【正文】 CA140車床數(shù)控設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1 前言 1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的實(shí)際意義 12 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造總體方案的確定 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 總體方案的論證與確定 3 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 3 43 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 64 主軸編碼器 75 機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌的改造 86 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 9 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 10 10 10 齒輪減速器的設(shè)計(jì) 17 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選擇 18 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造設(shè)計(jì) 21 21 22 28 297 刀架的數(shù)控化改造 338 結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 35致謝 37IIXX學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)1 前言數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是將主運(yùn)動(dòng)的變速、起停，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度、位移大小，以及諸如刀具的選擇、交換、工件的夾緊、松開和冷卻的起、停等信息數(shù)字化，然后將這些數(shù)字信息送入數(shù)控系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)，由數(shù)控系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其他的執(zhí)行元件以完成加工任務(wù)。數(shù)控機(jī)床是多學(xué)科、新技術(shù)的合成體，是自動(dòng)化程度很高的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比較有很多特點(diǎn)： ，數(shù)控加工的切削量、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、使用刀具等加工所需條件、參數(shù)都可以根據(jù)工藝要求，預(yù)先編程予以規(guī)定，加工過程中避免了人為的干擾，大大提高了同一批產(chǎn)零件的一致性；，能加工形狀復(fù)雜的零件；；，減少操作失誤，降低廢品、次品；；。因此數(shù)控機(jī)床以其適應(yīng)性強(qiáng)、加工質(zhì)量穩(wěn)定、效率高、精度高的特點(diǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)通過對CA6140普通車床的數(shù)控化改造，提高了原機(jī)床的加工精度和擴(kuò)大了機(jī)床的適用范圍，使生產(chǎn)效率得到了很大的提高。該論文主要介紹了普通臥式車床機(jī)械部分的數(shù)控改造化，闡述了CA6140車床橫、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的實(shí)際意義隨著人民生活水平的不斷提高，物質(zhì)生活和精神生活不斷豐富，經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益加快，市場的變化就會(huì)愈來愈大，產(chǎn)品的品種愈來愈多，且產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期愈來愈短。這時(shí)，多品種單件小批生產(chǎn)的特點(diǎn)顯得愈來愈突出。這就要求企業(yè)要很好適應(yīng)多品種單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此企業(yè)淘汰舊機(jī)床和裝備數(shù)控機(jī)床是適應(yīng)這種要求必經(jīng)途徑。企業(yè)獲得數(shù)控機(jī)床有兩種途徑：一是對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，把傳統(tǒng)式的機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床；二是購置全新的數(shù)控機(jī)床。當(dāng)前我國的企業(yè)大多數(shù)為中小型的民營企業(yè)，購置全新的數(shù)控機(jī)床關(guān)于投資資金的利潤率、對企業(yè)流動(dòng)資金的影響、企業(yè)資金的籌措能力、投資的風(fēng)險(xiǎn)及資本的回收、技術(shù)上的可行性這幾個(gè)方面是企業(yè)不得不考慮的問題。綜合以上各個(gè)方面的因數(shù)，企業(yè)選擇對現(xiàn)有舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造是一個(gè)最好的選擇，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面：、交貨期短，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。通過對機(jī)床局部的改造，相較于購買全新的數(shù)控機(jī)床，一般能節(jié)省60%左右的資金，對于大型、特殊機(jī)床效果尤為明顯。此外還具有針對性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、投入少、見效快的特點(diǎn)，但有些情況特殊，如高速主軸、刀具自動(dòng)交換裝置、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝往往會(huì)使改造成本提高2 ~ 3倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50%左右。，便于操作維修。購買全新的數(shù)控機(jī)床，企業(yè)勞動(dòng)者不熟悉設(shè)備，需要經(jīng)過專門培訓(xùn)才能熟練操作和維修機(jī)床，耗費(fèi)時(shí)間。而通過對現(xiàn)有舊機(jī)床的數(shù)控化改造，是企業(yè)針對自身現(xiàn)有的機(jī)床提出的對機(jī)床性能、操作與維修的改進(jìn)，企業(yè)技術(shù)人員與操作者參與了改造過程，熟悉改造后的機(jī)床性能和操作維修特點(diǎn)，因此在操作維修培訓(xùn)上花費(fèi)時(shí)間短，見效快。機(jī)床一經(jīng)改造安裝好后，就能實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。普通機(jī)床與數(shù)控機(jī)床相比，形狀復(fù)雜的、噸位重的基礎(chǔ)零件，如底座、工作臺、床身、立柱、頂梁和滑枕等都是必不可少的。用舊機(jī)床進(jìn)行改造，重負(fù)使用這些基礎(chǔ)零件，必然縮短了制造周期并降低生產(chǎn)成本。再加上企業(yè)原有舊機(jī)床役齡長，相應(yīng)的這些基礎(chǔ)件的自然時(shí)效也長，內(nèi)應(yīng)力的消除使得機(jī)床主要基礎(chǔ)零件的精度穩(wěn)定性好。綜上所述，企業(yè)尤其我國的民營制造業(yè)企業(yè)，通過對現(xiàn)有舊機(jī)床的數(shù)控化改造是達(dá)到擁有數(shù)控機(jī)床，提高企業(yè)的生產(chǎn)率，適應(yīng)現(xiàn)在小批量多品種生產(chǎn)格局是一個(gè)很好的途徑。2 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造總體方案的確定 設(shè)計(jì)任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是對CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要對CA6140普通車床的機(jī)械部分進(jìn)行數(shù)控化改造。利用微機(jī)對橫、縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，，驅(qū)動(dòng)元件為步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺旋副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 總體方案的論證與確定CA6140型普通車床為臥式車床，主要加工軸類和直徑不太大的盤、套類零件，主軸水平安裝，刀具在水平面內(nèi)做縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其通用性較大，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且自動(dòng)化程度低，加工過程中的輔助時(shí)間較多，適用于單件、小批生產(chǎn)及修理車間等。本設(shè)計(jì)對CA6140車床的數(shù)控化改造是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，因此在對CA6140車床進(jìn)行改造時(shí)盡可能地減少改動(dòng)，以節(jié)約改造成本。 數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件，更具不同分類特點(diǎn)有不同分類方法，下面就其中兩種分類特點(diǎn)選擇數(shù)控系統(tǒng)。（1）按被控制對象運(yùn)動(dòng)軌跡可以分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。①點(diǎn)位控制系統(tǒng)，控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的精確位置，保證點(diǎn)與點(diǎn)之間準(zhǔn)確位置，此類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控鉆床、鏜床、沖床、測量機(jī)及某些加工中心。②直線控制系統(tǒng)，控制運(yùn)動(dòng)部件除了點(diǎn)與點(diǎn)之間準(zhǔn)確位置外，還要保證其移動(dòng)軌跡為一條直線，而且對位移速度也必須進(jìn)行控制，此類控制系統(tǒng)用于簡單的數(shù)控車床、鏜銑床及加工中心。③連續(xù)控制系統(tǒng)又稱為輪廓控制系統(tǒng)，采用該控制系統(tǒng)的機(jī)床能加工曲面、凸輪、錐度等復(fù)雜形狀的零件，多用于銑床、能加工曲面的車床、繪圖機(jī)。因?yàn)镃A6140普通車床主要用于對中小型軸類、盤類及螺紋零件的加工，所以在本次設(shè)計(jì)中選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）按伺服系統(tǒng)的類型分類可以分為：閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)。①閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制信號是數(shù)控裝置送來的指令與機(jī)床移動(dòng)部件實(shí)際位置反饋信號進(jìn)行比較所得的差值，此差值經(jīng)轉(zhuǎn)換、放大，通過控制坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行誤差修正，直至誤差消除。此系統(tǒng)精密加工中心、鏜銑床、超精密車床、超精密磨床等。②半閉環(huán)控制系統(tǒng)，其檢測元件安裝在電動(dòng)機(jī)或絲杠的軸端，對工作臺的實(shí)際位置不進(jìn)行檢測，由于絲杠、螺母到工作臺不在控制環(huán)類，比較容易獲得穩(wěn)定的控制特性。半閉環(huán)控制系統(tǒng)介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度雖沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便，因此廣泛用于各類連續(xù)控制的數(shù)控系統(tǒng)中。③開環(huán)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際動(dòng)作情況是不進(jìn)行檢查的，沒有被控制對象的反饋值。指令發(fā)出后不再反饋回來。該控制系統(tǒng)的精度完全取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度以及齒輪、絲杠的傳動(dòng)精度，因此，對傳動(dòng)元件的制造精度和裝配質(zhì)量要求較高。開環(huán)控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡單，技術(shù)簡單、造價(jià)低，維護(hù)容易，因此在數(shù)控機(jī)床發(fā)展過程中占有重要的地位，特別是舊機(jī)床改造中所占地位更為突出。由于本設(shè)計(jì)對CA6140普通車床的改造是經(jīng)濟(jì)型改造，因此采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。由上述所選擇的數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)可以采用8位微機(jī)，因?yàn)镸CS15系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、高性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)，所以采用MCS15系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。該系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大電路、I/O接口及光電隔離電路等組成。系統(tǒng)的加工程序與控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用兩排數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。（1）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控化改造由于前面在數(shù)控系統(tǒng)選擇中選擇了連續(xù)控制、開環(huán)控制系統(tǒng)，因此對CA6140的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)改造采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級減速器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副最后帶動(dòng)工作臺加工零件。在改造中需要拆除原有的掛輪、進(jìn)給箱、溜板箱、光杠，在原縱、橫向絲杠處安裝滾珠絲杠。（2）主傳動(dòng)系統(tǒng)、刀架以及導(dǎo)軌的數(shù)控化改造本設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，主傳動(dòng)系統(tǒng)改造中保留原有的傳動(dòng)系統(tǒng)和變速機(jī)構(gòu)，可以節(jié)約成本、減少改造量。拆除原有刀架換裝電動(dòng)刀架以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能，降低輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。通過對原車床導(dǎo)軌貼聚四氟乙烯軟帶可以大大減少摩擦阻力，提高了防爬行、耐磨、消振吸聲的能力。由以上數(shù)控系統(tǒng)的選擇和機(jī)械部分的數(shù)控化設(shè)計(jì)改造與選擇，可以確定本次對CA6140型普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的總體結(jié)構(gòu)， CA6140數(shù)控化改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的總體結(jié)構(gòu)圖3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造機(jī)床主傳動(dòng)的作用是把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩通過變速箱傳遞給主軸，使工件或刀具以各種不同的速度。主傳動(dòng)性能的好壞，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)廣泛采用交直流主軸電動(dòng)機(jī)，這就是的主傳動(dòng)的功率和調(diào)速范圍較普通機(jī)床大為增加。同時(shí)為了進(jìn)一步滿足對主傳動(dòng)調(diào)速和扭矩輸出的要求，在數(shù)控機(jī)床上常采用機(jī)電相結(jié)合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速和機(jī)械齒輪變速這兩種方法。盡管如此，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)仍較以往的普通機(jī)床有了極大的簡化，主軸箱內(nèi)各種零件如軸、