套 “ 可调径心轴 ” 可代替多跟规格不同的现有 “ 普通心轴 ” 的作用，所以 “ 可调径心轴 ” 比现有的 “ 普通心轴 ” 更有使用价值和市场价值。 录， 心轴设计需要用 保单元与单元之间的粘合力，其实这是生产一个快速运转心轴过程中的一小部分，我们真正想要寻找这些高速的心轴就是在整个生产过程中它的稳定性，比如说，一个 170心轴在 30情况下，它的转速是 24000们的顾客想要他们的第一个心轴是这样，第二个是这样，第三个 是这样，第四个也是这样 ，真正要确保每个单元之间的粘合力是非常困难的，它需要广大的 析，这就包括了许多东西，例如生产公差、轴承质量，但是剩下的是你的设计和分析。 “ 用户在生产环境中用这种高速旋转的心轴去操纵一个机器，他们想要持续的工作，但是如果心轴达不到这种要求 ” ， ， “ 人们将会把它报废掉 这是典型的在高速旋转机器上可能发生的事情，这时这个心轴将要被换掉，但是如果被换上来的那个心轴和原来的那个心轴没有同样的切削特性，顾客们将不得不花许多的时间、许多的金钱去让这台机器像原来 一样运转。 ” 在 ， 介绍他的 15000 转 /分钟，高速的带驱动的心轴，这种装置主要呈现一根尼龙带和一个交叉的齿状构造。 将介绍一个新的揉性的生产空间，这个系统是重新建造的 3 轴空间， 块出现在 400400400 工作空间内。 多轴模块能够使用带驱动的心轴，然而这种心轴使用了 母公司 产的陶瓷圆柱滚筒轴承， 它的主要特点是心轴能够忍受由高速旋转产生能量而带动心轴的自由运动。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 的 供了标准的 10000 转 /分钟的心轴，但是它也可以通过轴系转变为 30000转 /分钟，这样就形成了很高的在 X 和 Y 轴方向的横向速度 30 米 /分钟，当被配置 高的 在持续 分钟的进给过程中精度和表面粗糙度不受影响的高速运动控制软件，那么这个单元将会胜过 3 D 周线工作法。 在磨削设备中，许多的拥护对加快磨削速度有一种特别的期待，现在最新的碳化物工具正在帮助解决这个问题， “ 更快的速度，更快的吞吐量，更快的循环次数是每一个人都期待的 ” 磨削执行副总裁 机器工具制造商 “ 提高磨削速读的关键是提高磨床的进给量，例如，在 3 轴的磨床加工中，它第一提供最小的循环次数（ 36 51 米 /分钟），但是你这必须有相应的进给量，它可以是 8 米 /分钟，可以是 20 23 米 /分钟。 “ 技术在不断的变化中，碳化物公司正在制造更好的工具，能够忍受更高的进给量和更快速度的碳化物 ”加道 “ 刀具的尺寸也是边得越来越多样化，有很多的技术在刀具尺寸上，它可以让你工作更快，散热更快 ” 。增加刀具的寿命是每一个碳化物公司都寻找的，它会使机器具有更高，更快的进给量和加工速度。我们机器工具公司总是在刀具曲线研 究技术的后面，因为我们总是想要跟上机加工，机加工人们引导着这个工业。 速度和精度是金属加工过程中两个关键的因素，但是在孔的加工过程中，快速的心轴旋转速度并不意味着高效的切削速度， 总裁 出了证明，用他的多轴钻头或齿轮箱， 张同时对一组孔进行高速加工，而不是一次只加工一个孔。 “ 我们现在会看到 和 ，这些参数对于产品的使用者来说是非常重要的，比如一个 者一个自动控制室 ”， “ 例如对于一两车来说 能需 要一个轮子控制中心，然而轮子控制中心有 56 个要钻的孔并且是沉头孔，他们中的每一个都必须保持 一个孔的公差要求都非常高，位置要求也是很高。 ” “ 不管是摸削还是钻削，高速旋转对不同的人来讲都意味着不同的事情。 ”， “ 在一般情况下，高速就会对旋转速度有影响，例如在传统的加工一个孔的情况下 ” 如果你在一个加工中心或者是一个单个心轴的机器想进行多孔的加工，显然一个单个的心轴一次只能加工一个孔。对于你加工得有多快是没有关系的，如过你加工一个孔需要 5 秒钟，加工两个孔将花你 10秒的时间，但是还 要加上机器从第一个孔移到第二个孔的时间。 在齿轮的加工设备 在国家的讨论和机械中心 ,将展示最新版本的垂直滚动架形成的机器 , “ 不是传统的能够滚动零件在传统的水压和速度下 ,我们现在能够利用最新的术去驱动滑块 ,并且它能让顾客变化速度就象他们变换他们的零件一样 ,最关键的事情是零件和刀具寿命增加了 ” 国家讨论的 C 是在已经被卖了 30 年的垂直机器上指甲滚动成型机和 制 ,因为给机器在一个垂直的平面上滚动 ,它形成了一个重要的轨迹 , ,它是朝着全球的制造业发展并 且优化了工厂的空间 . 大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 动机器用了少于机器百分之 66 的空量和能量 ,并且它的质量非常好 ” 下面的产品是你在 进行金属加工和齿轮成型的产品 热量补偿 心轴可以根据速度的范围自我调整去维持优化的载荷 ,一个震动膜耦合从心轴的动力源隔离了摇摆和热量从而保证了精度 ,被控制温度的液体从主要的机器部件循环去使能量达到最小的散失 ,为了确保精确的爪盘位置 ,这个机器用了一个严密的联合的夹具系统 ,它的移动范围是120010001100且载荷限度是 2500 ，心轴的最大转速是 6000 转 /每分。 六轴磨床 公 司为促进高速磨床在 统中的发展将展示六轴磨床的设计。 型的第六个轴被使用达成一特殊化的用两个内部连续机制磨头旋转的轴和一个连续的机制旋转台。其基本单位是轴进给装置，长为 55 英寸（ 宽 寸（ 、高 寸（ 一个 2m机床的主要性能特征是：主轴转速为 16000r/轴功率为 26一个 制，瞬时的进给速率可以达到 28m/国 司。 卧式磨床 卧式 控磨床能测量被加工零件的尺 寸。 卧式磨床装有两个操作控制系统：一个是装有 4硬盘、 4 随机存储器、 14 英寸的彩显监视器和会话程序；另一个是以基代码控制的操作系统。此磨床的主要性能特征有：有一个 254 1370 的工作台，能承受 545的工件，在 X、 Y 坐标上的行程速度是 进给速率达到 ，马达需要 功率，心轴像三轴装置一样能补偿马达间接变速，能周期地为机床工作提供正确的力量和加速度，计数，电子显示图像，实现高精密磨削。心轴特征包括径向行程 127 ，心轴能接触到工作台， 渐变小 , 而且速度达到 5000 转 / 每分。 重型滚齿刀磨削 1200型齿轮滚铣机，其渐开线滚齿法对 X 和 Z 轴的新技术已突破传统的铸件和 203 加工范围的能力，一个新的滚齿刀头 (203 X 254 毫米 ) 滚齿刀，以最新的电子技术为特色，这一种被再制造的产品能够以各种不同周期切断，能够容易地实现与智能软件一起规划和 1060型控制所有的这部公司的滚齿刀齿轮机器上的标准。 1060 型 制在下列的五个轴上的坐标系运动。 B 轴控制滚齿刀转速； C 轴控制工件转速； X 轴控制中心距；在进给中， Z 轴控制行程位置； Y 轴控制切线的进给 / 滚齿刀变化。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 科赫工作母机 用镗削、磨削 平卧式 铣床能很好地适合于极大的工件加工。样板机 ，这一部机器的主要性能特征：有一个 能承受 9900工件的旋转工作台。标准的控制是由于 137 X 98 X 63 五个轴的机制 6 M 1.6 m)在 - Z 的轴中 ; 一个 轴； 除之外而且还有一个使用 90 旋转且水平的定位精度能达到 的 B。一、三象限内， 瓦的马达传递给 - 787 Nm 转力矩，以达到 2500 转 / 每分的速度。 器技术 精密磨床 一个新型的连续磨削机床，这种机床有利于零件产品的加工。其中包括曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构磨床。联合机床或是光学定位磨床的结构和精密工具在深度 30 深度传递的精确度为5 。在 250250 毫米工作台面上，可以进行磨削的范围为 25 到 75 毫米。在没有改变和重新装夹的情况下，系统可以对不同 的零件进行加工磨削和孔的加工。这种设备用于自动传动装置并很可能用于精密设备的加工，而且可能地对于建筑仪器，例如重型柴油机、坦克、航天飞机和原子技术的精密磨削和孔加工。 小羊机制系统 切削加工 一种重型电子的变数、速度可变的铣削。其主轴的转速为 6000 转 / 每分，切削机器的工作台尺寸为 0.3 m X 1.3 m，电动机的功率为 瓦。用于铣削箱型零件的燕尾槽，阻止面翻转和保证精度，它可以代替以前的立式磨床，适用于大型商店、制造设备，发电厂，政府机关，学校和原型商店用。这种设备包括一次加工高 564 ，宽 106 、长 838 的零件。 南部弯曲车床 深处钻削 使垂直主轴的机器以高速的钻深洞。 器能同样地钻好直径在 米以下，深度为 356 毫米。主轴转速达到 25000 转 / 每分，渗透率高达 508 毫米。 1.2 m 的地面空间。以达到四件主轴指定，由 术监听速度，控制冷却剂，系统能测量出在深孔处工具上的最小一个迟钝的钻孔机点。主要设计特征包括主轴的加工范围，能够加工工作台上工件适应角度的尖锐孔。陶瓷钻头装配在钻孔机上，机器内装有 冷冻剂系 统。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 of to a of go up in to as in 000, is to of in a is to be of be a do to of in it to of of to be to to to a of at he a of so he up to to An of be of a be in a of of an to is of as an to as a of A be by a of it of of to EA to in is a in of a we to is in of a 170mm in 04000is is is . . is to is to it of as of in a to a to to if a be it - is in be is 大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 to be if to do to a of a of to as In 5,000 a a of a of is in 00 400 400 to of of of KF of by of 0000 it be 0,000 so of a in of 0 m / is to m / to is be -D In a of to up on a to is to of to is to in it to 36m / a it m / it 0m / is of a a is of a of in it in of it a we in we to up to of in of of or nc at a of of a we pk pk , of is to as EM or an 12 M a 连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 6 to of be a is it is or of in of of in of a If or in a is a to of of a be a is to as a 0 of to to in in of by is a to we to NC to it of as is to to NC 0NC in a to it an it is of of to 6 of of it in on of to to a of in to of of so to in to of a is of 200 1000 1100mm ,500 000 of in of of is to a a is a 5 3.6 a 9.7 a 2m of s 6000r/连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 6a 8m/ NC to of to be of is a 4GB 4 MB of 14is by s a 254 1370 mm of 45 kg of in , Y of to of as be to 27 to R8 ,000 1200 of 254 mm 03 mm of a (203 X 254 to to of a to a of be to of 060 s 1060NC in of of of Z o NC is s is a 900 as a 37 X 98 X 63 of of 6 M ( 1.6 m) in of a In to is a 90 of of to . a 26.1 to 787 N m to 500 a in of or 0 mm in 连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译 5. 250 250 mm in of of be 5In of be of of is to to as A 000 .3 m X 1.3 m, .7 of to to it a a of 64 06 838 mm So of to be in a 56 5,000 up 08 of 1.2 m In to by NC to be in on a of a o大连水产学院本科毕业论文（设计） 工作总结 本文完成了 复了包括自动换刀在内的机床所有功能。改造后的机床状况明显比改造前有了极大的改善，提高了设备运行的稳定性，可靠性，大大降低了设备的维修费用，增加和完善了设备的功能。提高了机床的生产效率及产品的加工精度，降低了工人的劳动强度，改造完全达到预期的目的。 此设备为精加工设备，它的改造对用户有很重要的意义。此外，对其他的机床数控技术改造有一定的参考价值。通过本文的研究，主要得出了以下几点有意义的结果： 在对原型号机床的性能技术指标分析之 后，根据改造的具体要求，确定了可行性方案和具体的数控系统配置。完成旧机床的溜板箱，刀架等部件的拆除，隐上了伺服进给装置，自动回转刀架以及相关的检测，显示装置。以汇编语言为语言基础，通过单片机完成了对机床各部分的协调控制，成功的完成了软件控制。采用直线插补，圆弧插补来逼近加工弧段，并采用半加载的方法来提高插补速度。完成了对机床的电气、液压、润滑、稳定性等方面的设计，同时也进行了可靠性校核和验算。对伺服系统进行分析，实现以步进电机为动力元件的开环控制。并能即时地显示机床的运行状态。 本课题“ 式车床的 数控改 造 ”是在导师于吉鲲老师的悉心指导和关怀下完成的。于老师在论文的选题、内容、科研过程和论文撰写方面给予了作者耐心的指导，而且提出了许多建设性的意见和建议，使我对课题的难点豁然开朗。导师在言传身教中体现出来的渊博的学识，严谨的治学态度，开阔的知识眼界和平易近人的态度给我留下了深刻的印象。 在此，作者谨向三个多月来付出了辛劳汗水和心血的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。 其次，感谢学院领导以及班主任老师等，他们在整个论文工作期间都给予了很多关心和帮助，也正因为他们的帮助，作者才能顺利的完成了整个毕业论文。再次要感谢图书馆的所有工作人员，他们热情的工作为我的论文资料查阅提供了极大的便利条件。 最后感谢我的同学以及朋友在我的整个毕业论文中所给与的帮助和支持，他们在整个论文工作期间都与本人进行过有益的交流，提出了很多的建议和想法，使作者受益非浅。以及我的家人在我紧张、繁忙的论文工作期间在精神和生活上所给予的最大的理解和支持。 在论文完稿之际，作者真诚的对关心、帮助、支 持过作者的于吉鲲老师 ,学院的所有领导、老师、同学以及亲人表示最衷心的感谢，谢谢你们！ 大连水产学院本 科毕业论文（设计） 工作计划 毕业设计是在学生完成全部理论教学和实践教学后所进行的一次综合训练， 是整个教学过程中最后一个主要的实践教学环节， 目的大使学生综合运用所学的基础理论，专业知识和基本技能，进行工程设计忽然科学研究等工程师的基本训练，进一步培养学生的科学态度，独立分析和解决问题的能力以及创新的精神。 因此，我为这次毕业设计制定了一个详细周密的工作计划。 本次毕业设计 完成需 1215 周。预期结果为机床主轴箱展开图、主轴箱横剖图、主轴零件图及主轴的加工编程等。结果表现形式为全部设计图纸及设计说明书。 1 基本要求 （ 1）中英文文献及文献综述各一份 （ 2）阅读有关材料 15 篇 （ 3）外文资料翻译 3000 字以上 （ 4）设计说明书 2000 字以上 （ 5）折成 图纸 4 张，其中 50%以上图纸形成电子文档 2 设计任务 （ 1）纵向横向伺服驱动系统设计计算与校核 （ 2）回转刀架设计计算与校核 （ 3）数控机床控制电路部分设计及相关电路图 （ 4）插补算法设计 （ 5）绘制纵向伺服驱动系统部件装配图 （ 6）绘制横向伺服驱动系统部件装配图 （ 7）绘制转位刀架装配图 （ 8）绘制蜗轮蜗杆零件图 3 工作计划 （ 1） 第 1 2 周 实习调研、检阅资料 （ 2） 第 3 4 周 方案确定、开题报告 （ 3） 第 5 8 周 设计数控系统总体方案 （ 4） 第 8 13周 设计数控化改造基本硬件电路 （ 5） 第 14 周 撰写说明书（论文） （ 6） 第 15 周 上交设计（论文） 大连水产学院毕业设计 (论文 )开题报告表 课题名称 式车床的数控改造 题目性质 真实 题目类型 设计 题目来源 生产 学生姓名 王远东 专 业 机械设计制造及其自动化 导 师 于吉 鲲 赵成喜 一课题简介 1本 课题 设计取自大连机床厂 。 该设计是大连机床厂对数控车床的主传动系统的生产方案。本课题主要是进行数控机床主传动系统的设计，采用无级变速与分级变速箱相结合 ，以增大主轴的调速范围。 3 目前该设计方案是大连机床厂关于数控车床主传动的一种生产方案 。结合企 业的现状，拟采用普通设备与数控设 备相结合的办法进行生产制造。 4完成该课题需 1215 周。 预 期结果为机床主轴箱展开图 、 主 轴箱横剖图 、主 轴零件图 及主轴的加工编程 等。结果表现形式为全部设计图纸 及设计说明书。其中说明书及 85以上的图纸 必须 形 成电子文档。 二报告内容： 具体任务、内容及要求 （包括设计计算、实验分析、绘图质量各类图纸张数、外文翻译及撰写外文摘要等） 1 基本要求 （ 1）中英文文献及文献综述各一份 （ 2）阅读有关材料 15 篇 （ 3）外文资料翻译 3000 字以上 （ 4）设计说明书 2000 字以上 （ 5）折成 图纸 4 张，其中 50%以上图纸形成电子文档 2 设计参数 数控车床能加工工件的最大回转直径： 500控车床能加工工件的最大长度： 1200架溜板重量； G 纵 =800N； G 横 =500N 进给速度； V 纵 横 架快速速度； V 纵 m/ 横 冲当量； 纵 = 横 = 设计任务 （ 1）纵向横向伺服驱动系统设计计算与校核 （ 2）回转刀架设计计算与校核 （ 3）数控机床控制电路部分设计及相关电路图 （ 4）插补算法设计 （ 5）绘制纵向伺服驱动系统部件装配图 （ 6）绘制横向伺服驱动系统部件装配图 （ 7）绘制转位刀架装配图 （ 8）绘制蜗轮蜗杆零件图 实习调研、检阅资料 第 1 2 周 上机运算（绘图） 第 5 13 周 方案确定、开题报告 第 3 4 周 撰写说明书（论文） 第 14 周 设计计算（实验） 第 5 13 周 上交设计（论文） 第 15 周 指导教师签名： 年 月 日 教务处制表 大连水产学院本科毕业论文（设计） 摘要 摘 要 我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。 普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床尤 其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。 关键词 : 脉冲发生器，滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母副，自动刀架，塑料导轨软带 大连水产学院本科毕业论文（设计） 摘要 y in at to of at be on of be on a in s a on me to of ,be be of in at s be in in up as as at of 大连水产学院本科毕业论文（设计） 文献综述 机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处 。 数控化加工是机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率发展的趋势。结合我国实际国情，经济型数控车床是我国从普通车床向数控车床发展的及其重要的台阶。利用现有的普通车床，对其进行数控化改造是一条低成本，高效益的途径。 我国目前机床总量 380余万台，而其中数控机床总数只有 我国机床数控化率不到3。近 10年来，我国数控机 床年产量约为 产值约为 18亿元。机床的年产量数控化率为 6。我国机床役龄 10年以上的占 60以上； 10年以下的机床中，自动 /半自动机床不到20， 国和日本自动和半自动机床占 60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在 10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存 和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个 永恒 的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（ 。从事再生业的著名公司有： 宝）服务集团、 国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（ 。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴 等将成为数控机床行业的关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。 本文针对普通车床 及数控加工的基本理论进行研究后，采用了 031作为数控系统的中央处理机进行对机床各部件的控制。 内容包括：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定等内容。应根据设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行分析，比较和论证，最后确定总体方案。 大连水产学院本科毕业 论文（设计） 数控机床主传动系统设计 1 毕业设计（论文）文件清单 毕业设计（论文）题目： 式车床的数控改造 姓名： 王远东 班 级： 机自 07） 编号 名称 件数 页数 1 毕业设计（论文）说明书 1 31 2 毕业 设计 （论文）附件 毕业设计（论文）任务书 1 1 3 毕业设计（论文）开题报告 1 1 4 毕业设计（论文）工作计划 1 1 5 文献综述 1 1 6 外文文献翻译 1 9 7 毕业设计（论文）工作总结 1 1 8 图 纸 3 9 10 2 11 12 13 电子文档 1 10 14 其 它 毕业设计（论文）选题报告 1 1 15 毕业设计（论文）指导记录 1 1 16 毕业设计（论文）中期检查表 1 1 备 注 图纸： 数控机床拆主轴零件图、主轴箱展开图、传动系统图、轴（横向）图、转数图和扭矩图。 大连 水产学院本科毕业论文（设计） 目录 1 目 录 摘 要 . . 一章 前言 . 1 . 1 国内外研究现状 . 1 第 2 章 数控系统总体方案的确定 . 3 . 3 体设计方案 . 3 向伺服进给部分的计算与校核 . 4 . 9 自动转位刀架的设计 . 14 第 3 章 数控系统电路设计 . 17 控系统基本硬件组成 . 17 . 17 行电路控制设计 . 18 辅助电路控制设计 . 18 . 20 结 论 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 大连水产学院本科毕业论文（设计） 摘要 2 摘 要 我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因 就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。 普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。 关键词 : 脉冲发生器 ， 滚珠丝杠 ， 滚珠丝杠螺母副 ， 自动刀架 ， 塑料导轨软带 大连水产学院本科毕业论文（设计） I y in at to of at be on of be on a in s a on me to of ,be be of in at s be in in up as as at of 连水产学院本科毕业论文（设计） 第一章 前言 1 第一章 前言 究目的和意义 床数控改造的目的 机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。 数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。传统 机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。 床数 控改造的意义 1、 节省资 金。 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省 60%左右的费用， 大型及 特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的 1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床 60%的费用，并可以利用现有地基。 2、 性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响 精度。 3、 提高生产效率。 机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。 对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩 短生产准备周期。 国内外研究现状 外研究现状 在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个 永恒 的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（ 。从事再生业的著名公司有： 宝）服务集团、 国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（ 。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 国的研究现状 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第一章 前言 2 我国目前机床总量 380余万台，而其中数控机床总数只有 我国机床数控化率不到 3。近 10年来，我国数控机床年产量约为 产值约为 18亿元。机床的年产量数控化率为 6。我国机床役龄 10年以上的 占 60以上； 10年以下的机床中，自动 /半自动机床不到 20， 国和日本自动和半自动机床占 60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在 10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 3 第 2 章 数控系统总体方案的确定 控系统总体方案设计 数控系统总体方案设计内容包括：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定等内容。应根据设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行分析，比较和论证，最后确定总体方案。 数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。例如，数控铣床在工作台移动过程中铣床并不进行钻孔加工，因此数控装置可选用点位控制方式。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。如果工作台或刀具沿个坐标轴的运动有精确 的运动关系，应选用连续控制方式。连续控制方式系统应具有一个插补器进行各坐标轴进给脉冲的分配，要求伺服元件有较强的轨迹跟随能力。数控铣床，车床等要求加工复杂轮廓零件的机床，应采用连续控制系统。 开环伺服系统在负荷太大时采用功率步进电动机作为伺服电机。开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差，但开环系统结构简单，调整维修容易。在速度和精度要求不太高的场合得到广泛的应用。 闭环伺服系统具有装在机床部件上的检测元件来检测实际位移量，能插补系统的传动误差，因而伺服 传动精度高。闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机驱动。闭环系统造价高，结构和调试较复杂，多用于精度要求高的场合。 行机构专动方式的确定 为确保数控系统的传动精度和工作平衡性，在设计机械传动装配时通常提出低摩擦，低惯量，高刚度，无间隙，高谐振以及有适宜阻尼比的要求。 在设计中应考虑一下几点： 1、尽量考虑低摩擦的传动和导向元件，如采用滚珠丝杠螺母传动副贴塑导轨，滚动导轨。 2、尽量消除传动间隙。 体设计方案 计任务本设计的任务是： 数控车床能加工工件的最大回 转直径： 500控车床能加工工件的最大长度： 1200架溜板重量； G 纵 =800N； G 横 =500N 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 4 进给速度； V 纵 横 架快速速度； V 纵 m/ 横 冲当量； 纵 = 横 = 系统的运动方式与伺服系统 由于数控车床可对复杂回转类零件进行加工，所以采用连续控制系统，考虑到机床加工精度要求不高，为了简化机构，降低成本，采用开环伺服系统驱 动。由于自动转动刀架只有几个刀位，故采用普通交流电机控制。 行机构传动方式的确定 为了保证一定的传动精度与平稳性，又要求结构紧凑，选用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的机构。 考虑经济性和提高承载能力，导轨运动面间采用贴塑可减小振动。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取。 为达到要求的脉冲当量，采用齿轮降速传动，同时为了保证正反馈时的精度，齿轮采用消除间隙结构。 滚珠丝杠在机床上的支撑方式与安装，正确的安装与支撑方式可以使进给系统获得较高的传动刚度。因此，螺母座的 孔与螺母之间必须保持良好的配合，以提高螺母座局部刚度与接触刚度。支撑如下图所示。 图 1 该支持方式两端都装有推力球轴承和向心轴承。为了使丝杠具有较大的刚度，在它的一端装有蝶形弹簧和调整螺母，这样既对滚珠丝杠施加预紧力，又能在补偿丝杠的热变形后保持近乎不变的预紧力。 向伺服进给部分的计算与校核 载计算 1、车削力计算 车床纵向切消时，车削力 , 可由公式得到 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 5 )(67.0 m a 径。 00 =7360（ N） 又车床纵向车削时， 存在 : ，可由指导书表 3 经实 地观测， 以查表 3 )( 牵 其中 贴塑导轨 f 又纵向进给 ,则 G=800N( 3)( 牵 =840+360+800) =2116+ 滚珠丝杠副选型计算 在设计选用滚珠丝杠副时，首先进行强度计算，根据结果确定丝杠副的公 称直径 球直径 程 择滚珠丝杠螺母的类型及型号，再进行校核计算。 1、强度计算 （ 1）原则 滚珠丝杠强算原则与滚动轴承相似，以防止疲劳点蚀为主。 （ 2）计算 一般情况下，滚珠丝杠副的强度条件下是当量动载荷 工作中，应小于所选用的 滚珠丝杠副的额定动载荷 则滚珠丝杠副当量动载荷 3（ W） 式中 L：寿命 61060 （百万转） 其中 t vn 大切削力下的进给速度（ m/,(见表 3t：丝杠螺距 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 6 T：寿命时间，取值在 10000里 T 12000小时 轴向平均截荷（ N） 牵 度系数： 1、 2、 3级滚珠丝杠， ； 4、 5、 6级滚珠丝杠 .9 转系数 一般 .2 度系数 （取值见表 3取 60所以 1） 上式中 m 27.0 计算 如下： m rt vn s 610600 ）百万转(又数控车床导轨精度高 取 2级精度 2.1又 牵 f 31 =选择丝杠 ,螺母垫片预紧，导珠管埋入式的滚珠丝杠副，尺寸如下： 公称直径 0 外径 d=程 螺旋角 442 )( 钢球直径 w 动载荷 5851 静载荷 7885 注释 :滚珠丝杠的结构形式 其结构形式根据滚珠的循环方式 ,可分为两大类 : 1)内循环 ,即滚珠回路中始终于丝杠接触 因而回路短 ,工作滚珠数目少 ,流畅性好 ,摩擦损失少 ,效率较高 ,径向尺寸紧凑 ,承载能力较大 ,刚度也好 加工成本提高 . 2)外 循环，即滚珠在循环回路中与丝杠脱离接触的。可分为：盖板式，螺旋槽式，插管式，三种常用结构。由于回程道的制造简单转析比较平缓，便于滚珠返回，因此应用较为广泛，缺点大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 7 是螺旋本身蚰通孔连接不易准确，挡珠器刚性差，本设计是用外循环滚珠丝杠。 2、传动效率计算 )01(/ 为螺旋角 442 452/442 =、刚度验算 滚珠丝杠在轴向载荷的作用下引起单个螺距 t ： 牵P=10常用 300于允许的螺距误差 ，作为验算依据。 00 =m 8 m 丝杆刚度合格 . 该间隙通常是指丝杠和螺母相对运动时，丝杠和螺母间的最大轴向窜动。常用双螺母结构消除间隙，调整是只要拧动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴向移动一个距离。在消除间隙后将其锁紧。该方法具有结构简单，调整方便的优点，但调整精度较差。 滚珠丝杠的润滑采用脂润滑，充填在螺母的内部及涂在丝杠螺纹的滚道上。导轨及齿轮仍采用油润 滑。 滚珠丝杠对赃物的磨损特别敏感。通常采用毛垫圈对螺母进行密封，与丝杠直接接触，因此，预防效果较好。对于暴露在外面的丝杠采用折垒式人造革的防护罩，以防止尘埃和磨粒黏附到丝杠表面。一端连接到滚珠螺母的端面，另一端固定在滚珠丝杠的支撑座上。 由于支持方式两端都装有推力球轴承和向心球轴承。前支撑预选择向心球轴承为两个 6006型号轴承， d 30D=55B=131=3649连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 8 校验计算，合格。预选择推力球轴承为两个 51206型号轴承， d 30D 52 16322验算合格。 后支撑预选择向心球轴承两个 6006型号轴承， d 30D=55B=131=3649校验计算，合格。预选择推力球轴承一个 51206型号轴承， d 30D 52T 16322验算合格。 1、负载转矩 210360 3 牵PT m （ 式中 为脉冲当量 为步矩角 为电机至丝杠传 动效率 8 8 m 8 2、启动力矩 q 3、最大静转矩 五相十拍 951.0 a x 4、步进电机最高工作频 率 )(6010 00m a x 快 快 2m/ 10 00m a x f （ N） 由附录 2选择 90外径 90度 116径 9量 30N。 5 确定齿轮传动比、模数、有关尺寸、 1、确定齿轮传动比 ,模数 因 =轮副传达室动比与步距角、导程之间的关系为 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 9 21 /h 取 m= 齿宽系数 8d 取 201 Z 502 Z d 20 齿轮各个参数如下 : 齿轮分度圆 d1=0mm d2=25顶圆直径 : ha*m=55mm ha*m=130根圆直径 : 2c*)m=2c*)m=心距 : a=m(z1+2=开环传动的中间间隙消除措施及丝杠稳定校核 1开环传动的中间间隙消除措施 由于传动副存在间隙，会造成进给运动的滞后；后向时，会造成反向冲击，直接影响到加工精度。因此，要采取较小的间隙措施。 齿轮传动间隙流水作业除的措施 本设计采用双片薄齿轮的间隙消除的方法。在一对相对吻合的圆柱齿轮中 ,一个做成宽齿轮 ,另一个由两个薄片齿轮组成 一个薄片齿轮的齿和另一个薄 片齿轮错齿一定的角度，再与宽齿轮相啮合，使其与宽齿轮的齿槽左右两侧相接触，这样可以消除啮合间隙。 2、丝杠稳定校核 由于采用两端固定的安装方式，此时丝杠的动态与静态稳定性最好，轴向刚度最大，因此，无需进行丝杠稳定性校核，但为日后考虑，故对一端固定，一端简支的情况校核。 向伺服进给部分的计算与校核 载计算 1、车削力计算 车床纵向切消时，车削力 可由公式得到 )(67.0 m a 。 00 =7360（ N） 又车床在横向车削时，切削力取 1/2的纵向切削力，即 p 2/11 =3680N 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 10 : 111 680/4=920N *3680=1472N 进给牵引力的计算 在水平面内运动的需要的牵引力，可由指导书表 3 经实地观测， 以查表 3 )( 牵 其中 贴塑导轨 f 又横向进给 ,则 G=450N )( 牵 =20+3680+500) =1058+ 滚珠丝杠副选型计算 在设计选用滚珠丝杠副时，首先进行强度计算，根据结果确定丝杠副的公称直径 球直径 程 择滚珠丝杠螺母的类型及型号，再进行校核计算。 1、强度计算 （ 1）原则 滚珠丝杠强算原则与滚动轴承相似，以防止疲劳点蚀为主。 （ 2）计算 一般情况下，滚珠丝杠副的强度条件下是当量动载荷 工作中，应小于所选用的 滚珠丝杠副的额定动载荷 则滚珠丝杠副当量动载荷 3（ W） 式中 L：寿命 61060 （百万转） 其中 t vn 大切削力下的进给速度（ m/,(见表 3t：丝杠螺距 T：寿命时间，取值在 10000里 T 12000小时 轴向平均截荷（ N） 牵 度系数： 1、 2、 3级滚珠丝杠， ； 4、 5、 6级滚珠丝杠 .9 转 系数 一般 .2 度系数 （取值见表 3取 60所以 1） 上式中 6.0 计算 如下： 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 11 m 06 001 0 00 rt vn s 610600 ）百万转(又数控车床导轨精度高 取 2级精度 2.1又 牵 f 31 =选择丝杠 , 双螺母垫片预紧，导珠管埋入式的 滚珠丝杠副 ，尺寸如下： 公称直径 0 外径 d=程 螺旋角 = )( 钢球直径 w 动载荷 5338 静载荷 6704 注释 :滚珠丝杠的结构形式 其结构形式根据滚珠的循环方式 ,可分为两大类 : 1)内循环 ,即滚珠回路中始终于丝杠接触 因而回路短 ,工作滚珠数目少 ,流畅性好 ,摩擦损失少 ,效率较高 ,径向尺寸紧凑 ,承载能力较大 ,刚度也好 加工成本提高 . 2)外循环，即滚珠 在循环回路中与丝杠脱离接触的。可分为：盖板式，螺旋槽式，插管式，三种常用结构。由于回程道的制造简单转析比较平缓，便于滚珠返回，因此应用较为广泛，缺点是螺旋本身蚰通孔连接不易准确，挡珠器刚性差，本设计是用外循环滚珠丝杠。 2、传动效率计算 )01(/ 为螺旋角 )442 =、刚度验算 滚珠丝杠在轴向载荷的作用下引起单个螺距 t ： 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 12 =10常用 300于允许的螺距误差 ，作为验算依据。 00 =10300/5 =m 8 m 丝杆刚度合格 . 该间隙通常是指丝杠和螺母相对运动时，丝杠和螺母间的最大轴向窜动。常用双螺母结构消除间隙，调整是只要拧动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴向移动一个距离。在消除间隙后将其锁紧。该方法具有结构简单，调整方便的优点，但调整精度较差。 滚珠丝杠的润滑采用脂润滑，充填在螺母的内部及涂在丝杠螺纹的滚道上。导轨及齿轮仍采用油润滑。 滚珠丝杠对赃物的磨损特别敏感。通常采用毛垫圈对螺母进行密封，与丝杠直接接触，因此，预防效果较好。对于暴露在外面的丝杠采用折垒式人造革的防护罩，以防止尘埃和磨粒黏附到丝杠表面。一端连接到滚珠螺母的端面，另一端固定在滚珠丝杠的支撑座上。 由于支持方式两端都装有推力球轴承和向心球轴承。前支撑预选择向心球轴承为两个 6202型号轴承， d 15D=35B=111=2030校验计算合格。预选择单向推力球轴承为两个 51102型号轴承， d 15D 30 1017011验算合格。 后支撑预选择向心球轴承两个 6202型号轴承， d 15D=35B=111=2030校验计算合格。预选择推力球轴承一个 51102型号轴承， d 15D 30T 1017011KN，验算合格。 1、负载转矩 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 13 210360 3 牵PT m （ 式中 为脉冲当量 为步矩角 为电机至丝杠传动效率 8 8 33 6 0 0 . 0 0 5 1 0 8 9 5 . 7 3 8 . 6 7 6 . 1 4 1 . 5 0 . 8 8 5 c m 2、启动力矩 3 8 . 6 7 6 7 7 . 3 5 2 3 0 . 5 0 . 5 0 . 5q T m T c m 3、最大静转矩 五相十拍 951.0 m a x 8 1 . 3 4 9 5 1T N c m 4、步进电机最高工作频率 )(6010 00m a x 快 快 m a x 1 0 0 0 1 . 5 50006 0 0 . 0 0 5 由附录 2选择 90参数如下：外径 90度 148径 9量 45N. 5 确定齿轮传动比、模数、有关尺寸、 1、确定齿轮传动比 ,模数 因 =轮副传达室动比与步距角、导程之间的关系为 123 6 0 3 6 0 0 . 0 0 5 0 . 2 41 . 5 5h z 取 m=2 齿宽系数 8d 取 181 Z 752 Z d 16 齿轮各个参数如下 : 齿轮分度圆 d1=6连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 14 d2=50顶圆直径 : ha*m=40mm ha*m=154根圆直径 : 2c*)m=2c*)m=心距 : a=m(z1+2=93开环传动的中间间隙消除措施及丝杠稳定校核 1开环传动的中间间隙消除措施 由于传动副存在间隙，会造成进给运动的滞后；后向时，会造成反向冲击，直接影响到加工精度。因此，要采取较小的间隙措施。 齿轮传动间隙流水作业除的措施 本设计采用双片薄齿轮的间隙消除的方法。在一对相对吻合的圆柱齿轮中 ,一个做成宽齿轮 ,另一个由两个薄片齿轮组成 一个薄片齿轮的齿和另一个薄片齿轮错齿一定的角度，再与宽齿轮相啮 合，使其与宽齿轮的齿槽左右两侧相接触，这样可以消除啮合间隙。 2、丝杠稳定校核 由于采用两端固定的安装方式，此时丝杠的动态与静态稳定性最好，轴向刚度最大，因此，无需进行丝杠稳定性校核，但为日后考虑，故对一端固定，一端简支的情况校核。 自动转位刀架的设计 在零件的加工过程中，大量的时间用于更换刀具等非切削工作。设计自动转位刀架的目的在于提高效率。回转刀架在结构上必须具有良好的强度。由于数控机床在加工中刀具位置不进行人工调整，因此需要保证回转刀架在每次转位之后尽可能高的重复定位精度。 1)转位刀架的组成 压紧发讯开关编码开关粗定位发讯开关控制系统大螺母拔块方刀架刀架体组件下齿轮盘蜗轮副底盘刀架底盘组件32)1(表 4 2)刀架的提升定位 刀架的抬升高度是由端齿盘来决定的 ,为保证刀架抬升后可以旋转，抬升高度为压紧时上齿盘顶高与下齿顶高之间的距离，本刀架此距离为 5之螺纹导程为 10 大连水产学院本科毕业论文（设计） 第 2章 数控系统总体方案的确定 15 则有 105360 x x=180度 旋转 180度，刀架上升 5可脱离。 3）转位刀架工作与原理 计算机发出换刀信号，刀
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