C型普通车床改造数控机床正文.doc

毕业设计的目的 毕业设计是学生综合运用所学过的基本理论，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，其主目的： （1）培养学生综合分析的解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学过的知识 （2）培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。 （3）培养学生正确使用技术资料，国家标准，有关手册图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 （4）培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，面向工作和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 第一章 设计方案的确定 C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。 一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。 本设计主要是对C6140普通型车床进行数控改造，用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制，开环控制虽然有不稳定、振动等缺点，但其成本较低，经济性较好，车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步进电动机。系统传动主要有：滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种，经比较分析：前者传动效率及精度较低，后者精度和效率高，但成本高，考虑对车床的性能要求，故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀，因此采用自动转位刀架。 一 总体设计方案的确定 由于是对车床进行数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用前提下，对同床的改动尽可能少，以降低成本。根据这一原则，决定数控系统采用开环控制；传动系统采用滚珠丝杠螺母传动；驱动元件采用步进电动机；数控系统采用JWK型系统；刀架采用自动转位刀架。这样车床既保留原有功能，又减少了改造数量。 二 机械部分的改造设计与计算 将普通车床改造成数控机床，除了增加控制系统外，机械部分也应进行相应的改造，其中包括：纵向和横向进给系统的设计选型，以及自动转位刀架的选型。 （一）纵向进给系统的设计选型 1、经济数控车床的改造，采用步进电动驱动纵向进给，有两种方案：一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上；第二种是纵丝杠固定、电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的改造而言，采用第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。从改装方便，实用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。 2、纵向进给系统的设计计算，已知条件： 工作台重量：W=80kgf=800N 时间常量： T=25ms 行 程： s=640mm 步 驱 角： 2=0.75o/step 快速进给速度：Vmax=2m/ms 脉冲当量： 8p=0.01mm/8tep （1）切削力的计算 由《机床设计手册》得公式 No=Ndη （公式一） 其中 NO — 为传动件的额定功率 Nd—主电机的额定功率，见使用说明书得：Nd=4.5 kw η — 从电机到所计算的传动轴的传动效率（不含轴承的效率） 从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以 η=n1×n2 由《机床设计手册》得n1 =0.96 n2=0.99 所以：η=0.96×0.99=0.9504 取 η=0.95 η即N=4×0.95=3.8（kw） 又因为主传动系统效率一般为0.6～0.7 之间，所以取0.65 所以NC（进给效率）=3.8×0.65=2.47（kw） 由《机械加工工艺手册》得Pm= ×9.8 （公式二） ≈ 式中Vs ——切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等 时，如D=40mm时，取Vs=100m/min 主切削力 FZ = =151.164（Rgf）=1511.64N 由《机床设计手册》得主切削力 FZ=CFzapxfx×fyfz×kfz(经验公式) CFzapxfx fyfz kfz (公式三) 对于一般切削情况，切削力中的指数xfx≈1 ?FZ=0.75 Kfz≈0 CFZ=188kg/㎜2=1880Mpa F2的计算结果如下： ap(㎜) 2 2 2 3 3 3 f(㎜) 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 Fz(N) 105 1524 1891 1681 2287 2837  为便于计算,所以取Fz=1511.7N,以切削深度ap=2㎜ 走刀量f=0.3㎜为以下计算以此为依据。 由《机械床设计手册》得，在一般外