臥式車床數(shù)控化改造設計.doc

沈陽理工大學機電一體化課程設計計算說明書題目：臥式車床數(shù)控化改造設計所屬系部：機械運載學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化班級：學號：學生姓名：指導教師：2011年6月13日機電一體化課程設計計算說明書1目錄摘要.2設計題目.31設計任務.42總體方案的確定.43機械系統(tǒng)的改造設計方案.53.1主傳動系統(tǒng)的改造方案.53.2安裝電動卡盤.53.3換裝自動回轉刀架.53.4螺紋編碼器的安裝方案.63.5進給系統(tǒng)的改造與設計方案.64進給傳動部件的計算和選型.84.1脈沖當量的確定.84.2切削力的計算.84.3滾珠絲杠螺母副的計算和選型（縱向）.94.4同步帶減速箱的設計（縱向）.114.5步進電動機的計算與選型（縱向）.134.6同步帶傳遞功率的校核.175繪制進給傳動機構的裝配圖.186控制系統(tǒng)硬件電路設計.187步進電動機驅動電源的選用.208控制系統(tǒng)的部分軟件設計.21總結.29謝辭.31參考文獻.32機電一體化課程設計計算說明書2摘要隨著社會生產(chǎn)和科學技術的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品的性能和質量不斷提高。產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快。因此對機床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應能迅速地適應產(chǎn)品零件的變換，生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機床的產(chǎn)生。數(shù)控機床是指機床的操作命令以數(shù)值數(shù)字的形式描述工作過程按規(guī)定的程序自動進行的機床。隨著微電子技術，特別是計算機技術的發(fā)展，數(shù)控機床迅速地發(fā)展起來。盡管數(shù)控機床可以較好地解決形狀復雜、精密、小批量多品種零件的加工問題，能夠穩(wěn)定加工質量和提高生產(chǎn)率。但是目前我國在役機床總量約380萬臺，其中數(shù)控機床總數(shù)只有11萬多臺，數(shù)控機床占有率不足3，而一些工業(yè)發(fā)達國家早已達達20以上。我國是制造大國，但不是制造強國。機械制造業(yè)水平與發(fā)達國家相比相對落后，設備陳舊，技術水平差距大，國際競爭力弱，影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。逐步提高數(shù)控機床的占有率，已經(jīng)成為我國制造技術發(fā)展的總趨勢。數(shù)控技術水平的高低和數(shù)控設備擁有的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志，數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好的解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質量，大幅度提高生產(chǎn)效率，但是，發(fā)展數(shù)控技術的最大障礙就是添置設備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機床而去購買昂貴的數(shù)控機床，勢必造成巨大的浪費。因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為。提高機床數(shù)控率有兩個途徑：一是增加新的數(shù)控機床，但價格昂貴，一次性投資大，目前各企業(yè)均有大量的普通機床，完全用數(shù)控機床替代是根本不可能的；二是對舊機床進行數(shù)控化改造。我國是一個機床擁有量極大的國家，但大部分機床服役齡較長，采取對舊機床進行改造來提高設備的先進性和數(shù)控化率，是一個極其有效和實用的途徑，是企業(yè)必走之路。CA6140普通車床是普通機床中比較有代表性的機床，它在機械結構上有其先天性的不足。如剛度低、抗振動性差、滑動摩擦阻力較大及傳動元件存在間隙等，因此需要有目的地改造，以滿足數(shù)控機床最基本的要求，這也是本文主要討論的問題。對要改裝成通常加工用的數(shù)控機床，一般只在進給系統(tǒng)作改進。機電一體化課程設計計算說明書3設計題目：臥式車床數(shù)控化改造設計普通車床（如C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630等）是金屬切削加工最常用的一類機床。C6140普通車床的結構布局如下圖所示。當工件隨主軸回轉時，通過刀架的縱向和橫向移動，能加工出內外圓柱面、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表面。C6140普通車床的結構布局圖1-床腳2-掛輪3-進給箱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給運動，是由主軸回轉運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進給箱變速后，由光桿或絲桿帶動溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動。進給參數(shù)依靠手工調整，改變參數(shù)時需要停車。刀架的縱向進給和橫向進給不能聯(lián)動，切削次序需要人工控制。對普通車床進行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進給系統(tǒng)改成用微機控制的、能獨立運動的進給伺服系統(tǒng)；將手動刀架換成能自動換刀的電動刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預先輸入的加工指令進行切削加工。由于加工過程中的切