机电一体化-ca6140横向进给系统的数控化改造_本科论文.doc

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1、各专业全套优秀毕业设计图纸西安工业大学机电一体化课程设计CA6140横向进给系统的数控化改造学生：学号：110209专业：机械设计制造及其自动化日期：2014.7.1摘要目前大多数企业还有数量众多，而且还有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低，不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。而把普通机床改装成数控机床不失为一条投资少，提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为机械制造强国的进程中占有一席之地。数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，产品

2、质量稳定、可靠，生产效率高，可加工形状复杂的零件，改善劳动条件，有利于生产管理和机械加工自动化的发展。 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 目前机床数控化改造的市场在我国有很大发展空间，用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须

3、大力提高机床的数控化率。本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能以及最后改造方案的确定。关键字：机床，数控化，改造一、总体改造方案的确定1.CA6140普通车床简介车床基本组成如下图所示：2.改造内容及要求本课程设计要求在熟悉CA6140进给机构的基础上，对其进行数控化改造，使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，由此不但可以提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短。具体要求如下：（1）在综合考虑资金投入、车窗性能的基础上，将普通车床的横向进给轴进行数控化改造，确定系统改造方案；（2）按照系统改造方案，应用提供的设计

4、参数，选择、校核驱动电机、滚珠丝杠和传动齿轮，并对其他相关机械结构进行设计，设计完成时要求绘制出横向轴的装配图，并撰写设计说明书。注意：横向结构设计要考虑与CA6140主体的安装问题3.主要设计参数滑架重量300N；直线脉冲当量0.005mm/p；最大工进速度0.3m/min；最快移动速度1.0m/min；工作载荷1000N；摩擦系数0.1；横向最大行程400mm；4.确定改造方案由于被改装的机床本身的机械结构不是按数控机床的要求设计的，其精度和刚度等性能指标往往不能满足数控机床的要求，因此将普通机床改造为全功能的数控机床，一味追求先进指标则会得不偿失，所

5、以确定总体方案的原则应当是在满足生产需要的前提下，对原机床尽可能减少机械部分的改动量，选择简单易用的数控系统，达到合理的性价比。本次改造设计要求就是根据这一原则提出的。根据设计要求、依据设计参数及机床数控改造的理解，总体方案确定如下：（1）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机床应具有定位、直线插补、顺、逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，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，采用步进电机开环控制系统。（2）机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，

6、为保证一定的传动精度和平稳度，尽量减少摩擦量力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为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。5.黑箱法6.功能树7.形态学矩阵二、横向进给系统机械传动部分的设计机床进给系统机械传统部分的设计计算内容包括：确定进给系统所受的载荷、系统的脉冲当量、运动部件的等效负载转动惯量以及等效负载转矩的计算，滚珠丝杠副的选择、各传动零部件的设计计算、导轨的设计、电机的选择、绘制进给系统机械传动部分的装配图、零件图等。1.确定系统的脉冲当量一个进给脉冲使机床运动部件产生的位移量称为脉冲当量，是评价数控加工精度

7、的一个基本技术参数。设计参数中给出横向是0.005m/p。2.计算切削力切削力的计算方法有多种，既可以根据切削用量计算，也可以根据主传动功率计算或根据经验公式计算。纵切外圆：根据主传动功率计算法，主切削力为式中：PE——主传动系统的功率（KW）；——主传动系统的传动效率，通常取0.8；nj——机床主轴的计算转速（r/min）;D——在床身上工件的最大回转直径（m）。对于CA6140普通车床，PE=7.5KW，D=0.4m，nj=50r/min。所以主切削力计算出来之后，根据经验公式Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4，计算出Fx和Fy横切端面：横切端面时

8、的主切削力F’z可取纵向切削力的1/2。此时走刀抗力为F’y,吃刀