普通機床數控改造-進給系統設計畢業(yè)論文.doc

韶關學院2009屆畢業(yè)論文第1頁共33頁普通機床數控改造-進給系統設計摘要：針對把CA6132車床改造為經濟型數控車床的目標，對車床的進給系統進行設計。其設計的思路是根據執(zhí)行件所受到的載荷，選擇并校核其相關的零部件，包括滾珠絲杠螺母副、減速齒輪和電機，本文還對機構的重要零件作了比較詳細地介紹。關鍵字：切削力；滾珠絲杠副；減速齒輪；步進電機Commonmachinetoolsnumericalalteration-feedsystemdesignAbstract:ThisarticletalksaboutthedesignoffeedsystembasesontheaimofchangingtheCA6132latheintonumericallatheofeconomicstyle.Itsdesigningmethodisselectingandcheckingtherelatedparts,containingballscrew,speed-decreaseinggearandenginefromtheforcethatisloadedintheexecutiveparts.Thisarticlealsomakesdetailedintroductionontheimportantpartsinthismechanism.Keywords:cuttingforce；ballscrew；speed-decreasinggear；walkingengine1緒論數控機床與普通機床相比,增加了功能,提高了性能,簡化了結構.較好地解決形狀復雜、精密、小批量及形狀多變零件的加工問題。能獲得穩(wěn)定的加工質量和提高生產率，其應用越來越廣泛，但是數控的應用也受到其他條件限制：（1）數控機床價格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有力而力不足；（2）目前，各企業(yè)都有大量的普通機床，韶關學院2009屆畢業(yè)論文第2頁共33頁完全用數控機床替換根本不可能，而且替代下的機床閑置起來又會造成浪費；（3）在國內，訂購新數控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產急需；（4）通用數控機床對某一類具體生產項目有多余功能。要較好的解決上述問題，應走通用機床數控改造之路。普通機床的改造就是在普通機床上增加微機數控裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現額定的加工工藝目標。這一工作早在20世紀60年代已經在開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經營這門業(yè)務。目前，國外已發(fā)展成為一個新興產業(yè)部門，從美國、日本等工業(yè)化國家的經驗看，機床的數控化改造也必不可少，如日本的大企業(yè)中有26%的機床經過數控化改造，中小企業(yè)則達74%。在美國有許多數控專業(yè)化公司為世界各地提供數控化改造業(yè)務。中國是擁有300多萬臺機床的國家，其中大部分是多年積累生產的普通機床，自動化程度低。要想在近幾年用自動和精密設備更新現有機床，不論是資金還是中國機床制造廠的能力都是辦不到的，因此，普通機床的數控化改造大有可為，它適合中國的經濟水平、生產水平和教育水平，已成為中國設備技術改造的主要方向之一。機床數控化改造的優(yōu)點：（1）改造閑置設備，能發(fā)揮機床原有的功能和改造后的新增功能，提高了機床的使用價值，可以提高固定資產的使用效率；（2）適應多品種、小批量零件生產；（3）自動化程度提高、專業(yè)性強、加工精度高、生產效率高；（4）降低對工人的操作水平的要求；（5）數控改造費用低、經濟性好；（6）數控改造的周期短，可滿足生產急需。因此，我們必須走數控改造之路。普通車床（如CA6132，CA6140）等是金屬切削加工最常用的一類機床。普通機床刀架的縱向和橫向進給運動是由主軸回轉運動經掛輪傳遞而來，通過進給箱變速后，由光杠或絲杠帶動溜板箱、縱溜箱、橫溜板移動。進給參數要靠手工預先調整好，改變參數時要停車進行操作。刀架的縱向進給運動和橫向進給運動不能聯動，切削次序也由人工控制。對普通車床進行數控化改造，主要是將縱向和橫向進給系統改為用微機控制的、能獨立運動的進給伺服系統；刀架改造成為能自動換刀的回轉刀架。這樣，利用數控裝置，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削參數，切削次序和刀具都會按程序自動調節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進給聯動的功能，數控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復雜的回轉零件，并能實現多工序自動車削，從而提高了生產效率和加工精度，也能適應小批量多品種復雜零件的加工。2設計要求2.1總體方案設計要求總體方案設計應考慮機床數控系統的類型，計算機的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機構的選擇等。（1）普通車床數控化改造后應具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還韶關學院2009屆畢業(yè)論文第3頁共33頁要求能暫停，進行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此，數控系統選連續(xù)控制系統。（2）車床數控化改裝后屬于經濟型數控機床，在保證一定加工精度的前提下應簡化結構、降低成本，因此，進給伺服系統采用步進電機開環(huán)控制系統。（3）根據普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經濟性要求，經濟型數控機床一般采用8位微機。在8位微機中，MCS51系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高的性價比，因此，可選MCS51系列單片機擴展系統。（4）根據系統的功能要求，微機數控系統中除了CPU外，還包括擴展程序存儲器，擴展數據存儲器、I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數據和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅動電路，此外，系統中還應包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。（5）設計自動回轉刀架及其控制電路。（6）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應滿足機床所要求的分辨率。（7）為了保證進給伺服系統的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。（8）采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。總體方案設計圖如下圖（1）所示：進給伺服系統總體方案方框圖如圖（2）所示：圖1韶關學院2009屆畢業(yè)論文第4頁共33頁圖22.2設計參數設計參數包括車床的部分技術參數和設計數控進給伺服系統所需要的參數?，F列出CA6132臥式車床的技術數據：名稱技術參數在床身上400mm工件最大直徑在刀架上210mm頂尖間最大距離650；900；1400；1900mm宋制螺紋mm