【正文】 2020年國內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá) ，比上年增長 %。 3. 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破。如北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺；煙臺第二機(jī)床附件廠開發(fā)了為數(shù)控機(jī)床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置；濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)公司的數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑床及數(shù)控鍛壓設(shè)備等 30多個系列 100多個品種的數(shù)控配套產(chǎn)品 。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)趨勢己從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套設(shè)備為主。從另一角度來看，目前流行的 ERP即工廠信息化對于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門 (人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷 )或設(shè)計(jì)、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，工廠、 車間的最底層加工設(shè)備 — 數(shù)控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的 ERP就比較“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問題。第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的 RS232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1. 繼續(xù)向開放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展 基于 PC 所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。 PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控 系統(tǒng)。 2. 向高速化和高精度化發(fā)展 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 （ 1 ） 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。 （ 3 ） 引入故障診斷專家系統(tǒng) （ 4 ） 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置 可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。我國現(xiàn)有 400 多萬臺數(shù)控機(jī)床 ,數(shù)控機(jī)床占有量約占 2%,這些機(jī)床的結(jié)構(gòu)一般比較陳舊 ,操作部分復(fù)雜 ,控制系統(tǒng)落后 ,但如果把這些落后機(jī)床全部閑置或淘汰 ,全部購買新的數(shù)控機(jī)床去代替 ,必然耗費(fèi)巨額資金 ,顯然不符合我國國情 ,因此 ,用數(shù)控這一高新技術(shù)對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造 ,是一條符合國家急需與產(chǎn)業(yè)政策且又可行的途徑 ,于是人民為了降低采購數(shù)控設(shè)備的成本 ,開始嘗試將機(jī)械尚有 70%以上 殘留價值的一部分普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造 ,使老設(shè)備煥發(fā)青春 ,為企業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。 主要技術(shù)指標(biāo) 1. 床身上最大加工直徑 400mm； 2. 最大加工長度 1000mm； 3. X方向 (橫向 )的脈沖當(dāng)量為 ， Z方向（縱向）脈沖當(dāng)量為 ； 4. X方向最快移動速度 Vxmax=3000/min， Z方向?yàn)?Vzmax=6000mm/min； 5. X方向最快工進(jìn)速 度 Vxmaxf=400mm/min， Z方向?yàn)?Vzmaxf=800mm/min； 6. X方向定位精度177。 ； 7. 可以車削柱面、錐面與球面等； 8. 安裝螺紋編碼器，可以車削米 /英制的直螺紋與錐螺紋，最大導(dǎo)程為 24mm； 9. 安裝四工位立式電動刀架，系統(tǒng)控制自動選刀； 10. 自動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級變速與無級變速信號； 聶鷗： 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 6 11. 自動控制冷卻泵的起 /停； 12. 安裝電動卡盤，系統(tǒng)控制工件的加緊與松開； 13. 縱、橫向安裝限位開關(guān)； 14. 數(shù)控 系統(tǒng)可與 PC機(jī)串行通信； 15. 顯示界面采用 LED數(shù)碼管，編程采用 ISO數(shù)控代碼。 □最大聯(lián)動軸數(shù)為 3軸。 □除標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板外，配置 40路開關(guān)量輸入和 32路開關(guān)量輸出接口、手持單元接口、主軸控制與編碼器接口。 □采用 （分辨率為 640x480），全漢字操作界面、障診斷與報(bào)警、加工軌跡圖形顯示和仿真，操作簡便，易于掌握和使用。 □反向間隙和單、雙向螺距誤差補(bǔ)償功能。 □ 32MB Flash RAM(可擴(kuò)充至 2GB)程序斷電存儲， 32MB RAM加工內(nèi)存緩沖區(qū)。 機(jī)床本身 能否進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造主要取決于機(jī)床本身的條件 ,如 :機(jī)床磨損程度、剛度以及機(jī)床的技術(shù)壽命等。 C6140 是 1995 年 5 月出廠，主要用于教學(xué)實(shí)習(xí)，機(jī)床本身折合使用年限 小于 5年，機(jī)床幾何精度仍等于原新機(jī)床的精度。改造中將有目的改造其中部分結(jié)構(gòu)，以滿足數(shù)控機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 機(jī)床最基本的要求?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床以其高自動化、高精度化、高速化及復(fù)合化的發(fā)展趨勢，數(shù)控化率逐年提高，大有取代普通機(jī)床的趨勢，而且數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置（ CNC）技術(shù)壽命一般為 2～ 3年，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅猛。 加工對象分析 機(jī)床的加工對象分析主要涉及被加工對象的幾何參數(shù)及公差要求。 改造后的數(shù)控車床，主要用于教學(xué)實(shí)習(xí)，其加工范圍為車外圓、內(nèi)孔、螺紋、錐形體、球體、切槽、切斷等及帶有復(fù)雜型面的卡盤類零件。 市場可供性 所謂市場可供性就是研究市場是否能夠方便及時地提供改造用的各種備件， 以保證備件的供應(yīng)。就本機(jī)床改造而言，市場上已建立了一套機(jī)電一體化配套產(chǎn)品代理機(jī)構(gòu)，對于 C6140改造而言市場可供性好。 第 4 章 總體方案的確定 總體方案設(shè)計(jì)要求 （ 1）臥式車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位 ,兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。 （ 2）臥式車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在 保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。 （ 3）為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳動應(yīng)選用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙、提高傳動剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。 （ 5）采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。 總體方案設(shè)計(jì)圖如下圖 41所示： 進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖如圖 42所示 ： 聶鷗： 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 14 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)參數(shù)包括車床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)。900。1900mm 宋制螺紋 mm 112(20種 ) 加工螺紋范圍 英制螺紋 t/m 224(20種 ) 模數(shù)螺紋 mm (11種 ) 徑節(jié)螺紋 t/m 796(24種 ) 最大通過直徑 48mm 孔錐度 莫氏 6 主軸 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù) 24 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍 10— 1400r/min 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù) 12 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍 141580r/min 縱向級數(shù) 64 進(jìn)給量 縱向范圍 橫向級數(shù) 64 橫向范圍 滑板行程 橫向 320mm 縱向 650。1400。 90176。 10mm 外形尺寸 長寬高 2418 1000 1267mm 圓度 工作精度 圓柱度 200: 平面度 表面粗糙度 Ra m 主電動機(jī) 電動機(jī)功率 總功率 改造設(shè)計(jì)參數(shù)如下 : 最大加工直徑 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 最大加工長度 1000mm 快進(jìn)速度 縱向 橫向 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化專業(yè)課程設(shè) 計(jì)（論文） 臥式車床 C6140 數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 28 頁 最大切削進(jìn)給速度 縱向 橫向 溜板及刀架重力 縱向 800N 橫向 600N 代碼制 ISO 脈沖分 配方式 逐點(diǎn)比較法 輸入方式 增量值、絕對值通用 控制坐標(biāo)數(shù) 2 脈沖當(dāng)量 縱向 橫向 機(jī)床定位精度 177。以下詳細(xì)介紹縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)與縱向類似，在此從略。 切削力的計(jì)算 假設(shè)工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，δ b=650MPa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金 YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角Κ r=60176。 =10176。；切削用量為：背吃刀量α p=3mm，進(jìn)給量f=，切削速度ν C=105m/min。 查表 33得：主偏角Κ r的修正系數(shù) KkrFc=；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為 。由經(jīng)驗(yàn)公式 Fc： Ff： Fp=1::，算得縱向進(jìn)給切削力 Ff=，背向力 =。根據(jù) Fz=Fc， Fy=Fp，F(xiàn)x=Ff的對應(yīng)關(guān)系，可得： Fz=， Fy=， Fx=。 最大動載荷 FQ的計(jì)算 設(shè)本車床 Z 向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度 v=，初選絲杠基本導(dǎo)程Ph=6mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速 n=1000v/Ph≈ 133r/min。 初選型號 根據(jù)計(jì)算出的最大動載荷，查 FL 系列滾珠絲杠副有關(guān)參數(shù)，選擇啟東潤澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的 FL4006型滾珠絲杠副。 將 公稱直徑 d0=40mm，基本導(dǎo)程為 6mm，代入λ =arctan[Ph/(π do)]，得絲杠螺旋升角λ =2176。將摩擦角φ =10′，代入η =tanλ / tan(λ +φ )，得傳動效率η =%。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為 a=1497mm；鋼的彈性模量 E=；查 FL系列滾珠