【正文】 . 5 3 69 . 6 0 . 0 2 5atM N c m k g f c m??? ? ? ?? 39。 齒輪及轉矩的有 關計算 9 傳動比 ： 0 0 . 7 5 6 1 . 2 53 6 0 3 6 0 0 . 0 1pLi ? ? ?? ? ?? 故取 ： 1Z =32 2Z =40 2m mm? 20b mm? 020?? 112211222 3 2 6 42 4 0 8 02 6 82 8 4aaaad m Z m md m Z m md d h m md d h m m??? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? 12 6 4 8 0 7222dda m m? ??? 轉動慣性計算 工作臺質量折算到電機軸上的轉動慣量： 2 2 2180 1 8 0 0 . 0 1( ) ( ) 8 0 0 . 4 6 83 . 1 4 0 . 7 5pIJ W k g c m??? ?? ? ? ?? cm? 絲杠的轉動慣量： 4 4 4 4 2 217 . 8 1 0 7 . 8 1 0 3 . 2 1 4 0 . 3 1 1 . 4 7 5 1 1 4 . 7 5sJ D L k g c m N c m??? ? ? ? ? ? ? ? 齒輪的轉動慣量： 4 4 2 21 7 . 8 1 0 6 . 4 2 2 . 6 1 7 2 6 . 1 7ZJ k g c m N c m?? ? ? ? ? ? 4 4 2 22 7 . 8 1 0 8 2 6 . 3 9 6 3 . 9ZJ k g c m N c m?? ? ? ? ? ? 電機轉動慣量很小可忽略。 滾珠絲杠截面積 222 .8 0 3 1( ) ( ) 3 .1 422dF ?? ? ? 則 1 622 2 3 3 .1 5 7 6 0 .62 .8 0 3 12 0 .6 1 0 ( ) 3 .1 42L?? ? ? ? ?? ? ? 610? cm 滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量 2L? 很小，可忽略即： L? = 1L? 。 39。325 則 ： 039。 則 ： P= +（ +800） = 強度計算： 壽命值 1 66010nTL ? 1 001000n f vfn L DL???主 取工件直徑 D=80mm，查表得 1T=15000h 8 則： 1 1 0 0 0 1 0 0 0 .32 0 / m in3 .1 4 8 0 6nr?????? 1 66 0 2 0 1 5 0 0 01810L ???? 最大動負載 3 1 WHQ L Pf f? 查表得： 運轉系數(shù) Wf = 硬度系數(shù) Hf =1 則 ： 3 1 8 1 . 2 1 2 2 3 3 . 1 5 7 6Q ? ? ? ?= 效率計算：根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 ? 為： ()tgtg ?? ??? ? 式中 摩擦角 ? = 39。()XZP KF f F W? ? ? 式中 K=， 39。 主切削力 6120 ???(kgf)=(N) 由《金屬切削原理》可知， 主 切削力 Z ZXYZ F p Z Z FF C a F f F K? 查表得：ZFC=188kgf/mm2=1880Mpa 則可計算 FZ 如表 ap(mm) 2 2 2 3 3 3 F(mm) FZ(N) 1125 1524 1891 1687 2287 2837 當 FZ=2864N 時，切削深度 ap=3mm,走刀量 f=，此參數(shù)做為下面計算的依據(jù)。 數(shù)控改造的總體方案示意圖步進電機變速箱車床數(shù)控程序 手工輸入計算機存儲器計算機功率放大器 縱向進給系統(tǒng)的設計計算 已知條件： 工作臺重（根據(jù)圖紙粗略計算）： 80 800W kgf N?? 時間常數(shù)： 30T ms? 滾珠絲杠基本導程： 0 6L mm? 行程： 640S mm? 脈沖當量： /p mm setp? ? 步矩角： /setp?? 快速進給速度： m a x 2 .4 / m inV m m? 切削力計算 由《機床設計手冊》可知，切削功率 cN N K?? 7 式中 N— 電機功率，查機床說明書， N = ?— 主傳動系統(tǒng)總功率，一般為 ~ 取 ? = K — 進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K =。一般都把步進電機放在縱向絲杠的右端。步 進電機的布置，可放在絲杠的任意一端。 （三）改造后的 CA6140 機床主要性能參數(shù) 最大加工直徑： 床身上： 400mm 床鞍上： 210mm 最大加工長度： 1000mm 快進速度 縱向： 橫向： 最大切削進給速度 縱向： 橫向： 脈 沖當量 縱向： 橫向： 脈沖分配方式： 逐點比較法 控制坐標數(shù)： 2 機床定位進度： 177。采用8031 單片微機控制系統(tǒng)，步進電機，開環(huán)控制。根據(jù)工作量及時間要求完成以下內(nèi)容： 確定總體方案： 完成縱、橫向進給系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機械部分的設計、計算。 4 第二章 設計任務與要求 一 、普通車床簡易數(shù)控化改造設計的任務及設計要求 （一 ） 設計任務 本次設計任務是將 CA6140 型普通車床進行簡易數(shù)控化改造與設計。如： 高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高 2～3 倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資 50％左右。 機床數(shù)控化改造后必須具 有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機械部件主要考慮 滑動導軌副 、 齒輪副 、 滑動絲杠與滾珠絲杠 等。 ▲ 伺服系統(tǒng)的選擇。 ▲ 數(shù)控系統(tǒng)的選擇。 第 三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新CNC 進行更新 。 床數(shù)控化改造的內(nèi)容 機床的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點： 3 第一是 恢復原功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復 。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝 (Retrofitting)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有： Bertsche 工程公司、 ayton 機床公司、DevliegBullavd(得寶 )服務集團、 US 設備公司等。 在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床具有廣闊的市場，已形成了機床數(shù)控改造的新的行業(yè)。 在美國、日本和德國等發(fā)達國家機床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機床改造卻是作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，處在黃金時代。 我國近幾年內(nèi)需要數(shù)控化改造的普通設備在 10 萬臺以上，舊數(shù)控機床在4000 臺以上。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質量差、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，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的 生存和發(fā)展?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機床。用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質量差、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，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機床 的數(shù)控化 改造 率。 目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間 。改造過程中，機械修理與電氣改造相結合 ，先易后難、先局部后全局。其改造涉及到機械、電氣和造計算機等領域，是一項理論深、實踐性強的系統(tǒng)工程。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)準備周期。 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。因原機床各基礎件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應力變形而影響精度。 2 即使將原機床的結構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 的機床。 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，大型及特殊設備尤為明顯。 ★ 普通 機床數(shù)控 化 改造具有節(jié)省資金、性能穩(wěn)定可靠和提高生產(chǎn)效率等特點。 對于大多中小型企業(yè)來說，大量引進數(shù)控機床顯然是不可能的。而在發(fā)達的資本主義國家，設備改造企業(yè)從事“設備再制造”已是一個很大的產(chǎn)業(yè)，如今機床的數(shù)控化改造在國際、國內(nèi)市場上占有舉足輕重的地位，有著非常大的發(fā)展空間。由于我國數(shù)控機床產(chǎn)量很低， 我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為 ～ 萬臺，年產(chǎn)值約為 18 億元。 改造后的機車，主運動實現(xiàn)自動變速，縱向、橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)控控制，并要求達到縱向最小運動單 位為 /脈沖 ，橫向最小運動單位 /脈沖 ，刀架要是自動控制的自動轉位刀架，要能自動切削螺紋 。 1 課題名稱： CA6140 型普通車床數(shù)控化改造設計 [摘要 ]： 針對現(xiàn)有常規(guī) CA6140 普遍車床的缺點提出數(shù)控改裝方案和單片機系統(tǒng)設計，提高加工精度和擴大機床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。本論文說明了普通車床的數(shù)控化改造的設計過程，較詳盡地介紹了 CA6140 機械改造部分的設計及數(shù)控系統(tǒng)部分的設計。 關鍵詞 ： 普通車床 ， 數(shù)控 化 改造 設計，數(shù)控機床 Subject： CA6140 conventional lathe numerical control transformation design [abstract]: In view of the existing conventional CA6140 universal lathe shorting proposed the numerical control reequipping plan and the monolithic integrated circuit system design, increase the processing precision and the expanded engine bed use scope, and enhances the present paper explained the conventional lathe numerical control transformation design process, introduced exhaustively the CA6140 machinery transforms the part the design and the numerical control system part the transformation lootive, the main movement realization selfshifting transmission, longitudinal, the cross feed system carries on the numerical control control, and requests to achieve the longitudinal smallest movement unit is , c