CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统结构设计说明书.docVIP

CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统结构设计说明书 1 总体方案 1.1 CLK6140的现状和发展 自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。 下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。 数控技术的发展趋势： 性能方面的发展趋势 （1） 高速高精度高效 （2） 柔性化 （3） 工艺复合和轴化 （4） 实时智能化 功能发展方面 （1） 用户界面图形化 （2） 科学计算可视化 （3） 插补和补偿方式多样化 （4） 内置高性能PLC （5） 多媒体技术应用 体系结构的发展 （1） 集成化 （2） 模块化 （3） 网络化 （4） 开放式闭环控制模式 1.2 CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定 1.2.1 数控车床 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床，它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同的是，数控车床的主机结构上具有以下特点： （1）.由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。 （2）.为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。 （3）.更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副，直线滚动导轨高，CNC装置这是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。 1.2.2 CK6140数控卧式车床的拟定 1.CK6140数控卧式车床具有定位，纵向和横向的直线插补功能，还能要求暂停，进行循环加工等，因此，数控系统选取连续控制系统。 2.CK6140数控卧式车床属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。 3.根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000r/min，最低转速是40r/min，=1.26 4.根据系统的功能要求，微机控制系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器，I/O接口电路，包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外，系统中还应该包括脉冲发生电路和其他辅助电路。 5.纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。 6.为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小，传动效率的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。 7.采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。 （附注：伺服系统总体方案框图1.1） 图1.1 伺服系统总体方案框图 2 机械部分设计计算说明 2.1 主运动部分计算 2.1.1 参数的确定 一. 了解车床的基本情况和特点车床规格系列和类型 1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础.因此,对这些基本知识和资料作些简要介绍.本次设计中的车床是普通型车床,其品种,用途,性能和结构都是普通型车床所共有的,在此就不作出详细的解释和说明了. 2. 车床的主参数(规格尺寸)和基本参数(GB1582-79,JB/Z143-79): 最大的工件回转直径D(mm)是400;刀架上最大工件回转直径大于或等于200;主轴通孔直径d要大于或等于36;主轴头号(JB2521-79)是6;最大工件长度L是750~2000;主轴转速范围是:32~1600;级数范围是:18;纵向进给量0.03~2.5r/mm;主电机功率是5.5~10KW 二. 参数确定的步骤和方法 1. 极限切削速度 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑:工序种类,工艺要求,刀具和工件材料等因素.允许的切速极限参考值如机床