CA6140车床的经济型数控改造设计 机械 毕业设计

摘要我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。此次毕业设计中，我主要改造的部分是自动刀架、传动机构的滚珠丝杠的加入，实现了单片机控制，并对步进电机进行了选择，并加入了主轴脉冲发生器,使车床的精度，安全性得到了一定的提高，同时节省了操作时间。关键词:滚珠丝杠单片机脉冲发生器自动刀架目录第1章绪论----------------------------------------------------------1 1.1国内外车床发展概况及存在的问题--------------------11.2数控化改造的内容-----------------------------------------21.3数控机床的发展趋势--------------------------------------2第2章C6140普通车床数改的总体方案----------------------42.1总体改造方案-----------------------------------------------42.2主传动系统和进给系统的改造--------------------------42.2.1机械部分的改造---------------------------------------52.2.2刀架的改造---------------------------------------------5第3章数改C6140车床传动装置设计-------------------------53.1传动装置总体设计--------------------------------------------53.2滚珠丝杠螺母副选择-----------------------------------------63.2.1滚珠丝杠副的特点及类型---------------------------73.2.2滚珠丝杠副的结构------------------------------------83.3纵向进给系统的设计与计算--------------------------------93.3.1纵向进给系统的设计计算---------------------------93.3.2滚珠丝杠设计计算------------------------------------113.3.3齿轮及转矩的有关计算------------------------------153.4横向进给系统的设计计算-----------------------------------193.4.1横向进给系统的设计计算---------------------------193.4.2滚珠丝杠设计计算------------------------------------203.4.3齿轮及转矩有关计算---------------------------------223.5滚珠丝杠副的安装结构--------------------------------------243.6进给系统传动齿轮间隙的消除-----------------------------253.6.1采用减速箱的目的及注意事项---------------------253.6.2减少或消除空程的必要性和方法-----------------25第4章数改C6140自动刀架设计------------------------------264.1自动刀架的分类----------------------------------------------264.2自动刀架的设计----------------------------------------------27度，同时，还要缩短加工时间;要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。目前先进的数控机床进给速度已达80-120m/min，加工精度可以达到。01um，可以直接进行纳米级精度的加工。(2)集成化、柔性化70年代末出现了计算机集成制造系统((ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS)的概念，是通过网络、数据库等支撑工具把计算机辅助设计、制造、管理等自动化单元有机地连接起来，解决市场上多变的批量生产自动化问题080年代初，国际上又出现了柔性制造系统(FlexibleManufactureSystem,FMS)，为适应制造自动化的发展，向FMC,FMS和CIMS提供基础设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还能够具备自动测量，自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头(有时带坐标变换)、自动误差补偿，自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的不同要求，可方便地灵活配置及集成。(3)智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化，如前馈控制，电机参数的自适应运算，自动识别负载自动选定模型，自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维修等。(4)普及性和个性化为了适应数控机床多品种、小批量的特点，数控系统又要尽可能扩大批量，为此，数控系统生产厂家不仅应能生产通用的普及型数控系统，而且更应能生产带有个性化的数控系统，特别是设计、生产能够由用户自己增加专有功能的普及型数控系，这是市场份额最大的数控系统，也是最有竞争力的数控系统，这也是适应性的体现。(5)开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统。例如，美国的NGC和OMAC计划;欧共体的OSACA计划;日本的OSEC计划等。NGC的体系结构是在虚拟机械的基础上建立起来的，通过虚拟机械把子系统和模块链接到计算机平台上。随着科学技术的进步和先进制造技术的发展，对数控技术和装备的要求越来越高，其中对控制精度和加工速度方面的要求尤为突出。这不仅要求数控系统能实现高速多轴联动控制，而且必须具有亚微米级的控制精度，这样才能高效完成复杂轮廓的高精度加工和在线检测。此外，越来越多的数控机床将采用直线电机驱动技术，彻底冲破了常规驱动方法的速度和精度上限，对数控系统控制精度和速度方面的指标不断提出新的挑战。近20年来，我国数控技术和数控机床走过了引进技术、消化吸收和实现产业化的历程。为适应国内外市场需要，我国数控、专用、成套等高技术产品发展较快。数控机床的品种已从“七五”时期的二百种增加到五百种以上，新产品中达到九十年代初水平的占40%，数控机床已经覆盖金属切机床的大多数品种，为国民经济提供了一批先进适用的技术装备，数控机床己经成为我国机床行业的新的经济增长点。第二章C6140普通车床数改的总体方案2.1总体改造方案由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。根据C6140车床有关资料以及数控车床的改造经验，确定总体方案为：采用微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮减速后，带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。2.2主传动系统和进给系统的改造C6140型普通车床的主传动系统和进给系统都由主轴电机控制，而改造后的车床则把主传动系统和进给系统的运动分离开。分别由各自的步进电机来控制，但是为保证车床在车螺纹时主传动运动与进给运动之间的联系，所以在拆掉进给系统的同时，必须在主轴上安装一个脉冲发生器，来实现主轴传动和进给运动之间的联系。同时，为了提高机床的精度和效率，用滚珠丝杠来代替原机床的光杠，并且采用单独的步进电机来控制