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（终稿）C6140普通车床工作台数控改造设计（全套完整有CAD）

例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。功能控制车床钻铣床可控制个进给轴和个数字或模拟主轴三轴联动，具有直线插补平面圆弧插补螺旋线插补空间圆弧插补等控制方式螺纹加工变距螺纹加工旋转轴控制端面和柱面坐标转换轴功能前馈控制加速度突变限制程序预读可达段刀具寿命监控主轴准停，刚性攻丝恒线速切削功能坐标的平移旋转镜象缩放操作单元单色.显示器，彩色为选件全功能数控键盘具有水平安装方式，和垂直安装方式标准机床控制面板选件三个手轮接口串行接口生产现场总线接口标准键盘接口卡插槽用于数据备份和批量生产操作与显示带有个水平软键和个垂直软键的直观操作对刀及刀具测量，工件坐标系测量，基本坐标偏移方式端面加工程序段搜索运行坐标轴锁定快速空运行后台编程加工外部程序通过串行接口示波器袖珍计算器和工件计数器两种语言在线切换种语言可选择安装在线公英制切换机床坐标系工件坐标系和相对坐标系显示加工轨迹实时显示可辨认快速和加工轨迹在线帮助有效功能和功能显示坐标位置余程以及各轴速度显示零件编程标准代码编程和西门子高级语言编程标准编程车削铣削工艺循环编程蓝图编程极坐标编程程序存储器容量达字节采用标准的编程语言梯图编程梯图在线显示远程诊断完全汉化的编程工具随机提供随机提供子程序和用于车床铣床的应用程序实例的处理速度是步毫秒个定时器，个计数器数字输入输出为。.数控连线图其连线图如图.所示。图.数控系统连线.步进电动机的控制步进电动机的工作过程般由控制器控制，控制器按照设计者的要求完成的定控制过程，按照要求的规律驱动电动机运行。简单的控制过程可以用各种逻辑电路来实现，但其缺点是线路复杂，控制方案改变困难自从微处理器问世以来，给步进电动机控制器设计开辟新的途径。各种单片机的迅猛发展和普及应用，为设计功能很强而价格低廉的步进电动机控制器提供了先进的技术。步进电动机的开环控制使用微机对步进电动机进行控制有串行和并行两种方式。串行控制具有串行控制功能的单片机系统与步进电动机驱动电源之间具有较少的连线。这种系统中，驱动电源必须含有环行分配器。这种控制方式的功能框图如图．所示。图．串行控制功能框图开环控制用微机系统的数条端口线直接去控制步进电动机各相驱动电路的方法称为并行控制。在电动机电源内，不包括环形分配器，而其功能必须由微机系统完成。由系统是想脉冲分配器的功能又有两种方法种是软件法，即全用编程来实现相序的分配，直接输出各相导通或截止的控制信号，主要有寄存器移位法和查表法第二种是软件硬件结合的方法，有专门设计的编程器接口，计算机相接口输出简单形式的代码数据，而接口输出的是电动机各相导通或截止的控制信号。并控制方案的功能框图如图．所示。.其等效负载可按公式.估算.确定丝杠所受的最大动载荷由公式.得图.受力分析查表选定丝杠为外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型，型号.。丝杠公称直径为，基本导程，其额定动载荷，额定静载荷，圈数列数.，丝杠螺母副的接触刚度为，丝杠底径.，螺母长度为，取丝杠的精度为级。在本设计中采用双螺母垫片预紧。两边的轴承选为与。校核临界压缩负荷轴向固定的长丝杠在承受压缩负荷时，应验算其压杆稳定性。临界压缩负荷按公式计算丝杠螺纹部分长度，取支承跨距，丝杠全长可见远大于，临界压缩负荷满足要求。临界转速由公式.取，满足要求。丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率由公式.已知轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，丝杠的最小拉压刚度见后面计算。螺母座刚度。丝杠系统轴向拉压振动的固有频率显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，能满足要求。丝杠扭转刚度丝杠的扭转刚度由公式.计算由文献,得平移物体的转动惯量为丝杠转动惯量扭转振动的固有频率按公式.计算显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，可以满足要求。传动精度计算导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，值分别为和。由公式.，最大与最小机械传动刚度最大和最小机械传动刚度由于机械传动装置引起的定位误差据公式.对于级滚珠丝杠，其任意导程公差为，机床定位精度，所以可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于机床定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进步提高。伺服电机计算扭矩的计算理论动态预紧转矩查表知级滚珠丝杠，而由公式.最大动态摩擦力矩对于级滚珠丝杠由式.驱动最大负载所耗转矩由公式.支承轴承所需启动扭矩查轴承表对于的轴承，其，则。驱动滚珠丝杠副所需扭矩电机的额定扭矩电机的选择根据以上计算的扭矩及文献，选择电机型号为的副内滚道的接触刚度丝杠本身的拉压刚度轴承的接触刚度。丝杠副内滚道的接触刚度可查滚珠丝杠副型号样本。轴承的接触刚度可查轴承型号样本。螺母座的刚度可近似估算为。丝杠本身的拉压刚度对丝杠支承组合方式为两端固定的方式.式中丝杠最小横截面材料的弹性模量，.两支承间距螺母至轴向固定处的距离。已知轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，丝杠的最小拉压刚度见后面计算。螺母座刚度。丝杠系统轴向拉压振动的固有频率.式中丝杠末端的运动部件与工件的质量和丝杠系统的轴向拉压系统刚度。显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，能满足要求。丝杠扭转刚度丝杠的扭转刚度按下式计算.式中丝杠平均直径丝杠长度扭转振动的固有频率.式中运动部件质量换算到丝杠轴上的转动惯量•丝杠上传动件的转动惯量•丝杠的转动惯量•。由文献，得平移物体的转动惯量为丝杠转动惯量显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，可以满足要求。传动精度计算滚珠丝杠的拉压刚度.导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，值分别为和。最大与最小机械传动刚度最大和最小机械传动刚度由于机械传动装置引起的定位误差为.对于级滚珠丝杠，其任意导程公差为，机床定位精度，所以可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于机床定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进步提高。滚珠丝杠副的几何参数滚丝杠副型号.公称直径导程钢球直径丝杠外径螺纹底径旋环列数圈数额定动载荷额定静载荷接触刚度螺母安装尺寸.齿轮传动比计算已确定横向进给脉冲当量，滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角计算传动比考虑到结构上的原因，不能使齿轮直径太大，以免影响横向溜板的有效行程，所以，可采用两级齿轮降速因进给运动齿轮受力不大，模数取。.步进电机的计算和选型等效过程中不超程，纵横向要安装行程限位开关为实现回参考点的动作，必须在纵横向安装接近开关纵横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以防脏物油污和切屑等进入，机床整体也要加装防护罩，以防止加工过程中的切屑飞溅伤人考虑到改造的成本，尽可能采用可靠性高的经济型数控系统。图为总体改造示意图图总体改造示意图.横向滚珠丝杠副.横向电机.横向减速器.尾座.纵向减速器.纵向电机.支架.纵向滚珠丝杠副.数控转位刀架.主轴脉冲编码器.数控系统的选择选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度各种性能等选择性价比合适的系统,避免系统功能过剩,同时考虑到原车床的精度和改造成本周期和难易程度等各方面因素,决定采用步进电机作为驱动元件开环控制的经济型数控系统。是西门子公司专门为中国数控机床市场开发的经济型控制系统。其结构紧凑,具有高度集成于体的数控单元机床操作面板和输入输出单元,机床调试配置数据少,容易改造成功。最终决定采用西门子经济型数控系统。第三章机械部分改造.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，为保证定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，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。齿轮传动也采用消除齿侧间隙的结构。横向进给系统改造横向滚珠丝杠也采用端固定，端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图所示。横向步进电机及减速器安装在床鞍的后部。靠近操作者端，布置根支撑短轴，通过套筒联轴器与滚珠丝杠连接起来。右端仍利用原支承横向进给丝杠的滑动轴承支座作为径向支承，并对原支承处作适当改造，布置对推力球轴承,以承受双向轴向力。左端则将原车床的悬空结构改为支承结构，用个联轴套和根连接短轴把滚珠丝杠与减速器输出轴连接起来，并通过对圆螺母实现对整个丝杠的预拉伸和锁紧，以提高其轴向刚度。螺母通过螺母座直接固定在中拖板上。.数控机床进给伺服系统的设计计算选择脉冲当量根据机床精度要求选择脉冲当量，纵向.步，横向.步。算切削力纵车外圆时主切削力按经验公式估算横切端面时主切削力可取纵向主切削力的.按切削力各分力比例...滚珠丝杠螺母副的计算和选型横向进给丝杠计算进给牵引力横向导轨为燕尾形，计算.其中为滑动导轨摩擦系数取.为溜板及刀架重力计算最大动负载，其中以上式中为滚珠丝杠导程，初选为最大切削力下的它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。.机床数控化改造的必要性从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，从而提高机床的使用价值适用于多品种小批量零件生产数控改造费用低，减少了投资额，经济性好。数控改造费用仅为新购台数控机床的，同购置新机床相比，般可以节省的费用。力学性能稳定可靠，结构受限。所利用的床身立柱等基础件都是重而坚固的铸造，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高质量好，可以作为新设备继续使用，应此数控化改造使原有的机械结构更为简单熟悉了解设备便于操作维修，降低了操作者的技术要求，更易提高管理水平可充分利用现有的条件。可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新地基可以采用最新的控制技术交货期短，可满足生产急需。机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新代机床数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电体化发展的先驱。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种