C6140型普通车床改造数控机床1【6张CAD图纸+毕业答辩论文】
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目录
第一章 设计方案的确定- 1 -
一 总体设计方案的确定- 1 -
二 机械部分的改造设计与计算- 2 -
（一）纵向进给系统的设计选型- 2 -
(二) 横向进给系统的设计与计算- 8 -
第二章 步进电动机的选择- 12 -
一步进电动机选用原则- 12 -
二步进电机的选型- 13 -
（一）C6140纵向进给系流步进电机的确定- 13 -
（二）C6140横向进给系流步进电机的确定- 13 -
（三）110BF003型直流步进电机主要技术参数- 13 -
（四）110BF004型直流步进电机主要技术参数- 14 -
第三章经济型数控系统选型- 14 -
第四章 电动刀架的选型- 15 -
第五章 编制零件工序及数控程序实例- 16 -
一机床改造参数的选择- 16 -
（一）车床纵向运动由Z向步进电动机控制- 16 -
（二）车床横向运动由X向步时电动机控制- 16 -
二程序设计- 16 -
（一）数控机床参数及约定- 16 -
(二) 编程参数说明- 16 -
参考文献- 21 -
体会- 22 -
第一章 设计方案的确定
C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。
一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。
本设计主要是对C6140普通型车床进行数控改造，用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制，开环控制虽然有不稳定、振动等缺点，但其成本较低，经济性较好，车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步进电动机。系统传动主要有：滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种，经比较分析：前者传动效率及精度较低，后者精度和效率高，但成本高，考虑对车床的性能要求，故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀，因此采用自动转位刀架。
- 内容简介：
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- 1 - 目录 第一章 设计方案的确定 . - 3 - 一 总体设计方案的确定 . - 3 - 二 机械部分的改造设计与计算 . - 3 - （一）纵向进给系统的设计选型 . - 3 - (二 ) 横向进给系统的设计与计算 . - 9 - 第二章 步进电动机的选择 . - 13 - 一步进电动机选用原则 . - 13 - 二步进电机的选型 . - 14 - （一） C6140 纵向进给系流步进电机的确定 . - 14 - （二） C6140 横向进给系流步进电机的确定 . - 14 - （三） 110BF003 型直流步进电机主要技术参数 . - 14 - （四） 110BF004 型直流步进电机主要技术参数 . - 15 - 第三章经济型数控系统选型 . - 15 - 第四章 电动刀架的选型 . - 16 - 第五章 编制零件工序及数控程序实例 . - 17 - 一机床改造参数的选择 . - 17 - （一）车床纵向运动由 Z 向步进电动机控制 . - 17 - （二）车床横向运动由 X 向步时电动机控制 . - 17 - 二程序设计 . - 17 - （一）数控机床参数及约定 . - 17 - nts - 2 - (二 ) 编程参数说明 . - 17 - 参考文献 . - 22 - 体会 . - 23 - nts - 3 - 第一章 设计方案的确定 C6140 型普通车 床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。 一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。 本设计主要是对 C6140 普通型车床进行数控改造，用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制，开环控制虽然有不稳定、振动等缺点，但其成本较低，经济性较好，车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步 进电动机。系统传动主要有：滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种，经比较分析：前者传动效率及精度较低，后者精度和效率高，但成本高，考虑对车床的性能要求，故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀，因此采用自动转位刀架。 一 总体设计方案的确定 由于是对车床进行数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用前提下，对同床的改动尽可能少，以降低成本。根据这一原则，决定数控系统采用开环控制；传动系统采用滚珠丝杠螺母传动；驱动元件采用步进电动机；数控系统采用 JWK 型系统；刀架采用自动转位刀架。 这样车床既保留原有功能，又减少了改造数量。 二 机械部分的改造设计与计算 将普通车床改造成数控机床，除了增加控制系统外，机械部分也应进行相应的改造，其中包括：纵向和横向进给系统的设计选型，以及自动转位刀架的选型。 （一）纵向进给系统的设计选型 1、经济数控车床的改造，采用步进电动驱动纵向进给，有两种方案：一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上；第二种是纵丝杠固定、电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的改造而言，采用第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。从改装方便， 实用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。 2、纵向进给系统的设计计算，已知条件： 工作台重量： W=80kgf=800N 时间常量： T=25ms 行 程： s=640mm 步 驱 角： 2=0.75o/step 快速进给速度： Vmax=2m/ms 脉冲当量： 8p=0.01mm/8tep （ 1）切削力的计算 由机床设计手册得公式 No=Nd （公式一） nts - 4 - 其中 NO 为传动件的额定功率 Nd 主电机的额定功率，见使用说明书得： Nd=4.5 kw 从电机到所计算的传动轴的传动效率（不含轴承的效率） 从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以 =n1 n2 由机床设计手册得 n1 =0.96 n2=0.99 所以： =0.96 0.99=0.9504 取 =0.95 即 N=4 0.95=3.8（ kw） 又因为主传动系统效率一般为 0.6 0.7 之间，所以取 0.65 所以 NC（进给效率） =3.8 0.65=2.47（ kw） 由机械加工工艺手册得 Pm= 31060VsFZ 9.8 （公式二） 6120VsFz 式中 Vs 切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等 时，如 D=40mm 时，取 Vs=100m/min 主切削力 FZ = 6120 2.47100 =151.164（ Rgf） =1511.64N 由机床设计手册得主切削力 FZ=CFzapxfx fyfz kfz(经验公式 ) CFzapxfx fyfz kfz (公式三 ) 对于一般切削情况，切削力中的指数 xfx 1 FZ=0.75 Kfz 0 CFZ=188kg/ 2=1880Mpa F2 的计算结果如下： nts - 5 - ap( ) 2 2 2 3 3 3 f( ) 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 Fz(N) 105 1524 1891 1681 2287 2837 为便于计算 ,所以取 Fz=1511.7N,以切削深度 ap=2 走刀量 f=0.3 为以下计算以此为依据。 由机械床设计手册得，在一般外圆车削时， Fx（ 0.1 0.6） FZ Fy (0.15 0.7)Fz 取 Fx=0.5 Fz Fy=0.6Fz Fx=0.5 1511.7=755.9(N) Fy=0.6 Fz=0.6 1511.7=907.0(N) （ 2）滚珠丝杠的设计计算 由经济型数控机床总设计，综合车床导轨丝杠的轴向力得 P=RGx+f（ Fz+w） (公式四 ) 其中 R=1.15 , f =0.15 0.18 取 f =0.16 P=1.15 755.9+0.16(1511.7+800) =1239.2(N) 1 强度计算 寿命值 Li=61060niTi （公式五） ni=oLDvf1000 （公式六） 由机床设计手册得 Ti=15000h,原机床丝杠螺距为 60 ， D=80 ni= 14.3680 3.01001000 =19.9 20(r/min) Li=610150002060 =18 最大动负 Q=3Li PfwfH (公式七 ) 其中 运载系数 fw=1.2 硬度系数 Fh=1 Q=318 1.2 1239.2 1 =3897.1(N) 根据最大动力负载荷 Q 的值，查表选择滚珠丝杠的型号为 W5010 3.5 1，查表得数控车床的纵向精度为 B级，左旋 即型号为 W5010 3.5 1/B 900 1000 其额定载荷是 3970N nts - 6 - 2 效率计算 根据机械基础得，丝杠螺母副传动效率为 =)4( rtg tgr(公式八 ) 由机床设计手册得 4 一般为 8 12取 4=10 即：摩擦角 4=10，螺旋升角（中径处） r=3O25 则 = )01523(52300tgtg =0.953 3 刚度验算 滚珠丝杠受工作负载 P引起的导程变化量 L1=EFPLo(公式九 ) 其中 LO=10 =1 E=20.6 106N/ 2 滚珠丝杠横截面积 F=(2a) d为滚珠丝杠外径 =（25.48） 2 3.14 =18.47( 2) 则 L1=47.181066.20 11.1 2 3 9 =3.256 10-6 3.27um 查机床设计手册， B 级精度丝杠允许的螺距误差（ 900 螺丝长度）为 25nm/m ，因此，丝杠的刚度符合要求。即刚度足够。 稳定性验算 由于原机床杠径为 30 ，现选用的滚珠丝杠为 50 ，支承方式不变。所以，稳定性不成问题，无需验算。 5 齿轮及转矩的相关计算 此齿轮为普通减速器的齿轮且减速器为一般机器，没有特殊要求，从降低成本，减小结构尺寸和易于取材的原则出发，决定小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬定为 217255HBS。大齿轮选用 45 正火，齿面硬度 169 217 HBS。 传动比 i=360892OL 其中 2 表示步驱角， 89 表示脉冲当量 i=01.0360 1075.0 =2.1 取齿数 z1=30, Z2=63 nts - 7 - 模数 m=2mm, 啮合角为 200， 小齿轮齿宽为 25 ，大齿轮齿宽 20 。 d1=mz1=2 30=30 d2=mz2=2 63=126 da1=m(z1+2)=2 (30+2)=64 a=221 dd =212660=93 齿轮传动精度 计算齿轮圆周速度 V V=411 106dn =410610006014.3 =4.2(m/s) 根据齿轮圆周速度和对噪音的要求确定齿轮精度等级侧隙分别为： 小齿轮： 8GJ 大齿轮： 8FL 6 传动惯量的选择 工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 J1=(289180兀 )2W =(75.014.3 01.0180 )2 80 = 0.467kg. 2 丝杠的转动惯量 Js=7.8 10-4D4L1=7.8 -4 (50 )4 14.9 =7.26(kg. 2) 齿轮的转动惯量 JZ1=7.8 10-4 (60 )4 2=2.02(kg. 2) JZ1=7.8 10-4 (126 )4 2=39.32(kg. 2) 由于电机的 传动 惯量很小，一般可忽略不记 所以总的传动惯量为 J总 =21i (Js+Jz2)+Jz1+J1 = 21.21 (7.26+39.32)+2.022+0.467 =14.50(kg. 2) =145.0(N. 2) 7 所需转动力矩的计算 快速空载启动时所需力矩 M=Mmamx+Mf+MO （公式十二） 最大切削负载时所需力矩 nts - 8 - M=Mat+Mf+MO+Mt （公式十三） 快速进给时所需力矩 M=Mf+MO （公式十四） 式中 Mmamx 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩。 Mf 折算到电机轴上的磨擦力矩。 MO 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩。 Mat 切削时折算到电机轴上的加速度力矩。 Mt 折算到电机轴上的切削负载力矩。 Ma=TJn6.9 10-4（ N.m）其中 T=0.025 (公式十五 ) 当 n=nmax 时， Mamax=Ma nmax=lo iVmax=mmm10 22 =10 22000 =400(r/min) Mamat=025.06.9 4005.14 10-4=24.17(kgf.cm) =241.7(N.cm) nt=lofiD V1000 =108014.3 1.23.01000 =25.08(r/min) Mat=025.06.9 08.255.14 10-4=1.51(kgf.cm) =15.1(N.cm) Mf=iFoLo2=iWLof 2当 =0.8， f =0.16 时， Mf=1.28.014.32 108016.0 mm=1.213(kg.cm) =12.13(kg.cm) MO=iPoLo6(1-o2) 当 =0.9 时，预加荷 PO=31Fx MO=6 )1(2FxLo =1.29.014.36 )9.01(1059.752 mm=0.4033 4.03(N.cm) Mt=ifxLo2=1.29.014.32 159.75 =6.368(kg.cm)=63.68(N.m) nts - 9 - 所以，快速空载启动所需力矩 M 快空 = Mamax+Mf+MO 241.7+1.213+4.03 =257.86(N.cm) 切削时所需力矩 M 切 = Mat+ Mf+ MO +Mt =15.1+12.13+4.03+63.69 =94.95(N.cm) 快速进给时所需力矩 M 快速 = Mf+MO =12.13+4.03 =16.16(N.cm) 由以上计 算可得 所需最大力矩 Mamax 发生快速启动时 Mamax= M 快速 =257.86(N.cm) (二 ) 横向进给系统的设计与计算 （ 1） 横向进给系统的设计 经济数控车床改造的横向进给系统一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠 ,使刀架横向运动 .步进电机安装在大拖板上 ,用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来 ,以保证其同轴度 ,提高传动精度。 （ 2） 横向进给系统的设计计算，已知条件 工作台重量： W=30kgf=300N 时间常量： T=25ms 行 程： s=190mm 步 驱 角： 2=0.75 度 /step 脉冲当量 ： 8p=0.005mm/step 快速进给速度： Vmax=2m/min 1 切削力的计算 横向进给量约为纵向的2131,取21则横向切削约为21纵向切削力 Fz=21F 纵 z=21 1511.64 =755.82(N) 在切断工件 时 Fy=0.6 F 纵 z=0.6 755.82=453.492(N) (3) 滚珠丝杠的计算 1 强度的计算 对于燕尾型导轨 P=Kfy+f (Fz+W) 其中， K=1.4， f =0.2 nts - 10 - P=1.4 453.492+0.2 (755.82+300) =846.05(N) 寿命值 Li=61060nTi =610150001560 =13.5 最大动负载 Q=3Li fwfr1p 其中 fw（运载系数） =1.2 fh(硬定系数 )=1 Q=3 5.13 1.2 1 846.05 =2417.4(N) 根据最大动负载荷的值 ,可选择滚珠丝杠的型号 ,其公称直径为 35 ,型号为 W3508-3.5 1/B 左 190 290，额定动负载荷为 2520W，所以强度够用。 2 效率计算 =)4( rtg tgrr（螺纹升角） =3O38 4（磨擦角） =10 =)01833(833ootgtg =0.956 3 刚度验算 滚珠丝杠受工作负载， P引起的导程变化量 L1=EFpLO =F 6106.20 8.005.846F=（2d） 2 其中为滚珠丝杠的外径 =（234） 2 3.14 =9.0746 L1 = 0 7 4 6.9106.20 8.005.8 4 6 6 = 3.62 10-6( ) 因为滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化化量 L2 很小，可忽略不计，即 L= L1， 即导程变化总误差为 =Lo1000 L=8.01000 3.62 10. -6 =4.52(min/m) 查表知 B级精度丝杠允许的螺矩误差（在 300 之内）为 15um/n ，所以刚度足够。 4 稳定性验算 由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相等，而支承方式由原来的一端固定，一端悬nts - 11 - 空变为一 端一端固定，一端径向支承，所以稳定性增强，故不再验 算。 、齿轮及转矩的相关计算 减速器为一般机器，没有什么特殊要求，从降低成本，减小结构、尺寸和易于取材等原则出发，决定小齿轮选用 45 钢、调质，齿面硬度为 217 255HBS；大齿轮选用 45钢正火、齿面硬度为 169 217HBS 传动比 i = 03608l P其中 8 表示步驱角； 8P 表示脉冲当量 i= 0 .7 5 8 3 .3 33 6 0 0 .0 5 所以，取 Z1=30， Z2=99 M=2mm，啮合角为 20 小齿轮齿宽为 25mm；大齿轮齿宽为 20mm。 d1=mZ1=2 30=60 d2=mZ2=2 99=198 da1=m(Z1+2)=2 (30+2)=64 da2=m(Z2+2)=2 (99+2)=202 a= 12 6 4 1 7 8 12922dd 齿轮传动精度 计算齿轮圆周速度 V V= 11443 . 1 4 6 0 1 0 0 0 4 . 2 ( / )1 0 6 6 1 0nd ms 根据圆周速度和对噪音的要求确定齿轮精度等级及侧隙分别为： 小齿轮： 8GJ 大齿轮： 8FL 、传动惯量 计算 工作台质量折算到电机轴上的传动惯量 J1= 21 8 0 8 1 8 0 0 . 0 5 304 3 . 1 4 0 . 7 5P W =0.04378(Kg.cm2) 丝杠转动惯量： JS=7.8 10-4 D4 L1=7.8 10-4 3.54 13.3 =1.556( . 2) 齿轮的传动的惯量 JZ1=7.8 10-4 D4 M=7.8 10-4 64 2 =2.02( . 2) JZ2=7.8 10-4 D4 M=7.8 10-4（ 198 ） 2 2 =239.76( . 2) 由于电机传动惯量很小，可以忽略不计，因此总的转动惯 量 nts - 12 - J= 11i (JS+JZ2） +JZ1+J1 = 213.3 (1.556+239.76） +2.022+0.04378 =24.22( . 2) 所需转动力矩的计算 nmax=0m a x . 1 0 0 0 3 . 3 4 1 2 . 5 ( / m i n )8Vi rL Mamax= 44. m a x 2 4 . 2 2 4 1 2 . 51 0 1 09 . 6 9 . 6 0 . 0 2 5Jn T =4.16(N.m) nt01 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 3 . 3 0 . 23 . 1 4 8 6 0V f iDL =43.79(r/min) Mat= 442 4 . 2 2 4 3 . 7 91 0 1 09 . 6 9 . 6 0 . 0 2 5J h l tT =0.4419(N.m) Mf=0 0 0122F L f W Lii 其中， f =0.2 =0.8 时 Mf= 0 . 2 3 0 0 . 8 0 . 2 8 9 5 ( . )2 3 . 1 4 3 . 3 0 . 8 k g f c m =0.029（ N.m） M0= 220 0 4 5 . 3 5 0 . 8 (1 0 . 9 )(1 )6 0 . 0 2 9FL i =0.1386 0.0139（ N.m） Mt=0 4 5 . 3 5 0 . 82 2 3 . 1 4 0 . 8 3 . 3FL i =2.19(kgf.cm) 0.219（ N.m） 所以，快速空载启动时所需转矩 M=Mamax+Mf=Mo =4.16+0.029+0.0139 =4.2079(N.m) 切削的所需力矩 M切 =Mat+Mf+Mo+Mt =0.4419+0.029+0.0139+0.219 =0.6938(N.m) 快速启动时所需力矩 nts - 13 - M快进 = Mf+Mo =0.029+0.0139 =0.0429(N.m) 即最大转矩发生在快速启动时 即 Mamax=4.2079(N.m) 第 二 章 步进电动机的选择 一步进电动机选用原则 合理选用步进电 机是比较复杂的问题，需根据电机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确的选择。 （一） ，步距角应满足： = minai式中 i 传动比 amin 系统对步进电机所驱动部件的最小转角 （二） 精度 步进电机的精度可用步距误差或积累误差衡量。积累误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用积累误差衡量精度比较实用，所选用的步进电机应满足。 Qm i Qs 式中 Qm 步进电机的积累误差。 Qs 系统 对步进电机驱动部分允许的角度误差。 （三）转距 为了使步进电机正常运行（不失步、不越步）正常启动并满足对转速的要求，必须考虑； 启动力矩，一般启动力矩选取为 Mq 00.3 0.5lM式中 Mq 电机启动力矩 ML0 电机静负载力矩 在要求在运行频率范围内，电机运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机的转动惯量（包含负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。 (四 ) 启动频率 由于步进电机的启动频率随负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率 应满足： fi fopm nts - 14 - 其中 fi 极限启动频率 fopm 要求步进电机最高启动频率 二步进电机的选型 （一） C6140 纵向进给系流步进电机的确定 Mq=00.3 0.5lM取参数为 0.4 =257.860.4=644.6（ N.m） 为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式。查手册得知：Mq/Mjm=0.866，所以步进电机最大静转矩 Mjm 为 fmax= max6089V= 200060 0.01=3333.3（ HZ） 综合考虑，查表选用 110BF003 型直流步进电机能满足使用要求。 （二） C6140 横向进给系流步进电机的确定 Mq= 0 4 . 2 0 7 9 1 0 5 . 2 ( . )0 . 4 0 . 4lM N c m电动机选用三相六拍工作方式 查手册得 Mq/mjm=0.866 Mjm= 1 0 5 . 2 1 2 1 . 5 ( . )0 . 8 6 6 0 . 8 6 6Mq N c m=1.215(N.m) 步进电机的最高工作频率 fmax= m a x 1 0 0 0 3 3 3 3 . 3 ( )6 0 8 9 6 0 0 . 0 0 5V HZ综合考虑，查表选用 110BF004 型直流步进电机，能够满足使用要求。 （三） 110BF003 型直流步进电机主要技术参数 电机型号 相数 步驱角 电压 相电流 最大转矩 最高空载启动率 110BF003 3 0.75 80 6 7.84（ 80） 1500 运行频率 转子转动惯量 线圈电阻 分配方式 重量 外径 长度 轴径 7000 46.06(4.7) 0.37 三相六拍 6 110 160 11 参考价 原型号 350 BFG090811 nts - 15 - （四） 110BF004 型直流步进电机主要技术参数 电机型号 相 数 步驱角 电压 相电流 最大转矩 最高空载启动率 110BF004 3 0.75 30 4 4.9（ 50） 500 运行频率 转子转动惯量 线圈电阻 分配方式 重量 外径 长度 轴径 34.3(3.5) 0.76 三相六拍 5.5 110 110 11 参考价 原型号 350 BFG09041111 第 三 章经济型数控系统选型 用数控机床工工件时，首先应编制零件加工程序。这是数控机床的工作指令。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主动的变速、启动、停止、进给运动的方向速度和位 移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、运行轨迹和运行参数进行工作，从而达到加工出符含合要求零件的目的。 C6140数控车床改造后联动轴数为二轴联动且传动精度要求比较高，主要有 A850CNC系统和 JWK 两种系统。经过实际比较分析， JWK 系统的核心是 MCS-51 系列的 8031 单片微机，其采用 ISO 国际标准数控代码编程，能自动完成车削端面、内外圆、倒角等功能，并配有完备的 S、 T、 M功能。该系统尔采用模块化设计，内部有计算机等四种模块。 更换维修方便快速。 A850CNC 系统结构简单，集成度高，工艺先进，性能稳定，可维修性很大。 根据实际生产需要，以及数控系统的要求，经过实际比较分析，选用 JWK 系列。其中又以 JWK-15T 型系统应用最广、功能较强、操作使用更方便。所以，决定使用 JWK-15T型数控系统。 JWK-15T 主要性能参数如下： 生产厂家 南京微分电机厂江南机床数控工程公司 型 号 JWK-15T 用户容量 24K 设定单位 X=0.005， Z=0.01 控制轴数 X、 Z 联动轴数 二轴 编程尺寸 9999.99 快速（ X/Z）向 3/6m/min G功能 M00 M09， M20 M29， M97 M99 S功能 S01 S04， S05 S10 T功能 T、 X T8X 步进电机 110BF003 工作电源 220V 10% 50HZ nts - 16 - 控制精度 1步 功耗 W 360 环境温度 0 40 相对湿度 80%（ 25） 外形尺寸（ mm） 340 400 200 系流重量（ kg） 17 第 四 章 电动刀架的选型 自动转位刀架的设计是普通机床，数控改造的关键。它要求刀架要具有抬起、回转、下降 、定位和压紧这一系功能。尽管其结构复杂，各方面要求不，但它保持了原本床工件最大回转直径的条件下，提供选用的多把刀的可能性。 电动刀架的安装较方便，只要将原车床上的刀架拆下将电动刀架装即可但要注意两点： 1) 电动刀台的两侧面应与车床的横向进给方向平行。 2) 电动刀台与系统的连线建议如下安装：沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床后导轨下方拉出的铁丝滑线，走线到系统。其好处在于：避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑、冷却液以及其它杂物磕碰电动刀架系统。 综合各方面因素，选用常州武进机床数控设备厂生产的 LD4-I 型系 列四工位自动刀架。 机床型号 C6140 刀位数 4 电机功率（ W） 120 电机转速 1400r/min 夹紧力 1 切体尺寸 152 152 下刀体尺 161 171 LD4-I型刀架技术指标 配车床型号 C6140 重复定位精度 0.005mm 工作可靠性 30000 次 换刀时间 90 2.9（秒） 180 3.4（秒） 270 3.9（秒） nts - 17 - 第 五 章 编制零件工序及数控程序实例 一机床改造参数的选择 （一）车床纵向运动由 Z 向步进电动机控制 110BF003 型直流步进电动机 配套丝杠螺距为 10 泳冲当量： 0.01 改造后的泳冲当量： 0.01 （二）车床横向运动由 X 向步时电动机控制 110BF003 型步进电动机 配套丝杠螺距为 8 脉冲当量： 0.05 改造后的脉冲当量： 0.05 二程序设计 （一）数控机床参数及约定 脉冲当量： X 向（横向）为 0.05 Z 向（纵向）为： 0.01 坐标原点为： 0点 加工起点为： A点 安装方法：零件装夹于床头主轴与尾座顶尖之间。采用专用芯轴方式定位。 使用方法：专用组合车刀、切刀 加工工序说明：此 工序为精车加工，零件外部形状尺寸全部成型。零件各部分尺寸预留精车余量 0.8 1.2 (二 ) 编程参数说明 加工编程中以球头车刀圆心与加工起点相重合 187 外圆处侄角计算， 见图一。 nts - 18 - 因为 AO1=R=2 所以 BC=2 2 sin45 =0.585784 CD=O1O=BC/sin45 =0.828 O2E=1 0.828=0.172 02F=03F=2+0.172=2.172 走刀路线工艺图，见图二 nts - 19 - 见立体图 3、编制程序 JWK-15T 型 数控装置零件加工程序如下： nts - 20 - NO10 NO20 N030 N040 N050 N060 N070 N080 N090 N110 F140 N120 N130 N140 N150 N160 N170 F140 N180 G92 M03 G04 G01 X38、 48 G04 G01 G04 G01 G03 G04 G01 G04 G01 G021 G02 G04 X300 Z76 F2.0 X44 F400 F80 F2.0 X42、 48 F80 F2.0 V4 W4 F140 N100 G04 F2.0 V17.52 W-22 I46.48 K-22 F2.0 X76 F100 F2.0 W-8 F100 F2.0 V6 W-3 I6 K0 F2.0 nts - 21 - N190 N200 N210 N220 N230 N240 N250 N260 N270 N280 N290 N300 N310 N320 N330 N340 N350 N360 N370 N380 N390 N400 G01 G04 G01 G04 G01 G01 G04 G01 G04 G01 G04 G01 G01 G04 G01 G04 G01 T22 G04 G01 G04 G01 X188.98 F80 F2.0 V4.344 W-2.172 F100 G04 F2.0 W-28.828 F100 X187 F80 F2.0 V2 W-1 F100 F2.0 X57 F100 F2.0 W-5 F80 X201 F260 F2.0 W52 F260 F2.0 W4 F80 F2.0 X73 F260 F2.0 X66 F80 N410 N420 N430 N440 N450 N460 N470 N480 N490 N500 N510 N520 G04 G01 G04 G01 G04 G01 G04 G01 T01 G01 Z76 M02 F2.0 X60 F80 F2.0 X58 F80 F2.0 X201 F260 F2.0 V108 W32 F300 X300 F100 nts - 22 - 参考文献 1、实用数控加工技术 作者实用数控加工技术编委会 出版社：北京、兵器工业出版社 1995年 2、实用数控机床技术手册 作者实用 数控加工技术编委会 出版社：北京出版社 1993年 3、机床数控改造设计与实例 作者：余英良 出版社：机械工业出版社 1998年 4、数控加工程序编制 作者：范炳炎 出版社：航空工业出版社 1992年 5、经济型数控系统设计 作者：张新义 出版社：机械工业出版社 1994年 6、机床设计手册 作者：机床设计手册编委会 出 版社：机械工业出版社 1979年 7、毕业设计指导书 作者：李恒权 出版社：青岛海洋大学出版社 1993年 8、数控机床技术手册 作者：李福生 出版社：北京出版社 1996年 9、 AutoCAD习题精解 作者：姜勇 出版社：人民邮电出版社 2000年 10、机床数控技术应用 作者：李宏胜 出版社：高等教育出版社 2001年 11、机械制造工
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