【正文】 改造前的參數(shù)……………………………………………………………6 CA620車床改造后的參數(shù)……………………………………………………………6 選擇脈沖當(dāng)量………………………………………………………………………………7 計算切削力…………………………………………………………………………………7 縱車外圓………………………………………………………………………………8 橫切端面………………………………………………………………………………8 滾珠絲杠螺母副的計算和選形……………………………………………………………8 縱向進(jìn)給絲杠…………………………………………………………………………8 橫向進(jìn)給絲杠…………………………………………………………………………10 齒輪傳動比的計算…………………………………………………………………………12 縱向進(jìn)給齒輪箱傳動比的計算………………………………………………………12 縱向齒輪的強度校核…………………………………………………………………13 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動比的計算………………………………………………………13 橫向齒輪的強度校核…………………………………………………………………13 步進(jìn)電機的計算和選型……………………………………………………………………14 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機計算和選型………………………………………………………16 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機計算和選型………………………………………………………16 軸的設(shè)計……………………………………………………………………………………18 縱向軸的設(shè)計…………………………………………………………………………18 橫向軸的設(shè)計…………………………………………………………………………22 設(shè)計繪圖進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械裝配圖………………………………………………………26 4 典型零件數(shù)控加工程序的編制…………………………………………………27 數(shù)控加工程序的編制方法………………………………………………………………27 典型零件數(shù)控程序編制…………………………………………………………………27 所示零件的加工程序 ………………………………………………… 27 ………………………………………………… 27 ………………………………………………… 275 結(jié)論……………………………………………………………………………………………36參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………37致 謝…………………………………………………………………………………………381 緒 論隨著我國機車工業(yè)的發(fā)展，對機車零部件的精度要求越來越高，許多零件用普通車床很難加工，要求用數(shù)控車床加工。改造后要求數(shù)控機床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，故采用步進(jìn)電機開環(huán)控制系統(tǒng)。查閱國外資料，借鑒國外改造手段，再結(jié)合CA20車床自身的結(jié)構(gòu)特點，對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性數(shù)控改造。⑤擁有自動報警，自動控制，自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。③加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 畢業(yè)設(shè)計（論文）CA620機床數(shù)控化改造設(shè)計摘 要本課題的研究意義：普通機床改造為經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床有以下優(yōu)越性：①可以加工傳統(tǒng)機床不可以加工的曲線，曲面等復(fù)雜的零件。②可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。④可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。⑥數(shù)控機床能夠降低操作人員的勞動強度，節(jié)省勞動力，減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反映等。CA20車床通過數(shù)控改造后，加工精度提高，生產(chǎn)效率也大幅度提高，而且工人的勞動強度相對降低，同時實現(xiàn)了縱橫兩坐標(biāo)的聯(lián)動，使CA620車床的加工工藝范圍擴(kuò)大。CA20車床在改造時，保留了原機床的大部件，只對進(jìn)給部分進(jìn)行改造，并且改造部分所使用的步進(jìn)電機、齒輪、滾珠絲杠、單片機、計算機等都可以在市場上買到，價格低廉，使生產(chǎn)成本降低，而且也達(dá)到了所要求的精度，所以該課題的前景是針對我國小型機械生產(chǎn)廠家。這就需要大量經(jīng)費，對老設(shè)備進(jìn)行改造是一條投資少見效快的途徑，有許多廠有C620車床的主軸及主傳動精度較好，但進(jìn)給箱、溜班板箱及絲杠精度很差，無法完成精度高的工件加工，因此需對其進(jìn)行數(shù)控改造。即使是邁進(jìn)“信息化社會”的工業(yè)化國家，也無不高度重視機械制造業(yè)的發(fā)展。進(jìn)入90年代，隨著信息裝備技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、機器人技術(shù)、先進(jìn)的發(fā)電和輸配電技術(shù)、電力電子技術(shù)、新型材料技術(shù)和新型生物、環(huán)保裝備技術(shù)等當(dāng)代高新技術(shù)成果的應(yīng)用，使機械產(chǎn)品不斷高技術(shù)化，其高新技術(shù)含量己成為市場競爭取勝的關(guān)鍵。一方面規(guī)?；a(chǎn)使得壟斷性跨國公司的技術(shù)創(chuàng)新和市場主導(dǎo)作用日益增強，例如在汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，目前年產(chǎn)超過400萬輛的企業(yè)集團(tuán)已有6家，產(chǎn)量占世界汽車產(chǎn)量的80%以上。另一方面各大跨國公司在不斷聯(lián)合重組，擴(kuò)張競爭實力的同時，紛紛收縮戰(zhàn)線，剝離非主營業(yè)務(wù)，以精干主業(yè)，提高系統(tǒng)成套能力和個性化、多樣化市場適應(yīng)能力。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢：早期的數(shù)控系統(tǒng)采用穿孔紙帶傳送加工程序，由專用數(shù)控裝置讀入加工代碼、進(jìn)行識別、儲存和計算，輸出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動伺服系統(tǒng)。由于其較低的價格，高超的數(shù)據(jù)處理和輸入輸出功能，使它迅速應(yīng)用到數(shù)控機床的控制系統(tǒng)中，出現(xiàn)所謂計算機數(shù)控(CNC)和直接數(shù)控(DNC)系統(tǒng)。其速度和功能已比當(dāng)年的8位機快了幾百倍。PC機上的豐富軟件資源、友好的人機界面，是其它數(shù)控系統(tǒng)所無法比擬的。繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。 隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展越來越快，數(shù)控機床朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。美國將其稱為新一代的工業(yè)控制器，日本稱其將帶來第三次工業(yè)革命。 ① 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 ② 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。 ⑤ 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作作出快速反應(yīng)等等。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。在我國是很好的數(shù)控化改造市場,即我國機床數(shù)控化率不到3%。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化為6%。所以我國的數(shù)控化改造的很有發(fā)展前景也是很必要的。啟動機床，主電機通過主傳動鏈把運動和動力傳遞給主軸，使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動。在切削螺紋時，進(jìn)給傳動鏈?zhǔn)莾?nèi)聯(lián)系傳動鏈，主軸旋轉(zhuǎn)一周，刀架的移動量等于螺紋導(dǎo)程。并按下停止按鈕，使主軸停止轉(zhuǎn)動，再反向擰松三爪卡盤，取出已加工工件，并清掃切屑。主軸箱潤滑的特點：箱體外循環(huán)。缺點：CA620車床在改造之前，其刀架不能實現(xiàn)自動換刀，延長了換刀時間，生產(chǎn)效率降低，而且在主軸外端也沒有安裝主軸脈沖發(fā)生器，需由手動車削螺紋，使其不能實現(xiàn)自動控制。原機床使用的滑動絲杠，其摩擦阻力大，傳動效率低，而且軸向尺寸也太長，剛性較差，只用于行程較小的場合。加工過程中的輔助時間也較多，所以需對CA620車床的絲杠部分進(jìn)行了改造。在主軸箱內(nèi)用安裝盤和撓性聯(lián)軸器安裝光電脈沖發(fā)生器，以保證改造后的車床具備螺紋加工功能。當(dāng)前國內(nèi)普通車床的床身等大件都采用普通鑄鐵，而拖板也是普通鑄鐵，其摩擦系數(shù)較高，為了提高機床的動載性能，減少摩擦力。 拖板拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制對象，不論是點位還是連續(xù)控制，被加工零件的最后坐標(biāo)精度將受拖板運動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為了滿足在一臺機床上一次裝夾完成多工序加工，采用WZD4型電動刀架，它不但可以代替普通車床手動刀架，還可以用作數(shù)控機床控制元件，實現(xiàn)刀架自動回轉(zhuǎn)，該刀架體積小，沖服定位精度高，適用于強力車削且安全可靠。改造以后機床的啟動、停機均由數(shù)控系統(tǒng)完成，但保留原機床的手動剎車裝置。旋轉(zhuǎn)的操縱臺上，操縱臺裝在機床床身上，置于原機床操縱為之一側(cè)；在滾珠絲杠上裝上防護(hù)罩。CA620臥式車床經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性數(shù)控改造后，該數(shù)控車床具有定位、直線插補、順圓插補、暫停、循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能。 改造的目的CA620車床的經(jīng)濟(jì)性數(shù)控改造?？刂撇糠值膯纹瑱C、鍵盤、計算機等也可以在市面上購買。對進(jìn)給部分進(jìn)行機械改造，將原有的滑動絲杠改換成滾珠絲杠、降低了磨擦力，提高了傳動鏈，并在縱、橫向上直接安裝了步進(jìn)電機和齒輪減速器，縮短了傳動鏈，提高了生產(chǎn)效率，加工精度也在原來的基礎(chǔ)由有所提高。 改造后，刀架換成自動轉(zhuǎn)位刀架，車床可以自動換刀，縮短了換刀時間。利用脈沖發(fā)生器，可以保證螺紋不亂扣，也確定了車削螺紋的進(jìn)刀點和退刀點。 CA620車床的幾何參數(shù) CA620車床的精度及各項參數(shù)如下：最大加工直徑：床面上400mm脈沖當(dāng)量：縱向床鞍上210mm橫向最大加工長度：900mm級數(shù)：24中心高：162mm轉(zhuǎn)速范圍：刀架最大行程：縱向900mm螺距：12mm橫向260mm主電機功率：刀架溜板140mm機床外行尺寸：長度2649mm進(jìn)給量：縱向?qū)挾?210mm橫向高度1513mm橫向2m/min CA620車床改造后的精度及各項參數(shù)如下：加工最大直徑：床面上400mm起動加速時間：30ms床鞍上210mm機床定位精度：加工最大長度：900mm主電機的轉(zhuǎn)速n:1450m/min溜板及刀架重力：縱向800N脈沖分配形式：逐點比較法橫向600N輸入方式：增量值、絕對值通用刀架快進(jìn)速度：縱向控制坐標(biāo)數(shù)：2橫向刀具補償量：最大進(jìn)給速度：縱向橫向主電機功率：①系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床應(yīng)具有定位、直線插補，順、逆圓插補，暫停，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。②計算機系統(tǒng)根據(jù)機床要求，采用8位微機?？刂葡到y(tǒng)由微機部分，鍵盤及顯示器，I/O接口及光電隔離電路，步進(jìn)電機功率放大電路等組成。③機械傳動方式為實現(xiàn)機床所需要的分辨率，采用步進(jìn)電機經(jīng)齒輪減速再傳動絲杠，為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床總體方案框圖 選擇脈沖當(dāng)量根據(jù)機床精度要求確定脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向：（半徑）。根據(jù)縱向進(jìn)給絲杠的動負(fù)載來選取滾珠絲杠螺母副。⑤傳動效率計算　　　tan/tan=tan/tan= 式（） 摩擦角取，～⑥剛度驗算。且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可提高4倍，其實際變形量（mm）為：＝1/4=2）滾珠與螺母滾道間接觸變形Z=π/=π35/=23（外循環(huán)）=Z圈數(shù)列數(shù)=231=無預(yù)緊：===有預(yù)緊：=（F/）=(259/)3）支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用7206C型角接觸球軸承，＝30mm，滾動體直徑＝6mm，滾動體數(shù)量Z＝40=== 式（） 因施加預(yù)緊力，故＝1/2＝mm4）滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起導(dǎo)和的變化量，一般忽略不計5）螺母座及軸承支座的變形，常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)。　　從文獻(xiàn)附錄A表3中查出，3006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動載荷為14200N，額定靜載荷42800N，精度等級為3級。39′+10′)=⑥剛度驗算　 ，最大牽引力為1860N，支承間距L＝450mm，因絲杠長度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承需預(yù)緊。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)計算簡圖1）絲杠的拉伸或壓縮變形量（mm）由式（）：△L=/EF＝18606/＝由式（）：△L/L=450/6=由于兩端均采用雙列向心短圓柱滾子軸承。5） 螺母座及軸承支座的變形，常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)。2）彎曲疲勞壽命系數(shù)，　　　　?。健　　。?）許用彎曲應(yīng)力、　取定彎曲疲勞安全系數(shù)＝，應(yīng)力修正系數(shù)＝，知：　　 ＝/=2240/= 式（） =/=2202/=4）齒形系數(shù)，和應(yīng)力修正系數(shù)，　（機械設(shè)計）知，＝　?。健　　　　? ＝　　?。?）計算大、小的/與/ ,并加以比較取其中大值代入公式計算　　　　　/＝ / =