毕业设计
设计题目：普通车床数控化改造——进给系统及刀架设计
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普通车床数控化改造－进给系统及刀架设计
摘要
普通车床的数控化改造一般是指对现有普通车床的某些部位做一定的改造，配上经济型数控装置或标准型数控系统，从而使原车床具有数控加工能力。数控化改造后的车床自动化程度高，专业性强，加工精度及生产率高；适应多品种、中小批量生产；数控改造费用低，经济性好；能发挥机床原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值；数控改造周期短，可满足生产急需。本文以CA6140车床为例，对普通车床进行了数控化改造设计，主要研究内容如下：
分析普通车床的结构组成及其功能，研究确定普通车床数控化改造方案，并进行经济性论证。根据普通车床的加工能力，对车床的主轴箱进行部分改造并简要说明。根据机械、动力学及电气设计原理以及机床进给系统的要求，对切削力进行计算，选择合适的滚珠丝杠并进行装配设计。设计选择滚珠丝杠支承方式与相应的轴承、步进电机。选择设计自动回转刀架并进行相应的校核验算。根据所改造的性能和精度指标来选配合适的数控装置系统。给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。
关键词：普通车床数控化改造进给系统刀架
Numerical Control Innovation of common lathes—the Design of Feeding System &Tool
Post
Abstract
The numerical control innovation of common lathes generally means to transform the existing common lathes, just make transformation of certain parts, installing economic numerical control device or standard computer numerical control system, thus making the common lathe with NC machining ability. After numerical control innovation the lathes possess high degree of automation, good professional ability, high machining accuracy and productivity; adapt to the multi-species, middle and small batch production; low NC reconstruction expenses and good economical efficiency, which can play the original function and reform machine new function, and improve the use value of machine. NC innovation can meet production needs with short transformation period. Take the CA6140 lathe as an example, in this paper to process numerical control innovation design of common lathes. The main research contents are as follows: Analysis the structure, component and function of the common lathes, and identify the numerical control innovation scheme of common lathes and do economy demonstration. According to the common lathe processing ability, design partial reconstruction of the lathe spindle box, and give brief illustration. According to the mechanical and electrical design principle, and the machine feeding system requirement, making calculation of cutting force, and choose appropriate ball screw and assembly design. Design choice ball screw supporting mode and to choose corresponding bearings, stepping motor. Making selection of design automatic rotary tool post and corresponding checking calculate. According to the properties and transformation of precision index to select suitable numerical control device system. Give installation and debugging method of common lathes numerical control innovation.
Key words:common lathe NC reform feeding system tool post
目录
1 前言 (1)
1.1 课题产生 (1)
1.2 普通车床数控化改造研究现状 (2)
1.3 普通车床数控化改造经济分析 (2)
2 普通车床数控化改造方案 (5)
2.1 改造方案设计 (5)
2.2 改造内容及要求 (5)
2.3 改造方案确定 (6)
2.4 数控化改造步骤 (7)
3 传动及进给系统改造设计 (8)
3.1 设计参数 (8)
3.2 传动部分改造设计 (8)
3.3 进给系统改造设计 (8)
3.3.1 纵向进给系统改造设计 (8)
3.3.2 横向进给系统改造设计 (22)
4 自动回转刀架改造设计 (29)
4.1 数控改造自动回转刀架选型 (30)
4.2 数控车床自动回转刀架工作原理 (31)
4.3 自动回转刀架计算校验 (32)
4.3.1蜗杆副的设计计算 (32)
4.3.2蜗杆其他相关参数 (35)
4.3.3蜗杆传动热平衡计算 (35)
5 数控系统改造设计 (36)
5.1车床数控系统概述 (36)
5.2 数控装置的软硬件结构 (37)
5.3数控系统与可编程控制器及接口 (39)
5.4 数控系统总体改造设计 (39)
6 改造后数控车床安装与调试 (41)
6.1 改造后数控车床安装 (41)
6.2 改造后数控车床调试 (42)
6.3 经济型数控车床精度检验 (42)
7 结论 (43)
谢辞 (44)
参考文献 (45)
外文资料翻译 (46)
1 前言
数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展，就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。
目前，采用先进的数控车床，已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控车床是提高车床数控化率的主要途径，但是成本太高，很多中小企业在短时间内无法筹集大量资金；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通车床，由于普通车床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。
为了获得数控车床, 企业可以应用成熟的数控技术理论，以低廉的成本对普通旧车床进行数控化改造，可以恢复甚至提高原车床的精度，大大提高了车床加工的自动化水平，适应工业高速跨越式发展的要求。
我们以CA6140车床为例，对普通车床进行数控化改造设计分析。对普通车床进行数控改造是提高我国车床产量数控化率的重要途径之一。通过普通车床的数控化改造,投入较少的资金但能达到经济型数控车床的使用效果, 其社会意义和经济效益是不可估量的。
1.1 课题产生
普通车床的数控化改造使原车床具有数控加工能力，改造后的车床自动化程度高，专业性强，加工精度及生产率高；在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可调整性，适应多品种、中小批量生产；数控改造费用低，经济性好；能发挥机床原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值；数控改造周期短，可满足生产急需。具体来讲，其改造优点如下：
1）从提高资本效率出发，改造闲置的普通车床，能发挥旧机床的原有功能和改造后的新功能，提高普通车床的使用价值。
2）数控改造费用低，减少了投资额，经济性好。
3）适合于多品种、中小批量产品的的自动化加工，对产品的适应性强。对不同零件的加工，可以通过变换不同的加工程序和更换不同的加工刀具来实现。
4）提高产品质量，降低废品率。尤其是加工的产品尺寸一致性好，合格率高。
5）机械性能稳定可靠，改造所利用的普通车床床身是重而坚固的铸造构件，而不是焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。而数控化改造是原有的机械结构更为简单，在减少传动链对精度影响的同时，降低了机械的故障率。
6）可充分利用现有的条件。可充分利用现有地基，不需要重新构筑地基。
7）增加了功能，如圆弧加工、锥度加工，甚至更复杂轮廓的加工，这是传统加工方法难以实现的。
8）交货周期短，可满足生产急需。
普通车床数控化改造，更换或修理磨损零件，调试大型基础零件，提高车床的精度，同时舍弃原有的进给系统，用新的数控系统驱动步进电机带动滚珠丝杠来替代。改造总费用由机械维修更新和增加的数控系统两部分组成。若车床的数控化改造的总费用仅为同类型车床价格的50%～60% 时,该车床数控化改造在经济上适宜。经过考查，若购买同样配置的全新数控车床约需10万元，而车床数控改造的总费用为5.1万元，仅占51%，因此车床数控化改造在经济上是合适的。同时，增加新的数控系统及相应的机械装置大大提高了车床加工的精度和加工效率，在投资少的情况下，既满足了加工的需要，又提了高车床的自动化程度，对我国这样的一个机床大国是非常重要的[1]。
1.2 普通车床数控化改造研究现状
1990年，我国车床产量数控化率2.24%，2000年上升为7.96%，2005年车床产量的数控化率达到了13.23%的较高水平。数控车床可以较好地解决形状复杂、精密、小批及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产率，但数控车床的应用也受到其他一些条件的限制。数控车床价格较昂贵，对于中小企业一次性投资购买大量数控车床是非常困难的，同时各企业有大量的普通车床，完全用数控车床替换根本不可能。提高车床数控化率的重要途径之一，就是将现有的普通车床改造成数控车床。许多企业一面购置数控车床一面利用数控、数显、PC技术改造普通车床，并取得了良好的经济效益。低成本的普通车床数控化改造是一项适合我国实际改造情况的先进适用技术[2]。
1.3 普通车床数控化改造经济分析
根据对市场的调研，目前新经济型数控车床，售价8.5万/台，普通新车床CA6140，售价3．8万/台，使用寿命8～10年，而已使用了6～8年的旧车床CA6140，估价O.5万/台，通过改造还可使用4～6年。普通车床CA6140每台数控化改造所需价格大约3万，数控加工的生产率可提高20～30％。因此需要对普通车床的数控化改造进行经济性分析[3]。
设备现代化改造是广义设备更新的一种方式，因此，研究现代化改造的经济性与设备更新的其他方式相比较。一般情况下，与现代化改造并存的可行方案有：继续使用旧设备、旧设备大修理、原型设备更换和更新新设备。决策的任务就是要在各种可行方案中选择设备使用总成本最小的方案。各种方案的设备使用总成本，根据《机械工程手册》的“经济性分析”，对于普通车床使用各方案投资成本及生产率以及各年使用成本见表1-1所示。
由以上计算结果，比较各项更新方案中使用总成本最小者为优。如果设备只使用3年，以继续使用原设备方案为最佳；如果使用4～6年，则对原设备进行大修理的方案为佳；如果设备使用6年以上到8年，则最佳方案是将原旧机床改装为数控化机床；如果使用9年以上，则可更将普通机床更换为全新数控机床为最佳方案。
因此通过以上经济性评价，对使用6～8年的普通车床，将其改造为数控化车床，是比较经济可行的。
表1-1 各种更新方案的投资和各年使用费用（万元）
序号可行方案基本投
资
劳动生
产率系
数
各年使用费用
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 旧车床继
续使用
0 0.7 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25
2 更换为全
新普通车
床
3.5 1 0.03 0.07 0.11 0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35
3 更换为全
新数控车
床
6.5 6.5 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
4 改装为数
控车床
3.2 1.2 0.1 0.18 0.26 0.34 0.42 0.5 0.58 0.66 0.74
5 旧车床大
修理
1.8 0.9 0.1 0.19 0.28 0.37 0.46 0.55 0.64 0.73 0.82
将上表中的数据代入各方案计算公式得到各方案逐年使用成本见表1-2。
表1-2 各方案逐年设备使用总成本汇总表（万元）
旧车床继续
0.33 0.94 1.79 2.84 4.06 5.41 6.87 8.41 10.02
使用
更换为全新
3.59 3.60 3.68 3.79 3.91
4.06 4.22 4.38 4.56 普通车床
更换为全新
4.07 4.10 4.13 4.16 4.20 4.25 4.30 4.36 4.41 数控车床
改装为数控
2.74 2.87
3.04 3.25 3.49 3.75
4.04 4.33 4.64
车床
旧车床
2.10 2.28 2.53 2.83
3.18 3.57 3.98
4.42 4.87 大修理
2 普通车床数控化改造方案
2.1 改造方案设计
对于普通车床的经济型数控化改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对车床的改动应尽可能少，以降低成本。
（1）数控系统运动方式的设计数控系统按运动方式可分为点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。由于要求普通车床能加工复杂轮廓零件，所以选用数控系统要能实现两轴联动连续控制。
（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。
（3）机械进给系统及刀架改造设计车床纵、横两个方向的进给运动控制, 通常由步进驱动器控制的步进电机带动滚珠丝杠来实现，并由数控系统控制实现两个方向的进给运动的联动。刀架能在换刀点自动改变四个刀位完成换刀功能，刀架旋转和换刀是通过数控系统内置的可编程控制器控制三相异步电机来实现。
2.2 改造内容及要求
数控车床主要用于轴类盘类零件的加工，能自动完成外圆柱面、内孔、锥面、圆弧面、螺纹等工序的粗细加工，并能在圆柱面或端面上进行铣槽、钻孔、铰孔等工作，可以实现回转体零件在预先加工好定位基面后，一次装夹下完成从毛坯到成品的全部工序。因此，能够极大地提高生产率。本课题研究是以CA6140车床为例，普通车床主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。
1）车床的结构改造要求主轴仍采用原有的变速系统，主轴箱内拆除与进给箱相连的齿轮，进给系统由步进电动机驱动。主轴和进给系统结构得到简化，传动刚度也大为提高。主轴后端安装了同步运转的脉冲编码器，用于加工螺纹时实现进给与主轴转速的同步。
2）数控车床的布局要求结构要紧凑以节省占地面积和空间，并采用全封闭或防护装置。
3）床身的结构布局要求床身是车床主要承载部件，本改造采用原有的平床身，因为平床身是在普通车床上稍加改造而成的，价格相对较低，而目它的工艺性好，加工方便，并且刀架处于水平位置，易于保证刀具运动精度。
4）车床的进给系统改造要求进给调速范围大、定位准确、无间隙误差、有较高的传动效率。所以，为满足低摩擦要求，选用滚珠丝杠、螺母传动副做传动和导向元件，可以直接选用减速步进电机，以缩小传动链，提高系统刚度，并
减少传动链误差。滚珠丝杠、步进电机之间采用联轴器连接。选用两步进电机分别驱动纵向和横向的滚珠丝杠以实现进给运动。
5）刀架系统要求采用电动四方刀架，可使机械结构简单，省去大量液压管路。
6）数控系统要求采用开环控制系统，系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号单方向传递。开环控制系统结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维护比较方便简单，己广泛应用于一些数控车床。
2.3 改造方案确定
本设计属于经济型数控化改造，基本原则是在满足使用要求的前提下，对车床的改动尽可能少。总体设计改造方案为：
( 1 ) 车床主轴正、反转和主轴变速, 在主轴的尾部安装脉冲发生器将转速信息传给计算机系统。
( 2 ) 车床纵、横两个方向的进给运动控制, 通常由步进驱动器控制的步进电机带动滚珠丝杠来实现，由数控系统控制要实现两个方向的进给运动的联动。
( 3 ) 刀架能在换刀点自动改变四个刀位完成换刀功能。刀架旋转和换刀是通过数控系统内置的可编程控制器控制三相异步电动机来实现。
( 4 ) 数控系统选用南京菁华数控工程有限公司生产的JWK－15T数控系统。
( 5 ) 驱动系统的选择: 主轴驱动系统采用原有电动机驱动, 进给驱动系统可以采用步进驱动器和步进电机。
纵向进给机构的的具体改造方案：拆除原机床的进给箱、溜板箱、传动丝杠、光杠和操纵杠，利用原机床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱和电机。综合考虑机床性能及经济性要求，选用开环控制的步进电机作为纵向进给运动的动力源。步进电动机通过减速装置与滚珠丝杠相连实现机床的进给运动。
横向进给机构的具体改造方案：同纵向进给系统改造相似，采用步进电机带动滚珠丝杠结构，原有的支撑结构保留，步进电机安装在中拖板的后侧。
此外，普通车床改装后即变成经济型数控车床，其工作时要求刀架能自动换位。本设计自动回转刀架采用电动四方刀架，且要求选取的自动回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力，同时保证回转刀架每次转位的重复定位精度[4]。
综上，对纵向、横向进给系统及刀架的改造设计方案如图2.1所示。
2.4 数控化改造步骤
1）对加工对象进行工艺分析。确定工艺方案加工对象是机床改造的依据，不同工件和技术要求其加工方法不同，一般是在分析零件基础绘制工序图，初步选定切削用量、刀具运动路线，估算生产效率，计算切削力、切削功率，从而计算出进给系统需要的功率和力矩，作为选择主轴及进给系统的依据。
2）分析被改造机床，确定改造类型。改造机床是围绕机床本身系统加以改进，即考虑原有结构的改进，又考虑附件的改进，根据对原机床的技术规格、技术参数、各部分尺寸的分析，改造后车床为经济型数控车床，主轴转速及最大加工件尺寸和加工螺纹功能不变。
3) 准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。
4) 验收工作。改造的后期工作也很重要，验收工作应按已制定的验收标准进行，主要包括机床机械性能的验收，电气控制功能和控制精度的验收，试件切削验收。
图2.1 车床总体改造方案
3 传动及进给系统改造设计
3.1 设计参数
对CA6140机床，最大加工直径:床面上φ400 mm，床鞍上φ210 mm；最大加工长度: 750 mm；溜板及刀架重力: 纵向800 N，横向600 N；刀架快速移动速度: 纵向24m/min, 横向12 m/min；最大进给速度: 纵向 3 m/min, 横向1.5m/min；主电动机功率: 7.5 kW；起动加速时间: 30 ms。根据机床精度要求确定脉冲当量, 纵向: 0.01mm/步；横向: 0.005 mm/步。
3.2 传动部分改造设计
对普通车床进行数控改造时，一般可保留原有的主传动系统和变速操纵机构。这样既保留了车床的原有功能，又减小了改造量。
经济型数控车床上加工螺纹或丝杠，需要配置主轴脉冲发生器作为车床主轴信号的反馈元件，其与车床主轴同步转动，发出主轴转角位置变化信号，输送到数控系统。主轴脉冲发生器的安装，通常有两种方式：一是同轴安装，二是异轴安装。脉冲发生器属精密光学元件，安装时应格外小心，避免损坏光栅盘。因主轴直径较大且其结构复杂，常采用异轴安装。通常在加工螺纹时将其安装，不使用时将其断开，避免不必要的磨损和信号干扰，延长主轴脉冲发生器的使用寿命。
由于增量式脉冲编码器结构简单、价格低、精度易于保证，并且能准确测量出回转件的旋转方向、旋转角度和旋转角速度，是经济型数控机床的优先选择，并且市场上该类产品很多，直接购买即可。
3.3 进给系统改造设计
进给系统作为车床的一个重要组成部分，其性能的优劣，直接影响零件的加工质量和生产效率。而数控车床进给系统承担了数控车床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。为此，对车床进给传动系统要求是：低惯量，低摩擦阻力，高刚度，高谐振，无间隙传动。
3.3.1 纵向进给系统改造设计
普通车床的经济型数控改化造方案一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。我们可以直接选取减速步进电机作为进给系统的动力源，以增加系统整体的刚度，减小传动链对加工精度的影响。减速步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端，对改造来说，外观不必像产品设计要求那么高，而从改造方便、使用方面来考虑，将其设在纵向丝杠的左端，即车床主轴箱前部，如图3.1所示[5～6]。
图3.1 传动系统原理图
1. 纵向切削力的计算和主传动电机功率的校核
由《机械工程手册》第二版“机械制造工艺设备(二)"分册可知：
切削功率P m ： （3-1）
式中，F c —切削力(N)
V c —切削速度(m/s)
主传动电机功率P E ：
（3-2） 式中，η
m —传动效率，ηm =0.75～0.85。 车削时总切削力分解为：切削力F c 、进给力F f 、背向力F p 。
切削力F c ：
3 10m c c P F V KW
-=Fc Fc Fc c X Y n c F p Fc
F C a f Vc K =m m E P P η
=
（3-3）
进给力F f ：
（3-4）
背向力F p ：
（3-5）
式中，a p —背吃刀量(mm) f —进给量(m/r)
V c —切削速度(m/min)
根据厂家提供CA6140的参数，然后以Q235钢为加工材料，进行设计计算。加工零件的最大直径d=400mm ，主轴最大转速n=1400r/min ，刀具选择YT5和YTl5硬质合金焊接式车刀。
(1)粗车时
刀具选择YT5，对于长径比小于200:1，背吃刀量a p =3.5mm ，进给量f =O.35～O.65m/r ，切削速度V c =60～75m/min 。
查《机械工程手册》第二版“机械制造工艺设备(二)表1.2-2得：C Fc =2650； X Fc =1；Y Fc =0.75；n Fc =-0.15；K Fc =1；C Ff =2880；X Ff =1；Y Ff =0.5；n Ff =-0.4；K Ff =1。
机床主轴转速：
取工件毛坯直径d=410mm ，切削速度V o =70m/min ，则主轴转速n ：
查CA6140机床主轴转速系列，可选主轴转速n 为63r/min 。
则可计算出切削力F c 、进给力F f 、背向力F p 的值
切削力F c ：
进给力F f ：
背向力F p ：
Ff Ff Ff
f X Y n f F p Ff F C a f Vc K =Fp Fp Fp X Y n p Fp p Fp
F C a f Vc K =min / 38.54410
π701000πd 1000r V n c =××==N K V f ap C F Fc n c Y X Fc c F c F c F c 85.28871705.05.32650 0.15-75.0 =××××==N K V f a C F Ff nFf c Y X p Ff f F f F f 26.12671705.05.32880 0.4-5.0 =××××==N
K V f a C F Fp n c Y X p Fp p F p F p F p 78.10731705.05.31950 0.3-6.09.0 =××××==
切削功率P m ：
主传动电动机功率P E ：
即CA6140普通车床提供的主传动电机功率7.5KW 满足粗车要求。
(2)精车时
计算机床主轴转速
取工件直径d=400mm ，切削速度V c =140m/min ，则主轴转速n
查CA6140机床主轴转速系列，可选主轴转速n 为125r/min
则可计算出切削力F c 、进给力F f 、背向力F p 的值
切削功率P m ：
主传动电机功率P E ：
即CA6140普通车床提供的主传动电机功率7.5KW 满足精车要求。 (3)计算结果的比较
粗车和精车时切削力F c 、进给力F f 、背向力F p 的计算结果见表3-l 所示。
表3-l Fc 、 Ff 、Fp 计算结果
车削
类型
工件直径(mm) a p (mm) f (m/r) V c (m/min) n (r/min) F c (N) F f (N) F p (N) 粗车
410 3.5 0.5 70 63 2888 1267 1073 精车 400 2 0.6 140 125 1698 598 600
经比较，粗车时的切削力比精车时大，因此本系统数控化改造设计计算按照粗车时的切削参数进行。
2. 纵向滚珠丝杠设计计算
滚珠丝杠副已经标准化，因此滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选KW V F P c c m 41.3607085.28871010-3-3=÷××==KW KW P P m m E 5.7 56.475.041.3η<===min / 45.111400π1401000π1000r d V n c =××==N F N F N F p f c 27.60011406.021950 74.59711406.022880 23.169811406.0226500.3-6.09.00.4-5.0-0.1575.0=××××==××××==××××=KW V F P c c m 96.36014023.16981010-3-3=÷××==KW KW P P m m E 5.7 28.575.096.3<===η
择[7～8]。
(1)计算纵向滚珠丝杠轴向力F
综合车床导轨对滚珠丝杠的作用可算得纵向滚珠丝杠轴向力F :
(3－6)
式中，f ’—当量摩擦系数，对正常润滑的滑动导轨，三角形和矩形导轨,f ’=O.15～O.18。K —倾覆力矩影响系数，三角形和矩形导轨K =1.1～1.15。则
(2)寿命计算
寿命系数K h ：
式中L h —滚动螺旋副的寿命，从《机械传动装置设计手册》上册表10.2～25查得，L h =l5000h 。
转速系数K n ：
基本额定载荷C a : (3—7)
式中，K F 、K H 、K L —分别为载荷系数、硬度系数、短行程系数，对中等冲击，从《机械传动装置设计手册》上册表10—26、10—27、10—28查得， K F =1.2～
1.5，取值1.5；硬度最大为60HRC 时K H 取值1.0；行程系数最小为1是K L 取值1.0。
(3)选择滚珠丝杠的型号
根据计算的基本额定载荷C a ≥6.31KN ，查《机械零件设计手册》上册表G18—4，选择滚珠丝杠的型号CDM4006—5—P4，即外循环端盖式双螺母垫片预紧右旋滚珠丝杠副，其公称直径为Φ40mm ，导程为6mm ，滚珠列数为2.5x2列，精度等级为4级(一般数控机床精度等级为4级)，额定动载荷为28772N 。其结构简图如图3.2所示,具体参数见表3-2所示。
3.11h K
=0.81n K ==='()
f c p F KF f F F G =+++KN F K K K K K C L H F n
h a 31.62435115.181
.011.3 ≥ =××××=N
2435.001470)1073.78(2887.850.181267.261.15 F =++×+×=
表3-2 CDM4006-5-P4型滚珠丝杠的具体参数
公称直径 基本导程 钢球直径 丝杠外径 螺纹底径
额定载荷（KN ） 刚度（N/μm） d 0
P h D w d d 1 动载荷C a 静载荷C 0a 40 6 3.969 40 35.1 28.8 95.9 2191
螺母安装连接尺寸
D
D 3 D 4 B D 5 D 6 h M A C L L 1 71 110 90 15 9 15 9 M6 3 7 138 54
(4)滚珠丝杠的强度计算
滚珠丝杠主要受切削工件时所产生的轴向力F 和转矩T ，而弯矩主要分布在机床导轨上，作用到滚珠丝杠上的弯矩较小。
按照第三强度理论有：
(3—8)
转矩T 根据滚珠丝杠步进电机选择计算(见后3)得，T=20 N 2m 。
所以，ζ<<[ζ]，即滚珠丝杠的强度满足设计要求。
(5)纵向滚珠丝杠刚度计算
MPa 27 .5)35.10.220(4)35.1π24354( )0.2d T (4)πd 4F (ζ2322231
212=××+××=+=图3.2 CDM 滚珠丝杠结构简图
21
21)0.2d (4)πd 4(ζ3T F +=MPa s s 4752355ζ5~3ζ]ζ[====
目录 第一章设计任务 (5) 1.1题目： (5) 1.2 任务 (5) 第二章总体方案的确定 (6) 第三章机械系统的改造设计方案 (7) 3.1主轴系统的改造方案 (7) 3.2安装电动卡盘 (7) 3.3换装自动回转刀架 (8) 3.4螺纹编码器的安装方案 (8) 3.5进给系统的改造与设计方案 (9) 第四章进给传动部件的计算和选型 (10) 4.1脉冲当量的确定 (10) 4.2切削力的计算 (10) 4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (11) 4.4同步带减速箱的设计 (12) 4.5步进电动机的计算与选型 (13) 4.6同步带传递效率的校核 (16) 第五章绘制进给传动机构的装配图 (18) 第六章控制系统硬件电路设计 (21) 第七章步进电动机驱动电源的选用 (22) 第八章容总结 (29) 参考文献 (30) 摘要
我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。
车床数控化机械部分的改造设计 发表时间：2018-12-26T12:35:56.377Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：王德顺 [导读] 车床是机械加工业中必不可少的加工工具。随着我国经济的迅速发展，机械加工业也在快速发展。 济宁市技师学院山东省济宁市 272000 摘要：近几年，我国生产制造行业得到了迅速的发展。在生产制造业发展过程中数控机床的市场需求也不断增加，对于普通机床的改造成为时代发展的主要趋势。在实际普通车床数控化改造过程中，电极参数选择不精确、数控系统功能不合理等问题频繁发生，影响了普通车床数控化改造的精确度。因此为了保证改造后数控机床的应用效率，对具体改造过程进行进一步分析非常必要。 关键词：普通车床；机械结构；数控化改造 车床是机械加工业中必不可少的加工工具。随着我国经济的迅速发展，机械加工业也在快速发展，数控车床逐渐取代了原本的普通车床，但是，普通车床仍然在使用。因为数控车床的价格比较高，很多企业无法负担，所以，需要对普通车床的机械结构进行数控化改造，以增强普通车床的自动加工能力，提高加工精度。通过对某型号普通车床机械结构进行数控化改造，提高普通车床的加工精度。 一、车床数控化改造的必要性 相比较于传统机床，通过数控机床，能够对繁琐复杂的零件开展加工工作；能够显著提高机床工作效率，确保机床加工自动化月柔性自动化的实现；数控机床所加工的零件具有非常高的精准度，尺寸计算能力更强，有利于安装与配置工作的开展，不需要开展有关修配工作；能够集中起多个工序，降低零件的搬运频率；能够自主开展有关报警监控与补偿等工作等等；使工人劳动强度得到显著降低，有效缩减新产品试制与生产周期。与此同时，在企业信息化改造过程中，机床数控化发挥着重要的基础作用，数控技术既是制造业自动化的核心技术，更是其重要的基础技术。 二、车床数控化改造的特点 1、车床改造方案的制定，是通过车床中存在的问题来进行的。在改造车床的过程中，具有较强的针对性，确保符合有关生产的要求与规定。在改造旧车床数控化过程中，大多数基础件与很多传动部分无需进行更换，应当将这些零部件予以高效利用，在减少原材料与资金费用开支的同时，能够有效缩短改造时间，确保生产工作的迅速开展。 2、通常情况下，车床大型构件的制造运用的是铸铁，相比较于新铸件其稳定性更加突出，只需对中小型部件开展修复或更换工作即可。应当满足多品种、小批量零件生产的需要，扩大车床应用范围。通过车床数控化改造，能够实现生产设备自动化水平与能力的提升，强化设备质量。此过程中，更加需要注入科学技术的力量，让科学技术的应用促进车床数控化的改造，以促进改造目的的实现。 三、机床精度、质量检测与调试 1、精度调试。普通车床机械部分数控化改造后，必须进行精度调试。数控车床精度主要体现在：主轴跳动、刀塔精度、丝杠精度三方面可以用主轴千分表测量主轴精度、刀塔两项精度；跳动、圆度精度不合格的通过主轴卡头重新装配或车卡头来实现精度调整； X、Z 轴丝杠精度可通过调节伺服电机的齿轮比及精修丝杠和调节反向间隙及刀塔装配位置调整，反向间隙调试时要选用千百分表；进行几何精度调试时，可选择用角尺，平尺，千分表；当进行定位误差调试时，必须用激光干涉仪对定位精度进行测量，然后，根据情况进行适当的补偿，可以大大提高机床的定位精度和加工精度。重复定位精度不合格，要通过调整丝杠和丝杠母间隙或更换丝杠和轴承。精度调试是一个比较复杂的过程，一般是机械和电气部分都改造好后再调试。不同的机型调试也有差异，要根据机型特点进行调试，一般都要反复调几次，直到调好为止。 2、质量检测与调试 （1）质量检测。质量检验指机床性能和功能的检验，普通车床数控化改造后，机床性能检验项目主要有主轴性能、进给性能、机床噪声、润滑等。主轴性能有手动操作、手动数据输入方式（MDA）；进给性能有手动操作、手动数据输入方式（MDA）、软硬限位、回原点；数控功能检验项目有准备功能、辅助功能、操作功能、显示功能等方面。 （2）检测与调试。质量检测与调试包括空运转检测调试、动作检测调试、功能检测调试及试切削检测调试等。空运转检测调试：让机床主运动由低、中、高运转，观察主轴轴承温度是否稳定，再输入程序做连续运动，如果正常可连续运转不少于48h。动作检测调试：按数控系统安装手册进行主轴变挡指令调试，检测各轴正负两个方向的超程。功能检测调试：用指令对机床的功能进行调试，检查动作的灵活性和功能的可靠性。然后做进给坐标超程、手动数据输入、位置显示、程序暂停、程序删除、回基准点，程序序号显示和检索、直线插补、直线切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等调试。试切削检测调试：把事先准备好的零件程序输入系统，进行试切削加工，检测机床数控化改造后的加工性能和精度的稳定性。 四、车床数控化改造 1、普通车床床身导轨的改造。我国大部分普通车床的床身材料为铸铁，在进行数控化改造时，为了提高床身导轨的精度，可以在铸铁导轨上粘贴塑料软带。塑料软带能够提高车床导轨的润滑性，使导轨上的主刀行进得更加流畅，从而保证车床的加工精度。在改造过程中，也可以将传统的铸铁导轨改造为滚动导轨，滚动导轨的摩擦系数比较小，不会影响机械加工的几何精度。 2、滚珠丝杠的改造。滚珠丝杠主要是由滚珠、丝杠、回珠管等构成的，它可以将车床机械部件的回转运动转化为直线运动。普通车床中的滚珠丝杠可以提高车床的传动效率，使车床刀轴的行进过程更加平稳。因为滚珠丝杠在运行过程中不会产生较大的振动，所以，不会产生过大的摩擦阻力。对滚珠丝杠进行数控化改造时，需要测量滚珠丝杠的齿差缝隙、丝杠转速和滚珠直径等，以保证改造完成后车床不会出现直线行进失稳的情况。 3、主轴传动系统的数控化改造。普通车床的主轴是由电动机带动皮带使主轴旋转。在数控化改造时，尽量不要破坏原本的主轴箱，主要改造电机的变速系统。因此，可以用双速或者四速电动机代替原本的电动机，以增强主轴传动系统的传动能力。在改造过程中，可以在主轴传动系统中增加脉冲编码器，标记主轴运行的初始位置，为主轴传动编码，让主轴每转动一圈编码器自动调整一次主轴刀具的位置。一般情况下，脉冲编码器安装在主轴箱中，并与电动机的传动齿轮1∶1 连接，从而实现主轴与编码器的同步运行。 4、车床进给系统的数控化改造。在改造进给系统时，需要加装步进电机，并在进给系统的步进电机上安装减速器。减速器通过连接装
XXXXX职业学院 毕业论文 典型平面类零件数控铣削加工工艺分析与编程 姓名： XX 指导教师： XXX 专业： XXX 班级： XXX 2009年10月10日
目录 摘要 (1) 引言 (2) 1.典型零件加工分析 (3) 1.1零件图纸工艺分析 (3) 1.2 确定装夹方案 (3) 1.3 确定加工路线 (3) 1.4 刀具的选择 (4) 1.5 切削用量的选择 (4) 1.6 数控工艺卡拟定 (4) 2.数控编程 (4) 2.1 编程方法 (5) 2.2 编程步骤 (5) 2.3 编制程序 (5) 3.结论 (8) 4.参考文献 (9) 5.辞 (10)
平面类零件的工艺分析 摘要：数控铣床作为装备制造业的核心技术应用，是现代制造业的关键设备，对制造业提高加工质量和效率有着重要的意义。只有了解了平面类零件的加工工艺和加工方法，才能进行正确的加工。本篇论文中有平板类零件的加工工艺以及相应的加工工方法，特别是数控编程加工方法，通过零件的加工工艺和加工方法的互相结合，正确的对零件图纸分析，拟定加工方案，制定加工工序卡，然后根据加工方案选择材料、道具、量具，在进行零件的加工中选用合理的切削用量，编制加工程序，完成弓箭的企鹅学加工。 关键词：数控技术，平面类零件，工艺分析，数控编程。
引言 当前，我国社会经济飞速发展使得中国制造技术正在发生翻天覆地的变化。社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。而数控机床则有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。而平面类零件加工，又在数控铣削加工中占有很大比例，所以典型平面类零件加工，显得尤为重要。在平面类零件加工中，加工工艺和数控编程则是重中之重。
1 绪论图 2 /3///9/4/4//14/8/8/5// 1.1前言 电火花线切割机床是一类在模具制造等行业中广泛应用的典型数控机床。电火花割加工技术WEDM(Wire Electrieal Diseharse Machining)自问世以来，得到了迅速的发逐步成为机械制造领域中的一个重要组成部分。高速走丝电火花线切割机床是通过线具电极，对工件进行脉冲性放电加工的。工作时脉冲电源的正极接工件，负极接电极电极丝由储丝筒带动往复移动，通过控制工件的运动轨迹和速度，从而切割出符合技求的工件。由于其加工性能与被加工材料无关，而且在加工过程中无切削力，从而容工复杂、精密和高硬度的零件，特别是对薄壁、窄缝零件的加工更具有优势。工材精密复杂零件、微细零件的加工中占有极其重要的地位。近年来，在电机模具行业，模具工业的增长，高速冲硬质合金模具的不断推出，模具的大型化和精密化，采用电线切割来加工模具逐渐被广泛认可。目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60％，在低速走丝线切割机床诞生后不久，我国也自行研制出具有首创性的高速走丝线机床。数十年来，这种机床对我国的制造业发展做出了很大贡献。由于其价格低廉、比高，因而受到国内许多中小型企业和工厂的青睐，广泛应用于仪器仪表、家用电器车和电机等行业，尤其在加工制造方面发挥了巨大作用。据统计，目前我国数控高速线切割机床约有10余万台，居世界第一位，2002年国内线切割机床产量1。5万台，其大部分是高速走丝的线切割机床。 近年来，随着电子技术、计算机技术和控制技术的高速发展，电加工机床的数控也不断地取得了长足的进步。传统的CNC技术由于通用性差、通讯能力弱以及不便于功能等缺点，已逐渐不适应现代制造业发展的要求。因此，目前数控技术正在向通用放式实时动态全闭环控制的模式发展，开放式的数控系统已逐渐成为新一代数控系统流。尽管我国的高速走丝电火花线切割机床与慢速走丝机床相比，在结构、工艺和数术等方面仍有一定差距，但是仍非常适合于加工中等精度和表面粗糙度的零件或模具此提高线切割加工设备的性能(如：实现高速走丝电火花多次切割技术、角度旋转、尖理等功能)对加快我国制造业的发展有着重
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。 (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
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
沈阳航空航天大学北方科技学院 毕业设计（论文）任务书 教学部工学二部专业机械设计制造及自动化 班级学号姓名 毕业设计（论文）题目某型客机FJ11xx零件制造工艺设计及数控加工毕业设计（论文）时间2011 年月日至年月日 毕业设计（论文）进行地点沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）的内容及要求: 主要技术依据： 1．零件三维模型及零件二维工程图片。 2．生产类型：单件、小批生产。 (一)主要内容 1.下厂实习：了解零件功能，对零件的加工工艺和加工中存在的问题进行现 场调研，收集相关资料。 2.绘制零件工程图。 ①应用CAD/CAM软件创建三维零件模型的工程图。 ②应用二维CAD绘图软件编辑创建的工程图并打印。 ③要求图面整洁，视图齐全，布局合理，线条、文字及尺寸标注等均应符 合有关标准规定。 3.编制零件的制造大纲。要求： ①工艺方案合理。 ②对数控加工工序进行详细设计，完成数控加工工序卡。 ③工序图的绘制应简洁、准确。 4.应用CAD/CAM软件对零件进行数控编程。要求生成的数控刀路及NC程序正 确。 5.在数控加工仿真系统（VNUC、斯沃）上，选择一种数控机床如FANUC 0iM 三轴立式加工中心，对生成的部份NC代码，进行仿真加工。
6.编写设计说明书。要求叙述要层次分明、文理通顺、表达准确，图文并茂， 格式符合规定，字数不少于1.2万字。 7.翻译相关外文资料。要求内容准确、句意通顺，译文字数约3千字。（二）基本要求 1．查阅、收集资料，撰写毕业设计开题报告。 2．能够较熟练使用CAD/CAM软件与二维CAD软件。 3．数控加工仿真符合生产实际。 （三）参考文献 [1] 杨伟群等主编. 数控工艺培训教程(数控铣部分). 北京：清华大学出版社.2006． [2] 杨建明主编.数控加工工艺与编程 .北京：北京理工大学出版社，2006 [3] 田萍主编.数控机床加工工艺及设备.北京:电子工业出版社，2005 [4] 孟少农主编.机械加工工艺手册(第一卷).北京：机械工业出版社，1998 [5] 赵如福.金属机械加工工艺人员手册(第四版).上海科学技术出版社. 2006.10 [6] 王建石主编, 机床夹具和辅具速查手册,北京：机械工业出版社,2007 [7] 曾志新主编, 机械制造技术基础, 湖北：武汉理工大学出版社,2004 [8] 陈宏钧.实用机械加工工艺手册. 第1版.机械工业出版社.1997.6 [9] 谢龙汉编著：CATIA V5 数控加工应用实例，清华大学出版社，2006.3 指导教师年月日 负责教师年月日
数控毕业设计开题报告 作为一名数控专业的学生，在我们完成自己的毕业设计的时候，我们知道怎么样书写一份开题报告吗？以下是小编为大家整理好的数控毕业设计开题报告范文，欢迎大家阅读参考！ 数控技术毕业论文开题报告范文【1】数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超
薄型、超小型化;在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器最新数控技术毕业论文开题报告范文最新数控技术毕业论文开题报告范文。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变
目录 0摘要 (3) 1引言 (6) 第一章设计方案的确定 ............................................. - 5 - 一总体设计方案的确定........................................... - 5 - 二机械部分的设计与计算......................................... - 5 - （一）纵向进给系统的设计选型 .................................. - 5 - (二) 横向进给系统的设计与计算 ................... 错误！未定义书签。第二章步进电动机的选择 ................................ 错误！未定义书签。 一步进电动机选用原则................................. 错误！未定义书签。 二步进电机的选型..................................... 错误！未定义书签。 （一）纵向进给系流步进电机的确定 ................. 错误！未定义书签。 （二）横向进给系流步进电机的确定 ................. 错误！未定义书签。 （三）110BF003型直流步进电机主要技术参数......... 错误！未定义书签。 （四）110BF004型直流步进电机主要技术参数......... 错误！未定义书签。第三章经济型数控系统选型 ................................ 错误！未定义书签。第四章电动刀架的选型 ................................. 错误！未定义书签。第五章编制零件工序及数控程序实例 ...................... 错误！未定义书签。 一机床设计参数的选择................................. 错误！未定义书签。 （一）车床纵向运动由Z向步进电动机控制 ........... 错误！未定义书签。 （二）车床横向运动由X向步时电动机控制 ........... 错误！未定义书签。 二程序设计........................................... 错误！未定义书签。 （一）数控机床参数及约定 ......................... 错误！未定义书签。 (二) 编程参数说明 ................................ 错误！未定义书签。参考文献 ............................................................. - 8 - 体会 .................................................... 错误！未定义书签。
C6132普通车床数控化改造设计 摘要 机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。 本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。 关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51
C6132 NC lathe design of ordinary ABSTRACT S tudy on machine tool numerical control transformation of important project is to improve the level of technical equipment in China, with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fasted effective way. C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine too l structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensity KEY WORDS：Lathe, numerical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51
C6140普通车床数控化改造设计方 案 有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术
数控毕业设计
毕业设计任务书 设计题目: 三角形圆锥外螺纹加工 任务与要求: ⑴熟悉并掌握数控编程中坐标系与坐标原点、起始点的确定, 以及程 序编制的相关知识。从手工编程的角度出发, 掌握和运用加工运行轨 迹和节点尺寸的数学计算。 ⑵说明程序中使用的工件装夹、刀具类型、加工工艺、数控粗、精加 工的内容和先后顺序。 ⑶画出数控加工走刀路线图, 注意刀具切入和切出的方法。 ⑷编制数控车削加工程序。 ⑸掌握刀具、夹具的装夹与数控加工对刀等实际操作。材料为硬铝
数控加工任务书 3 月 10 日
03 月 10日毕业设计进度计划表
本表评定学生平时成绩的依据之一。 摘要 本设计是利用UGX5.0来完成的一套完整的设计。该说明书主要描素了该零件的整体建模过程, 系统的阐述了该零件的工艺分析, 有具体的零件分析和工艺路线, 对零件的加工工艺、刀具的选择、机床工装的选择等, 分析明确, 有完整的分析过程和加工方案, 且加工工艺路线合理和满足要求。我相信经过指导老师的指导和我们本组同学的共同努力还有全班同学们的帮助, 本次设计一定会使我们对实体零件的工艺分析和加工路线有了一定的深刻认识, 对我们以后的工作和学习有很大的帮助。 关键词工艺分析刀具运行轨迹数控编程
目录 一、工艺分析 ........................................................ 错误!未定义书签。 1、零件结构分析 ........................................... 错误!未定义书签。 2、零件精度分析 ........................................... 错误!未定义书签。 3、零件装夹分析 ........................................... 错误!未定义书签。 4、零件加工刀具分析................................... 错误!未定义书签。 5、定位基准分析 ........................................... 错误!未定义书签。 6、毛坯余量分析 ........................................... 错误!未定义书签。 7、数控车削加工方式分析........................... 错误!未定义书签。 二、使用的设备、夹具、刀具与材料等 ......... 错误!未定义书签。 三、工艺处理........................................................ 错误!未定义书签。
天津轻工职业技术学院 关于爱尔建材标准作业分析 系别经济管理学院 专业班级1０级工商企业管理二班 成员鲍伟鹏(05) 朱建军（11) 白文帅(12) 张凯(４3） 赵万（０4) 杨国强(42) 李飞(０7）王聪（03) 日期2０11.10.20
年月日
摘要 随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈,产品更新速度越来越快,复杂形状的零件越来越多,精度要求越来越高,多品种、小批量生产的比重明显增加,激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高速高质量加工要求。 本课题来源于生产,是对所学知识的应用,它包括了三年所学的全部知识,在数控专业上具有代表性,而且提高了综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试,零件的加工运用到了所学的AuｔoCAＤ、CAXA制造工程师软件、数控机床操作、子程序、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列的内容。这将所学到的理论知识充分运用到了实际加工中,切实做到了理论与实践的有机结合。 关键词：数控;加工;工艺；编程
目录 １引言?错误!未定义书签。 １．１数控技术的发展及趋势?错误!未定义书签。 1.２数控车削加工工艺分析的主要内容?错误!未定义书签。 2轴类零件的加工工艺设计?错误!未定义书签。 ２.1轴类加工的内容及工艺分析?错误!未定义书签。 ２.1．1轴类零件加工的内容.......................... 错误!未定义书签。 2.1.2轴类零件加工的工艺分析........................ 错误!未定义书签。 2.２轴类零件工艺路线的拟定..................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.1工艺路线的确定................................ 错误!未定义书签。 2.2.2辅助工序的安排?错误!未定义书签。 2．3数控机床及其工艺设备的选择?错误!未定义书签。 2.3．１数控机床的选择?错误!未定义书签。 2．3.2检测量具的选择?错误!未定义书签。 2.4轴类零件切削用量参数的确定?错误!未定义书签。 2.4.1确定主轴转速?错误!未定义书签。 ２.4.2确定进给速度................................. 错误!未定义书签。 2.４．3确定背吃刀量?错误!未定义书签。 2.5拟定数控加工工艺卡................................................................................ 错误!未定义书签。２.5.1 数控加工工序................................. 错误!未定义书签。 2.5.2 数控加工工序表?错误!未定义书签。 2.６刀具的选择 ................................................................................................. 错误!未定义书签。
摘要 针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。 数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。 购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高，许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。本文的主要内容有： 1．对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案； 2．对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究； 3．对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法； 4．根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图； 5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图； 6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量； 7.绘出相应的零件图和装备图； 8．给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。 关键词：普通车床、数控、改造
ABSTRACT Most enterprises still have large amounts general-purpose machine tools which have longevity of service, low precision, can not adapt to mass production, low automatization and adaptability, but can not be washed out because of its low cost and continuity of enterprise’s production. As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and pneumatic integration, numerically controlled machines have a stabilization quality and high efficiency, and can solve problems such as complex structure, high precision, mass production, part variety in machining. Purchasing new numerically controlled machines is an important way to improve production precision and efficiency, but it may not come true to many enterprises because it cost much. Enterprises’equipment updating step are counteracted severly. So General lathe's numerically controlled reforming is a quick way that costs less, improve production precision and efficiency, and it can improve enterprises’competitive power. So it can takes its place in our way to a powerful manufacturing country.The main contents is: 1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked according to misty optimum’s synthesize adjudicate principle. 2. The ball screw’s type, assembling, supporting, bearing type, and stepping motorof feeding system is designed. 3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought up a choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming. 4. The complete electricity control diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140’s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-A’s NC system. 5. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and draw out a techniquediagram. 6. Disassembled the lathe, throw away the old feeding system, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe. 7. Draw out parts diagrams and assemble diagram. 8 .Methods of installing and testing of general purpose lathe’s numerically controlled reforming were put forward.