【正文】 本設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，主傳動系統(tǒng) 改造中 保留原有的傳動系統(tǒng)和變速機(jī)構(gòu) ，可以節(jié)約成本、減少改造量。 機(jī)械部分的 數(shù)控化設(shè)計(jì) 改造 與 選擇 （ 1） 進(jìn)給傳動系統(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)給傳動系統(tǒng)改造采用 步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)過一級減速器驅(qū)動滾珠絲杠副最后帶動工作臺加工零件。該系統(tǒng) 由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、步進(jìn)電動機(jī)功率放大電路 、 I/O 接口及光電隔離電路 等組成。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)電動機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的精度完 全取決于步進(jìn)電動機(jī) 的步距精度以及齒輪、絲杠的傳動精度，因此，對傳動元件的制造精度和裝配質(zhì)量要求較高。 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)際動作情況是不進(jìn)行檢查的，沒有被控制對象的反饋值。 ② 半閉環(huán)控制系統(tǒng)，其檢測元件安裝在電動機(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。 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，進(jìn)行XX 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 誤差修正，直 至誤差消除。因?yàn)?CA6140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 直線控制系統(tǒng)，控制運(yùn)動部件除了點(diǎn)與點(diǎn)之間準(zhǔn)確位置外，還要保證 其移動軌跡為一條直線，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。 （ 1） 按被控制對象運(yùn)動軌跡可以分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng) 、連續(xù)控制系統(tǒng)。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，以節(jié)約改造成本。 利用微機(jī)對橫、縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，縱向 脈沖當(dāng)量為 ，橫向脈沖當(dāng)量為 ， 驅(qū)動元件為步 進(jìn)電機(jī)，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺旋副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。 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。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。 。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。 熟悉設(shè)備，便于操作維修。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。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。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。 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 。 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。 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； 強(qiáng)，能加工形狀復(fù)雜的零件 ； ； ，減少操作失誤，降低廢品、次品； ； 的自動化。 Stepping MotorXX 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì) II 目錄 1 前言 .................................................................. 1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的實(shí)際意義 ........................................ 1 2 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 機(jī)械部分的數(shù)控化設(shè)計(jì)改造與選擇 ............................. 4 3 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 .................................................. 6 4 主軸編碼器 ............................................................ 7 5 機(jī)床滑動導(dǎo)軌的改造 .................................................... 8 6 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì) .......................................... 9 縱向進(jìn)給傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì) ............................... 10 切削力的確定 .............................................. 10 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 ............................ 10 齒輪減速器的設(shè)計(jì) .......................................... 17 步進(jìn)電動機(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 切削力的確定 .............................................. 21 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算和選型 ................................ 22 齒輪減速器的設(shè)計(jì) .......................................... 28 步進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算與選擇 .................................... 29 7 刀架的數(shù)控化改造 ..................................................... 33 8 結(jié)論 ................................................................. 34 參考文獻(xiàn) ............................................................... 35 致謝 ................................................................... 37 XX 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 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)動的變速、起停，進(jìn)給運(yùn)動的方向、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)。 NC transformation。主傳動系統(tǒng)部分保留原機(jī)床 的主軸手動變速；進(jìn)給傳動系統(tǒng)的縱向與橫向改造都是采用步進(jìn)電 機(jī)通 過一級齒輪減速后驅(qū)動滾珠絲杠；原刀架拆除加裝自動轉(zhuǎn)位刀架（四工位）實(shí)現(xiàn) 自動換刀；加裝脈沖發(fā)生器 以實(shí)現(xiàn)切削螺紋功能； 數(shù)控系統(tǒng)選擇 MCS51系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)。因此對機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造不失為一個(gè)良策。數(shù)控機(jī)床很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)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，大幅提高生產(chǎn)效率 。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì) 主要研究的是對 CA6140 車床的機(jī)械部分進(jìn)行數(shù)控改造，以達(dá)到提高 CA6140 車床的加工質(zhì)量，高效利用現(xiàn)有的資源，減少企業(yè)購買新數(shù)控設(shè)備的成本。機(jī)床的導(dǎo)軌以及滑動絲杠、支承軸承等也有不同程度的磨損機(jī)床的導(dǎo)軌以及滑動絲杠、支承軸承等也有不同程度的磨損 ， 加工精度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求 。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)床的自動化程度，比較符合我國的國情，對普通機(jī)床數(shù)控化改造不失為一種較好的良策。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)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(jī)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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) 系部： 專業(yè)： 學(xué)號： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱）： 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo) 目前我國有許多的制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備還是傳統(tǒng)的機(jī)床，用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力， 直接影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。企業(yè)要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發(fā)展 ,它必須在最短的時(shí)間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本，制造出合乎市場需要的、性能合適的產(chǎn)品，而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，制造周期的快慢，生產(chǎn)成本的高低，又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。但從目前企業(yè)面臨的情況看，因數(shù)控機(jī)床價(jià)格較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。 CA6140 是傳統(tǒng)的普通車床，自動化程度不高，無法加工復(fù)雜型面，工作效率低，機(jī)床且使用年限已久，強(qiáng)電控制電路的很多元件都已呈現(xiàn)老化現(xiàn)象，故障率高。 因此 對 CA6140 普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，可擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，充分發(fā)揮該機(jī)床的加工能力，提高機(jī)床的生產(chǎn)效 率 。 2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容 CA6140 普通車床的數(shù)控改造機(jī)械部分的改造主 要涉及到車床的縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造和刀架的改造，本設(shè)計(jì)要求如下 ：Xx 學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì) (1)將普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 (2)主要 完成機(jī)械部分改造 (3)繪制機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖 3．主要參考文獻(xiàn) [1]曾勵主編 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京：高等教育出版社， 2021 [2]余英良主編 .機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 [3]林奕鴻等編著 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economic design of NC Abstract The manufacturing industry experience both at home and abroad shows that the development of manufacturing industry of foundation is numerical control machine tools .CNC machine tool solves th