【正文】 它投資較數(shù)控低，但對(duì)工人的操作技能要求較高，因此工人工資水平高。 普通車(chē)床數(shù)控化改造的好處（1）有利于普通車(chē)床的再次利用經(jīng)改造后的車(chē)床能夠再次利用，能夠達(dá)到生產(chǎn)要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、人性化、效益化。而，普通車(chē)床實(shí)現(xiàn)一人操作多臺(tái)機(jī)床，不能自動(dòng)化控制。3)普通車(chē)床加工存在局限性，不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代多種零件的加工。所以，針對(duì)普通車(chē)床6140存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1）車(chē)床整體太破舊，機(jī)床磨損嚴(yán)重，加工精度達(dá)不到要求。購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑,但是成本太高，很多工廠(chǎng)在短時(shí)間內(nèi)都無(wú)法有那么多的資金，這嚴(yán)重阻礙企業(yè)的設(shè)備更新和設(shè)備改造的步伐；同時(shí)目前大多數(shù)企業(yè)還有數(shù)量眾多，而且還具有較長(zhǎng)使用壽命的普通機(jī)床，由于普通機(jī)床加工精度相對(duì)較低、不能批量生產(chǎn)，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高，生產(chǎn)自適應(yīng)性差，但考慮投資成本，產(chǎn)業(yè)的連續(xù)性和轉(zhuǎn)型周期，又不能馬上淘汰。畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目: CA6140普通車(chē)床的數(shù)控化改造目 錄第1章 前言 1 問(wèn)題提出 1 普通車(chē)床數(shù)控化改造的好處 1 機(jī)床數(shù)控化改造的意義 2第2章 改造總體方案 3 CA6140車(chē)床介紹 3 CA6140車(chē)床組成圖 3 CA6140改造參數(shù) 4 數(shù)控化改造要求和內(nèi)容 4第3章 機(jī)械部分改造 7 主傳動(dòng)系統(tǒng) 7 7 主軸脈沖發(fā)生器 7 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 7 縱向進(jìn)給的改造與計(jì)算 7 橫向進(jìn)給的改造與計(jì)算 11 導(dǎo)軌 15第4章 輔助裝置 16 刀架的改造與安裝 16第5章 數(shù)控部分 19 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 19 數(shù)控系統(tǒng)的介紹 19 操作面板 19 軟件操作界面 21 系統(tǒng)參數(shù) 21 伺服驅(qū)動(dòng) 22 伺服電機(jī) 24第6章 機(jī)床的安裝與調(diào)試 25 數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試 25 參數(shù)設(shè)置 25 外部狀態(tài)檢查 28 伺服電機(jī)安裝調(diào)試 30 接通伺服電源 31 連接機(jī)床調(diào)試 31 參數(shù)的設(shè)置與系統(tǒng)的調(diào)試 34 其他參數(shù)設(shè)置及傳動(dòng)鏈注意事項(xiàng) 34 電氣PLC的調(diào)試 34 安裝調(diào)試的注意事項(xiàng) 35元器件清單 36畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙 38致謝 42參考文獻(xiàn) 43第1章 前言 問(wèn)題提出數(shù)控車(chē)床作為機(jī)電液氣一體化的典型產(chǎn)品，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，能解決機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、零件多變的加工問(wèn)題，且產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存、求得發(fā)展,就必須在最短的時(shí)間內(nèi)以?xún)?yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出合乎市場(chǎng)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(chǎng)現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。而改造現(xiàn)有舊機(jī)床、配備與之相適應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)，把普通機(jī)床改裝成數(shù)控機(jī)床，是當(dāng)前許多企業(yè)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改造換代的首選辦法，也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑，不失為一條投資少、提升產(chǎn)品加工精度及質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的捷徑，使企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力，在我國(guó)成為世界制造業(yè)中心及制造強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中，占有一席之地。2)車(chē)床電氣元件老化，連接線(xiàn)不穩(wěn)固。4)隨著機(jī)床的發(fā)展，機(jī)床也變成了數(shù)控化、人性化、效益化。故，據(jù)上述問(wèn)題普通車(chē)床即將面臨淘汰，因此，普通車(chē)床的改造勢(shì)在必行。（2）有利于企業(yè)技術(shù)的提高，成本的節(jié)約數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，有很大的優(yōu)勢(shì)，數(shù)控機(jī)床具有高度柔性，加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，生產(chǎn)率高，改善勞動(dòng)條件，利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化；而普通機(jī)床精度低，效率低，適合批量較小，精度要求不高，零活類(lèi)零件。這樣會(huì)大大的加大企業(yè)的支出，對(duì)企業(yè)的收入也是有所影響的。由于新型機(jī)床價(jià)格昂貴,一次性投資巨大,如果把舊機(jī)床設(shè)備全部用新型機(jī)床替換。（4）有利于數(shù)控化市場(chǎng)的擴(kuò)大訂購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng),往往不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需要,而改造的數(shù)控機(jī)床能夠適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化和高精度的要求。 機(jī)床數(shù)控化改造的意義(1)節(jié)省資金。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。(2)性能穩(wěn)定可靠。(3)提高生產(chǎn)效率。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。第2章 改造總體方案 CA6140車(chē)床介紹 CA6140車(chē)床組成圖CA6140車(chē)床的基本組成如圖21所示：圖21 CA6140車(chē)床外形圖 1主軸箱 2刀架 3尾座 4床身 5右床腿 6溜板箱 7左床腿 8進(jìn)給箱車(chē)床的參數(shù)普通CA6140車(chē)床的主要參數(shù)如表21所示：表21 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑（mm）400刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑（mm）220最大工件長(zhǎng)度（mm）750/1000/1500主軸內(nèi)孔（通孔）直徑（mm）52主軸孔前端錐度莫氏6號(hào)刀架縱向的快速移動(dòng)速度（mm）≥刀架橫向的快速移動(dòng)速度（mm）≥床身導(dǎo)軌長(zhǎng)度（mm）340主軸轉(zhuǎn)速的范圍（r/min）9～1600電動(dòng)機(jī)功率（kw） CA6140改造參數(shù)CA6140數(shù)控化改造后應(yīng)達(dá)到的參數(shù)如表22最大加工直徑：在床面上400mm在橫刀架以上210mm最大加工長(zhǎng)度：1000mm快進(jìn)速度：最大切削進(jìn)給速度：溜板及刀架重力：縱向800N橫向600N主電機(jī)功率：控制坐標(biāo)數(shù)：2最小指令值（脈沖當(dāng)量）進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 數(shù)控化改造要求和內(nèi)容改造要求車(chē)床6140主要用于對(duì)中小型軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機(jī)床應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求：(1)能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同切削速度的主軸變速；(2)刀架能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具有在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具的功能；(3)加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)加工螺紋的螺距或?qū)С獭８脑靸?nèi)容普通車(chē)床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車(chē)床自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù)，提高車(chē)床的加工精度和生產(chǎn)效率。根據(jù)CA6140車(chē)床有關(guān)數(shù)據(jù)改造內(nèi)容如下：(1)機(jī)械部分精度恢復(fù)和機(jī)械傳動(dòng)部分的改進(jìn)。因此，機(jī)床改造過(guò)程中的首要任務(wù)是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行類(lèi)似于通常的機(jī)床大修，以恢復(fù)機(jī)床精度，達(dá)到新機(jī)床的制造標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)。1)主傳動(dòng)系統(tǒng)保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速機(jī)構(gòu)，由于添加了自動(dòng)加工螺紋功能，因此，在主傳動(dòng)軸上安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器，這樣既保留了機(jī)床原有的功能，又降低了改造工作量。2）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)為保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和機(jī)床加工精度,取消原機(jī)床的滑動(dòng)絲桿螺母副,選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲桿螺母副,并應(yīng)用預(yù)緊機(jī)構(gòu),以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。 (2)輔助裝置輔助裝置指的是數(shù)控機(jī)床的一些必須的配套部件。1）對(duì)刀架部分的改造，通過(guò)將原機(jī)床的手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架替換成自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架來(lái)實(shí)現(xiàn)換刀切削,自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架最常見(jiàn)的形式是螺旋型四工位刀架,由數(shù)控系統(tǒng)直接控制,效率高,工藝性能可靠。在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)矩足夠大,構(gòu)件許可時(shí),可以不用減速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),由伺服電機(jī)直接與絲桿副相連。數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電控制部分設(shè)計(jì)中要特別注意的是，數(shù)控系統(tǒng)各接口信號(hào)的特點(diǎn)和形式要相配，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量簡(jiǎn)化強(qiáng)電控制線(xiàn)路。數(shù)控改造的目的是要求機(jī)床穩(wěn)定可靠,運(yùn)轉(zhuǎn)故障率低。(5)整體調(diào)試整機(jī)聯(lián)接調(diào)試。一般先對(duì)電氣控制部分進(jìn)行調(diào)試，看單個(gè)動(dòng)作是否正常，然后再進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試階段。在主傳動(dòng)軸上安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器，這樣既保留了機(jī)床原有的功能，又降低了改造工作量，本次改造主軸電動(dòng)機(jī)不做任何改動(dòng)。 主軸脈沖發(fā)生器為了加工螺紋或絲杠，需要配置主軸及脈沖發(fā)生器作為車(chē)床位置信號(hào)的反饋元件，它與車(chē)床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號(hào)，輸送給數(shù)控系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際需要，在這里我選用海德ISC58150021增量編碼器。沖擊力50、10最大轉(zhuǎn)速6000rmp抗震力MTBF3000h起動(dòng)力矩輸出電壓高電平Vh、低電平Vh軸最大負(fù)載質(zhì)量防護(hù)防水、油、塵工作溫度 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 縱向進(jìn)給的改造與計(jì)算縱向進(jìn)給的改造縱向進(jìn)給滾珠絲杠必須采用三點(diǎn)式支承形式。由于拆除了進(jìn)給箱，可在原安裝進(jìn)給箱處布置伺服電機(jī)的減速齒輪，也可在滾珠絲杠的左端設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)用軸承支承座，而在素剛托架處布置伺服電機(jī)，機(jī)床改造常采用后一種布置方案。如圖51所示。7’鋼球直徑(㎜)滾道法面半徑偏心距螺紋升角3176。伺服電機(jī)的布置，可放在絲杠的任一端。如上圖32（1）已知條件：工作臺(tái)重量W=2300N，加速時(shí)間常數(shù)t=25s，滾珠絲杠基本導(dǎo)程L0=6mm,快速進(jìn)給速度v=98m/《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知,切削功率PC=PηK （公式31）式中 P——電動(dòng)機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，P=4kw； η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，～,η=。m) N——主軸轉(zhuǎn)速()設(shè)按最大切削速度來(lái)計(jì)算,取 =,則主切削力FZ===由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，在外圓車(chē)削時(shí)FX=（～）FZ取 FX =FZ==（2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，滾珠絲杠副有設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。 （公式32）式中 FP——工作負(fù)載（N），指數(shù)控機(jī)床工作時(shí)實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向力； ——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，～,～。壽命G可按下式計(jì)算： 式中 n——滾珠絲的轉(zhuǎn)速（r/min） T——使用壽命時(shí)間（h），數(shù)控機(jī)床T取15000h。K——考慮顛覆力的矩影響的系數(shù)，k=。則 FP＝[+(+2300)]N= N 當(dāng)機(jī)床以線(xiàn)速度V=98m/min,進(jìn)給量f=,車(chē)削直徑D=80mm的我外圓時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速mm/min=則 G=萬(wàn)轉(zhuǎn)=根據(jù)工作負(fù)載、壽命G，取=12, =1，計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)負(fù)荷==由查滾珠絲杠地產(chǎn)品或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇絲杠的型號(hào)。(3) 效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 （公式35）式中 ——螺紋的螺旋升角，該絲杠為 Φ——摩擦角，Φ約等于10′則 =（4）剛度驗(yàn)算滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭轉(zhuǎn)的作用，將引起基本導(dǎo)程的變化，因滾珠絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽