（优秀毕业全套设计）C6143型卧式车床数控化改造总体设计及主要部件设计

普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补圆弧插补以及螺纹插补的功能。

因此，数控系统应设计成连续控制型。

普通车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。

因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。

根据技术指标中的最大加工尺寸最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用系列的位单片机作为数控系统的。

系列位机具有功能多速度快抗干扰能力强性价比高等优点。

根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器数据存储器键盘与显示电路接口电路转换电路串行接口电路等，还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。

为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵横向的进给传动应选用摩擦力小传动效率高的滚珠丝杠螺母副为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。

计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间隙机构。

选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。

总体方案应考虑车床数控系统的运动方式进给伺服系统的类型数控系统的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。

数控车床后应具有单坐标定位，两坐标直线插补圆弧插补以及螺纹插补的功能。

因此，数控系统应设计成连续控制型。

属于经济型数控机床，在保证定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。

因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。

比较项目方案方案二确定后的方案具体原因主轴箱分级变速采用调速电机齿轮传动采用三相异步电机减速器方案变速级数比较多满足多种加工需要，也符合任务书要求进给机构滚珠丝杠步进电机滚珠丝杠伺服电机方案脉冲当量步进电机控制的准确刀架四工位回转刀架六工位回转刀架都可以各有各的好处尾座液压尾座手动普通尾座液压尾座可通过数控系统调整方便数控系统位单片机位单片机方案基本需求可以满足总体方案设计图如.图所示.设计要求设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。

现列出卧式车床的技术数据名称技术参数在床身上工件最大直径在刀架上顶尖间最大距离公制螺纹种加工螺纹范围英制螺纹种模数螺纹.种径节螺纹种最大通过直径孔锥度莫氏主轴正转转速级数正转转速范围反转转速级数反转转速范围纵向级数进给量纵向范围横向级数横向范围滑板行程横向纵向最大行程刀架最大回转角刀杠支承面至中心的距离刀杠截面顶尖套莫氏锥度尾座横向最大移动量外形尺寸长宽高圆度.工作精度圆柱度.平面度.表面粗糙度主电动机.电动机功率总功率.改造设计参数如下最大加工直径在床面上在床鞍上最大加工长度快进速度纵向.横向.最大切削进给速度纵向.横向.溜板及刀架重力纵向横向代码制脉冲分配方式逐点比较法输入方式增量值绝对值通用控制坐标数脉冲当量纵向.脉冲横向.脉冲机床定位精度.刀具补偿量.进给传动链间隙补偿量纵向.横向.自动升降速性能有.其他要求原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本缩短改造周期。

机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保正安装调试拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。

.主轴脉冲发生器为保持切削螺纹的功能，必须在主轴上安装脉冲发生器，采用脉冲发生器直接与主轴由无间隙传动联轴器连接，达到传动系统结构简化，传动链短，传动刚度提高。

主轴与脉冲发生器同步旋转，发出两路信号每转发出的脉冲个数和个同步信号，经隔离电路以及接口送给数控装置，脉冲发生器及光栅编码器安装位置如图光栅编码器安装位置主轴脉冲发生器的结构及原理脉冲发生器的组成部分包括白炽灯聚光镜光栅盘光阑板光敏管及其光电整形放大电路组成。

光栅盘和光阑板都是玻璃材料制成，玻璃表面经过研磨抛光后用镀膜法镀上层不透光的铬层，透光条及用照相腐蚀法制成。

在光栅盘上刻有明暗条纹，有单条和个条两组。

当平行光束经过光栅盘时，在光栅盘的另面就产生明暗光带，这光带通过个光阑狭缝，照在对应的光敏管上，从而产生光电脉冲信号，经斯密特电路整形后输出。

单条纹的组产生同步脉冲，每转发个脉冲条纹的组通过光栏上两个相位差间距的狭缝，产生两组每转个脉冲组相差为的脉冲序列，供给微机处理，借以判断主轴正反转，且可以从个脉冲中均匀地取出个脉冲，作为中断信号控制插补速度，实现进给控制的目的。

脉冲发生器的结构原理图第章确定切削用量及选择刀具.刀具选择刀具选择铣平面硬质合金端铣刀或立铣刀，尽是采用二次走刀。

凸台凹槽箱口面立铣刀。

毛坯表面或粗加工孔镶硬质合金刀片的玉米铣刀粗皮刀。

立体型面和变斜角轮廓外形球刀环形刀锥形刀盘形刀。

二原则安装调整方便刚性好耐用和精度高。

尽是用较短刀柄，保证刚性。

三排序原则减少刀具数量装夹次，尽是加工完即使刀具规格相同，粗精加工刀具分开先铣后钻精加工，先曲面后二维轮廓尽可能自动换刀。

.切削用量确定粗效率半精精质量兼顾效率。

主轴转速根据线速度确定切深最好是等于加工余量。

切宽与刀具直径成正比，与切深成反比。

粗加工大切深大进给低切速。

精加工小切深小进给高切速。

.切削三要素主轴转速切削深度进给速度。

少切削，快进给。

.加工精度和表面粗糙度加工精度尺寸精度形状精度位置精度。

尺寸精度公差与配合国家标准。

。

新公差等级与旧公差等级的对照及应用新公差等级旧精度等级加工方法应用轴孔无研磨用于量块量仪制造研磨用于精密仪表精密机件的光整加工无研磨珩磨精磨精铰精拉用于般精密配合。

在机床和较精密的机器仪器制造中用得最为普遍磨削拉削铰孔精铣精镗精铣粉末冶金铣镗铣刨插用于般要求。

主要用于长度尺寸的配合外，如键和键槽的配合粗铣粗镗粗铣粗刨插钻冲压压铸用于不重要的配合。

也用于非配合冲压压铸用于非配合铸锻焊气割形状精度零件上的线面要素的实际形状相对于理想形状的准确程度。

国家标准规定了六项形状公差直线度平面度圆度圆柱度线轮廓度面轮廓度。

位置公差零件上点线面要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。

国家标准规定了八项位置公差定向平行度垂直度倾斜度。

定位同轴度对称度位置度。

跳动圆跳动全跳动。

表面粗糙度表面上微小峰谷高低程度。

国家标准轮廓算术平均偏差或近似于微观不平十点高度在常用数值范围内，.，在图样上应优先选用。

表面粗糙度允许值及加工方法表表面要求表面特征加工方法旧国际光洁度级别代号第系列第系列第系列第系列不加工毛坯表面清除毛刺粗加工明显可见的刀纹粗铣粗铣粗刨钻粗锉▽可见刀纹▽微见刀纹▽半精加工可见加工痕迹半精铣精铣精铣精刨粗磨▽.微见加工痕迹▽不见加工痕迹.▽.精加工可辨加工痕迹的方向精铰刮精拉精磨▽微辨加工痕迹的方向▽不辨加工痕迹的方向▽精密加工暗光泽面精密磨削珩磨研磨超精加工抛光▽亮光泽面▽镜状光泽面▽雾状光泽面▽镜面镜面磨削研磨▽.刀具材料碳素工具钢，。

合金工具钢，。

高速钢，硬质合金。

另外，还有新型硬质合金陶瓷材料人造金刚石立方氮化硼等。

第章传动系统图的设计计算主要技术参数床身最大工件回转直径主参数最大工件长度第二主参数，最大加工长度主传动调速范围•.参数的确定了解车床的基本情况和特点车床的规格系列和类型.通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。

因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。

本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。

.车床的主参数规格尺寸和基本参数，最大的工件回转直径是刀架上最大工件回转直径大于或等于主轴通孔直径要大于或等于主轴头号是.最大工件长度是主轴转速范围是可无级调速.参数确定的步骤和方法极限切削速度﹑根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑工序种类﹑工艺要求刀具和工件材料等因素。

允许的切速极限参考值如机床主轴变速箱设计指导书。

然而，根据本次设计的需要选取的值如下取。

主轴的极限转速计算车床主轴的极限转速时的加工直径，按经验分别取和。

由于，则主轴极限转速应为加工条件硬质合金刀具粗加工铸铁件硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件螺纹丝杠等加工铰孔.，取.在中考虑车螺纹和绞孔时，其加工最大直径应根据实际加工情况选取.和左右。

所以由于转速范围.因为级数已知级。

现以.和.代入得和，因此取.更为合适。

各级转速数列可直接从标准数列表中查出。

标准数列表给出了以.的从的数值，因.，从表中找到，就可以每隔个数值取个数，得，。

主轴转速级数和公比已知且因机床的电动机转速往往比主轴的大多数转速高，变速系统以降速传动居多，因此，传动系统中若按传动顺序在前面的各轴转速较高，根据转矩公式单位.，当传递功率定时，转速较高的轴所传递的扭矩就较小，在其他条件相同时，传动件如轴齿轮的尺寸就较小，因此，常把传动副数较多的变速组安排在前面的高速轴上，这样可以节省材料，减少传动系统的转动惯量。

因此选择结构式如下。

主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率，使用的功率实际情况既能充分的发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。

目前，确定机床电机功率的常用方法很多，而本次设计中采用的是估算法，它是种按典型加工条件工艺种类加工材料刀具切削用量进行估算。

根据此方法，中型车床典型重切削条件下的用量根据设计书表中推荐的数值取传动设计传动结构式结构网的选择结构式结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效，可考虑到本次设计的需要可以参考下这个方案。

确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为的传动系统有若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有个传动副。

即传动副数由于结构的限制以和的因子积为合适，即变速级数应为和的因子可以有几种方案，由于篇幅的原因就不列出了，在此只把已经选定了的和本次设计所须的正确的方案列出，具体的内容如下传动齿轮数目个轴向尺寸传动轴数目根操纵机构简单，两个双联滑移齿轮根据以上分析及计算，拟定主轴箱变速箱传动结构图如下图二中，第Ⅰ轴至第Ⅲ轴，其结构式为图中，第Ⅳ轴至第Ⅷ轴，机床主轴箱传动系统采用分离传动，其主要特点是在满足传动副极限传动比的条件下，可以得到较大的变速范围。

高速由短支传动，有助于减少高速时机床的空运转功率损失。

而且高速分支的尺寸可相对小些。

变速级数不像常规变速系统那样受，因子的限制，如与部分转速重合的方法配合，几乎可以得到任意的变速级数，大大增加了可供选择方案的数目。

主传动顺序的安排级转速传动系统的传动组，可以安排成，选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构装置和性能。

在Ⅰ轴上如果安装摩擦离合器时，应减小轴向尺寸，第传动组的传动副不能多，以为宜，本次设计中就是采用的，对是传向正传运动的，另个是传向反向运动的。