C6132普通车床数控改装毕业设计.doc

机械工程专业毕业设计 题目：C C6 61 13 32 2 普普通通车车床床的的数数控控改改造造 学 院 诚毅学院 专 业 机械工程及自动化 年 级 班 级 姓 名 学 号 成 绩 指导老师 集美大学本科毕业设计（论文） I 目目录录 目目 录录 摘要摘要 ABSTRACTABSTRACT（英文摘要）（英文摘要） 引引 言言 1 1 第一章第一章 总体方案的设计总体方案的设计 2 2 1.11.1 设计任务设计任务 2 2 1.21.2 总体方案的拟定总体方案的拟定3 3 1.2.11.2.1 伺服系统的改造设计伺服系统的改造设计 3 3 1.2.21.2.2 计算机控制系统的选择与设计计算机控制系统的选择与设计 4 4 1.2.31.2.3 机械结构的改造设计机械结构的改造设计 4 4 1.2.41.2.4 自动回转刀架的选择设计自动回转刀架的选择设计 5 5 1.2.51.2.5 编码盘的选用和安装编码盘的选用和安装 5 5 1.2.61.2.6 电气控制系统的改装设计电气控制系统的改装设计 6 6 第二章第二章 机械部分的改造设计机械部分的改造设计 7 7 2.12.1 进给系统的传动方式及丝杠类型选择进给系统的传动方式及丝杠类型选择 7 7 2.22.2 纵向进给系统的改造设计纵向进给系统的改造设计9 9 2.2.12.2.1 确定系统脉冲当量确定系统脉冲当量9 9 2.2.22.2.2 车削力的计算车削力的计算9 9 2.2.32.2.3 滚珠丝杠副的设计、计算和选型滚珠丝杠副的设计、计算和选型 1111 2.2.42.2.4 确定齿轮传动比确定齿轮传动比 1111 2.2.52.2.5 纵向步进电机的计算与选用纵向步进电机的计算与选用 1111 2.2.5.12.2.5.1 负载转动惯量计算负载转动惯量计算 1111 2.2.5.22.2.5.2 各种工况下转矩计算各种工况下转矩计算 1212 2.2.5.32.2.5.3 步进电动机的选型步进电动机的选型 1414 2.32.3 横向进给系统的改造设计横向进给系统的改造设计 1414 2.3.12.3.1 横向进给系统的改造设计横向进给系统的改造设计 1414 2.3.1.12.3.1.1 确定系统脉冲当量确定系统脉冲当量 1414 集美大学本科毕业设计（论文） II 2.3.1.22.3.1.2 切削力的计算切削力的计算 1515 2.3.1.32.3.1.3 滚珠丝杠设计、计算和选型滚珠丝杠设计、计算和选型 1616 2.3.1.42.3.1.4 确定齿轮传动比确定齿轮传动比 1616 2.3.52.3.5 横向步进电动机的选用与计算横向步进电动机的选用与计算 3030 2.3.5.12.3.5.1 负载转动惯量计算负载转动惯量计算 3030 2.3.5.22.3.5.2 各种工况下转矩计算各种工况下转矩计算 3030 2.3.5.32.3.5.3 步进电动机的选型步进电动机的选型 3333 2.42.4 齿轮传动间隙的调整齿轮传动间隙的调整 3333 第第三三章章 电电气气控控制制部部分分的的 计计. . 3 33 3 3.13.1 电气控制系统概述电气控制系统概述 3.23.2 C6132C6132 车床电气化控制系统的数控化改造设计车床电气化控制系统的数控化改造设计 3030 结论结论 3 3 参考文献参考文献 3434 致致谢谢 . . 3 35 5 集美大学本科毕业设计（论文） III 摘 要 数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大 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，且能稳定产品的和、加工质量。大幅度的提高生产效 率。但从目前企业面临的情况看，因数控机床间隔较贵，一次性投资较 大使企业心有余而力不足。另外从目前国内机床使用的现状来看，普通 机床拥有量巨大，在生产中，数控机床相对于普通机床的优势较为明显， 而由于数控机床价格昂贵，所以有必要对普通机床加以数控改造，使之 能完成数控机床能完成的部分生产任务。因此，我大胆的提出了对普通 C6132 车床的数控化改造。 C6132 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。 以 C6132 型普通机床为例，从机械和电气方面详细阐述了数控化 改造的方法。改造后的车床投入使用后运行稳定，加工精度明显提高， 取得了极大的经济效益。 关键词： 数控改造 普通车床 进给系统 电气系统 集美大学本科毕业设计（论文） IV Abstract CNC machine tool as a typical mechatronic products, play an important role in the mechanical manufacturing industry, a good solution to the complex, the structure of modern machinery manufacturing precision, small batch processing, changeable parts, and can stabilize the product quality, processing and. Improve production efficiency greatly. But from the current enterprises are facing the situation, because the numerical control machine tool interval is more expensive, a one-time investment, enterprise is insufficient. In addition from the present situation of domestic machine tool, general machine tools with huge amount, in the production of CNC machine tools, relative to the ordinary machine has obvious advantages, and as a result of NC machine tools is expensive, so it is necessary to numerical control reforming of ordinary machine tool, which can complete the part of CNC machine tools to complete the production task. Therefore, I made bold to NC transformation of common lathe C6132. C6132 ordinary lathe is of general machine more representative of the machine tool, it have some congenital deficiencies in the mechanical structure. Such as low stiffness, vibration resistance is poor, sliding friction resistance and transmission elements there is a gap, therefore needs to change, in order to meet the requirements of CNC machine tools is the most basic, this is also the main issues discussed in this paper. Taking C6132 lathe as an example, elaborated the NC transformation method from mechanical and electrical. After the transformation of the lathe and put into use after stable operation, processing precision is obviously improved, made great economic benefits. Keywords: Transformation of ordinary lathe numerical control electrical system 集美大学本科毕业设计（论文） 1 引 言 目前我国机床主要是卧式车床，与发达国家相比，型号陈旧，技术水平 落后，严重影响了生产的发展。采用先进的数控车床，已成为当今世界制 造业的发展趋势。鉴于国内制造业中普通机床的占有率较高，提高车床数控 化率有两个可行的途径，一是购置新的车床；二是把卧式车床改造成数控车 床。根据国内目前的经济状况，花大量的资金更换全新的数控车床花费过高， 给企业造成的经济负担较大，同时报废大量的普通机床是一个很大的浪费。 因此，各企业可根据自身的情况，酌情进行数控化率的提高，可以购置一批 精度高、性能强的数控化车床，或数控化改造一批尚有一定精度的卧式车床。 C6132车床改造属于经济型数控车床的改造，主要针对进给系统进行数 控化改造，利用数控系统对纵向和横向进给系统进行开环控制，驱动元件采 用步进电动机，通过步进电动机带动滚珠丝杆转动。数控化改造后的机床， 能对纵向和横向进给运动进行数字控制，并要求达到纵向最小运动单位为 0.01mm/脉冲，横向最小运动单位 0.005mm/脉冲，刀架为自动转位刀架， 经改装后的机床能实现加工外圆、锥度螺纹、端面等的自动控制。数控化改 造提高了原机床的生产速度，降低了劳动强度，同时缩短了生产周期，提高 了产品质量和生产率。 数控化改造后具有如下几个优越性： 1、数控化改造提高了加工精度和生产率。 2、数控化改造提高了机床的性能和质量，加工出原机床难以加工或者 不能加工的复杂轴类零件。 3、机床数控化改造后可以实现加工的柔性自动化，效率可比原机床提 高3倍。 4、机床数控化改造后拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自检 功能，更好地调节了机床加工状态，还可以提示操作机床故障或编程错误等 机床运行中出现的问题。 集美大学本科毕业设计（论文） 2 第一章 总体方案设计 1.1 设设计计任任务务 这次设计的任务是：数控化系统的选型，伺服系统、机械传动系统、电 气系统数控化改造和液压部分的维护以及绘制相关图样。要求改造车床具有 一般数控车床的性能，设计内容包括：数控系统的选型，伺服系统、机械系 统和电气系统的数控化改造设计，自动回转刀架和编码盘的选型与改装，以 及液压系统的清洁与维护。数控系统方面，考虑到直流伺服电动机的价格昂 贵，采用步进电动机驱动的开环控制系统，而在机械系统的改造方面，采用 步进电动机 -减速齿轮 -滚珠丝杠螺母副 -小滑板的传动方式。 主要技术参数： 最大加工直径： 床身上： 320mm 床鞍上： 165mm 最大加工长度： 1000mm 溜板及刀架重量：纵向： 800N 横向：400N 刀架快速： 纵向：2m/min 横向：1m/min 最大进给速度： 纵向：0.6m/min 横向：0.3m/min 最小分辨率： 纵向：0.01mm 横向：0.005mm 定位精度 : 0.01 主电机功率 : 4KW 启动加速时间 : 25ms 机床的数控化改造主要应用了现代成熟的数控技术和经验，以适应生产 的具体要求为目的，改变现有机床的结构，给旧机床换上新部件、新装置和 新附件，提高现有机床的技术性指标，使之全部或局部达到新数控机床的水 平。 集美大学本科毕业设计（论文） 3 1.2 总总体体方方案案的的拟拟定定 集美大学本科毕业设计（论文） 4 结 论 为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，出尽可能的减少电 器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨的 耐磨性。当前国内卧式车床的床身等大件都采用普通铸铁，而拖板也是普通 铸铁，其摩擦因数较高，为了提高机床的动载性能，减少摩擦力，在改造中 采用了在机床滑板导轨上贴聚四氟乙烯软带的办法，大大减少了摩擦阻力， 提高了防爬、耐磨、消振吸声的能力。 C6132 卧式车床改造后，实现了开环数控自动化加工，大大提高了加工 功效，增强了其实用性，稳定了零件的加工质量，并保留了原机床的基本结 构和部分工作性能，能节约资金、缩短生产周期，是工厂进行机械设备技术 化改造的趋势。 在设计过程中，我本着认真刻苦的态度去学习设计步骤、方法、以及经 验，但是由于该设计许多方面的细节问题涉及面太广，由于本人知识面和能 力都极其有限，同时由于时间仓促，因此不能科学详尽的做出正确的选择与 判断，所以设计中难免出现一些错误。虽然有些不足和遗憾，但是总的来说， 该设计还是比较成功的。基本上完成了这台卧式车床的数控化改造设计，能 实现预期的所有功能，成功的完成了老师布置的任务。不够完善的地方还望 各位老师同学不吝赐教，敬请斧正。 集美大学本科毕业设计（论文） 5 参考文献 1 罗永顺主编 .机床数控化改造技术 M .北京:机械工业出版社， 2007. 2 陈婵娟主编 .数控车床设计 M .北京：化学工业出版社， 2006. 3 濮良贵，纪名刚主编 .机械设计 M .北京：高等教育出版社， 2006. 4 大连理工大学工程画教研室编机械制图 M 北京：高等 教育出版社， 2003. 5 郑堤，唐可洪主编机电一体化设计基础 M 北京：机械 工业出版社， 1997. 6 吴宗泽，罗圣国主编 .机械设计课程设计手册 M