（优秀毕业全套设计）CK6163普通机床数控化改造设计

数控改造中主要机械部件改装探讨台新的数控机床，在设计上要达到有高的静动态刚度运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙功率大便于操作和维修。

机床数控改造时应尽量达到上述要求。

不能认为将数控装置与普通机床连接在起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

滑动导轨副对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。

同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。

齿轮副般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。

为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。

在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。

滑动丝杠与滚珠丝杠丝杠传动直接关系到传动链精度。

丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。

被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。

般情况滑动丝杠应不低于级，螺母间隙过大则更换螺母。

采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在以上精度高，寿命长启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。

因此可满足较高精度零件加工要求。

安全防护必须以安全为前提。

在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。

滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。

在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。

大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

.对我国数控技术和产业化发展的战略见解形势考虑我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新轮国际产业结构调整中，我国制造业将进步“空芯”。

我们以资源环境市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。

我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

发展策略从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机如量大面广的数控车床铣床高速高精高性能数控机床典型数字化机械重点行业关键设备等带动数控产业的发展。

重点解决数控系统和相关功能部件数字化伺服系统与电机高速电主轴系统和新型装备的附件等的可靠性和生产规模问题。

没有规模就不会有高可靠性的产品没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

在高精尖装备研发方面，要强调产学研以及最终用户的紧密结合，以“做得出用得上卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。

在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

.本文的选题及主要研究内容本文的选题用普通卧式车床去加工有时个人加工的东西都会误差很大，这样给所造设备带来很多的小问题。

而如果要新买台新的数控车床，是总体成本太高，因为性价比不是太高，容易浪费资源，二是建材厂没有工人精通数控车床，所以要培训工人定又要花费很多时间影响生产进度。

所以设想决定对其数控改造，改造的同时让操作人员直在旁边学习，学习怎么改装，怎么安装，并讲解如何使用。

把所要加工的零件程序输入到存储器中，用到时直接调用即可，这样个人即可操作两台机床，而且效率提高了好大，精度也会提高很高，会为厂带来很大经济利益。

主要研究内容车床数控化改造总体机械部件设计。

进给系统的设计和选用。

包括了进给滚珠丝杠的设计与选用，消隙减速齿轮系的设计计算与校核，进给用直流伺服电机的选择与校核。

第章普通车床数控改造的设计步骤对于普通车床的经济型数控改造，在考虑总体设计方案时，应遵循的原则是在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能的少，以降低成本。

.车床的数控改造概述数控机床工作原理及组成数控机床工作原理数控机床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，这是数控机床的工作指令。

将加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变化起停，进给运动的方向速度和位移量以及其它如刀具选择交换工件夹紧松开和冷却润滑的开关等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。

数控机床的组成数控机床主要由控制介质数控装置伺服系统和机床本体等四部分组成，其组成框图如图图数控机床的组成图设计内容及任务普通车床的数控改造设计内容包括总体方案的确定和验证机械改造部分的设计计算包括纵向横向进给系统的设计与计算主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计机床调速电动机控制电路的设计。

本设计任务是对卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。

利用微机对车床的纵向横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为.脉冲，横向最小运动单位.脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。

数控部分的设计改造数控系统运动方式的确定数控系统按其运动轨迹可分为点位控制系统连续控制系统。

点位控制系统只要求控制刀具从点移到另外点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。

连续控制系统能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。

由于车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。

伺服进给系统的设计改造数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统半闭环伺服系统闭环伺服系统。

闭环控制方案的优点是可以达到高的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙干扰对加工精度的影响。

但他结构复杂技术难度大调式和维修困难造价高。

半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以直流伺服电动机驱动的开环控制系统。

但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。

开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路，因此开环系统的精度较差，但其结构简单，易于调整，所以常用于精度要求不高的场合。

经过上序比较，由于所改造的车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。

数控系统的硬件电路设计数控系统都是由硬件和软件两部分组成，硬件是控制系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。

数控装置的设计方案通常有可以全部自己设计制作可以采用单板机或模块或工控机改制可以选用现成的数控装置作少量的适应化改动跟据本次设计的要求采用第种设计方案。

机械改造部分的设计主传动部分的改造设计将原机床的主轴电动机换成变频调速电动机，无级调速部分由变频器控制。

将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。

改造后使其主运动和进给运动分离，主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。

进给机构的改造将原机床的挂轮机构进给箱溜板箱滑动丝杠光杠等全部拆除。

纵向横向进给以直流伺服电动机作为驱动元件经级齿轮减速后，由滚珠丝杠传动。

.可行性论证根据自动化制造系统，可行性论证使用户建造自动化制造系统项目前所进行的技术和经济性分析报告，是上级主管部门审定和批准立项的基本依据。

同样，在进行普通车床的经济型数控改造之前进行合理的科学的可行性论证是必要的。

根据传统的论证方法，普通车床的经济型数控改造的可行性论证应围绕以下几个方面进行，即企业生产经营现状及存在的问题分析，企业生产经营目标，改造的基础条件目标技术方案投资概算效益分析，改造后车床的实施计划，结论等。

由于本设计仅作为大学本科生的毕业设计，故在此，设计者仅对改造的投资概算作简要的可行性论证。

本改造设计是对普通车床进行经济型数控改造。

在改造设计中，采用自己设置的数控装置，加上两台伺服电机，两套滚珠丝杠副和相配的传动部分以及齿轮副，台变频调速电动机，四个电磁离合器以及主传动部分的齿轮副。

这样设备改造费用和旧设备费用总计不会超过万元。

因此，对普通车床作经济型数控改造适合我国国情，是国内企业提高车床的自动化能力和精密程度的有效选择。

它具有定的典型性和实用性。

第章数控改造方案确定.系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位直线插补顺圆和逆圆插补暂停循环加工公英螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。

考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构降低成本，采用直流伺服电机开环控制系统。

.计算机系统根据机床要求，采用位单片机。

选择市场上常用的单片机。

由是继™系列产品等之后凌阳点击此处添加图片说明科技推出的又款位结构的微控制器。

与不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，里只内嵌字的闪存。

较高的处理速度使™能够非常容易地快速地处理复杂的数字信号。

因此，与相比，以™为核心的微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的种最经济的选择。

控制系统由微机部分键盘及显示器接口及光隔离电路直流伺服电机功率放大电路等组成。

系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。

.机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用直流伺服电机经齿轮减速再传动丝杆。

为了保证定的传动精度跟平稳性，尽量减少摩擦力。

选用滚珠丝杆螺母副。

同时，为了提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。

齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。

.运动方式的确定数按系统运动方式可分为点位控制系统点位直线系统和连续控制系统。

由于车床要加工复杂轮廓零件，所以本次设计采用连续控制系统。

.系统的选择伺服系统可分为开环控制系统半闭环控制和闭环控制系统。

经过比较，由于车床加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。

.机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩低惯量高刚度无间隙高谐振以及有适宜尼比的要求。

在设计中应考虑以下几点尽量采用低磨擦的传动和导向元件。

如采用滚珠丝杠螺母传动副滚动导轨贴塑导轨等。

尽量消除传动间隙。

例如采用隙齿轮等。

提高系统刚度。

缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动链误差。

可采用预紧的方法提高系统刚度。

例如采用预加负载导轨和滚珠丝杠副等。

.微机的选择微机数控系统由存储器扩展电路接口电路伺服电机驱动电路检测电路等几部分组成。

.总体方案框图为实现机床所要求的分辨率，采用电机经齿轮减速再传动丝杆，为保证定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杆螺母副。

同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。

齿轮传动也要采用消除齿轮间隙的结构。

系统总体方案框图如下图总体方案框图第章机械部分改造设计与计算含电机计算与选择.横向进给伺服系统机械部分计算与校核实例计算切削力横切端面查综合作业指导书页式中车床床身上加工最大直径横切端面时主切削力可取纵