CA6140车床经济型数控改造设计【横向+纵向】【全套5张CAD图纸+说明书】

CA6140车床经济型数控改造设计

16页 5700字数+说明书+任务书+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

CA6140车床经济型数控改造设计开题报告.doc

CA6140车床经济型数控改造设计说明书.doc

任务书.doc

封皮.doc

摘要.doc

横向进给机构装配图.dwg

目录.doc

纵向进给机构装配图.dwg

联轴器.dwg

轴承端盖.dwg

齿轮.dwg

目  录

1.前言……………………………………………………………………………………………1

2.设计总体要求及相关已知条件介绍……………………………………………2

2.1设计总体要求……………………………………………………………………………2

2.2相关已知条件……………………………………………………………………………2

3.切削力的计算与分析………………………………………………………………3

3.1切削力的分析与计算…………………………………………………………………………3

4.机床主电机功率计算…………………………………………………………………………4

4.1主轴的变速范围…………………………………………………………………4

4.2主轴的电机校核……………………………………………………………………………4

5.进给伺服系统传动方案的设计\对比分析………………………………………………4

5.1减速箱体的设计………………………………………………………………………………4

6.滚珠丝杠螺母副的设计\计算与选型………………………………………………5

6.1型号的选择………………………………………………………………………………5

6.2滚珠丝杠的计算……………………………………………………………………6

7.导轨的计算及选型…………………………………………………………7

8.步进电机的计算及选用…………………………………………………………8

8.1纵向步进电机的选择………………………………………………………………………8

8.2横向步进电机的选择………………………………………………………………………12

9.设计小结………………………………………………………………………………16

10.参考文献………………………………………………………………………………16

摘要

普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：

(1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地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。为此，本例中采用旧床身淬火并贴膜。

(2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。

(3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。

(4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。

通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。

关键字：普通车床  数控改造  步进电机  经济型数控系统  

1.前言

1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即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0.6～0.8万台，年产值约为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％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美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。

2设计总体要求及相关已知条件

2.1设计总体要求

采用开环伺服进给系统，进行纵向进给机构的改造，横向进给机构的改造。具体要求：

（1）计算切削力

（2）机床主电机功率计算

（3）进给伺服系统传动方案的设计

   主要有三种方案：其一是由步进电机通过联轴器方式传递给滚珠丝杠；其二是由步进电机通过一对齿轮啮合方式传递给滚珠丝杠；其三是由步进电机通过同步齿形带的方式传递给滚珠丝杠。可对上述三种方式比较后选择其一。

（3）滚珠丝杠螺母副的设计、计算及选型

（4）导轨的计算及选型

（5）步进电机的计算及选用

2.2相关已知条件

将CA6140普通车床改造成经济型数控车床，要求车床有切削螺纹功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向：0.01mm，横向:0.005mm。

设计参数：

   1）最大加工直径  在床面上400mm   在床鞍上210mm

2）最大加工长度     1000mm

3）快进速度     纵向  2.4m/min    横向1.2m/min

4）最大切削进给速度    纵向0.5m/min  横向0.25m/min

5）最小指令值

   纵向      0.01mm/pulse

   横向      0.005mm/pulse

6）进给传动链间隙补偿量

   纵向0.15mm    横向0.075mm

7）电机功率 7.5kw

3 切削力分析与计算

3.1车削抗力分析与计算

车削外圆时的切削抗力有Fx、Fy、Fz，主切削力Fz与切削速度方向一致，垂直向下，是计算车床主轴电机切削功率的主要依据。且深抗力Fy与纵向进给方向垂直，影响加工精度或已加工表面质量。进给抗力Fx与进给方向平行且相反指向，设计或校核进给系统是要用它。三、毕业设计（论文）内容要求：

（一）、机电数控改造类毕业设计的主要内容

1、设计已知条件（见附件中的参考题目）

2、具体要求

采用开环伺服进给系统，进行纵向进给机构的改造，横向进给机构的改造。具体要求：

（1）计算切削力

（2）机床主电机功率计算

（3）进给伺服系统传动方案的设计

   主要有三种方案：其一是由步进电机通过联轴器方式传递给滚珠丝杠；其二是由步进电机通过一对齿轮啮合方式传递给滚珠丝杠；其三是由步进电机通过同步齿形带的方式传递给滚珠丝杠。可对上述三种方式比较后选择其一。

（3）滚珠丝杠螺母副的设计、计算及选型

（4）导轨的计算及选型

（5）步进电机的计算及选用

（二）毕业设计说明书及图纸要求

要求撰写毕业设计说明书1份，A4纸，总页数不少于20页，说明书按封面、目录、绪论、正文、结论、参考文献的顺序书写。公式采用公式编辑器编辑。

要求绘制数控车床横向进给机构装配图1张，2号图纸；纵向进给机构装配图1张，2号图纸。

四、编写说明书

说明书内容如下：

（1）目录

（2）设计任务书。

（3）总论或前言

（4）设计总体要求及相关已知条件介绍。

（5）切削力的计算与分析

（6）机床主电机功率计算

（7）进给伺服系统传动方案的设计、对比分析

（8）滚珠丝杠螺母副的设计、计算及选型

（9）导轨的计算及选型

（10）步进电机的计算及选用

（11）设计小结。

（12）参考文献。

五、毕业设计参考资料

[1] 倪森寿.机电一体化工程专业课程实践教程[M].合肥：合肥工业大学出版社，2007.

[2] 张建民.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3] 尹志强.机电一体化系统课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社，2007.