【文章內(nèi)容簡介】 因此能夠完成很多普通機床 很難完成或者根本不能加工的、具有復(fù)雜型面 、要求高精度 的零件的加工 ； 4） 許多數(shù)控機床如加 工中心具有自動換刀功能，使零件一次裝夾之后就能夠完成多個加工部位的加工，實現(xiàn)了一機多用，大大節(jié)省了設(shè)備和廠房面積 ； 5） 生產(chǎn)者可以對生產(chǎn)成本進行預(yù)算，并對生產(chǎn)進度進行合理的安排，以達到提高經(jīng)濟效益的目的 ； 6） 應(yīng)用數(shù)控機床進行生產(chǎn)，減輕了工人的勞動強度，提高了工人工作的環(huán)境質(zhì)量，增加了工人的生產(chǎn)積極性，促進了生產(chǎn) ，提高了生產(chǎn)效率 。 柳州 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 機床數(shù)控化改造的意義 4 3 機床數(shù)控化改造的意義 制造技術(shù)和自動化水平的高低已成為一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的 重要標(biāo)志，而其中最具代表性的就是數(shù)控機床。目前，我國是機床生產(chǎn)大國，但不是機床制造強國，國產(chǎn)機床的發(fā)展仍然難以支撐國民經(jīng)濟和國防軍工的需要。與世界先進水平相比差距仍然十分明顯。因為一方面我國普通 機床保有量大，要將普通機 床淘汰掉是不經(jīng)濟的， 也是不現(xiàn)實的；另一方面，從我國目前生產(chǎn)狀況來看，仍然以生產(chǎn)普通機 床為主。然而，用普通機床加工出來的產(chǎn)品 普遍存在質(zhì)量差、品種少、 精度低 、成本高、供貨期長等缺點，從而使產(chǎn)品在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，這將直接影響一個企業(yè)的生產(chǎn)效益以及生存和發(fā)展。所以大力提高機床的數(shù)控化率已迫在眉睫 ，有很大的意義 ，而且普通機 床的數(shù)控化改造將會長期存在，并會不斷的發(fā)展 。 機床數(shù)控改造的意義 ： 1）節(jié)省資金。 機床的數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省 60%左右 的費用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的 1/3。即使將原機床的結(jié)構(gòu)進行徹底改造升級也只需花費購買新機床 60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。 2）性能穩(wěn)定可靠。因原機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。 3） 提高生產(chǎn)效率。 機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 3 至 5 倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用而且可以縮 短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 4）可以采用最新的控制技術(shù)。可以根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機床改造為具有當(dāng)今水平的機床。 5 4 CA6132 普通車床數(shù)控化改造 問題的提出 數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，在機械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。但從目前企業(yè)面臨的情況看，因數(shù)控機床 價格較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。我國作為機床大國，對普通機床數(shù)控化改造不失為一種較好的良策。因此為了今后在工作中能盡快的熟悉使用數(shù)控技術(shù)對機床進行數(shù)控化改造，本次畢業(yè)設(shè)計我選擇對 CA6132普通車床進行數(shù)控化改造，通過這次設(shè)計以提高自己在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用方面的能力。 改造的主要內(nèi)容 本次改造的普通車床型號為 CA6132 如下圖， 其 有關(guān) 參如下， 基本參數(shù) 6 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 340 刀架上回轉(zhuǎn)直徑 mm 180 二頂尖間距離 mm 750 主軸通孔直徑 mm 50 主軸頭形式 ISO 720/II 床身導(dǎo)軌寬度 mm 400 床身導(dǎo)軌硬度 HRC 52 主電機功率 kW 4 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r/min 301600 根據(jù)以上參數(shù)以及改造的相關(guān)要求對其進行數(shù)控化改造，主要包括傳動系統(tǒng)的機械改造和數(shù)控裝置的設(shè)計。由于對經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工精度要求不高 （一般能達到半精 加工精度就可以了） ，為簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，選用 半 閉環(huán) 控制系統(tǒng)。通過控制縱、橫進給系統(tǒng)，保證改造后的車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停等功能。為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用 伺服 電 機經(jīng)齒輪減速再傳動絲杠；為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。為了能實現(xiàn)螺紋加工 ,在主軸上連接旋轉(zhuǎn)編碼器 。為了能實現(xiàn)自動換 刀 ,改用數(shù)控電動刀架 。 機械部分的改造 主傳動系統(tǒng)的改造 為了降低成本和改造的工作量，突出改造的經(jīng)濟性，保留原有傳動系統(tǒng)和變速機構(gòu) ， 乘用機床原有的普通三相異步交流電動機拖動 ，即能滿足改造的要求。考慮到加工過程中當(dāng)電網(wǎng)電壓和切削力矩發(fā)生變化時 ,電機的轉(zhuǎn)速也會隨之波動 ,直接影響加工零件的表面粗糙度。因此為提高加工精度 ,實現(xiàn)主軸自動無級變速 ,在主軸上 增加了交流異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng) ,從而不需進行機械換檔。 現(xiàn)在我們選用安川變頻器 進行變頻調(diào)速 。 （ 1） 變頻器容量的選擇 變頻器容量選擇的基本原則是負(fù)載電流不超過變頻器額定的電流 。由于變頻 7 器的過載能力沒電機的 的過載能力強，所以電動機有過載時，損壞的首先是就變頻。因此選擇變頻器的電流和功率應(yīng)比電動機的電流或功率在一個等級，一般為 P ≥ I ≥ 式中 P 變頻器額定功率 (kW)。 PM 電動機額定功率 (kW)。 I 變頻器額定電流 (A)。 Imax 電動機額定電流 (A). 所以我們現(xiàn)在選用安川 Varispeed G7 系列變頻器 400V 級中的 CIMRG7A45P5為我們所用的變頻器。 （ 2）編碼器的選擇： 由于 車削加工過程常常會遇到螺紋加工，所以要在主軸上連接一旋轉(zhuǎn)編碼器供加工螺紋使用。旋轉(zhuǎn)編碼器與車床主軸之間用彈性元件聯(lián)結(jié)，具體用波紋管聯(lián)結(jié)。通過 對比，選用上海恒祥光學(xué)電子有限公司的 S70 系列增量型 旋轉(zhuǎn)編碼器。其相關(guān)資料如下， 8 外徑 :Ф70（實心軸）軸徑 :Ф8 D型口 連接方式 :插座側(cè)出 電壓 :DC5～ 24V 分辨率 :10～ 5000P/R 輸出形 式 : 集電極開路、電壓、長線和推拉輸出 防護等級 :IP54 安裝形式：軸向固定 滾珠絲杠和伺服電機的選擇計算 為了提高傳動效率和產(chǎn)品的加工精度，縱、橫向傳動全部用滾珠絲杠。由于本次改造的是經(jīng)濟型數(shù)控機床，其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，調(diào)試、維護方便，一般用于精度不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床，并且本次改造的機床主要用于粗加工及半精加工。為降低改造成本，決定采用 伺服半閉 環(huán)控制方式對 X 軸（橫向）和 Z 軸（縱向）進給系統(tǒng)進行改造。采用 伺服 電機經(jīng)齒輪減速再傳動給 X 軸和 Z 軸絲杠；為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦 力，選用滾珠絲杠螺母副。 縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計 經(jīng)濟型數(shù)控車床的改造一般是 伺服 電動機減速驅(qū)動絲桿，螺母固定在溜板箱上，帶動刀架左右移動。 伺服 電機的布置，可放在絲桿的任意一端，對車床的改造來說，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計要求的那么高，而從改造方便，實用方面考慮，一般都把步進電機放在縱向絲桿的右端。 縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 已知條件 ： 9 工作臺重量 W=800N，加速時間常數(shù) t=25ms，滾珠絲杠基本導(dǎo)程 Lo =6mm，快速進給速度 Vmax =2m/min。 切 削 力計算由《機床設(shè)計手冊》可知，切 削 功率式中 Pc=Nη K P電機功率 ， 由條件我們選 P=4 KW η 主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ～ ,取η =。 K進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K= 則： Pc =4 = 切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力 (或轉(zhuǎn)距 )和最大切削轉(zhuǎn)速 (或轉(zhuǎn)速