普通CA6140车床的经济型数控改造设计[毕业论文+图纸]

数控毕业论文：普通CA6140车床的经济型数控改造设计含论文，CAD图纸

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 数控刀架

目录

1.绪论…………………………………………………………………………‥ 1
2.设计要求‥………………………………………………………………… 3
2.1总体方案设计要求……………………………………………………… 3
2.2设计参数………………………………………………………………… 4
2.3.其它要求………………………………………………………………… 7
3.进给伺服系统机械部分设计与计算…………………………………… 8
3.1进给系统机械结构改造设计…………………………………………… 8
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型………………………………… 8
3.2.1确定系统的脉冲当量………………………………………………………… 9
3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择雨校核步骤……………………… 9
3.2.3 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤………………………… 12
3.2.4齿轮有关计算…………………………………………………………………… 13
3.2.4（1）纵向齿轮及转矩的有关计算……………………………………………14
3.2.4 (2)横向齿轮及转矩的有关计算……………………………………… 15
4. 步进电动机的计算与选型……………………………………………… 20
4.1步进电动机选用的基本原则………………………… ………………… 20
4.2步进电动机的选折……………………………… ……………………… 21
5.主轴交流伺服电机…………………………… …………… ………………22
5.1主轴的变速变速范围…………………………………………………… 22
5.2初选主轴电机的型号…………………………………………………… 22
5.3主轴电机的校核………………………………………………………… 22
6.微机控制系统硬件电路设计…………………………………………… 23
6.1控制系统的功能要求…………………………………………………… 23
6.2硬件电路的组成……………………… ……… …………23
6.3设计说明…………………………………………………… 23
7.车床改造的结构特点…………………………… ………………………27
7.1.滚珠丝杆…………………………………… ……………………………27
7.2导轨副…………………………………………………………………… 27
7.3安装电动卡盘…………………………………………………………… 27
7.4脉冲发生器…………………………………………………………… … 27
8．安装调整中应注意的问题……………………………………………… 28
8.1滚珠丝杠螺母副的选择………………………………………………… 28
8.2滚珠丝杠螺母副的调整………………………………………………… 28
8.3联轴器的安装…………………………………………………………… 28
8.4主轴脉冲发生器的安装……………………………………………… 28
结论…………………………………………………………………………… 29
参考文献………………………………………………………………………… 30

1 绪论

1.1课题背景

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。

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。

1.2机床改造的内容及意义

1.2.1研究意义

企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。

普通车床经过多次大修后，其零部件相互连接尺寸变化较大，主要传动零件几经更换和调整，故障率仍然较高，采用传统的修理方案很难达到大修验收标准，而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。

数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达±0.01至0.02mm，已能满足CW6140车床改造后加工零件的精度要求。

1.2.2主要研究内容及技术路线

(1)纵向和横向滚珠丝杠的选型及校核。

(2)纵向和横向步进电机的选择。

(3)主轴交流伺服电机的选择与校核。

(4)其他元件的选择。

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