【正文】 CNC 控制器， 都會 很大程度上 影響 其 工作效率和 產(chǎn)品 質(zhì)量。 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 (1)高速化 為保證 主軸轉(zhuǎn)速和進給速度 能夠滿足目前加工要求，這就使得 數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng) 的功能 有非常大的進步 。 這使得 主軸轉(zhuǎn)速 在 加工中心 可以 達到 850012500r/min， 甚至可以達到 99000r/min 以上，磨床的砂輪線速度提高到90190m/s。 由于 新型、多功能的數(shù)控 系統(tǒng) 在 車床 上得到了廣泛的應(yīng)用 。 (3)多功能化 由于快速發(fā)展的 CNC 裝置功能 得到提高 ，高度 發(fā)達的 自動化 水平的 數(shù)控車床 也得到了大大的發(fā)展 。 (4)加工功能復(fù)合化 在 多工序、多方法 一體機 加工 的模式上成為未來發(fā)展的 趨勢。 (5)結(jié)構(gòu)新型化 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 2 最近由于在 并聯(lián)機床 上研制的 成功。 這種 數(shù)控機床的出現(xiàn)將給數(shù)控機床技術(shù)帶來 巨大改革 和創(chuàng)新。 (7)數(shù)控系統(tǒng)的開放性 利用 通用微機 來增強 數(shù)控系統(tǒng)的 模塊化 ， 為能夠保障其 更 具有 小型化 的特點 ， 可以使得將 多個晶體管 集成在一 個芯片上， 這樣在很大程度上 提高 了 系統(tǒng) 的 可靠性。 機床數(shù)控化改造的優(yōu)點 (1)改造閑置設(shè)備，提高了機床的使用價值； (2)適應(yīng)多品種、小批量零件生產(chǎn)； (3)自動化程度提 高、加工精度高、生產(chǎn)效率高； (4)降低對工人的操作水平的要求； (5)具有低廉的 數(shù)控改造費； (6)數(shù)控改造的周期短。 提高數(shù)控機床的安全水平 我國機床 目前還仍然處于 普通車床為 主流的狀態(tài) ， 因為其 比較龐大 的 數(shù)量， 導(dǎo)致在生產(chǎn)中 各種安全 問題不斷發(fā)生 ， 生產(chǎn)中的 安全問題 已經(jīng)嚴重阻礙著 我國機床的發(fā)展。普通機床完成一定的數(shù)控化改造以后，不僅可以 提 高機床的加工效率和自動化，也可有效減低安全風(fēng)險， 同時還能夠 帶來 不錯 的經(jīng)濟效益。機床改造以后，不僅可以減少大量勞動力， 同時 產(chǎn)品合格率 也得到了大大 提高，給 生產(chǎn) 企業(yè)帶來了 非?？捎^的 的效 益。主軸通過前端的卡盤或者花盤帶動工件完成旋轉(zhuǎn)作主運動，也可以安裝前尖頂通過撥盤帶動工件旋轉(zhuǎn)。而中滑板相對 于縱滑板作橫向移動，刀具 有足夠的動力來 加工端面等。 當(dāng)要求進行 小錐度的外錐面加工 時，可以能夠 橫向調(diào) 節(jié) 尾座。 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— 進給箱 圖 CA6140 車床外形 圖 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 4 （ 5）床身及床腿 床身 4是機床的支承件，它安裝在左床腿 7 和右床腿 5上并在 固定在 地基上。床身上面有縱向運動導(dǎo)軌和尾座縱向調(diào)整移動的導(dǎo)軌。 ． CA6140 車床的主要技術(shù)參數(shù) 如表 所示 表 CA6140 車床的主要技術(shù)參數(shù) 床身上最大工件 的 回轉(zhuǎn)直徑 （ mm） 400 刀架上最大工件 的 回轉(zhuǎn)直徑 （ mm） 210 最大工件長度 750、 1000、 1500mm 主軸中心至床身平面導(dǎo)軌距離 （ mm） 205 最大車削長度 650、 900、 1400mm 主軸孔徑 48mm 主軸轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) （ r/min） 10～ 1400 反轉(zhuǎn) （ r/min） 14～ 1580 刀架縱向及橫向進給量 各 64種 縱向 一般進給量 ～ 小進給量 ～ 加大進給量 ～ 橫向 一般進給量 ～ 小進給量 ～ 加大進給量 ～ 刀架縱向快速移動速度 （ m/min） 4 車削螺紋范圍 米制螺紋 1～ 192mm 英制螺紋 2～ 24牙 /in 模數(shù)螺紋 ～ 48mm 經(jīng)節(jié)螺紋 1～ 96牙 /in 主電動機 功率 轉(zhuǎn)速 1450r/min 快速電動機 功率 250kw 轉(zhuǎn)速 2800r/min 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 5 加工范圍 CA6140 加工工藝范圍 非常廣 ，不僅可以完成車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、各種螺紋、成形回轉(zhuǎn)面和環(huán)形槽等多種多樣的加工工序， 能夠 進行鉆孔、滾花等工作。因此CA6140 車床加工 范圍十分廣泛。 CA6140 車床的加工特點 (1)加工范圍廣 (2)在進行 加工時工件 的 旋轉(zhuǎn)運動 作為 主運動，刀具 的 縱 、 橫向移動 作為 進給運動。 (4)CA6140 多用于粗加工和半精加工。 （ 1）主運動 ： 電動機→帶輪→Ⅰ → M1（ 實現(xiàn) 主軸正、反轉(zhuǎn) 以及 停止） （ 2） ① Ⅰ→ M1 左離合→ 56/38 或 51/43→Ⅱ（兩種轉(zhuǎn)速） ② Ⅰ→ M1 右離合→ 50/34→齒輪 30→Ⅱ（一種轉(zhuǎn)速） ③ Ⅰ→ M1 中位， 運動不能傳至Ⅱ。車螺紋傳動鏈運動平衡式為： 1 UL??絲主 軸 =L U：主軸至絲杠間的總傳動比； L絲 ：機床絲杠的導(dǎo)程， 6140CA 型車床的絲杠導(dǎo)程 L 絲 mm12? ； L：工件螺紋的導(dǎo)程（ mm）。 刀架的快速移動 為 保證能夠 縮短輔助時間，使刀架 能夠 快速 的 縱向和橫向移動。 刀架—橫向絲杠—————齒條—————————快移電動機????????????????????????????????????????????????X X X1859X X I X4848X X V I I I48303040M4840M/12ZX X V8028X X I V48303040M4840MX X I I I294X X I I24187766武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 8 3 CA6140 普通車床數(shù)控改造總體的方案的確定 總體方案設(shè)計要求 在整個設(shè)計過程中滿足以下幾點要求： 第一 橫 向 的 X軸、縱向 的 Z軸改 用 微機 進行 控制， 利用 步進電機 進行 驅(qū)動。 CA6140 車床改造的總體方案 基于對 改造的成本 的考慮 ， 基于 6140CA 車床 相關(guān)技術(shù) 資料 及 改造經(jīng)驗 ,確定總體方案為： 數(shù)控控制裝置用 的 核心 為 8031的 單片機 ，在 加工過程 中 ，步進脈沖 經(jīng)由 微機 利用 I/O接口 進行 發(fā)出， 通過 光電隔離 然后 驅(qū)動控制線路， 然后 驅(qū)動控制線路將該信號轉(zhuǎn)為控制電機定子繞組 的 通、斷電信號， 用來控制 電機 進行 運轉(zhuǎn)。 為加工螺紋 ,在主軸上加裝主軸脈沖編碼器。總體 的 進給伺服系統(tǒng)方案如圖 ： 圖 總體改造方案結(jié)構(gòu)示意圖 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 9 圖 進給伺服系統(tǒng)總體方案框圖 總體框架說明： 微機：采用 8031單片機； 光電隔離： 主要是避免 微機的信號 被 外部信號干擾； 主軸脈沖編碼器：實現(xiàn)螺紋加工； 橫（縱）向工作臺：拆除 CA6140原來的絲桿，溜板箱， 變速箱等。 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 10 4 車床進給伺服系統(tǒng)機械部分改造設(shè)計與計算 橫向進給系統(tǒng)改造設(shè)計 橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計 橫向系統(tǒng) 主要是完成 減速齒輪 、 滾珠絲杠等 的 設(shè)計 ，在此同時還要完成 步進電機的選擇 以及各種 切削力的計算 。 /步 快速進給速度 ν max=1mm/min (1)切削力計算 查參考文獻 [1]知，橫向進給量為縱向的 , 3/1~2/1 取 2/1 則切削力約為縱向的 2/1 。查參考文獻 ]2[ 得，選用型號為XIBWL ? 左，額定動負荷為 N6100 ，所以強度夠用。 39′，摩擦角ψ =10′ 那么傳動效率： η =)( ????tgtg=)10383( 383 ???? ??tg 　tg= （ 式 ） ③ 剛度驗算 滾珠絲杠 隨 工作負載 P 變化 引起導(dǎo)程的變化 范圍 ： Δ L= EFPL0? =26 7 6 1 ??? ????=? 106cm 1 （ 式 ） 由于 Δ L=Δ L1 。 ④ 穩(wěn)定性驗算 由于 本改進所用的 滾珠絲杠與原絲杠 具有 相同 的 直徑， 為 增強穩(wěn)定性 ， 支承方式 改 為可 固定 可 支承 的形式 ，因此 其具有足夠的強度 。 d1 =36mm d2 =60mm 武昌工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 12 d1a =40mm d2a =64mm a=48mm ② 轉(zhuǎn)動慣量計算 換算 工作臺質(zhì)量到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量： JI=（???p180） 2W=（ ?? ） 2 30 =cm2 （ 式 ） 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 J1z = 104 2=cm2