C616数控车床改造设计及典型零件数控编程设计（CAD图纸全套完整）

金切机床产值数控化率从年的.提高到年的.。

.数控机床发展的关键配套产品有了突破今年来通过政府的支持，数控机床配套生产得到了快速发展，如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新代开放式数控系统平台烟台第二机床附件厂开发了为数控龙门镗铣床数控落地镗铣床及数控锻压设备等多个系列多个品种的数控配套产品。

国外数控机床状况分析.国际机床市场的消费主流是数控机床年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达，我国为。

目前世界数控机床消费额趋势已从初期以数控电加工机床数控车床数控铣床为主转向以加工中心专用数控机床成套设备为主。

.国外数控机床的网络化随着计算机技术网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化集成化已为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。

从另角度来看，目前流行的即工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门人财物产供销或设计开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂车间的最底层加工设备数控机床不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的就比较“虚”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。

所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例第二就是所拥有的数控机床必须具有双向高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。

以和为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统，在这些系统中，除了传统的接口外，还备有以太网，为数控机床联网提供了基本条件。

由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监控远程诊断。

数控机床的发展预测.数控机床推广应用逐步由经济型为主普及型为主转变据预测分析，到年我国机床的数控化率为，到年将达到。

经济型所占比重继续减少，普及型所占比重继续增长，高级型的需求缓慢增长。

.数控金切机床的构成比逐渐趋于合理数控机床工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效数控机床的需求增长，这将导致数控机床拥有量和市场消费量中各类数控机床的构成比不同于传统的机床构成比。

.数控机床的应用由单机向单元系统方向发展目前欧美日等国应用已很普遍，柔性制造单元已占数控机床销售量的以上。

而我国和的拥有量不足套，相当于日本年代的水平，占数控机床消费额不到。

.出口前景良好年及前几年我国机床工具的出口额徘徊在亿美元左右，年上升到.亿美元，随着东南亚经济复苏和我国出口多极化市场的形成和巩固，以及我国加入，今后几年我国机床出口将实现平稳持续增长。

预计到年出口创汇可达到亿美元。

.本文的选题及主要研究内容本文的选题对型车床进行数控化改造主要研究内容.机械部分改造.电气部分改造.软件设计编程机械部分改造.设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对普通车床进行技术改造就可以组成个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。

改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。

主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。

其改造后结构原理示意图如图所示。

图型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动台步进电机，按规定的方向速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。

在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。

换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。

.机械部分改造纵向进给系统的计算与设计.纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。

步进电机的布置，可放在丝杠的任意端。

对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。

般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图所示。

图数控改造的总体方案示意图.纵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行程脉冲当量.步距角.快速进给速度.切削力计算由机床设计手册可知，切削功率式中电机功率，查机床说明书主传动系统总效率，般为取进给系统功率系数，取为.。

则.又因为所以式中切削线速度，取。

主切削力.由金属切削原理可知，主切削力查表得.则可计算如表所示表计算结果当时，切削深度，走刀量.，以此参数作为下面计算的依据。

从机床设计手册中可得知，在般外圆车削时取滚珠丝杠设计计算.滚珠丝杠副传动的特点传动效率高，摩擦损失小。

滚珠丝杠副传动的效率为，比常规的丝杠螺母副提高倍滑动丝杠效率为。

因此，功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的。

给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空程死区，定位精度高，刚度好。

启动力矩小，运动平稳，无爬行现象，传动精度高，同步性好。

有可逆性，可以从旋转运动换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主传动。

磨损小，使用寿命长，精度保持好。

不能自锁。

特别是对于垂直丝杠，由于重力的作用，下降时当传动切断后，不能立刻停止运动，故常需添加制动装置。

.滚珠丝杠副的精度与代号根据机械工业部标准滚珠丝杠副精度的规定，滚珠丝杠副按其使用范围及要求分为六个等级，即，级，级精度最高，其余次逐级降低各种类型数控机床对滚珠丝杠副精度的要求如表表滚珠丝杠副精度要求表机床种类坐标方向开环系统数控压力机标准级标准级数控绘图机标准级标准级数控车床标准级精密级标准级数控磨机精密级精密级数控线切割机精密级精密级数控钻床标准级普通级标准级数控铣床标准级标准级标准级数控镗床精密级精密级精密级标准级数控坐标镗床精密级超精密级精密级超精密级精密级超精密级精密级自动换刀数控机床精密级超精密级精密级超精密级精密级超精密级标准级坐标镗床螺纹磨床精密级超精密级精密级超精密级精密级超精密级精密级普通机床通用机床普通级普通级普通级滚珠丝杠副的精度包括各元件的精度和装配后的综合精度，其中包括导程误差，丝杠大径对螺纹轴线的径向圆跳动，丝杠和螺母表面粗糙度，由预加载荷时螺母安装端面对丝杠螺纹轴线的圆跳动，有预加载荷时螺母安装端面对丝杠螺纹轴线的径向圆跳动以及滚珠丝杠公称直径尺寸变动量等。

在开环数控机床和其他精度机床中，滚珠丝杠的精度直接影响定位精度和随动精度。

对于闭环系统的数控机床，丝杠的制造误差使得它在工作时负载分布不均匀，从而降低承载能力和接触刚度，并使预紧力和驱动力矩不稳定，因此传动精度始终是滚珠丝杠的最重要的质量指标。

.综合导轨车床丝杠的轴向力式中.，，取为.。

则.强度计算寿命值取工件直径，查表得则最大动负载查表得运转系数.硬度系数则.根据最大动负载的值，可选择滚珠丝杠的型号。

例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取系列，滚珠丝杠直径选为，型号为，其额定动载荷是，所以强度足够用。

效率计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率为式中摩擦角ˊ螺旋升角ˊ则.刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程的变化量式中..滚珠丝杠截面积则滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略，即。

所以导程变形总误差为查表知级精度丝杠允许的螺距误差长为，故刚度足够。

稳定性验算由于机床原丝杠直径为，支承方式不变，所以稳定性不存在问题，不在验算。

齿轮及转矩的有关计算有关齿轮计算传动比故取转动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电机转动惯量很小可忽略。

因此，总的转动惯量所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩最大切削负载时所需力矩快速进给时所需力矩式中空载启动时折算到电机轴上的加速力矩折算到电机轴上的摩擦力矩由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩切削时折算到电机轴上的加速度力矩折算到电机轴上的切削负载力矩。

当时当时....当时当.时预加载荷则.....所以，快速空载启动所需力矩.切削时所需力矩快速进给时所需力矩由以上分析计算可知所需最大力矩发生在快速启动时，横向进给系统的计算与设计.横向进给系统的设计经济型数控改造的横向进给系统的设计比较简单，般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。

步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高转动精度，如图所示。

.横向进给系统的设计计算由于横向进给系统的设计计算与纵向类似，所用到的公式不在详细说明，只计算结果。

已知条件工作台重量时间常数滚珠丝杠基本导程左旋行程脉冲当量.步距角.快速进给速度切削力计算横向进给量为纵向的，取，则切削力约为纵向的。

.在切断工件时滚珠丝杠设计计算强度计算对于燕尾型导轨取则..寿命值最大动负载根据最大动负荷的值，可选择滚珠丝杠的型号。

例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取系列，滚珠丝杠公称直径为，型号为左，其额定动负荷为，所以强度足够用。

效率计算螺旋升角ˊ，摩擦角ˊ则传动效率由公式得刚度验算由公式得滚珠丝杠受工作负载引起的导程的变化量.滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略，即所以，导程变形总误差为.查表知级精度丝杠允许的螺距误差长为，故刚度足够。

稳定性验算由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相同，而支承方式由原来的端固定端悬空，变为端固定，端径向支承，所以稳定性增强，故不再验算。

齿轮及转矩有关计算有关齿轮计算传动比故取