【正文】 了解數(shù)控機(jī)床的概念所謂數(shù)字控制是按照含有機(jī)床 刀具 運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過程而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作它的優(yōu)點(diǎn)很多可以在同一機(jī)床上一次裝 夾可完成多個(gè)操作生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)但它的價(jià)格昂貴由于我國(guó)現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床自動(dòng)化程度低要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金為了解決這個(gè)問題也為了適應(yīng)多品種中小批量零件加工我們選擇機(jī)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改 造縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造拆去原機(jī)床的溜板箱光 杠與絲杠以及安裝座配上滾珠絲杠及相應(yīng)的安裝裝置縱向驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)及減速箱安裝在車床的床尾不占據(jù)絲杠空間橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造拆除橫向絲杠換上滾珠絲杠由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)總體設(shè)計(jì)方案 C6140 車床主軸轉(zhuǎn)速部分保留圓機(jī)床的手動(dòng)變速功能車床的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)最后根據(jù)已知條件對(duì)縱向橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算 關(guān)鍵詞運(yùn)動(dòng)信息滾珠絲杠步進(jìn)電機(jī)CJK6140 NC Lathes Vertical Feed System Design ABSTRACT Numerical Control NC is any machining process in which the operations are executed automatically in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement When Numerical Control is performed under puter supervision it is called Computer Numerical Control CNC CNC machines have many advantages over conventional machines For example there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased One of its disadvantages is that they are quite expensive In our country conventional machine is used widely So if the machines are replaced there is going to need a large money In order to agree with the development of our economy we can reform the conventional machines The reformation of the tool movement we demolish the current smooth leading leading screw and installing stand Then replace the ball leaking to the relevant position The reformation of the horizontal mechanism we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw And Stepper motor drives the screw The overall master design the spindles gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by the ball screw which is drove by the Stepper motors The last we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers Key words tool movementconventional machinesStepper motor 目 錄 CJK6140 數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 摘 要 I ABSTRACT II 第一部分 緒 論 1 第二部分 設(shè)計(jì)方案的確定 3 21 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 3 22 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 3 23 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 4 24 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 第三部分 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 6 31 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 32 切削力的計(jì)算 6 33 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 求軸向力 7 計(jì)算絲杠動(dòng)載荷 Cj 7 絲杠效率計(jì)算 8 校核 8 34 齒輪箱減速器設(shè)計(jì)部分 9 傳動(dòng)比 i 9 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 9 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 11 設(shè)計(jì)計(jì)算 12 35 其他機(jī)械設(shè)計(jì)部分 12 減速箱最小輸出軸的計(jì)算 12 軸承的選擇 13 36 步進(jìn)電機(jī)的選擇 13 計(jì)算減速器的傳動(dòng)比 I 13 統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 13 確定步進(jìn)電機(jī)動(dòng)力參數(shù) 14 第四部分 數(shù)控設(shè)計(jì) 17 41 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路 17 基本硬件組成 17 硬件配套及基本結(jié)構(gòu) 17 接口線路 18 光電隔離電路 19 功 率放大器 19 輔助電路 19 42 軟件設(shè)計(jì) 19 第五部分 使用說明 25 51 概述 25 52 主要技術(shù)參數(shù) 25 53 主要功能 25 54 安裝調(diào)整步驟 25 55 機(jī)床使用步驟簡(jiǎn)述 25 56 維護(hù)和保養(yǎng) 26 第六部分 結(jié)束語(yǔ) 27 參 考 文 獻(xiàn) 28 第一部分 緒 論 隨著微電子計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展與應(yīng)用精密機(jī)械技術(shù)與這些前沿學(xué)科的相互滲透使機(jī)械系統(tǒng)向著高技術(shù)集成系統(tǒng)的方向發(fā)展這是當(dāng)今機(jī)械科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)機(jī)械工程學(xué)科正朝著機(jī)電一體化方向發(fā)展而數(shù)控機(jī)床便是此領(lǐng)域中的一個(gè)典 型發(fā)展方向隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高改行頻繁目前機(jī)械零件加工中單件小批量加工約占 80 因此對(duì)加工設(shè)備不僅要求具有高的加工精度和生產(chǎn)效率而且還要具備有相當(dāng)?shù)娜嵝约褥`活通用能迅速適應(yīng)加工零件的變更數(shù)控機(jī)床較好地解決了形狀復(fù)雜精密小批多變的零件的加工問題它具有適應(yīng)性強(qiáng)較高的加工精度穩(wěn)定的加工質(zhì)量和高生產(chǎn)效率的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)所以數(shù)控機(jī)床是一種靈活而高效的自動(dòng)化機(jī)床隨著電子自動(dòng)化計(jì)算機(jī)和精密測(cè)試等技術(shù)的發(fā)展數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位將變得越來越重要了 數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)型改造實(shí)質(zhì)是機(jī)械工程技術(shù) 與微電子技術(shù)的結(jié)合經(jīng)改造后的機(jī)床加工的精度效率速度都有了很明顯的提高適合我國(guó)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展要求本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)床機(jī)械部分進(jìn)行改造以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及刀架的快速換刀使傳動(dòng)系統(tǒng)變得十分簡(jiǎn)單傳動(dòng)鏈大大縮短傳動(dòng)件數(shù)減少?gòu)亩岣邫C(jī)床的精度設(shè)計(jì)中我們對(duì)有關(guān)數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造的相關(guān)書籍刊物進(jìn)行大量閱讀收集了很多資料了解了數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況數(shù)控機(jī)床的組成及其工作原理擴(kuò)大了我們的知識(shí)面 Machining Center直接數(shù)字控制系統(tǒng)即計(jì)算器群控系統(tǒng) DCN Direct Numerical Control 自適應(yīng)控制系統(tǒng) AC Adaptive Control 柔性控制系統(tǒng) FMS Flexible Manufacturing System 計(jì)算器集成綜合制造系統(tǒng) CIMS Computer Integrated Manufacturing System 等進(jìn)一步說明數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為組成現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì) CAD 制造 CAM 檢驗(yàn) CAT 于生產(chǎn)管理等全部生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本設(shè)備 數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品它把刀具和工件之間的相對(duì)位置機(jī) 床電機(jī)的啟動(dòng)和停止主軸變速工件松開和夾緊刀具的選擇冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)經(jīng)過譯碼運(yùn)算發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件加工出所需的工件 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比其主要有以下的優(yōu)點(diǎn) 1 適應(yīng)性強(qiáng)適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件 在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)只需重新編制新工件的加工程序就能實(shí)現(xiàn)新工件加工 2 加工精度高 3 生產(chǎn)效率高 4 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度改善勞動(dòng)條件 5 良好的經(jīng)濟(jì)效益 6 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn) 品需求量逐年激增我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步特別是在機(jī)床的高速化多軸化復(fù)合化精密化方面進(jìn)步很大但是國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比還存在差距還不能滿足國(guó)家建設(shè)的需要 我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床但機(jī)床的素質(zhì)差性能落后單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的 110 左右差距太大急待改造 舊機(jī)床的數(shù)控化改造顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置使其具有一定的自動(dòng)化能力以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo) 隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改 造中機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控?cái)?shù)顯 PC 技術(shù)改造普通機(jī)床并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限國(guó)家大機(jī)床需要量大因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床而我國(guó)的舊機(jī)床很多用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床在投資少的情況下使其既能滿足加工的需要又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度比較符合我國(guó)的國(guó)情 1984 年我國(guó)開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)并用于改造舊機(jī)床到目前為止已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)可以預(yù)料今后機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及所以說本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性和實(shí)用性第 二部分 設(shè)計(jì)方案的確定 利用微機(jī)對(duì)縱橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制縱向 Z向脈沖當(dāng)量為 001mm脈沖驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架總體方案的論證 對(duì)于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少以降低成本 21 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)由于要求 CA6140 車床加工復(fù)雜輪廓零件所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng) 圖 11 控制系統(tǒng)框圖 22 伺服