CA6140横向进给系统及刀架的数控改造设计[毕业论文+CAD图纸]

数控毕业论文:CA6140横向进给系统及刀架的数控改造设计含论文,CAD图纸

CA6140横向进给系统及刀架的数控改造设计[毕业论文+CAD图纸]

摘要

所谓数字控制机床是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。它的优点很多,可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾,不占据丝杠空间。横向进给机构的改造：拆除横向丝杠换上滚珠丝杠,由步进电机带动。总体设计方案:CA6140车床主轴转速部分保留圆机床的手动变速功能。车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。最后,根据已知条件对纵向横向伺服进给机构进行设计与计算。

关键词:数控、车床、改造

ABSTRACT

Numerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automaticallu in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the vertical mechanism: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the screw. The overall master design: the spindle’s gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever. The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by the ball screw, which is drove by the Stepper motors. The last, we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers.

Key word: Numerical Control、 machining、 information

目录

摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
目录 Ⅲ
第一章 绪论 1
1.1机床数控改造的意义 2
1.2数控机床的主要改造步骤 2
第二章 计的任务及要求 4
2.1 CA6140横向进给系统及刀架数控改造设计的任务 4
2.2 CA6140横向进给系统及刀架数控改造设计的要求 4
第三章 改造设计的总体方案 5
3.1设计参数的确定 5
3.2改造方案的确定 6
3.2.1系统的运动方式与伺服系统的选择 6
3.2.2机械传动方式 6
第四章 丝杠副的设计和计算 8
4.1选择脉冲当量 8
4.2计算切削力 8
4.2.1纵车外圆 8
4.2.2横切端面 8
4.3滚珠丝杆螺母副的计算和选型 9
4.3.1滚珠丝杠轴向进给切削力的计算 9
4.3.2滚珠丝杠的平均转速计算 10
4.3.3滚珠丝杠的寿命计算 10
4.3.4滚珠丝杠副在高速和定工作载荷的情况下的选用 10
4.3.5滚珠丝刚副在受动载荷的情况下的选用 12
4.3.6按额定静载荷选用滚珠丝杠副 13
4.3.7滚珠丝杠副的选型 13
4.3.8滚珠丝杠副的刚度验算 16
4.3.8.1丝杠副的轴向变形量 16
4.3.8.2滚珠与螺纹滚道间接接触变形 16
4.3.8.3支承滚珠丝杠副轴承的轴向变形 17
4.3.9滚珠丝杠副的稳定性验算 19
第五章 减速器的设计计算 20
第六章 步进电机的选型及计算 22
6.1等效转动惯量的计算 22
6.2根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号 23
6.2.1步距角 23
6.2.2矩频特性 24
6.2.2.1空载启动所需力矩 24
6.2.2.2快速移动时所需力矩 26
6.2.2.3最大切削负载时所需力矩 26
6.3启动矩频特性和运行矩频特性校核 28
6.3.1启动矩频校核 28
6.3.1.1突跳启动 28
6.3.1.2升速启动 28
6.3.2运行矩频校核 29
6.3.2.1快速进给运行矩频校核 29
6.3.2.2工进运行矩频特性校核 30
6.4步进电机的安装尺寸 31
第七章 刀架的改造设计 32
7.1刀架改造的意义 32
7.2自动换刀装置形式的选择 32
7.3螺旋转位刀架的工作原理 34
7.4对自动换刀装置的要求 36
7.5自动换刀装置的主要部件设计计算及选择 36
7.5.1杆、蜗轮的设计计算 36
7.5.1.1杆、蜗轮材料的选择 36
7.5.1.2杆、蜗轮传动基本参数的选择 36
7.5.2电机的选择 38
第八章 结论 39
参考文献 41
致 谢 42

第一章 绪论

随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，“十五”期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，是2001年的3.7倍，平均年增长39％；2005年国产数控机床产量59639万台，接近6万台大关，是“九五”末期的424倍。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度