毕业论文：CA6140普通车床数控改造设计毕业设计 ㊣ 精品文档 值得下载

结构更加紧凑。

闭环控制数控机床闭环控制数控机床的特点是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件混合控制数控机床将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。

混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床。

混合控制系统又分为两种形式开环补偿型控制方式。

其特点是基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加个校正电路。

通过装在工作台上的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。

半闭环补偿型控制方式。

其特点是用半闭环控制方式取得高速度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统。

数控机床的特点及应用范围数控机床的加工特点加工精度高目前数控机床的脉冲当量普遍达到了，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿。

数控机床的加工精度由过去的提高到。

定位精度年代初中期已达到。

对加工对象的适应性强在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制更换程序，输入新的程序后就能实现对新零件的加工。

自动化程度高，劳动强度低数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作面板装卸零件关键工序的中间测量以及观察机床的运行外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，劳动条件也得到了相应的改善。

生产效率高数控机床能有效的减少机动时间与辅助时间，每道工序都能选用最有利的切削用量，选用了很高的空行程运动时间。

因而消耗在快进快退和定位的时间比般机床少得多。

良好的经济效益在单件小批量生产的情况下，可以节省工艺装备费用辅助生产工时生产管理费用及降低废品率等，因此能够获得良好的经济效益。

有利于现代化管理用数控机床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，并有效地简化了检验和工夹具半成品的管理工作。

这些特点都有利于使生产管理现代化。

数控机床的应用范围数控机床最适合加工具有以下特点的零件多品种小批量生产的零件形状结构比较复杂的零件精度要求高的零件需要频繁改型的零件价格昂贵，不允许报废的关键零件需要生产周期短的急需零件批量较大，精度要求高的零件。

第二章经济型车床数控改造总体方案的确定设计任务采用标准语言，绝对增量方式混合编程。

连续方式控制，向二轴。

脉冲当量向，脉冲向脉冲。

快速定位速度轴为，轴为。

最大编程尺寸士，位数码管。

最大加工速度直线为，圆弧为。

螺纹加工公制，英制牙吋。

数控系统程序存储器和数据存储器各。

总体数控改造方案设计本次设计属于经济型数控化改造，基本原则是在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。

总体方案为本设计利用数控装置对普通车床进行控制，主传动系统部分采用交流调频主轴电动机经带轮及分级齿轮变速箱驱动主轴，通过变频器和齿轮变速箱实现分段无级变速进给系统采用步进电机通过减速后驱动滚珠丝杠运动，在纵向进给系统中通过级齿轮减速后驱动滚珠丝杠，在横向进给系统中通过二级齿轮减速驱动滚珠丝杠刀架改为自动转位刀架四工位从而实现自动换刀通过系列单片机对数据进行计算处理，由接口输出步进脉冲信号控制进给速度和行程为了保持切削螺纹的功能，要在主轴外端或其它适当部位装上脉冲发生器将车床的手动尾座改造成为可控电动尾座。

第三章主传动系统设计概述主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有定的转速和定的变速范围，并能方便地实现运动的开停变速换向和和制动。

主传动系统包括电动机传动系统和主轴部件，相比普通车床的主传动系统在结构上比较简单，因为变速功能由主轴电动机的无级调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的变速范围。

数控机床主传动系统的特点与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点转速高功率大。

使数控机床能进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。

变速范围宽。

般，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率加工精度和表面质量。

主轴变速迅速可靠。

数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。

主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。

数控机床主传动系统的设计要求主轴具有定的转速和足够的转速范围转速级数，能够实现运动的开停变速换向和和制动。

主电动机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。

主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度抗振性，热变形和噪声要小，传动效率要高，以满足机床的工作性能要求装形式采用两端固定，可在丝杠端安装碟形弹簧和调整螺母，既能对丝杠施加预紧力，又能让弹簧来补偿丝杠的热变形，保持预紧力近乎不变。

这种支承的特点是刚度最高，只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度为端固定的四倍。

安装时需要螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难丝杠般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比般固定要高。

滚珠丝杠的支承轴承应采用滚珠丝杠专用轴承，这是种特殊的向心推力球轴承，其接触角增大到度，增加了滚珠数目并相应减小了滚珠直径，使轴向刚度增大到普通向心推力球轴承的两倍。

该轴承般是成套出售，出厂时已调好预紧力，使用极为方便。

我们纵向进给系统中左端选用成对滚珠丝杠专用轴承，右端选用深沟球轴承。

横向进给系统中选用深沟球轴承。

滚珠丝杠轴承的校核纵向右端深沟球轴承的校核左端选用了滚珠丝杠专用双列成对向心推力球轴承，不需要校核。

已知，轴承所受轴向载荷，所受径向载，选用型轴承，查手册，由得，由查表得径向载荷系数轴向载荷系数则因轴承工作温度不高故查表取，故轴承满足设计要求。

使用机械设计手册电子版常用设计计算程序中滚动轴承设计，查询结果如下滚动轴承设计报告设计信息设计者李晓瑞设计单位中国矿业大学设计日期设计时间二设计参数径向力轴向力轴颈直径转速要求寿命温度系数润滑方式油润滑三被选轴承信息轴承类型深沟球轴承轴承型号轴承内径轴承外径轴承宽度基本额定动载荷基本额定静载荷极限转速油四当量动载荷接触角度负荷系数判断系数径向载荷系数轴向载荷系数当量动载荷轴承所需基本额定动载荷五校核轴承寿命轴承寿命验算结果合格横向深沟球轴承的校核已知，轴承所受轴向载荷，所受径向载，选用型轴承，查手册，由得，由查表得径向载荷系数轴向载荷系数则因轴承工作温度不高故查表取，故轴承满足设计要求。

深沟球轴承使用机械设计手册电子版常用设计计算程序中滚动轴承设计，查询结果如下滚动轴承设计报告设计者李晓瑞设计单位中国矿业大学设计日期设计时间二设计参数径向力轴向力轴颈直径转速要求寿命温度系数润滑方式油润滑三被选轴承信息轴承类型深沟球轴承轴承型号轴承内径轴承外径轴承宽度基本额定动载荷基本额定静载荷极限转速油四当量动载荷接触角度负荷系数判断系数径向载荷系数轴向载荷系数当量动载荷轴承所需基本额定动载荷五校核轴承寿命轴承寿命验算结果合格改造后的纵向进给机构，由于用步进电机作驱动元件，所以要拆除原车床上的进给箱溜板箱刀架光杆操作杆等，用滚珠丝杠螺母副代替原梯形螺纹丝杠螺母副。

滚珠丝杠仍安装在原梯形丝杠的位置上，两端采用滚动轴承固定，减速机端的固定仍采用原方式。

由于滚珠丝杠的摩擦因数小于原丝杠，使纵向进给整体刚度增加。

横向进给机构仍保留手动机构，用于微进给及手动操作。

原来支承结构亦保留，步进电机及减速箱体安装在车床后侧。

溜板箱上安装了纵横向快速进给按钮和急停按钮，以适应机床调整时的操作需要和意外情况时消除齿轮间隙的措施由于步进电机和滚珠丝杠之间采用齿轮传动后，引入了传动间隙，步进电机转个步距角未能使滚珠丝杠同步转个相应的角度，从而降低加工精度。

这种传动间隙如不加以补偿，可能使零件加工积累误差越来越大，造成死区和回程误差。

消除齿轮间隙的措施，方面利用计算机软件修正，另方面采用无隙齿轮传动。

纵横向进给机构均采用双片齿轮错齿法消除齿轮副间隙，采用双齿轮错齿式消隙结构相同齿数的两薄片同时与另宽齿轮啮合，两薄片齿轮之间依靠弹簧力使其张开定角度，使两薄片齿轮的左右齿面分别接触宽齿轮的右左齿面以消除侧隙。

结构见下图第五章自动回转刀架的设计自动回转刀架主要类型及特点刀架是数控车床的重要功能部件，其结构型式很多，主要取决于机床的形式工艺范围以及工具的种类和数量等。

主要类型有经济型数控车床方刀架盘型自动回转刀架液压驱动刀架车削中心用动力刀架。

数控车床上使用的回转刀架是种简单的自动换刀装置，根据不同的加工对象，它可以设计成四方刀架和六角刀架等形式。

回转刀架上分别安装着四把六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。

回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。

由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖的位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度。

换刀时方刀架的动作是刀架抬起刀架转位刀架定位和夹紧刀架。

自动回转刀架的设计计算自动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，刀具存储量大，刀库占地面积小及安全可靠等特点，在进行普通车床的经济型数控改造时多采用外购自动转位刀架螺旋升降转位刀架自动刀架有四个刀位，可安装四把车刀。

刀架的自动转位是通过台微型交流异步电动机蜗轮蜗杆副带动刀架转位实现的。

由数控系统实现选刀控制，刀架只能顺时针转位，若刀架反转可能导致电动机堵转，使电动机烧毁。

自动转位刀架能自动完成抬起回转选位下降定位和压紧。

刀架的抬起利用压缩弹簧的恢复力，利用螺纹传动，将旋转运动变成轴向直线运动，从而达到刀架抬起。

刀架的回转采用微电机通过蜗轮蜗杆使刀架抬起到定高度时，由拨块带动刀架转动。

刀架的选位由刀架位置的编码和微机程序来实现。

刀架的下降采用微机控制使微电机反转，由于斜面销的棘轮作用，刀架不跟随转，只是下降，压紧刀架的压紧力由微机下降到位后而继续转动产生。

自动回转刀架步进电动机的选用查技术参数可知，由安装尺寸可知电动机外形直径为综合考虑选反应式步进电动机磁阻式步进电动机技术数据型号相数步距角电压相电流最大静转矩空载起动频率空载运行频率电感电阻分配