文档包括:
说明书一份，49页，12600字左右。
开题报告一份。
任务书一份。
实习报告一份。
图纸共3张，如下所示
A0-横向进给机构.dwg
A0-装配图.dwg
A1-箱体.dwg
摘 要
分析了数控技术和数控装备在装备制造业的地位，对CM6132精密车床的进给系统的进给进行数控化改造，进行了数控化改造的总体方案设计。通过确定基本系数、运动参数和动力参数，选择了滚珠丝杠和联轴器。改造后的机床成本低，提高了加工精度、具有可观的经济效益。
关键词：CM6132数控化改造；滚珠丝杠；步进电机
Abstract
Analysis of the numerical control technology and equipment in the equipment manufacturing industry status, the CM6132 precision lathe feed for feeding system of NC transformation, for the NC transformation of the overall scheme design.By determining the basic factor, movement parameters and dynamic parameters, selection of the ball screw and coupling.After the transformation of the machine tool with low cost, high machining precision, and has considerable economic benefit.
Key Words：CM6132 NC transformation; ball screws; stepper motor
目 录
摘要 I
第1章 绪论 1
1.1 选题的意义 1
1.2 数控系统发展简史 1
1.3 国内数控状况分析 2
1.4 数控系统的发展趋势 2
1.5 普通机床进行数控化改造的必要性 3
第２章 总体方案的设计 4
2.1 计算参数和技术要求 4
2.2 总体方案的拟定 4
2.2.1 进给电机伺服系统的改造设计 5
2.2.2 联轴器 5
2.3 尺寸参数 7
2.4 运动参数 7
2.5 动力参数 8
2.5.1 计算电机功率 8
2.5.2 计算转速 9
第3章 进给系统的计算 10
3.1 横向进给传动链的设计计算 10
3.1.1 计算主切削力 10
3.1.2 计算各切削分力 10
3.2 导轨摩擦力的计算 11
3.2.1 在切削状态下坐标导轨摩擦力的计算 11
3.2.2 在不切削状态下坐标轴导轨摩擦力的计算 12
3.3 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 12
3.3.1 最大轴向负载力的计算 12
3.3.2 最小轴向负载力的计算 13
3.4 确定进给传动链的传动比和传动级数 13
3.5 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 14
3.5.1 估算滚珠丝杠预期的额定动载荷 14
3.5.2 估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形 16
3.5.3 按精度确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径 16
3.6 初步确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 17
3.7 确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 18
3.8 纵向进给系统的设计计算 19
3.9 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 19
3.9.1 滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验 19
3.9.2 滚珠丝杠螺母副临界转速的校验 20
3.10 滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 21
3.11 计算机械传动系统的刚度 22
3.11.1 计算机械传动系统的刚度 22
3.11.2 计算滚珠丝杠螺母副支承轴承的刚度 23
3.11.3 计算滚珠与滚道的接触刚度 24
3.11.4 计算进给传动系统的综合拉压刚度 25
3.11 计算滚珠丝杠螺母副的扭转刚度 25
第4章 驱动电动机的选型与计算 27
4.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 27
4.1.1 单个回转体零件的转动惯量的计算 27
4.1.2 折算到电动机轴上的移动部件的转动惯量 27
4.1.3 加在电动机上总的负载转动惯量的计算 28
4.2 计算折算到电动机轴上的负载力矩 28
4.2.1 折算到电动机轴上的切削负载力矩的计算 28
4.2.2 折算到电动机轴上的摩擦负载力矩的计算 29
4.2.3 由滚珠丝杠预紧力产生的并折算到电动机轴上的负载力矩的计算 29
4.2.4 折算到电动机轴上的负载力矩的计算 30
4.3 计算折算到电动就轴上的加速力矩 30
4.4 选择驱动电动机的型号 31
4.4.1 选择驱动电动机的型号 31
4.4.2 确定最大静转矩 32
4.4.3 验算惯量匹配 32
第5章 机械系统的动态分析 34
5.1 计算丝杠—工作台纵向振动系统最低固有频率 34
5.2 计算扭转振动系统的最低固有频率 34
5.3 计算机械传动系统的反向死区 35
5.4 机械传动系统由综合拉压刚度变化引起定位误差 35
5.5 计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差 36
5.5.1 扭矩引起的滚珠丝杠螺母副的变形量的计算 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
一、设计题目： CM6132型精密车床进给系统的数控改造
二、设计的主要内容：针对设计题目，查阅相关文献资料，综合运用所学知识，确定CM6132型精密机床进给系统的数控改造最优方案。进行设计计算与工程图绘制和技术文件的编制，完成CM6132型精密车床进给系统的设计，主要包括：纵向进给和横向进给系统的数控改造等。图量2~2.5张A0，其中1张图必须徒手画。按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写设计说明书。
三、设计目标： 通过方案确定、设计计算，完成CM6132型精密机床进给系统的数控改造设计。按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写出设计说明书。
题 目 CM6132型车床主传动系统及进给系统
的数控改造 来源 工程实际
1、 研究目的和意义
随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。
许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。
我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。 旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。
2、 国内外发展情况(文献综述)
目前来说，由于数控机床改造所需成本较低，特别是近年来用户对数控机床认知能力进一步提高，对此需求增加，中国数控机床改造业正在加速发展。
现在在国外，一般都是数控技术的开发，发展的总体趋势如下：①新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展。②驱动装置向交流、数字化方向发展。③增强通信功能，向网络化发展。④数控系统在控制性能上向智能化发展。
美国法道VMC4020C机床是由上海法道机床有限公司严格按照美国法道公司的技术标准在国内组装生产。其具有16．8 kW(22．5 hp)强大的主轴电动机在全转速范围内提供稳定的扭矩输出。主轴采用无齿轮双速电子调速系统，更宽的调速范围提供更好的运行特性。主轴转速最高可达到7 500 r／rain。采用获得专利的刀柄拉杆机构，确保刀具在强力切削中的锁紧。无论是切削钢件还是铝件，都保证其有充分的动力，既可重切削又可高速切削。剐性攻丝在150～1 500 r／min高速下可保证螺矩和深度精度，且不须额外配备攻丝夹头。床身采用整体铸造，内部遍布网状加强筋结构。重型铸铁的矩型导轨提供更大的接触面，实现最佳的减振性能和刚性。伺服电动机采用世界名品BALDO电动机，高达16 900 N的轴推力，有着高的安全可靠性。机床全部采用直径达到40 mm的日本精工滚珠丝杠，在低速下提供工作台的高速移动，延长丝杠寿命，允许长时间重载运行。工作台的承载能力可达到1 700 kg。加高的z轴立柱，有着长达711mm的垂直行程。主轴端面到工作台面距离可达102～813 nun。
3、 研究/设计的目标：
设计参数：车床的最大工件回转直径是320mm
1. 主轴极限转速的确定
2. 主动参数的拟定
3. 普通车床的规格
4. 变速结构的设计
5. 传动件的设计
6. 各变速组齿轮模数的确定和校核
7. 齿轮校验
8. 主轴组件设计
综合运用知识，多种方案比较，确定最优方案。完成A0号图纸3张：1.进给系统图2.传动系统图3.总体设计方案图4.零件图。其中1张图必须徒手画。设计说明书一份（1.5万~2万字）。
4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：
CM6132精密车床的主要技术参数
最大切削直径 320mm
步进电机
功率 1KW
最大转速1500r/min
额定转矩 0.6N*N
滚珠丝杠
公称直径d0
导程L0
（1）总体设计方案
（2）结构系统网图
（3）传动系统设计
电机选用: 步进电机
套筒联轴器有由连接两轴轴端的套筒和联接套筒与轴的连接件组成
齿轮传动
（4）变速系统图
5、方案的可行性分析：
CM6132型精密车床主传动系统及进给系统的数控改造，数控机床主传动系统包括：主轴电动机、传动系统、主轴组件。
机床主传动系统可分为分级变速传动和无机变速传动。 有三种主传动方式：1.带有变速齿轮的主传动 2.使用带传动的主传动 3.调速电动机直接驱动的主传动。我选择变速齿轮的主传动系统。
对CM6132型精密车床主传动系统数控改造，可保留原有的主传动系统和变速操纵机构。
纵向进给系统：拆去原有机床的进给箱、溜板箱、光杠、丝杠及安装座，配上滚珠丝杠及相应的安装装置。
电动机经无间隙联轴器与滚珠丝杠副相连接，将拖动转矩传给滚珠丝杆副，带动拖板沿纵向往复运动。
纵向滚珠丝杠必须采用三点式支承形式。步进电机的布置，可放在丝杠的任一端。由于拆除了进给箱，可在原安装进给箱处布置步进电机和减速齿轮，也可在滚珠丝杠的左端设计一个专用轴承支承座，而在丝杠托架处布置步进电机和减速箱。
通过综合分析以上设计方法和设计制造难度，方案可行。
6、该设计的创新之处
主要由步进电机驱动，结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维修比较方便简单，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床的改造的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
7、设计产品的主要用途和应用领域：
我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。
8、时间进程
3月28号-4月6号 整理实习日记、撰写实习总结和开题报告
4月7号-5月4号 设计计算、总体结构草图设计
5月5号-5月25号 总体图和部件图设计
5月26号-5月31号 零件图设计
6月1号-6月5号 整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸
6月6号-6月10号 结合毕业设计，翻译2500字以上的外文资料
6月10号-6月20号 答辩
9、参考文献：
1冯辛安主编.《机械制造装备设计》 第2版 大连理工大学 北京:机械工业出版社, 2007.12
2吴宗泽主编.《机械设计课程设计手册》 第三版 清华大学 北京：高等教育出版社,2006.12
3濮良贵主编.《机械设计》 第八版 北京：高等教育出版社,2007.8
4范思冲主编.《画法几何及机械制图 》东南大学 北京：机械工业出版社,2005.7
5 郑文纬,吴克坚主编. 《机械原理 》 第七版 东南大学机械学学科组 北京：高等教育出版社,2006.1
6 机床设计手册编写组主编. 《机床设计手册》 北京:机械工业出版社, 1980.8
7 机械设计手册编委会主编. 《机械设计手册》
8 成大先主编.《 机械设计手册 》 第四版第二卷 北京：化学工业出版社,2003.9
9曹金榜等主编. 《 机床主轴变速箱设计指导 》 北京：机械工业出版社,1995
10蔡厚道主编《数控机床构造》 北京：北京理工大学出版社，2007.2
11陈婵娟主编.《数控车床设计》 北京：化学工业出版社，2006.2
12罗永顺主编《机床数控化改造技术》 北京:机械工业出版社,2007.5
13戴曙主编《金属切削机床》 北京:机械工业出版社,1993.5
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