【正文】 機械設計及自動化專業(yè)課程設 計（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設計 第 1 頁 共 28 頁 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設計 目錄 摘要 ???????????????????????????????? 1 第 1 章 緒論 ???????????????????????????? 1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史 ?????????????????????? 1 數(shù)控機床現(xiàn)狀 ???????????????????????? 2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ????????????????????? 3 機床數(shù)控化改造的必要性 ??????????????????? 4 主要技術指標 ?????? ?????????????????? 4 第 2 章 華中 HNC21 數(shù)控 車削系統(tǒng) 介紹 ????????????????? 4 第 3 章 普通車床的數(shù)控改造可行性論證 ???????????????? 11 技術可行性 ????????????????????????? 11 機床本身 ?????????????????????????? 11 加工對象分析 ???????????????????????? 12 市場可供性 ????????????????????????? 12 第 4 章 總體方案的確定 ??????????????????????? 12 總體方案設計要求 ?????????????????????? 12 設計參數(shù) ?????????????????????????? 13 第 5 章 進給傳動部件的計算和選型 ?????????????????? 16 脈沖當量的確定 ??????????????????????? 16 切削力的計算 ???????????????????????? 17 滾珠絲杠螺母副的計算和選型（縱向） ?????????????? 17 工作載荷 Fm 的計算 ???????????????????? 17 最大動載荷 FQ 的計算 ??????????????????? 17 初選型號 ???????????????????????? 17 傳動效率η的計算 ???????????????????? 18 剛度的驗算 ??????????????????????? 18 壓桿穩(wěn)定性校核 ????????????????????? 18 步進電動機的計算與選型 (縱向 ) ???????????? ??? 18 計算加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量 Jeq???????? 18 計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩 Teq??????? 19 步進電動機最大靜轉矩的選定 ??????????????? 21 步進電動機的性能校核 ?????????????????? 21 主軸交流伺服電機的計算與選型 ???????????????? 22 主軸的變速范圍 ????????????????????? 22 初選主軸電機的型號 ??????????????????? 22 主軸電機的校核 ????????????????????? 22 第 6 章 繪制進給伺服系統(tǒng)的機械裝配圖 ???????????????? 22 第 7 章 元件的選擇 ????????????????????????? 23 聶鷗： 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設計 2 結論 ??????????????????????????????? 24 致謝 ??????????????????????????????? 25 參考文獻 ????????????????????????????? 26 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設計 摘要 中國是一個傳統(tǒng)的機械制造大國，但其裝備水平落后，特別是一些老的機械制造廠大多還是比較舊的機床，遠遠不能滿足加工的要求。針對目前制造業(yè)的技術裝備現(xiàn)狀，對傳統(tǒng)機械制造業(yè)裝備進行改造，解決機械制造業(yè)中的一些技術問題，用現(xiàn)代先進技術對舊的設備進行改造和提升，是我國制造業(yè)的發(fā)展方向。本課題是針對己報廢的 C6140普通廢舊車床進行數(shù)控化改造，其現(xiàn)實意義在于如何尋找一種可行的、有推廣價值的設備改造方法，對傳統(tǒng)機械制造行業(yè)的技術裝備進行技術提升，以解決目前設備老化所帶來的問題 。 本設計說明書包括：概論、總體設計方案的擬定和驗證、主傳動部分的改造設計、伺服進給系統(tǒng)的改造設計、自動轉位刀架的選擇設計、編碼盤安裝部分的結構設計等幾個部分。改造后的機床，主運動實現(xiàn)自動變速，縱向、橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)控控制，并要求達到縱向最小運動單位為 /脈沖，橫向最小運動單位 ，刀架要是自動控制的自動轉位刀架，要能自動切削螺紋。 關鍵詞 :機床改造 數(shù)控技術 進給系統(tǒng) 滾珠絲杠 自動刀架 第 1 章 緒論 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史 1946 年誕生了 世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。 6 年后，即在 1952 年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。 數(shù)控（ NC ）階段（ 1952 ～ 1970 年） 早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要 求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 “搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬機械設計及自動化專業(yè)課程設 計（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設計 第 1 頁 共 28 頁 件連接數(shù)控（ HARDWIRED NC），簡稱為數(shù)控（ NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代 —— 電子管； 1959 年的第二代 —— 晶體管； 1965 年的第三代 —— 小規(guī)模集成電路。 計算機數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 到 1970 年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（ CNC)階段（把計算機前面應有的“通用 ”兩個字省略了）。到 1971年，美國 INTEL 公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件 —— 運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（ MICROPROCESSOR),又可稱為中央處理單元（簡稱 CPU)。 到 1974 年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。由于微處理器 是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。 到了 1990 年， PC 機 (個人計算機，國內(nèi)習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于 PC 的階段。 總之 ,計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即 1970 年的第四代 —— 小型計算機； 1974 年的第五代 —— 微處理器和 1990年的第六代 —— 基于 PC（國外稱為 PC— BASED）。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即 CNC ）了，而我國仍習慣稱數(shù)控（ NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控” ,實質上 已是指“計算機數(shù)控”了。 數(shù)控機床現(xiàn)狀 近年來我國企業(yè)的數(shù)控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機床中，除少量機床以 FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2020年，我國機床工業(yè)產(chǎn)值已進入世界第 5名，機床消費額在世界排名上升到第 3位，達 億美元，僅次于美國的 ，消費額比上一年增長 25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上 升態(tài)勢， 2020 年進口機床躍升至世界第 2 位，達 億美元，比上年增長 %。 近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機床、數(shù)控剪板機、數(shù)控成形折彎機、數(shù)控壓鑄機等，普通機床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機床、液壓壓力機、木工機床等。出口的數(shù)控機床品種以中低檔為主。 狀況分析 1. 新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導地位。 例如：全長 33 公里的上海磁懸浮快速列車線，是 “ 十五 ” 期間國家重點建設項目，其中組成列車線的 2550 根軌道梁 是整個工程的最關鍵部分，對加工軌道梁的精度提出了相當高的要求。沈陽機床集團機床股份有限公司中捷友誼廠以工期 6 個月、標的 6200萬元在磁懸浮軌道專用數(shù)控機聶鷗： 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設計 4 床項目公開招標中折桂，并于 當年 8月底將一次性驗收合格的 8臺數(shù)控鏜銑床組成的軌道梁生產(chǎn)線一次試車成功，目前這套銑鏜加工中心已加工出軌道梁 1100根，確保了軌道梁的加工精度和速度，為實現(xiàn)年底試車打下了良好的基礎。 2. 數(shù)控機床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。 2020年國內(nèi)數(shù)控金切機床產(chǎn)量已達 ，比上年增長 %。金切機床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率從 2020年的 %提高到 2020年的 %。 3. 數(shù)控機床發(fā)展的關鍵配套產(chǎn)品有了突破。 近年來通過政府的支持，數(shù)控機床配套生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。如北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司建立了具有自主知識產(chǎn)權的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺；煙臺第二機床附件廠開發(fā)了為數(shù)控機床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置；濟南第二機床集團公司的數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑床及數(shù)控鍛壓設備等 30多個系列 100多個品種的數(shù)控配套產(chǎn)品 。 1. 國際機床市場的消費主流是數(shù)控機床 1998年世界機 床進口額中大部分是數(shù)控機床，美國進口機床的數(shù)控 化率達 70%，我國為 60%。目前世界數(shù)控機床消費趨勢己從初期以數(shù)控電加工機床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉向以加工中心、專用數(shù)控機床、成套設備為主。 2. 國外數(shù)控機床的網(wǎng)絡化 隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術日益普遍運用，數(shù)控機床走向網(wǎng)絡化、集成化已成為必然的趨勢和方向，互聯(lián)網(wǎng)進入制造工廠的車間只是時間的問題。從另一角度來看，目前流行的 E