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摘 要
木工车床，它由床身、安装在床身的导轨尾部的尾座、安装在床身的导轨中部的刀架、安装在床身头部的床头箱、安装在床头箱上的主轴及其上的卡盘、安装在床头箱上的电机、安装在电机轴和主轴及床头箱上的变速传动装置所构成，其特征在于所说的变速传动装置由固定在主轴端部的从动变速三角带轮的固定半轮、套装在主轴上且与固定半轮插合的从动变速三角带轮的可动半轮、以轴承安装在可动半轮端部的推拉臂、安装在推拉臂和床头箱之间的压簧、固定在推拉臂上与主轴平行并可在床头箱的孔中滑动的齿条、与齿条啮合端部穿过床头箱的齿轮轴、以小轴安装在齿轮轴端部的开口槽中且带有手柄的偏心轮、安装在电机轴或其连接轴上的主动变速三角带轮的可动半轮和固定半轮、安装在可动半轮和电机轴或其连接轴端部的挡圈之间的压簧以及安装在主动和从动变速三角带轮上的三角皮带所构成。 [1] 用木工车刀加工木料旋转表面或复杂外形面的木工机床。木工车床分为普通木工车床、仿形木工车床和圆棒机等。
普通木工车床 工件装夹在卡盘内，或支承在主轴及尾架两顶尖之间作旋转运动（ [普通木工车床]）。车刀装在刀架上，由溜板箱带动作纵向或横向进给运动，也可手持车刀靠在托架上进给。普通木工车床用于车外圆、车端面（见车削）、切槽和镗孔（见镗削）等加工。
ABSTRACT
The NC machine plays a very great role in mechanical engineering．Although the investment needs a great deal of money，it is a good way to try digital modification for ordinary lathe.The spindle speed of CA6140 remains the manual function of shifting gears．The alteration is easy and it can reduce labor intensity
and improve productive efficiency． but the NC Machine larger one-time investment, NC machine tools for the transformation of a good after all. The design of the device using NC Lathe CA6140 control, part of the main transmission system using AC spindle motor and graded by the pulley driven spindle gearbox, through the inverter and gearbox to achieve sub; Feed System used by stepper motor driven ball screw slowdown after campaign vertical feed system through a gear after the ball screw drive, in the horizontal feed system through two gear-driven ball screw; Tool to automatically transfer tool carrier (4-position), thus achieving automatic tool change; by MCS-51 series 8051 data to be dealt with. from the I / O interface stepper pulse output signal to control the feed rate and itineraries; In order to maintain the function of cutting thread, to the outer end of spindle or other appropriate location loaded pulse generator; Lathe will be transformed into Tailstock manually controlled electric Tailstock. The design of the NC transformation of the economy - the application, transforming simple, can reduce labor intensity, improve production efficiency. Introduced a major economic NC machine tool servo system design. Expounded the CA6140 ordinary NC lathe spindle system improvements and vertical machine, horizontal feed system of the design and calculation.
Keywords：CA6140 lathe；digital modification；ball screw；stepping motor
目 录
摘要
1.O 引言1
1.1.1 木工车床的历史1
1.1.2 木工车床的发展2
1.1.3市场分析3
1.1.4 生产分析3
1.1.5 综合分析3
1.2 木工车床的基本结构……………………………………………………………….4
1.2.1机床本体……………………………………………………………….. …………4
1.2.2 按加工工艺分类………………………………………………………………… 4
1.2.3 木工车床按驱动装置的特点分类……………………………………………… 4
1.2.4 木工车床的特点………………………………………………………………….4
1.2.5 木工车床的应用范围…………………………………………………………….4
第二章主传动系统设计5
2.1概述5
2.2床主传动系统的特点5
2.2.1主传动系统的配置方式6
2.2.2 主传动系统的主轴电动机的选型6
2.2.3交流主轴电机的调速8
2.2.4分级变速齿轮箱的传动系统设计9
3.2.5主传动系统组件的结构形式13
第三章伺服进给系统的结构设计与计算13
3.1伺服进给传动系统概述13
3.2步进电动机及开环进给控制14
3.3纵向进给系统的设计计算15
3.3.1 设计参数15
3.3.2纵向进给切削力的确定16
3.3.3 纵向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型16
3.3.4纵向进给减速齿轮的设计与校核19
3.3.5纵向进给步进电动机的计算和选型20
3.4横向进给系统的设计计算23
3.4.1横向进给切削力的确定23
3.4.2横向进给切削力的确定23
3.4.3 横向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型24
3.4.4横向进给减速齿轮的设计与校核25
3.4.5横向进给步进电动机的计算和选型28
3.5 滚珠丝杠的安装30
3.5.1滚珠丝杠的安装形式30
4.5.2滚珠丝杠轴承的校核31
3.5.3消除齿轮间隙的措施：34
第四章自动回转刀架的设计35
4.1自动回转刀架主要类型及特点35
4.2自动回转刀架的设计计算36
4.2.1自动回转刀架步进电动机的选用36
4.2.2自动回转刀架的蜗轮蜗杆设计计算36
结论参考文献
致谢40
第一章 概述
1.O 引言
木工车床，它由床身、安装在床身的导轨尾部的尾座、安装在床身的导轨中部的刀架、安装在床身头部的床头箱、安装在床头箱上的主轴及其上的卡盘、安装在床头箱上的电机、安装在电机轴和主轴及床头箱上的变速传动装置所构成，其特征在于所说的变速传动装置由固定在主轴端部的从动变速三角带轮的固定半轮、套装在主轴上且与固定半轮插合的从动变速三角带轮的可动半轮、以轴承安装在可动半轮端部的推拉臂、安装在推拉臂和床头箱之间的压簧、固定在推拉臂上与主轴平行并可在床头箱的孔中滑动的齿条、与齿条啮合端部穿过床头箱的齿轮轴、以小轴安装在齿轮轴端部的开口槽中且带有手柄的偏心轮、安装在电机轴或其连接轴上的主动变速三角带轮的可动半轮和固定半轮、安装在可动半轮和电机轴或其连接轴端部的挡圈之间的压簧以及安装在主动和从动变速三角带轮上的三角皮带所构成
。
1.1.1 木工车床的历史
用于加工木材的车床出现较早。15世纪末，欧洲有了人力、畜力、风力和水力驱动的简单木工锯机。1791年，英国的S.边沁先后发明了平刨床、单轴木工铣床、镂铣机和木工钻床等。1805 年，英国的M.I.布津内尔发明圆锯机。1828年，美国的W.伍德沃思发明压刨机。1834年，美国的G.佩奇和J.A.费伊分别发明榫槽机和开榫机。1880 年 ，发明了框锯机。1900年，发明了多联带锯机。此后随着电子技术和计算机技术的发展，各种自动木工机床相继出现。
1.1.2木工车床的发展
国内木工机械以山东青岛，广东伦教较为集中。 改革开放以来，以前的老国有企业纷纷改制，转变经营理念，像哈尔滨木工机械，苏州福马集团，山西榆次热压机厂，山东威海木工机械厂，青岛木工机械总公司等等，都完全转变为市场经营体制。
砂光机以德国，意大利见长，台湾产砂光机在50-80年代占据了中低端市场，近二十年来，大陆产砂光机异军突起，在大陆及世界各地运转生产，但是质量仍然有待提高，质量及性价比上以青岛千川木业设备有限公司的“千川”牌，青岛建成豪，新动力等市场占有率较高，目前在国内山东临沂，菏泽，江苏邳州，浙江嘉善，南浔，福建莆田，广西，四川等木业加工密集地区都有大量分布；目前我国的木工机械出口势头甚猛，主要市场以第三世界国家为主，东南亚，南亚地区为主，有些质量比较好的甚至出口到美洲，欧洲市场。
总之，我国的木工机械发展已经有了很大提高，但是质量上仍然亟需提高才能在世界木机之林占有一席之地。
1.1.3 市场分析
据国内资料统计，订购新的木工车床的交货周期一般较长，往往不能满足用户需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。
1.1.4 生产分析
在现代木材制造工业中，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重。若要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或木工车床，其中木工车床是最能适应这种生产需要的。
1.1.5 综合分析
木工机电一体化技术的新成果不断涌现，木工机械从纯粹机械产品想机电一体化技术过渡，数控机械的普及率大大提高，加强数控数控技术在木工机床上的应用，重视和发展数控车床，以适应多品种小批量生产需要的木工机械，发展木材加工机械的新产品
1.2 木工车床的基本结构
1.2.1机床本体
木工车床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置
1.2.2 按加工工艺方法分类
木材切削类木工车床
有木工车床、刨床、钻床、磨床等。
1.3.3 木工车床按驱动装置的特点分类
1．开环控制木工车床
控制系统不带反馈装置，使用功率步进电动机为伺服执行机构。
开环控制系统结构简单，成本低。但是不能进行误差校正，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等的传动误差将影响被加工零件的精度。开环系统仅适用于加工精度要求不是很高的中小型木工车床，特别是简易小型经济型木工车床。
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