臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì).doc

沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)題目：臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)所屬系部：機(jī)械運(yùn)載學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2011年6月13日機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1目錄摘要.2設(shè)計(jì)題目.31設(shè)計(jì)任務(wù).42總體方案的確定.43機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案.53.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案.53.2安裝電動(dòng)卡盤(pán).53.3換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架.53.4螺紋編碼器的安裝方案.63.5進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案.64進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型.84.1脈沖當(dāng)量的確定.84.2切削力的計(jì)算.84.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（縱向）.94.4同步帶減速箱的設(shè)計(jì)（縱向）.114.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型（縱向）.134.6同步帶傳遞功率的校核.175繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖.186控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).187步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用.208控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì).21總結(jié).29謝辭.31參考文獻(xiàn).32機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)2摘要隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高。產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快。因此對(duì)機(jī)床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換，生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生。數(shù)控機(jī)床是指機(jī)床的操作命令以數(shù)值數(shù)字的形式描述工作過(guò)程按規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行的機(jī)床。隨著微電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床迅速地發(fā)展起來(lái)。盡管數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量多品種零件的加工問(wèn)題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。但是目前我國(guó)在役機(jī)床總量約380萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11萬(wàn)多臺(tái)，數(shù)控機(jī)床占有率不足3，而一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早已達(dá)達(dá)20以上。我國(guó)是制造大國(guó)，但不是制造強(qiáng)國(guó)。機(jī)械制造業(yè)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相對(duì)落后，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平差距大，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力弱，影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。逐步提高數(shù)控機(jī)床的占有率，已經(jīng)成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好的解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問(wèn)題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率，但是，發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機(jī)床而去購(gòu)買昂貴的數(shù)控機(jī)床，勢(shì)必造成巨大的浪費(fèi)。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造大有可為。提高機(jī)床數(shù)控率有兩個(gè)途徑：一是增加新的數(shù)控機(jī)床，但價(jià)格昂貴，一次性投資大，目前各企業(yè)均有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替代是根本不可能的；二是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床擁有量極大的國(guó)家，但大部分機(jī)床服役齡較長(zhǎng)，采取對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造來(lái)提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個(gè)極其有效和實(shí)用的途徑，是企業(yè)必走之路。CA6140普通車床是普通機(jī)床中比較有代表性的機(jī)床，它在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有其先天性的不足。如剛度低、抗振動(dòng)性差、滑動(dòng)摩擦阻力較大及傳動(dòng)元件存在間隙等，因此需要有目的地改造，以滿足數(shù)控機(jī)床最基本的要求，這也是本文主要討論的問(wèn)題。對(duì)要改裝成通常加工用的數(shù)控機(jī)床，一般只在進(jìn)給系統(tǒng)作改進(jìn)。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)3設(shè)計(jì)題目：臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)普通車床（如C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630等）是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床。C6140普通車床的結(jié)構(gòu)布局如下圖所示。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)刀架的縱向和橫向移動(dòng)，能加工出內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。C6140普通車床的結(jié)構(gòu)布局圖1-床腳2-掛輪3-進(jìn)給箱4-主軸箱5-縱溜板6-溜板箱7-橫溜板8-刀架9-上溜板10-尾座11-絲杠12-光杠13-床身普通車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái)，通過(guò)進(jìn)給箱變速后，由光桿或絲桿帶動(dòng)溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動(dòng)。進(jìn)給參數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時(shí)需要停車。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動(dòng)，切削次序需要人工控制。對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動(dòng)刀架換成能自動(dòng)換刀的電動(dòng)刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工。由于加工過(guò)程中的切