毕业论文：CA6132普通车床数控化改造 ㊣ 精品文档 值得下载

行生产，加工的零件精度高，产品质量稳定，从而有效的提高了产品在市场上的竞争力数控机床具有广泛的适应性和较大的灵活性，因此能够完成很多普通机床很难完成或者根本不能加工的具有复杂型面要求高精度的零件的加工许多数控机床如加工中心具有自动换刀功能，使零件次装夹之后就能够完成多个加工部位的加工，实现了机多用，大大节省了设备和厂房面积生产者可以对生产成本进行预算，并对生产进度进行合理的安排，以达到提高经济效益的目的应用数控机床进行生产，减轻了工人的劳动强度，提高了工人工作的环境质量，增加了工人的生产积极性，促进了生产，提高了生产效率。

机床数控化改造的意义制造技术和自动化水平的高低已成为个国家或地区经济发展水平的重要标志，而其中最具代表性的就是数控机床。

目前，我国是机床生产大国，但不是机床制造强国，国产机床的发展仍然难以支撑国民经济和国防军工的需要。

与世界先进水平相比差距仍然十分明显。

因为方面我国普通机床保有量大，要将普通机床淘汰掉是不经济的，也是不现实的另方面，从我国目前生产状况来看，仍然以生产普通机床为主。

然而，用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差品种少精度低成本高供货期长等缺点，从而使产品在国际国内市场上缺乏竞争力，这将直接影响个企业的生产效益以及生存和发展。

所以大力提高机床的数控化率已迫在眉睫，有很大的意义，而且普通机床的数控化改造将会长期存在，并会不断的发展。

机床数控改造的意义节省资金。

机床的数控改造同购置新机床相比般可节省左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。

般大型机床改造只需花新机床购置费的。

即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床的费用，并可以利用现有地基。

性能稳定可靠。

因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。

提高生产效率。

机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高至倍。

对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。

且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

可以采用最新的控制技术。

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效率，提高设备质量和档次，将旧机床改造为具有当今水平的机床。

普通车床数控化改造问题的提出数控机床作为机电体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂精密批量小多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。

但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，次性投资较大使企业心有余而力不足。

我国作为机床大国，对普通机床数控化改造不失为种较好的良策。

因此为了今后在工作中能尽快的熟悉使用数控技术对机床进行数控化改造，本次毕业设计我选择对普通车床进行数控化改造，通过这次设计以提高自己在数控技术应用方面的能力。

改造的主要内容本次改造的普通车床型号为如下图，其有关参如下，基本参数床身上最大回转直径刀架上回转直径二顶尖间距离主轴通孔直径主轴头形式床身导轨宽度床身导轨硬度主电机功率主轴转速范围根据以上参数以及改造的相关要求对其进行数控化改造，主要包括传动系统的机械改造和数控装置的设计。

由于对经济型数控机床的加工精度要求不高般能达到半精加工精度就可以了，为简化结构降低成本，选用半闭环控制系统。

通过控制纵横进给系统，保证改造后的车床具有定位直线插补圆弧插补暂停等功能。

为实现机床所要求的分辨率，采用伺服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，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。

为了能实现螺纹加工，在主轴上连接旋转编码器为了能实现自动换刀，改用数控电动刀架。

机械部分的改造主传动系统的改造为了降低成本和改造的工作量，突出改造的经济性，保留原有传动系统和变速机构，乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动，即能满足改造的要求。

考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时，电机的转速也会随之波动，直接影响加工零件的表面粗糙度。

因此为提高加工精度，实现主轴自动无级变速，在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统，从而不需进行机械换档。

现在我们选用安川变频器进行变频调速。

变频器容量的选择变频器容量选择的基本原则是负载电流不超过变频器额定的电流。

由于变频器的过载能力没电机的的过载能力强，所以电动机有过载时，损坏的首先是就变频。

因此选择变频器的电流和功率应比电动机的电流或功率在个等级，般为式中变频器额定功率电动机额定功率变频器额定电流电动机额定电流所以我们现在选用安川，计算出滚珠丝杆副承受的最大动负荷由查滚珠丝杠的产品样本或机床设计手册，选择丝杠的型号现在我们参照江苏天安机械有限公司的滚珠丝杠的产品样本，选择滚珠丝杠的直径为，型号为，其额定动载荷是，强度足够用。

参数技术效率计算根据机械原理，丝杠螺母副的传动效率为式中螺纹的螺旋升角，该丝杠为摩擦角，约等于。

则刚度验算滚珠丝杠工作时受轴向力和扭矩的作用，将引起基本导程的变化，因滚珠丝杠扭时引起的导程变化量很小，可忽略不计，故工作负载引起的导程变化量为式中弹性模量，对于钢，滚珠丝杠截面积按丝杠螺纹底径确定，若，则。

其中，用于拉伸时，用于压缩时。

则丝杠长度上导程变形总量误差总为总因级精度丝杠允许的螺距误差为，故此丝杠的精度足够。

确定齿轮传动比根据系统的脉冲当量，选步进电动机的步距角，则取齿轮齿数，，齿轮模数，齿轮传动时效率佩服电机的选择负载传动惯量估算折算到伺服电机轴上的传动惯量可按下式估算式中折算到电动机轴上的转动惯量齿轮的转动惯量齿轮的转动惯量丝杠的转动惯量估算参数。

对于材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可按下式估算式中圆柱零件的直径零件轴向长度所以，负载转动惯量负载转矩计算及最大静转矩选择根据能量守恒定律，电动机等效负载转矩若不考虑启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩取安全系数为，则因为数控机床对动态性能要求较高，确定电动机最大静转矩时应满足快速空载起动时所需转矩的要求。

式中空载快速起动时所需的转矩克服摩擦所需转矩丝杠预紧所引起的折算到电动机轴上的附加转矩。

当工作台快速移动时，电动机的转速由动力学可知ε式中ε角加速度，计算公式为ε。

则ε式中预加载荷，般为最大轴向载荷的，即则伺服电机的最高工作频率根据计算综合考虑，查表选用系列型伺服电机。

横向进给系统的设计计算已知条件工作台重量，时间常数，滚珠丝杠基本导程左旋，快速进给速度。

由于横向进给系统的设计计算与纵向类似，故计算过程略。

选择滚珠丝杠型号减速齿轮伺服电机型号为伺服驱动器的选用根据改造的要求选用的两个伺服电机，轴方向只是使刀具切入工件，受力较小，所以选用型号为驱动器配轴轴方向处于进给方向，受力大，应选用型号为驱动器配轴驱动器的安装要求再选用由上海大江电器有限公司杨子民器厂生产的三相隔离变压器为伺服驱动器提供电源。

变压器外形与安装尺寸图如下车床的机械结构改造要求具体改造如下纵向进给机构的改造，拆除原车床的进给箱，利用原车床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱体，滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置，两端采用原固定方式，这样可减小改装现场，安装时注意用百分表校验丝杠与导轨的平行度，拖板与导轨的垂直度，由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠，从而使纵向进给整体刚性略优于以前横向进给机构改造，保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，将原来的丝杠换成滚珠丝杠，滚珠丝杠仍然安装在原丝杠位置，两端采用原来的安装方式，安装时注意用百分表校验丝杠与导轨的垂直度伺服电机齿轮箱体安装在中拖板的后侧，纵横向伺服电机都采用级齿轮减速器∶与滚珠丝杠连接。

刀架部分的改造为了能实现自动换刀，选用适合车床用的四工位数控电动刀台，具体选择常达机床数控设备有限公司的电动刀架。

其工作原理及特点型系列电动刀架采用蜗杆副传动，螺杆锁紧无触点霍尔元件发信的工作原理，具有转位快，定位精度高，刚性好的优点。

是普遍采用的经济型产品。

图形尺寸参数如下具体改造拆除原刀架和小拖板，换上数控电动刀架。

选用欧姆龙的型限位开关保护车床外型如图数控部分的改造本次改造为经济性改造，般国产的数控系统就能满足要求，为了降低成本选用广州数控设备有限公司的车床数控系统，其相关参数如下，车床数控系统产品特点•二轴联动级插补精度，最高速度可选配•内置式，可实现各种自动刀架主轴自动换档等控制，梯形图可编辑上传下载口可扩展选配功能•具有攻丝功能，可车削公英制单头多头直螺纹锥螺纹端面螺纹，变螺距螺纹，螺纹退尾长度角度和速度特性可设定，高速退尾处理•支持与与间双向通讯，系统软件程序可通讯升级•提供多级操作密码功能，方便设备管理•具有螺距误差补偿刀尖半径补偿反向间隙补偿功能•集成中文英文显示界面，由参数选择•具有型指数型加减速控制功能，适应高速高精加工•零件程序全屏幕编辑，可存储个零件程序•安装尺寸电气接口指令系统操作显示基本功能提供技术规格中未注明选配的功能，包括快速最高米分钟进给最高米分钟螺距误差补偿刀具半径补主轴模拟电压控制变频主轴通讯用户输入点输出点四档主轴自动换档仅档有档位检测液压卡盘液压尾座工位电动刀架单向选刀等功能。

注斜体字表示的功能为标准梯形图定义的口功能与兼容选配功能快速最高快速移动速度米分钟进给最高米分钟扩展增加用户输入点输出点接口后盖接线图检验调试车床改造完后需要进行检验和调试，具体是在手动方式下分别点动方向，检查伺服电机的运动状况是否正常。

手动四方刀架进行换刀测试，检查换刀动作是否正常。

将机床回零，对刀，写段程序，试切加工零件，看精度及性能是否能达到要求。

④用螺纹加工程序，检查加工出来的螺纹是否符合加工要求。

经过上述步骤的检验和调试后，本次对普通车床进行经济型数控化改造也就完成了，机床可以投入正常运行了。

结束语通过这次毕业设计，我学到很多知识，很多书本上都不曾学到过的知识，我们作为学生不仅要学习