CA6140数控化改造(完美版).docVIP

西安工业大学 机电一体化课程设计 CA6140横向进给系统的数控化改造 学生： 学号：110209 专业：机械设计制造及其自动化 日期：2014.7.1 摘要 目前大多数企业还有数量众多，而且还有较长使用寿命的普通机床，由于普通机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。而把普通机床改装成数控机床不失为一条投资少，提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为机械制造强国的进程中占有一席之地。 数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，产品质量稳定、可靠，生产效率高，可加工形状复杂的零件，改善劳动条件，有利于生产管理和机械加工自动化的发展。? 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。? 目前机床数控化改造的市场在我国有很大发展空间，用普通机床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。本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能以及最后改造方案的确定。 关键字：机床，数控化，改造 一、总体改造方案的确定 CA6140普通车床简介 车床基本组成如下图所示： 2.改造内容及要求 本课程设计要求在熟悉CA6140进给机构的基础上，对其进行数控化改造，使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，由此不但可以提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短。具体要求如下： 在综合考虑资金投入、车窗性能的基础上，将普通车床的横向进给轴进行数控化改造，确定系统改造方案； 按照系统改造方案，应用提供的设计参数，选择、校核驱动电机、滚珠丝杠和传动齿轮，并对其他相关机械结构进行设计，设计完成时要求绘制出横向轴的装配图，并撰写设计说明书。 注意：横向结构设计要考虑与CA6140主体的安装问题 主要设计参数 滑架重量300N； 直线脉冲当量0.005mm/p； 最大工进速度0.3m/min； 最快移动速度1.0m/min； 工作载荷1000N； 摩擦系数0.1； 横向最大行程400mm； 确定改造方案 由于被改装的机床本身的机械结构不是按数控机床的要求设计的，其精度和刚度等性能指标往往不能满足数控机床的要求，因此将普通机床改造为全功能的数控机床，一味追求先进指标则会得不偿失，所以确定总体方案的原则应当是在满足生产需要的前提下，对原机床尽可能减少机械部分的改动量，选择简单易用的数控系统，达到合理的性价比。本次改造设计要求就是根据这一原则提出的。根据设计要求、依据设计参数及机床数控改造的理解，总体方案确定如下： 系统的运动方式与伺服系统的选择 由于改造后的经济型数控机床应具有定位、直线插补、顺、逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。 机械传动方式 为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为保证一定的传动精度和平稳度，尽量减少摩擦量力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。 黑箱法 6.功能树 形态学矩阵 横向进给系统机械传动部分的设计 机床进给系统机械传统部分的设计计算内容包括：确定进给系统所受的载荷、系统的脉冲当量、运动部件的等效负载转动惯量以及等效负载转矩的计算，滚珠丝杠副的选择、各传动零部件的设计计算、导轨的设计、电机的选择、绘制进给系统机械传动部分的装配图、零件图等。 确定系统的脉冲当量 一个进给脉冲使机床运动部件产生的位移量称为脉冲当量，是评价数控加工精度的一个基本技术参数。设计参数中给出横向是0.005m/p。 计算切削力 切削力的计算方法有多种，既可以根据切削用量计算，也可以根据主传动功率计算或根据经验公式计算。 纵切外圆： 根据主传动功率计算法，主切削力为 式中：PE——主传动系统的功率（KW）； ——主传动系统的传动效率，通常取0.8； nj——机床主轴的计算转速（r/min）; D——在床身上工件的最大回转直径（m）。 对于CA6140普通车床，PE=7.5KW，D=0.4m，nj=50r/min。 所以 主切削力计算出来之后，根据经验公式Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4，计算出Fx和Fy 横切端面：