CA6150车床数控化改造设计.doc
CA6150车床数控化改造设计开题报告.doc
x向电机架14.dwg
（CAD图纸）
X向电机轴16.dwg
（CAD图纸）
x向定位套13.dwg
（CAD图纸）
x向端盖12.dwg
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x向联接套11.dwg
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x向螺母座17.dwg
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x向内套筒15.dwg
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x向装配图.dwg
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z电机架内端盖9.dwg
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z电机架内套筒8.dwg
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z电机架外端盖7.dwg
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z向电机架6.dwg
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z向电机架外套桶4.dwg
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z向尾支架3.dwg
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z向装配图1.dwg
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电器原理图1-19.dwg
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电器原理图2-20.dwg
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电装板电器安装位子图1-18.dwg
（CAD图纸）
任务书填写说明.doc
丝杠螺母座2.dwg
（CAD图纸）
丝杠螺母座5.dwg
（CAD图纸）
要想在短时期内大量地更新现有设备，无论从资金还是国内机床制造厂的生产能力都很难做到。
对于机床进行数控化改造投资少，见效快，是机械制造厂挖掘技改的条成功之路。
对车床进行数控化改造，使其可以加工出传统机床加工不出来的曲线曲面等复杂的零件。
可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高倍。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，拥有自动报警自动监控自动补偿等多种自律功能。
降低了工人的劳动强度，节省了劳动力，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
在美国日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。
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。
在美国日本德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。
在美国，机床改造业称为机床再生业。
从事再生业的著名公司有工程公司机床公司得宝服务集团设备公司等。
美国得宝公司已在中国开办公司。
在日本，机床改造业称为机床改装业。
从事改装业的著名公司有大隈工程集团岗三机械公司千代田工机公司野崎工程公司滨田工程公司山本工程公司等。
由于数控机床具有自动化程度高加工精度高，质量稳定，便于生产管理现代化等特点.数控机床的应用越来越普及，也是制造业现代化的必然趋势.如果全部淘汰旧机床而采用新的数控机床不仅所需资金太大，而且会造成原有设备的闲置和浪费.我国的再制造技术研究起步较晚.迫切需要大力发展，即能充分利用原有的旧设备资源，减少浪费又能够以较小的代价获得性能先进的设备，满足现代化生产的要求.关键词流伺服电机精度修复润滑数控系统摘要第章设计方案的论证.数控系统的选择.滚珠丝杠螺母副与电机的连接第章机械部分的改造.对机床进行恢复精度.向滚珠丝杠副和伺服电机的选择和计算滚珠丝杠副支撑方式的选择精度选择丝杠导程的确定根据类比法初步确定丝杠规格承载能力校核.切削力的计算.摩擦阻力的计算.承载能力校核交流伺服电机选择计算.加减速时扭矩初步确定伺服电机型号.最高转速校核.电机轴上的负载惯量校核.向滚珠丝杠副和伺服电机的选择和计算滚珠丝杠副支撑方式的选择精度选择丝杠导程的确定根据类比法初步确定丝杠规格承载能力校核.摩擦阻力的计算.承载能力校核.压杆稳定性校核.丝杠刚度的校核交流伺服电机选择计算.加减速时扭矩初步确定伺服电机型号.最高转速校核.电机轴上的负载惯量校核.溜板箱纵横向滚珠丝杠和导轨润滑.通过从厂家所得到的技术资料画纵向和横向滚珠丝杠装配图向和向滚珠丝杠装配图的设计过程.主轴箱和拖板箱的改造.安全防护第章数控系统的加装.数控系统的发展趋势趋势之数控系统向开放式体系结构发展趋势之二数控系统向软数控方向发展趋势之三数控系统控制性能向智能化方向发展趋势之四数控系统向网络化方向发展趋势之五数控系统向高可靠性方向发展趋势之六数控系统向复合化方向发展趋势之七数控系统向多轴联动化方向发展.交流伺服电机驱动的车床数控系统的选择.北京航天数控系统有限公司最新推出的数控系统的性能系统简介系统特点系统性能系统简介.数控自动换刀刀架的选择.电器原理图第章结论参考文献致谢附录第章设计方案的论证.数控系统的选择方案步进电机拖动的开环系统该系统的伺服驱动装置主要是步进电机功率步进电机电液脉冲马达等。
由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。
只要控制指令脉冲的数量频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量速度和运动方向。
这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。
该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
方案交直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。
它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。
在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。
根据数控改造后机床要达到较高的精度，快速定位轴，轴最小移动单位轴.，轴.，并且，直流伺服电机有电刷和换向器，必须定期的维修，而交流伺服电机采用全封闭无刷机构，不需要定期的维修，交流伺服电机比直流伺服电机有更优越的性能.得到越来越广泛的应用。
所以，方案比较合适。
.滚珠丝杠螺母副与电机的连接方案采用齿轮连接这种方法可以降低丝杠工作台在系统中所占的比重，提高进给系统的快速性。
可利用伺服电机高速底转矩的特性。
在开环系统中还起到机械和电器的匹配作用。
但是，传动装置结构简单降低传动效率增加噪声。
传动级数的增加必将带来传动部件间隙和摩擦的增加，从而影响进给系统的性能。
传动齿轮副的存在，在开环和半闭环系统中，将影响加工精度。
方案采用连轴器连接直接连接这是种最简单的连接，这种形式具有扭转刚度。
传动机构本身无间隙。
传动精度。
而且结构简单。
安装方便。
在输出扭矩要求在左右的中小型机床或高速加工机床中非常普遍。
综上所素，由于车床属于中小型机床，控制系统采用半闭环，为了提高机床精度方案较合适。
第章机械部分的改造.对机床进行恢复精度机床经长期使用后，会不同程度地在机械液压润滑清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。
更换主轴的齿轮和轴承。
根据当前国内外成品数控机床的导轨采用淬硬的合金钢材料，其耐磨性比普通铸铁导轨高至倍。
据此，在改造中利用车床旧床身，采用轴承钢淬硬到制成对称三角行导轨和矩形导轨，对称三角行导轨在垂直载荷的作用下，磨损能自动补偿，不产生间隙，故导向精度高。
压板还有间歇调整装置。
矩形导轨结构简单，制造检验和修理方便，导轨较宽，承载能力大，刚度高，应用广泛。
三角行导轨和矩形导轨组合它间有两种导轨优点，并避免了由于热变形所引起的配合变化。
用螺钉和粘剂固定在铸铁床身上。
粘接前的导轨工作表面采用磨削加工，表面粗糙度.，以提高粘接强度。
最后，应对机床作次改前的几何精度尺寸精度测量，记录在案。
.向滚珠丝杠副和伺服电机的选择和计算滚珠丝杠副支撑方式的选择向选择固定自由式，如图.。
图.向支撑方式单列圆锥滚子轴承这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能也好。
所以向固定端选择对单列圆锥滚子轴承。
精度选择滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度影响最明显。
般在初步设计时设定丝杠的任意行程变动量应小于目标设定位的定位精度值的，在最后精度验算中确定。
初选向三级。
丝杠导程的确定丝杠导程的选择般根据设计目标快速进给的最高速度为伺服电机的最高转速及电机与丝杠的传动比来确定，基本丝杠导程应满足式.为.式中.车床改造中取，。
所以取根据类比法初步确定丝杠规格关于根据类比法式中新选滚珠丝杠公称直径原机床丝杠公称直径系数所以.根据工作台向移动距离选滚珠丝杠的螺纹长，设计需要初选滚珠丝杠总长。
滚珠丝杠的滚珠内循环方式时滚珠循环的回路短流畅性好效率高螺母的径向尺寸较小。
选用双螺母齿差预紧式可实现定量调整即可进行精密调整，使用中调整非常方便。
为了使滚珠丝杠副运转灵活，延长使用寿命，必须考虑充足的润滑条件。
汉江丝杠厂已在螺母法兰外圆上考虑了润滑油孔，供顾客使用。
所以初选汉江丝杠厂生产的系列。
承载能力校核.切削力的计算车床的用途不同，切削条件和切削用量就不同，因此切削力就不同。
對于专门用途的车床改造，应根据其切削用量按切削力计算公式计算切削力。
对于变动工作用量的车床改造，用经验公式计算切削力。
本车床属于变动工作用量的车床改造，所以用经验公式.计算切削力，个切削力之比为公式.，切削力方向如图.式中，为车床床身上的最大回转直径。
为垂直向的切削力为进给方向上的分力为吃刀方向上的分力图.切削力方向摩擦阻力的计算溜板箱与导轨为滑动摩擦，摩擦系数.取.，因主切削力压向导轨，则由式.得.式中工作台质量承载能力校核由式.计算丝杠的最大动载荷.式中为滚珠丝杠的寿命系数单位为其中为使用寿命时间，普通车床为，数控机床及其他机电体化设备及装置仪器为，航空机械为所以取，奠基最大转速为硬度系数时为.，等于时为.，.时为.，时为.，时为.因为，所以.载荷系数平稳或轻冲击时为中等冲击时为，较大冲击时为机床属于中等冲击所以.最大动载荷.则.根据汉江丝杠厂生产的系列丝杠额定载荷所以满足使用交流伺服电机选择计算由于交流伺服电机比直流伺服电机有更优越的性能得到越来越广泛的应用。
在选择电机时应考虑满足以下五项要求。
以使交流伺服电机的工作性能得以充分发挥。
.加减速时扭矩初步确定伺服电机型号求等效到电机轴上的转动惯量采用最不利于机床启动时速度，这里选用快速定位速度丝杠的转动惯量.设电机转子的转动惯量为.则等效到电机轴上的转动惯量为.丝杠摩擦阻力矩的计算。
由于丝杠承受轴向载荷，又由于采取了定的预紧措施，故滚珠丝杠会产生摩擦阻力矩。
但由于滚珠丝杠的效率高，其摩擦阻力矩相对于其他负载力矩小的多，故般不与考虑。
等效负载转矩。
.启动惯性阻力矩的计算。
以最不利于电机启动时的快进速度计算，设启动加速或制动时间为.电机转速，取加速曲线为等加减速梯形曲线，故角加速度为.电机输出轴上总负载转矩的计算上述计算均没考虑机械系统的传动效率，并且在车削时，由于材料的不均匀等因素的影响，会引起负载转矩突然增大，为避免计算上的误差以及负载转矩突然增大等引起加工误差，可以适当考虑安全系数。
安全系数般在.之间选取，取安全系数.，选择机械传动总效率.时初选三菱公司生产的系列交流伺服电机型号与之相配的伺服放大器型号其额定转矩为.大于，所以满足要求。
.最高转速校核快速行程的电机转速必须严格限制在电机的最高转速之内。
.式中电机最高转速，快速行程中电机转速，工作台或刀架快速行程速度，系统传动比，电机丝杠丝杠螺距所以满足要求。
.电机轴上的负载惯量校核转换到电机轴上的负载惯量负载惯量应限制在.倍电机惯量之内向系列交流伺服电机型号电机转动惯量.则等效到电机轴上的转动惯量为.所以满足要求。
.向滚珠丝杠副和伺服电机的选择和计算滚珠丝杠副支撑方式的选择由于固定支承适用于中等转速高精度。
所以向选择固定支承式。
如图.。
图.滚珠丝杠副支撑方式向的固定端选择对单列圆锥滚子轴承。
向支撑端选择个深沟球轴承。
精度选择滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度影响最明显。
般在初步设计时设定丝杠的任意行程变动量应小于目标设定位的定位精度值的，在最后精度验算中确定。
初选向四级。
丝杠导程的确定丝杠导程的选择般根据设计目标快速进给的最高速度为伺服电机的最高转速及电机与丝杠的传动比来确定，基本丝杠导程应满足式.为车床改造中取，所以取所以满足要求根据类比法初步确定丝杠规格关于根据
CA6150车床数控化改造设计
