CA6140车床数控改造设计说明书.doc

目 录 1 概 论 - 2 - 1.1 数控机床应用的局限性 - 2 - 1.2机床数控化改造的优点 - 2 - 2总体方案设计 - 3 - 3 进给伺服系统机械部分设计计算与校核 - 4 - 3.1机械结构改装设计 - 5 - 3.1.1方案的确定 - 5 - 3.2计算切削力 - 5 - 3.2.1 纵车外圆 - 5 - 3.2.2 横切端面 - 5 - 3.3滚珠丝杠副的计算和选型 - 6 - 3.3.1纵向进给丝杠 - 6 - 3.3.2 横向进给丝杠 - 8 - 3.3.3纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 - 10 - 3.4齿轮传动比计算 - 11 - 3.4.1纵向进给齿轮箱传动比计算 - 11 - 3.4.2横向进给齿轮箱传动比计算 - 11 - 3.5步进电机的计算和选型 - 12 - 3.5.1纵向进给步进电机 - 12 - 3.5.2横向进给步进电机 - 15 - 4 进给伺服系统机械部分结构设计 - 18 - 4.1进给伺服系统总图设计 - 18 - 4.2进给伺服系统的装配图 - 19 - 5微机控制系统硬件电路设计 - 20 - 5.1硬件电路一般要求 - 20 - 5.2控制系统的组成及功能 - 20 - 5.2.1 CPU、存储器、I/O接口电路扩展 - 20 - 5.2.2控制系统的功能 - 22 - 5.3步进电机控制电路 - 22 - 5.3.1步进电机半闭环驱动原理 - 22 - 5.3.2脉冲分配 - 23 - 5.3.3驱动电路 - 23 - 5.3.4其他辅助电路 - 24 - 6 微机控制系统的软件设计 - 24 - 7 机床的加工程序编制 - 29 - 参考文献 - 31 - 致谢 - 32 - 附录………………………………………………………………………………………………… - 33 - 概 论 数控机床与通用机床相比，增加了功能，提高了性能，简化了结构，较好地解决形状复杂、精密、小批及形状多变零件的加工问题，能够获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控机床的应用也受到其他条件的限制。 1.1 数控机床应用的局限性 数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，对中小企业常是心有余而力不足。 目前，各企业都有大量的通用机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费。 在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。 通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。 要较好地解决上述问题，通用机床数控化改造便是很好的对策。通用机床的数控化改造就在通用机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。这一工作早在20世纪60年代已经开始时迅速发展，并有专门企业经营这门业务。目前，在国外已发展成为一个新兴的工业部门。从美国、日本等工业化国家的经验看，机床的数控化改造也必不可少，如日本的大企业中有26%的机床经过数控改造，中小企业则多达74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地担供数控化改造业务。中国是拥有300多万台机床的国家，其中大部分都是多年累积生产的通用机床，如卧式车床和各种铣床等，自动化程度低，要想在近几年来内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的。因此，通用机床的数控化改造大有可为。它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平，已成为中国设备技术改造主要方向之一 1.2机床数控化改造的优点 改造闲置设备，能发挥机床的原有功能 和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。可以提高固定资产的使用效率。 适应多类、小批量零件生产。 自动化程度高，专业性强，加工精度高，生产效率高。 降低对工人操作技术水平的要求。 数控改造费用低，经济性好。 数控改造的周期较短，可满足生产急需。 十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；而且在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。 2总体方案设计 CA6140是金属切削机床加工中最常用的一类机床，CA6140普通车床的布局如下图2.1所示。 图2.1 CA6140普通车床的结构布局 当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向和横向移动，能加工出内外圆柱面，圆锥面，端面，螺纹面等，借助于成型刀具，还能加