设计﹚进行地点校内四毕业论文﹙设计﹚的内容要求要求分析国内外数控机床发展的动态普通机床数控改造的必要性。在现机床的结构基础上，对机床两坐标轴进给系统分别进行数控改造，主传动系统保留。纵向脉冲当量横向脉冲当量两个方向的具体任务均如下确定总体方案，绘制系统组成框图张进行必要的匹配计算，选择适当的元器件机械部分改造装配图张设计控制系统，画出电气原理图张编写设计说明书份，字数满足要求。指导教师陈建刚系教研室机自教研室系教研室主任签名批准日期接受论文设计任务开始执行日期学生签名张雷序言陕西理工学院毕业设计论文第页共页概述进给系统的改装刀架部分设计方案的确定设计任务总体设计方案的确定机械部分改造设计与计算纵向进给系统的设计纵向进给系统的设计计算齿轮及转距的有关计算横向进给系统的设计和计算横向进给系统的设计横向进给系统的设计和计算步进电机的选择步进电机的选择的基本原则精度转矩步进电机的选择机床导轨改造自动转位刀架的选用陕西理工学院毕业设计论文第页共页经济型数控机床改造时数控系统选用致谢小结型普通车床改造为经济性数控车床张雷陕理工机械工程学院机自专班，陕西汉中指导老师陈建刚摘要数控机床是自动化加工必不可少的组成部分，根据我国的国情对旧机床进行数控化改造不失为条经济有效的途径。我国拥有机床万台，其中大部分为通用机床，特别是地方中小企业，普通设备拥有量巨大，数控改造的前景相当大，在对车床的数控化改造设计中，用单片机作为中央微处理器较好，改造后大大提高了原有机床的自动化程度和生产率，其成本仅为全功能数控车床的关键词数控改装机械车螺纹陕西理工学院毕业设计论文第页共页陕西理工学院毕业设计论文第页共页序言本课题是围绕将普通机床改造成经济型数控机床展开设计的，经济型数控机床是指价格低廉操作使用方便，适合我国国情的装有简易数控系统的高效自动化机床。中小型企业为了发展生产，常希望对原有旧机床进行改造，实现数控化自动化。经济型数控机床系统就是结合现实的的生产实际，结合我国国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格。价格便宜性能价格比适中是其最主要的特点，特别适合在设备中占有较大比重的普通车床改造，适合在生产第线大面积推广。企业应用经济型数控型系统对设备进行改造后，将提高产品加工精度和批量生产的能力，同时又能保持万能加工和专用高效这两种属性，提高设备自身对产品更新换代的应变能力，增强企业的竞争能力。利用微机改造现有的普遍车床，主要应该解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位，进给改造成由计算机控制的刀架自动转位以及自动进给加工车床，即经济型数控车床。进行数控机床的改造是非常有必要的。数控机床可以很好地解决形状复杂精密小批量及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产效率，但是数控机床的运用也受到其他条件的限制。如数控机床价格昂贵，次性投资巨大等，因此，普通车床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方向之。现我选用普通车床为例进行数控改造。概述用数控技术对车床进行改装，不仅可提高机床精度，提高生产率，大大减轻工人的劳动强度，减少对工夹具的投资和数量，而且适合我国国情。的机械改装对的机械改装主要在主传动系统进给系统和刀架部分。主传动系统改装陕西理工学院毕业设计论文第页共页为提高机床的自动化程度，实现在加工过程中自动变速，对原主传动系统作如下改装取消原变速箱，将主电机换成四速异步电机保留原主轴箱内的背轮机构。通过微机控制多速电机变速和手动控制背轮机构变速，使主轴获得高低两档共级转速，其中每档有四级转速可以在机床加工过程中自动变换。进给系统的改装改装后为保证较高的传动精度和传动效率，采用结构简单步距均匀连续性好且易于数控的步进电机，经齿轮传动驱动滚珠丝杠实现进给。滚珠丝杠选用单圆弧滚道截面，外循环方式精度选级。为了在齿轮传动中消除间隙，实现微量自动补偿以提高传动精度，选用双片薄齿轮调隙可调拉簧式结构。刀架部分刀架部分是机床的重要功能部件，对其进行改装主要是为了实现多刀夹持，自动转位。将原刀架改为常州武进机床数控设备厂生产的型四工位自动刀架。该刀架具有重复定位精度高刚性好使用寿命长工艺性好等特点。主轴脉冲发生器为保证车螺纹时严格的运动关系，在主轴箱上安装光电脉冲发生器，通过主轴脉冲发生器数控系统步进电机的信息转换系统，实现主轴转圈，刀架纵向进给个螺纹导程的车螺纹运动。的数控系统采用南京微分电机厂生产的型数控系统。该系统由单板机驱动电源装置及型型功率步进电机等组成开环控制系统。主要技术特性可控制车削端面内外圆任意锥面螺纹球面以及用球面逼近的任意曲面有档进给速度有直线圆弧插补功能，程序中可给出定延时有自动循环，间隙补偿程序暂停点动报警功能，还具有对自动刀架转位及主轴正反转变速停止等装置的控制功能。陕西理工学院毕业设计论文第页共页设计方案的确定型车床是种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果。设计任务本设计任务是对普通车床进行数控改造。利用微机对纵横进给系统进行开环控制。纵向脉冲当量为脉冲，横向脉冲当量为脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。总体设计方案的确定由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，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减少，以降低成本根据车床有关资料以及数控车床的改造经验，确定总体方案为采用微机对数据进行计算处理，由接口输出步进脉冲。经级齿轮减速后，带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向横向进给运动。陕西理工学院毕业设计论文第页共页机械部分改造设计与计算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，外观不必象产品设计要求那么高，而从改造方便实用方面来考虑，般把步进电机放在纵向丝杠的右端。纵向进给系统的设计计算已知条件工作台重量根据图纸粗略计算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计算由机床设计手册可知，切削功率η式中电机功率，查机床说明书陕西理工学院毕业设计论文第页共页η主传动系统总效率，般为取η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，以此参数做为下面计算的依据。从机床设计手册中可知，在般外圆车削时取陕西理工学院毕业设计论文第页共页滚珠丝杠设计计算综合导轨车床丝杠的轴向力式中取为。则强度计算寿命值主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η为η陕西理工学院毕业设计论文第页共页式中摩擦角螺旋升角则η刚度验算滚珠丝杠受到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，现选用的滚珠丝杠直径为，支承方式不变，所以稳定性不存在问题。齿轮及转距的有关计算有关齿轮计算传动比故取陕西理工学院毕业设计论文第页共页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以忽略。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陕西理工学院毕业设计论文第页共页式中空载启动时折算到电机轴上的加速度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㎝当时主㎝当η时㎝η当η时预加载荷则㎝㎝㎝㎝所以，快速空载启动时所需力矩陕西理工学院毕业设计论文第页共页㎝㎝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㎝㎝横向进给系统的设计和计算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，提高传动精度。横向进给系统的设计和计算由于横向进给系统的设计和计算与纵向类似，所用到的公式不再详细说明，只计算结果。已知条件工作台重根据图纸粗略计算时间常数滚珠丝杠基本导程左旋行程陕西理工学院毕业设计论文第页共页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，滚珠丝杠公称直径为，型号为左，其额定动负载为，所以强度足够用。效率计算螺旋升角，摩擦角则传动效率η刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程的变化量㎝陕西理工学院毕业设计论文第页共页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