C6132普通车床数控改装毕业设计.doc

机 械 工 程 专 业 毕 业 设 计 题 目 ： C6132 普 通 车 床 的 数 控 改 造 学 院 诚 毅 学 院 专 业 机 械 工 程 及 自 动 化 年 级 班 级 姓 名 学 号 成 绩 指 导 老 师 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） I 目 录 目 录 . 摘要 . ABSTRACT（英文摘要） . 引 言 . 1 第一章 总体方案的设计 . 2 1.1 设计任务 . 2 1.2 总体方案的拟定 . 3 1.2.1 伺服系统的改造设计 . 3 1.2.2 计算机控制系统的选择与设计 . 4 1.2.3 机械结构的改造设计 . 4 1.2.4 自动回转刀架的选择设计 . 5 1.2.5 编码盘的选用和安装 . 5 1.2.6 电气控制系统的改装设计 . 6 第二章 机械部分的改造设计 . 7 2.1 进给系统的传动方式及丝杠类型选择 . 7 2.2 纵向进给系统的改造设计 . 9 2.2.1 确定系统脉冲当量 . 9 2.2.2 车削力的计算 . 9 2.2.3 滚珠丝杠副的设计、计算和选型 . 11 2.2.4 确定齿轮传动比 . 11 2.2.5 纵向步进电机的计算与选用 . 11 2.2.5.1 负载转动惯量计算 . 11 2.2.5.2 各种工况下转矩计算 . 12 2.2.5.3 步进电动机的选型 . 14 2.3 横向进给系统的改造设计 . 14 2.3.1 横向进给系统的改造设计 . 14 2.3.1.1 确定系统脉冲当量 . 14 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） II 2.3.1.2 切削力的计算 . 15 2.3.1.3 滚珠丝杠设计、计算和选型 . 16 2.3.1.4 确定齿轮传动比 . 16 2.3.5 横向步进电动机的选用与计算 . 30 2.3.5.1 负载转动惯量计算 . 30 2.3.5.2 各种工况下转矩计算 . 30 2.3.5.3 步进电动机的选型 . 33 2.4 齿轮传动间隙的调整 . 33 第 三 章 电 气 控 制 部 分 的 计 . 33 3.1 电气控制系统概述 3.2 C6132 车床电气化控制系统的数控化改造设计 . 30 结论. 3 参考文献 . 34 致 谢 . 35 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） III 摘 要 数 控 机 床 作 为 机 电 一 体 化 的 典 型 产 品 ， 在 机 械 制 造 业 中 发 挥 着 巨 大 的 作 用 ， 很 好 的 解 决 了 现 代 机 械 制 造 中 结 构 复 杂 ， 精 密 ， 批 量 小 ， 多 变 零 件 的 加 工 问 题 ， 且 能 稳 定 产 品 的 和 、 加 工 质 量 。 大 幅 度 的 提 高 生 产 效 率 。 但 从 目 前 企 业 面 临 的 情 况 看 ， 因 数 控 机 床 间 隔 较 贵 ， 一 次 性 投 资 较 大 使 企 业 心 有 余 而 力 不 足 。 另 外 从 目 前 国 内 机 床 使 用 的 现 状 来 看 ， 普 通 机 床 拥 有 量 巨 大 ， 在 生 产 中 ， 数 控 机 床 相 对 于 普 通 机 床 的 优 势 较 为 明 显 ， 而 由 于 数 控 机 床 价 格 昂 贵 ， 所 以 有 必 要 对 普 通 机 床 加 以 数 控 改 造 ， 使 之 能 完 成 数 控 机 床 能 完 成 的 部 分 生 产 任 务 。 因 此 ， 我 大 胆 的 提 出 了 对 普 通 C6132 车 床 的 数 控 化 改 造 。 C6132 普 通 车 床 是 普 通 机 床 中 比 较 有 代 表 性 的 机 床 ， 它 在 机 械 结 构 上 有 其 先 天 性 的 不 足 。 如 刚 度 低 、 抗 振 动 性 差 、 滑 动 摩 擦 阻 力 较 大 及 传 动 元 件 存 在 间 隙 等 ， 因 此 需 要 有 目 的 地 改 造 ， 以 满 足 数 控 机 床 最 基 本 的 要 求 ， 这 也 是 本 文 主 要 讨 论 的 问 题 。 以 C6132 型 普 通 机 床 为 例 ， 从 机 械 和 电 气 方 面 详 细 阐 述 了 数 控 化 改 造 的 方 法 。 改 造 后 的 车 床 投 入 使 用 后 运 行 稳 定 ， 加 工 精 度 明 显 提 高 ， 取 得 了 极 大 的 经 济 效 益 。 关 键 词 ： 数 控 改 造 普 通 车 床 进 给 系 统 电 气 系 统 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） IV Abstract CNC machine tool as a typical mechatronic products, play an important role in the mechanical manufacturing industry, a good solution to the complex, the structure of modern machinery manufacturing precision, small batch processing, changeable parts, and can stabilize the product quality, processing and. Improve production efficiency greatly. But from the current enterprises are facing the situation, because the numerical control machine tool interval is more expensive, a one-time investment, enterprise is insufficient. In addition from the present situation of domestic machine tool, general machine tools with huge amount, in the production of CNC machine tools, relative to the ordinary machine has obvious advantages, and as a result of NC machine tools is expensive, so it is necessary to numerical control reforming of ordinary machine tool, which can complete the part of CNC machine tools to complete the production task. Therefore, I made bold to NC transformation of common lathe C6132. C6132 ordinary lathe is of general machine more representative of the machine tool, it have some congenital deficiencies in the mechanical structure. Such as low stiffness, vibration resistance is poor, sliding friction resistance and transmission elements there is a gap, therefore needs to change, in order to meet the requirements of CNC machine tools is the most basic, this is also the main issues discussed in this paper. Taking C6132 lathe as an example, elaborated the NC transformation method from mechanical and electrical. After the transformation of the lathe and put into use after stable operation, processing precision is obviously improved, made great economic benefits. Keywords: Transformation of ordinary lathe numerical control electrical system 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 1 引 言 目 前 我 国 机 床 主 要 是 卧 式 车 床 ， 与 发 达 国 家 相 比 ， 型 号 陈 旧 ， 技 术 水 平 落 后 ， 严 重 影 响 了 生 产 的 发 展 。 。 采 用 先 进 的 数 控 车 床 ， 已 成 为 当 今 世 界 制 造 业 的 发 展 趋 势 。 鉴 于 国 内 制 造 业 中 普 通 机 床 的 占 有 率 较 高 ， 提 高 车 床 数 控 化 率 有 两 个 可 行 的 途 径 ， 一 是 购 置 新 的 车 床 ； 二 是 把 卧 式 车 床 改 造 成 数 控 车 床 。 根 据 国 内 目 前 的 经 济 状 况 ， 花 大 量 的 资 金 更 换 全 新 的 数 控 车 床 花 费 过 高 ， 给 企 业 造 成 的 经 济 负 担 较 大 ， 同 时 报 废 大 量 的 普 通 机 床 是 一 个 很 大 的 浪 费 。 因 此 ， 各 企 业 可 根 据 自 身 的 情 况 ， 酌 情 进 行 数 控 化 率 的 提 高 ， 可 以 购 置 一 批 精 度 高 、 性 能 强 的 数 控 化 车 床 ， 或 数 控 化 改 造 一 批 尚 有 一 定 精 度 的 卧 式 车 床 。 C6132车 床 改 造 属 于 经 济 型 数 控 车 床 的 改 造 ， 主 要 针 对 进 给 系 统 进 行 数 控 化 改 造 ， 利 用 数 控 系 统 对 纵 向 和 横 向 进 给 系 统 进 行 开 环 控 制 ， 驱 动 元 件 采 用 步 进 电 动 机 ， 通 过 步 进 电 动 机 带 动 滚 珠 丝 杆 转 动 。 数 控 化 改 造 后 的 机 床 ， 能 对 纵 向 和 横 向 进 给 运 动 进 行 数 字 控 制 ， 并 要 求 达 到 纵 向 最 小 运 动 单 位 为 0.01mm/脉 冲 ， 横 向 最 小 运 动 单 位 0.005mm/脉 冲 ， 刀 架 为 自 动 转 位 刀 架 ， 经 改 装 后 的 机 床 能 实 现 加 工 外 圆 、 锥 度 螺 纹 、 端 面 等 的 自 动 控 制 。 数 控 化 改 造 提 高 了 原 机 床 的 生 产 速 度 ， 降 低 了 劳 动 强 度 ， 同 时 缩 短 了 生 产 周 期 ， 提 高 了 产 品 质 量 和 生 产 率 。 数 控 化 改 造 后 具 有 如 下 几 个 优 越 性 ： 1、 数 控 化 改 造 提 高 了 加 工 精 度 和 生 产 率 。 2、 数 控 化 改 造 提 高 了 机 床 的 性 能 和 质 量 ， 加 工 出 原 机 床 难 以 加 工 或 者 不 能 加 工 的 复 杂 轴 类 零 件 。 3、 机 床 数 控 化 改 造 后 可 以 实 现 加 工 的 柔 性 自 动 化 ， 效 率 可 比 原 机 床 提 高 3倍 。 4、 机 床 数 控 化 改 造 后 拥 有 自 动 报 警 、 自 动 监 控 、 自 动 补 偿 等 多 种 自 检 功 能 ， 更 好 地 调 节 了 机 床 加 工 状 态 ， 还 可 以 提 示 操 作 机 床 故 障 或 编 程 错 误 等 机 床 运 行 中 出 现 的 问 题 。 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 2 第 一 章 总 体 方 案 设 计 1.1 设 计 任 务 这 次 设 计 的 任 务 是 ： 数 控 化 系 统 的 选 型 ， 伺 服 系 统 、 机 械 传 动 系 统 、 电 气 系 统 数 控 化 改 造 和 液 压 部 分 的 维 护 以 及 绘 制 相 关 图 样 。 要 求 改 造 车 床 具 有 一 般 数 控 车 床 的 性 能 ， 设 计 内 容 包 括 ： 数 控 系 统 的 选 型 ， 伺 服 系 统 、 机 械 系 统 和 电 气 系 统 的 数 控 化 改 造 设 计 ， 自 动 回 转 刀 架 和 编 码 盘 的 选 型 与 改 装 ， 以 及 液 压 系 统 的 清 洁 与 维 护 。 数 控 系 统 方 面 ， 考 虑 到 直 流 伺 服 电 动 机 的 价 格 昂 贵 ， 采 用 步 进 电 动 机 驱 动 的 开 环 控 制 系 统 ， 而 在 机 械 系 统 的 改 造 方 面 ， 采 用 步 进 电 动 机 -减 速 齿 轮 -滚 珠 丝 杠 螺 母 副 -小 滑 板 的 传 动 方 式 。 主 要 技 术 参 数 ： 最 大 加 工 直 径 ： 床 身 上 ： 320mm 床 鞍 上 ： 165mm 最 大 加 工 长 度 ： 1000mm 溜 板 及 刀 架 重 量 ： 纵 向 ： 800N 横 向 ： 400N 刀 架 快 速 ： 纵 向 ： 2m/min 横 向 ： 1m/min 最 大 进 给 速 度 ： 纵 向 ： 0.6m/min 横 向 ： 0.3m/min 最 小 分 辨 率 ： 纵 向 ： 0.01mm 横 向 ： 0.005mm 定 位 精 度 : 0.01 主 电 机 功 率 : 4KW 启 动 加 速 时 间 : 25ms 机 床 的 数 控 化 改 造 主 要 应 用 了 现 代 成 熟 的 数 控 技 术 和 经 验 ， 以 适 应 生 产 的 具 体 要 求 为 目 的 ， 改 变 现 有 机 床 的 结 构 ， 给 旧 机 床 换 上 新 部 件 、 新 装 置 和 新 附 件 ， 提 高 现 有 机 床 的 技 术 性 指 标 ， 使 之 全 部 或 局 部 达 到 新 数 控 机 床 的 水 平 。 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 3 1.2 总 体 方 案 的 拟 定 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 4 结 论 为 了 使 改 造 后 的 机 床 有 较 高 的 开 动 率 和 精 度 保 持 性 ， 出 尽 可 能 的 减 少 电 器 和 机 械 故 障 的 同 时 ， 应 充 分 考 虑 机 床 零 部 件 的 耐 磨 性 ， 尤 其 是 机 床 导 轨 的 耐 磨 性 。 当 前 国 内 卧 式 车 床 的 床 身 等 大 件 都 采 用 普 通 铸 铁 ， 而 拖 板 也 是 普 通 铸 铁 ， 其 摩 擦 因 数 较 高 ， 为 了 提 高 机 床 的 动 载 性 能 ， 减 少 摩 擦 力 ， 在 改 造 中 采 用 了 在 机 床 滑 板 导 轨 上 贴 聚 四 氟 乙 烯 软 带 的 办 法 ， 大 大 减 少 了 摩 擦 阻 力 ， 提 高 了 防 爬 、 耐 磨 、 消 振 吸 声 的 能 力 。 C6132 卧 式 车 床 改 造 后 ， 实 现 了 开 环 数 控 自 动 化 加 工 ， 大 大 提 高 了 加 工 功 效 ， 增 强 了 其 实 用 性 ， 稳 定 了 零 件 的 加 工 质 量 ， 并 保 留 了 原 机 床 的 基 本 结 构 和 部 分 工 作 性 能 ， 能 节 约 资 金 、 缩 短 生 产 周 期 ， 是 工 厂 进 行 机 械 设 备 技 术 化 改 造 的 趋 势 。 在 设 计 过 程 中 ， 我 本 着 认 真 刻 苦 的 态 度 去 学 习 设 计 步 骤 、 方 法 、 以 及 经 验 ， 但 是 由 于 该 设 计 许 多 方 面 的 细 节 问 题 涉 及 面 太 广 ， 由 于 本 人 知 识 面 和 能 力 都 极 其 有 限 ， 同 时 由 于 时 间 仓 促 ， 因 此 不 能 科 学 详 尽 的 做 出 正 确 的 选 择 与 判 断 ， 所 以 设 计 中 难 免 出 现 一 些 错 误 。 虽 然 有 些 不 足 和 遗 憾 ， 但 是 总 的 来 说 ， 该 设 计 还 是 比 较 成 功 的 。 基 本 上 完 成 了 这 台 卧 式 车 床 的 数 控 化 改 造 设 计 ， 能 实 现 预 期 的 所 有 功 能 ， 成 功 的 完 成 了 老 师 布 置 的 任 务 。 不 够 完 善 的 地 方 还 望 各 位 老 师 同 学 不 吝 赐 教 ， 敬 请 斧 正 。 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 5 参 考 文 献 1 罗 永 顺 主 编 .机 床 数 控 化 改 造 技 术 M .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ， 2007. 2 陈 婵 娟 主 编 .数 控 车 床 设 计 M .北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 2006. 3 濮 良 贵 ， 纪 名 刚 主 编 .机 械 设 计 M .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2006. 4 大 连 理 工 大 学 工 程 画 教 研 室 编 机 械 制 图 M 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2003. 5 郑 堤 ， 唐 可 洪 主 编 机 电 一 体 化 设 计 基 础 M 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 1997. 6 吴 宗 泽 ， 罗 圣 国 主 编 .机 械 设 计 课 程 设 计 手 册 M .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2006. 7 戴 曙 主 编 .金 属 切 削 机 床 M .北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 1993. 8 机 械 设 计 手 册 编 委 会 编 .机 械 设 计 手 册 S .北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2004. 9 现 代 实 用 机 床 设 计 手 册 编 委 会 编 .现 代 实 用 机 床 设 计 手 册 S .北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2006. 10 杨 黎 明 主 编 . 机 电 一 体 化 系 统 设 计 手 册 S .北 京 ： 国 防 工 业 出 版 社 ， 1997. 11 哈 尔 滨 工 业 大 学 ， 天 津 大 学 主 编 机 床 设 计 图 册 S .上 海 科 学 技 术 出 版 社 ， 1979. 12 吴 宗 泽 主 编 .机 械 设 计 实 用 手 册 S .北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 1999. 13 成 大 先 主 编 .机 械 设 计 图 册 S .北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 2000. 14 杨 宁 主 编 单 片 机 与 控 制 技 术 M 北 京 ： 北 京 航 空 航 天 工 业 出 版 社 ， 2005. 15 孙 和 宁 ， 杨 宁 主 编 单 片 微 机 原 理 与 接 口 技 术 M 北 京 ： 冶 金 工 业 出 版 社 ， 1998. 集 美 大 学 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 6 致 谢 本 次 毕 业 设 计 ， 我 在 王 敏 老 师 的 指 导 下 第 一 次 独 立 完 成 的 ， 通 过 本 次 设 计 ， 不 仅 检 验 了 我 大 学 四 年 来 知 识 积 累 的 程 度 ， 而 且 丰 富 了 我 在 实 际 设 计 中 的 经 验 ， 更 是 对 我 设 计 理 念 的 一 次 全 面 升 华 。 在 这 一 个 学 期 的 设 计 过 程 中 ， 我 们 得 到 了 王 敏 老 师 的 大 力 支 持 和 帮 助 ， 在 设 计 过 程 中 他 不 知 疲 倦 、 不 厌 其 烦 的 给 我 们 分 析 和 讲 解 ， 也 给 我 们 灌 输 了 一 些 先 进 的 设 计 方 法 和 设 计 理 念 ， 使 我 们 大 受 裨 益 。 在 此 ， 我 中 心 地 向 王 敏 老 师 表 示 感 谢 。 同 时 我 也 得 到 了 我 们 学 院 很 多 老 师 和 同 学 的 支 持 和 帮 助 ， 在 此 ， 我 一 同 表 示 衷 心 的 感 谢 。