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1、 学 院毕 业 设 计设计题目：普通车床数控化改造进给系统及刀架设计 系 别： 机电工程工程系 班 级： xx机制本（2）班 姓 名： 指 导 教 师： 2013年6月7 日普通车床数控化改造进给系统及刀架设计摘 要普通车床的数控化改造一般是指对现有普通车床的某些部位做一定的改造，配上经济型数控装置或标准型数控系统，从而使原车床具有数控加工能力。数控化改造后的车床自动化程度高，专业性强，加工精度及生产率高；适应多品种、中小批量生产；数控改造费用低，经济性好；能发挥机床原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值；数控改造周期短，可满足生产急需。本文以CA6140车床为例，对普通车床进行了数控
2、化改造设计，主要研究内容如下：分析普通车床的结构组成及其功能，研究确定普通车床数控化改造方案，并进行经济性论证。根据普通车床的加工能力，对车床的主轴箱进行部分改造并简要说明。根据机械、动力学及电气设计原理以及机床进给系统的要求，对切削力进行计算，选择合适的滚珠丝杠并进行装配设计。设计选择滚珠丝杠支承方式与相应的轴承、步进电机。选择设计自动回转刀架并进行相应的校核验算。根据所改造的性能和精度指标来选配合适的数控装置系统。给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。关键词：普通车床 数控化改造 进给系统 刀架Numerical Control Innovation of common lathesth
3、e Design of Feeding System &Tool PostAbstractThe numerical control innovation of common lathes generally means to transform the existing common lathes, just make transformation of certain parts, installing economic numerical control device or standard computer numerical control system, thus making t
4、he common lathe with NC machining ability. After numerical control innovation the lathes possess high degree of automation, good professional ability, high machining accuracy and productivity; adapt to the multi-species, middle and small batch production; low NC reconstruction expenses and good econ
5、omical efficiency, which can play the original function and reform machine new function, and improve the use value of machine. NC innovation can meet production needs with short transformation period. Take the CA6140 lathe as an example, in this paper to process numerical control innovation design o
6、f common lathes. The main research contents are as follows: Analysis the structure, component and function of the common lathes, and identify the numerical control innovation scheme of common lathes and do economy demonstration. According to the common lathe processing ability, design partial recons
7、truction of the lathe spindle box, and give brief illustration. According to the mechanical and electrical design principle, and the machine feeding system requirement, making calculation of cutting force, and choose appropriate ball screw and assembly design. Design choice ball screw supporting mod
8、e and to choose corresponding bearings, stepping motor. Making selection of design automatic rotary tool post and corresponding checking calculate. According to the properties and transformation of precision index to select suitable numerical control device system. Give installation and debugging me
9、thod of common lathes numerical control innovation.Key words: common lathe NC reform feeding system tool post目 录1 前言11.1 课题产生11.2 普通车床数控化改造研究现状21.3 普通车床数控化改造经济分析22 普通车床数控化改造方案52.1 改造方案设计52.2 改造内容及要求52.3 改造方案确定62.4 数控化改造步骤73 传动及进给系统改造设计83.1 设计参数83.2 传动部分改造设计83.3 进给系统改造设计83.3.1 纵向进给系统改造设计93.3.2 横向进给系统
10、改造设计224 自动回转刀架改造设计304.1 数控改造自动回转刀架选型304.2 数控车床自动回转刀架工作原理324.3 自动回转刀架计算校验324.3.1蜗杆副的设计计算324.3.2蜗杆其他相关参数354.3.3蜗杆传动热平衡计算355 数控系统改造设计375.1车床数控系统概述375.2 数控装置的软硬件结构375.3数控系统与可编程控制器及接口395.4 数控系统总体改造设计406 改造后数控车床安装与调试426.1 改造后数控车床安装426.2 改造后数控车床调试426.3 经济型数控车床精度检验437 结论44谢辞45参考文献46外文资料翻译47xx 学 院 毕 业 设 计1 前
11、言数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展，就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控车床，已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控车床是提高车床数控化率的主要途径，但是成本太高，很多中小企业在短时间内无法筹集大量资金；同时目前大多数企业还有数
12、量众多，而且还具有较长使用寿命的普通车床，由于普通车床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。为了获得数控车床, 企业可以应用成熟的数控技术理论，以低廉的成本对普通旧车床进行数控化改造，可以恢复甚至提高原车床的精度，大大提高了车床加工的自动化水平，适应工业高速跨越式发展的要求。我们以CA6140车床为例，对普通车床进行数控化改造设计分析。对普通车床进行数控改造是提高我国车床产量数控化率的重要途径之一。通过普通车床的数控化改造,投入较少的资金但能达到经济型数控车床的使用效果, 其社会意义和经济效益是不可估量的。
13、1.1 课题产生普通车床的数控化改造使原车床具有数控加工能力，改造后的车床自动化程度高，专业性强，加工精度及生产率高；在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可调整性，适应多品种、中小批量生产；数控改造费用低，经济性好；能发挥机床原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值；数控改造周期短，可满足生产急需。具体来讲，其改造优点如下：1）从提高资本效率出发，改造闲置的普通车床，能发挥旧机床的原有功能和改造后的新功能，提高普通车床的使用价值。2）数控改造费用低，减少了投资额，经济性好。3）适合于多品种、中小批量产品的的自动化加工，对产品的适应性强。对不同零件的加工，可以通过变换不同的加
14、工程序和更换不同的加工刀具来实现。4）提高产品质量，降低废品率。尤其是加工的产品尺寸一致性好，合格率高。5）机械性能稳定可靠，改造所利用的普通车床床身是重而坚固的铸造构件，而不是焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。而数控化改造是原有的机械结构更为简单，在减少传动链对精度影响的同时，降低了机械的故障率。6）可充分利用现有的条件。可充分利用现有地基，不需要重新构筑地基。7）增加了功能，如圆弧加工、锥度加工，甚至更复杂轮廓的加工，这是传统加工方法难以实现的。8）交货周期短，可满足生产急需。普通车床数控化改造，更换或修理磨损零件，调试大型基础零件，提高车床的精度，同时舍弃
15、原有的进给系统，用新的数控系统驱动步进电机带动滚珠丝杠来替代。改造总费用由机械维修更新和增加的数控系统两部分组成。若车床的数控化改造的总费用仅为同类型车床价格的50%60% 时,该车床数控化改造在经济上适宜。经过考查，若购买同样配置的全新数控车床约需10万元，而车床数控改造的总费用为5.1万元，仅占51%，因此车床数控化改造在经济上是合适的。同时，增加新的数控系统及相应的机械装置大大提高了车床加工的精度和加工效率，在投资少的情况下，既满足了加工的需要，又提了高车床的自动化程度，对我国这样的一个机床大国是非常重要的1。1.2 普通车床数控化改造研究现状1990年，我国车床产量数控化率2.24%，2000年上升为7.96%，2005年车床产量的数控化率达到了13.23%的较高水平。数控车床可以较好地解决形状复杂、精密、小批及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产率，但数控车床的应用也受到其他一些条件的限制。数控车床价格较昂贵，对于中小企业一次性投资购买大量数控车床是非常困难的，同时各企业有大量的普
