C6140型普通车床改造数控机床1正文.doc

C6140型普通车床改造数控机床1-正文 目录 第一章 设计方案的确定 - 1 - 一总体设计方案的确定 - 1 - 二机械部分的改造设计与计算 - 2 - (一)纵向进给系统的设计选型 - 2 - 二 横向进给系统的设计与计算 - 8 - 第二章 步进电动机的选择 - 12 - 一步进电动机选用原则 - 12 - 二步进电机的选型 - 13 - (一)C6140纵向进给系流步进电机的确定 - 13 - (二)C6140横向进给系流步进电机的确定 - 13 - (三)110BF003型直流步进电机主要技术参数 - 13 - (四)110BF004型直流步进电机主要技术参数 - 14 - 第三章经济型数控系统选型 - 14 - 第四章电动刀架的选型 - 15 - 第五章 编制零件工序及数控程序实例 - 16 - 一机床改造参数的选择 - 16 - (一)车床纵向运动由Z向步进电动机控制 - 16 - (二)车床横向运动由X向步时电动机控制 - 16 - 二程序设计 - 16 - (一)数控机床参数及约定 - 16 - 二 编程参数说明 - 16 - 参考文献 - 21 - 体会 - 22 - 第一章 设计方案的确定 C6140型普通车床是一种加工效率高,操作性能好,并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明,将其改造为数控机床,无论是经济上还是技术都是确实可行了。 一般说来,如果原有车床的工作性能良好,精度尚未降低,改造后的数控车床,同时具有数控控制和原机床操作的性能,而且在加工精度,加工效率上都有新的突破。 本设计主要是对C6140普通型车床进行数控改造,用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制,开环控制虽然有不稳定、振动等缺点,但其成本较低,经济性较好,车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步进电动机。系统传动主要有:滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种,经比较分析:前者传动效率及精度较低,后者精度和效率高,但成本高,考虑对车床的性能要求,故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀,因此采用自动转位刀架。 一总体设计方案的确定 由于是对车床进行数控改造,所以在考虑具体方案时,基本原则是在满足使用前提下,对同床的改动尽可能少,以降低成本。根据这一原则,决定数控系统采用开环控制;传动系统采用滚珠丝杠螺母传动;驱动元件采用步进电动机;数控系统采用JWK型系统;刀架采用自动转位刀架。这样车床既保留原有功能,又减少了改造数量。 二机械部分的改造设计与计算 将普通车床改造成数控机床,除了增加控制系统外,机械部分也应进行相应的改造,其中包括:纵向和横向进给系统的设计选型,以及自动转位刀架的选型。 (一)纵向进给系统的设计选型 1、经济数控车床的改造,采用步进电动驱动纵向进给,有两种方案:一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上;第二种是纵丝杠固定、电机安装在溜板箱上,驱动螺母传动。对于车床的改造而言,采用第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置,可放在丝杠的任意一端。从改装方便,实用等方面考虑,所以将步进电机放在丝杠的左端。 2、纵向进给系统的设计计算,已知条件: 工作台重量:W80kgf800N 时间常量: T25ms 行 程: s640mm 步 驱 角: 20.75o/step 快速进给速度:V2m/ms 脉冲当量: 8p0.01mm/8tep (1)切削力的计算 由《机床设计手册》得公式 NoNdη (公式一) 其中 NO ? 为传动件的额定功率 Nd?主电机的额定功率,见使用说明书得:Nd4.5 kw η ? 从电机到所计算的传动轴的传动效率(不含轴承的效率) 从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动,所以 ηn1×n2 由《机床设计手册》得n1 0.96 n20.99 所以:η0.96×0.990.9504 取 η0.95 η即N4×0.953.8(kw) 又因为主传动系统效率一般为0.6~0.7 之间,所以取0.65 所以NC(进给效率)3.8×0.652.47(kw) 由《机械加工工艺手册》得Pm ×9.8 (公式二) ≈ 式中Vs ??切削速度,设当其为中等转速,工件直径为中等 时,如D40mm时,取Vs100m/min 主切削力 FZ 151.164(Rgf)1511.64N 由《机床设计手册》得主切削力 FZCFzapxfx×fyfz×kfz经验公式 CFzapxfx fyfz kfz 公式三 对于一