数控专业毕业论文--普通车床纵向进给系统数控改造
1绪论
1.1 课题背景和目的
在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性：
(1)提高生产率。数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率。采用最佳参数和最佳走刀路线，缩短加工时间，从而提高生产率。
(2)数控机床可以提高零件的加工精度，稳定产品质量。由于它是按照程序自动加工不需要人工干预，其加工精度还可以利用软件进行校正及补偿，故可以获得比机床本身精度还要高的精度和重复精度。
(3)有广泛的适应性和较大的灵活性。通过改变程序，就可以加工新产品的零件，能够完成很多普通机床难以完成或者根本不能加工的复杂型面零件的加工。
(4)可以实现一机多用。一些数控机床，可以自动换刀，一次装卡后，几乎能完成零件的全部加工部位的加工，节省了设备和厂房面积。
(5)可以进行精确的成本计算和生产进度安排，减少在制品，加速资金周转，提高经济效益。
(6)不需要专用夹具。采用普通的通用夹具就能满足数控加工的要求。节省了专用夹具设计制造和存放的费用。
(7)大大减轻了工人的劳动强度。
因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
由于以上优越性，数控机床所占的比例逐渐增大。从2004年的市场消费内容也可可看出,普通机床的市场份额在下降,数控机床则强烈增长，尤其是中高档数控机床供不
应求。可以预见，未来几年普通机床的市场份额将不断下滑, 数控机床的消费会逐渐扩大。
在这样一种背景下，我的课题选择为设计一台数控车床——CK20，用于对转体零件的圆柱面、圆弧面、圆锥面、端面、切槽、及各种公、英制螺纹等进行批量、高效、高精度的自动加工，以提高生产效率和产品质量和降低工人劳动强度。此外，力求完成课题之余，熟悉国内外数控技术及数控机床的现状及发展趋势,增强对如何发展民族数控机床产业的感性认识。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 我国数控车床的研究现状
我国从1958年开始研究数控机床，一直到20世纪60年代中期还处于研制、开发时期。当时，一些高等院校、科研单位研制出试验性样机，是从电子管起步的。
目前我国数控机床生产厂家有100多家，生产数控机床配套产品的企业有300余家，产品品种包括八大类2000种以上。目前以新开发出数控系统80余种。分为3种型级，即经济型、普及型和高级型。“九五”期间数控机床发展已进入实现产业化阶段，数控机床新开发品种300余种，已有一定的覆盖面。新开发的国产数控机床产品大部分达到国际上20世纪80年代中期水平，部分达到90年代水平，为国家重点建设提供了一批高水平数控机床。
进入20世纪90年代以来，我国数控机床生产企业都经历了结构调整、转变机制的艰苦磨砺过程。近期，国家为扩大内需，通过加大技改投资和基础设施建设投资的措施来拉动国内市场消费。
目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台，内数控金切机床17,521台，约占9%。
总的来说：数控机床产量不断增长，2001年为1991年的3.6倍；进口量增长较快，达29倍，出口量有所增加，但数目较小，为4.8倍；数控机床消费量增加较快，达7.9倍。产量满足不了社会发展的需求。
在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走
向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。
1.2.2 数控机床的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代化发展的大趋势。当前世界上数控技术及其装备的发展呈现以下发展趋势：
（1）高精度化现代科学技术的发展、新材料及新零件的出现，对精密加工技术不断提出新的要求，提高加工精度，发展新型超精密加工机床，完善精密加工技术，适应现代科技的发展，已经成为数控机床的发展之一。其精度已从微米级到亚微米级，乃至纳米级。提高数控系统的加工精度，一般可通过减少数控系统的误差和采用机床误差补偿技术来实现提高数控机床的加工精度。
（2）高速化提高生产率是数控机床追求的基本目标之一。数控机床高速化可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度，对制造野实现高效、优质、低成本生产具有广泛的适用性。
（3）高柔性化采用柔性自动化设备或系统，是提高加工精度和效率，缩短生产周期，适应市场变化需求和提高竞争力的有效手段。数控机床在提高单机柔性化的同时，朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。
（4）高自动化高自动化是指在全部加工过程中尽量减少人的介入而自动完成规定的任务，它包括物料流和信息流的自动化。
（5）智能化随着人工智能在计算机领域的不断渗透与发展，为适应制造业生产柔型化、自动化发展需要，智能化正成为数控机床研究和发展的热点，它不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控），还贯穿在长品的售后服务和维修中。
（6）复合化复合化包含工序复合化和功能复合化。数控机床的发展已模糊了粗、精加工工序的概念。
（7）高可靠性数控机床的可靠性一直是用户最关心的。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，提高可靠性。
（8）网络化为了适应FMC、FMS以及进一步联网组成CIMS的要求，先进的CNC 系统为用户提供了强大的联网能力，除有RS232串行接口、RS422等接口外，还带有远
程缓冲功能的DNC接口，可以实现几台数控机床之间的数据通信和直接对几台数控机床进行控制。
（9）开放式体系结构 20世纪90年代以后，计算机技术的飞速发展推动数控机床技术更快地更新换代，世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。
1.3 课题研究内容和方法
1.3.1 课题研究内容
（1）机床总体设计方案及总体布局图绘制
（2）纵向工作台机构理论计算、结构设计及绘制装配图
（3）纵向工作台机构中典型零件的绘图
（4）纵向工作台三维实体图绘制并装配
（5）撰写毕业设计论文（说明书）
1.3.2 课题研究方法
此次设计任务主要是数控机床CK20纵向工作台的设计，三维图绘制及装配。通过查阅文献资料，咨询老师和工人师傅，以及和同学的商量讨论，初步拟定如下设计方案：（1）机床整体方案采用45º斜床身，矩形滑动导轨。
（2）对于纵向工作台的设计，主要要考虑滚珠丝杆副的计算选择，对此采用参照滚珠丝杆的计算资料进行计算选择。滚珠丝杠的安装方式，拟采用固定—固定方式，滚珠丝杠是通过垫片预紧的。
（3）绘制纵向工作台三维实体图，并进行装配。
2 总体设计
2.1床身和导轨设计
(1) 床身
机床的床身是整个机床的基础支承件，是机床的主体，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。床身的结构对机床的布局有很大的影响。按照床身导轨面与水平面的相对位置，床身有图1所示的5种布局形式。一般来说，中、小规格的数控车床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型数控车床或小型精密数控车床才采用平床身，立床身采用的较少。平床身工艺性好，易于加工制造。由于刀架水平放置，对提高刀架的运动精度有好处，但床身下部空间小，排屑困难；刀架横滑板较长，加大了机床的宽度尺寸，影响外观。平床身斜滑板结构，再配置上倾斜的导轨防护罩，这样既保持了平床身工艺性好的优点，床身宽度也不会太大。斜床身和平床身斜滑板结构在现代数控车床中被广
泛应用，是因为这种布局形式具有以下特点：
1）容易实现机电一体化；
2）机床外形整齐、美观，占地面积小；
3）容易设置封闭式防护装置；
4）容易排屑和安装自动排屑器；
5）从工件上切下的炽热切屑不至于堆积在导轨上影响导轨精度；
6）宜人性好，便于操作；
7）便于安装机械手，实现单机自动化。
这次设计中，我们采用的是45度斜床身。
(2) 导轨
车床的导轨可分为滑动导轨和滚动导轨两种。
滑动导轨具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。目前，数控车床已不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。滚动导轨的优点是摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不会产生爬行现象，可以使用油脂润滑。
这次设计中采用的是新型塑料滑动导轨。
2.2 主轴系统设计
经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。主轴电机在额定转速时可输出全部功率和最大转矩。
这次设计中采用二级机械变速机构。
3 纵向工作台机构设计
3.1纵向工作台机构设计的基本要求
数控机床的进给系统必须保证由数控装置发出的控制指令转换成速度符合要求的相应角位移或直线位移，带动运动部件运动。根据工件加工的需要，在机床上各运动坐标的数字控制可以是相互独立的，也可以是联动的。总之，数控机床对进给系统的要求集中在精度、稳定、和快速响应三个方面。为满足这种要求，首先需要高性能的伺服驱动电动机，同时也需要高质量的机械结构与之匹配。为提高进给系统机械结构性能主要
采取以下措施：
(1)提高系统机械结构的传动刚度
(2)采用低而稳定的摩擦传动副 数控机床进给系统多采用刚度高摩擦因数小而稳定的滚动摩擦副，如滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨等。
(3)惯量匹配 最佳惯量匹配目的是为保证伺服驱动电机的工作性能和满足传动系统对控制指令的快速响应的要求。
(4)提高传动件精度 高质量的机械传动配合与高性能的伺服电动机使现代数控机床进给系统性能有了大幅度提高。
3.2 纵向工作台机构设计
3.2.1 方案设计
目前数控车床的纵向和横向多采用交流伺服电机，进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。这里拟采用的是滚珠丝杠副传动，以减少摩擦系数，提高进给机构的整体刚度。滚珠丝杠与电机间用联轴器直接连接，以消除间隙。
滚珠丝杠的支撑形式有四种：（1）一端固定，一端自由，此种形式适用于中小载荷，低速，短丝杠垂直安装；（2）一端固定，一端游动，此种形式适用于中等载荷，中等转速；（3）两端支撑，此种形式适用于中等转速，高速度，高精度；（4）两端固定适用于承载能力大，高速，高刚度，高精度的车床。滚珠丝杠螺母副也有两种循环方式，一种是外循环式，还有一种是内循环式。从刚度计算可以看出，丝杆的支撑方式对丝杆的刚度影响很大。而采用两端固定的支承方式压杆稳定性和临界转速高，丝杠的轴向刚度为一端固定的4倍，丝杠可以预拉伸，预拉伸后可减小丝杠自重下垂和补偿热膨胀且轴承组合的刚度高。因此我拟采用两端固定的支撑方式。这种支承方式的特点是：刚度最高，只要轴承无间隙。丝杠的轴向刚度为一端固定的四倍。安装时需保持螺母与4支承同轴，故结构复杂，工艺较困难；丝杠一般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高；可以预拉伸，预拉伸后可以减少丝杠自重的下垂和补偿热膨胀，但需一套预拉伸机构，结构及工艺都比较复杂；要进行预拉伸的丝杠，其目的行程应略小于公称行程，减少量等于拉伸量。因此这种形式适用于对刚度和位移精度要求高的场合。
3.2.2 滚珠丝杠副的研究设计
(1)主切削力计算及主电机选择
1)主切削力的计算
由参考文献可知
p p z z z z z z z z x y z p vp p vp np p p c t s k k k k k φ=料 3-1
取z p c =167 z p x =1.0 z p y =0.75 z p k 料=1.09 z p k φ=1.08 z np k =1.05
切削速度
取 z vp k =1.0 查《车工工艺学》中级本： #45钢淬硬(淬火及低温回火),硬度44HRC ，单位切削
力为270公斤/2
m (0.3/s mm r =),其切削用量范围为
切削速度 90~105/min v m =
切削深度 1~5t mm =
进给量 0.1~0.5/s mm r =
切深t 取5mm ，进给量取0.3mm/n,代入3-1得： 0.7516750.3 1.090.9 1.08 1.3 1.05
489.54797z p N
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==公斤力 取z F =4800
由《数控机床机器人—机械系统设计指导》所示，进给抗力x F 和切深抗力
y F ，可
以按以下比例分别求出： ::1:0.25:0.44800:1200:1920
z x y F F F == 2)切削功率计算：
由上所示，切削速度v 取为105/min m ，根据公式
489.51058.3988.4102606120z P v N kw ⨯===≈⨯切削
根据公式N N K ≤⋅η⋅切削过电机 查表取0.75η=， 1.25K =过
选电机功率为11kw
(2)工作台质量及工作台承重初估
刀架：参考31Ak 系列数控转塔刀架主要规格及参数，初估刀架(带刀盘)毛重为150kg ，
19.81501470G N =⨯=
刀架座：长⨯宽⨯高即42020080()mm ⨯⨯
3927.85109.81040020080G Vg -=ρ=⨯⨯⨯⨯⨯
517.5N =
2804000
3516.8/min 10001000
dn
v m ππ⨯⨯===
圆整后 2520G N =
床鞍： ()600300100mm ⨯⨯=⨯⨯长宽高
3397.85109.81103006001001386G gV N ρ-==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
根据以上估算得总的重量为G=2000+1386=3386N
(3)初选滚珠丝杠
已知条件：
最大行程：650mm
纵向定位精度： 0.012/300mm mm ±
失动量：0.01s mm δ=
工作台最高速度：max 15/min v m =
查表选择丝杆预期寿命： 15000h L =小时
电机直联丝杠，最高转速：max 2000/min n r =
初步考虑用滑动导轨，摩擦系数0.1μ=
丝杠用固定——固定的安装方式
设计计算过程：
由文献[7-13]可知
步骤1：
在本设计中，电机与丝杆直接相连，传动比为1i =，丝杆的最高工作转速为 max 2000/min
j n n r ==，则丝杆的导程为：
取p h =10（mm ） 步骤2：确定丝杠等效转速
最大进给时，丝杠的转速为：/15000/101500/min max max n v p r h ===
最小进给时，丝杠的转速：min min /1/100.1/min h n v p r ===
则丝杠的等效转速为（122t t =）
max 1min 2121000/min m n t n t n r t t +=
=+
步骤3：确定丝杠的等效负载 丝杠所受的最大牵引力：（受力分析如下图所示）
图3.1
max 222212000.0253386
192048001335.6x y z F F f G F F N ⎛⎫=+-+ ⎪ ⎪⎝⎭
⎛⎫=+⨯-⨯+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭
最小工作负载荷为摩擦力：
min 0.025338684.65F fG N ==⨯=
故等效载荷为： 2121(,2)t t n n ==
1333max 11min 2211221333
1111335.6284.65926.23F n t F n t Fm n t n t n t n t N n t ⎛⎫+= ⎪+⎝⎭
⎛⎫+⨯== ⎪⎝⎭ 步骤4：
根据机床的定位精度要求，预选精度等级3级，查表得精度系数 1.0a f =，载荷系数1.3w f =，a C 按滚珠丝杆副的预期工作时间h L 计算， 查表得： 1.3w f = 1a f =
则其动载荷为：
()
()3360/10060100015000926.3 1.3/100111625m h m w a Co n L F f f N ≥=⨯⨯⨯⨯⨯=
步骤5：用固定——固定安装方式
12282814326503210970
z x a e n x h h h h
x h L L b L L L L P P P P L P =++++=++++=+=+⨯=
最大弹性变形量： 1110 1.6766m s δδ=⨯=⨯=
空载时,丝杠的轴向载荷：
033860.02584.65F fG N ==⨯=
2001010/0.039/m z m z m
d F L E F L πδδ== 3-2
代入数据得： 220.03984.65970/1.678.65m d d mm ≥=⨯= 上式中 m δ—允许的最大弹性变形量)(m μ
E —弹性模量 25/101.2mm N ⨯
z L —两端固定支承的距离)(m m 0F —为检测位置精度空运转时，作用在滚珠丝杆副上的轴向载荷)(N 步骤6：根据已经计算出的h P ,a C 以及2d 的下限值选择滚珠丝杠副 选择内循环反向器双螺母垫片预紧
GD3210-3-P3 =10 224.9d ≈ a C =22329 。如下图所示：
图3.2 可以看出满足步骤1.4.5的要求
(4)滚珠丝杠校核:
步骤1:滚珠丝杠副n D 值的校核
0max 3265004800070000n D d n ==⨯=< (满足要求)
0d —滚珠丝杆的节圆直径()mm
max n —滚珠丝杆副的最高转速(/min)r
步骤2:预紧力p F 的校核
max /31335.6/3445.20.10.1223292233p a F F C N
===≤=⨯= (满足要求) 步骤3:取2t C ∆=︒
有效行程：
26502146501610810u x a n h h L L L L P P mm =++=++=+⨯=
预拉伸力：
652/12102 2.110 3.1424.9/42453t u F tAE L TE
N δα-==∆=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
上两公式中： α—丝杆的热膨胀系数为 6
1210-⨯
t ∆—丝杆的温升，一般取()2~4C ，取为2C
E —弹性模量52.110Mpa ⨯ 2d —丝杆底径()mm
步骤4：选轴承型号
(1)因滚珠丝杠安装方式为：固定——固定 故选背对背ο
60接触轴承。
(2)确定轴承内径，确定轴承型号规格
右端轴承内径应略小于丝杠外径，取25Φ，型号规格为25TAC62A 。内循环滚珠丝杠必须有一端轴承内径小于螺纹底径2d 。选左断轴承内径20Φ。型号规格为20TAC47A 。
步骤5：绘制工作图
最大行程：mm L x 650= 余程：mm P L h e 401044=⨯==
安全行程：mm P L h a 10==
所选丝杠的螺母长度为：mm P L h n 140101414=⨯==
由结构设计得到：mm b mm b 55,2521==
螺纹长度：mm L L L L L n e a x 8901408020650221=+++=+++=
两支承轴承间距：mm b b L L z 9705525890211=++=++=
步骤6：最高转速校核：
51/2
25104065070795c a e x n L L b L L L L mm ==++++=++++=
滚珠丝杠副转速过高，会产生共振，影响正常运转，损坏机器，为确保不发生共振，所容许的最高转速为：
取9.21=f
7272
2max
10/21.924.910/7958630/min c c n fd L r n =⨯=⨯⨯=≥ （符合要求）
f —安装系数 2d —丝杆螺纹底径()mm
c L —计算许用转速c n 用的安装距离()mm
步骤7：滚珠丝杠的临界压缩载荷校核：
丝杠水平安装 40,3121==k k 查表得5L L y = 44244122max 110/4024.910/7953
8110c y P k k d L N F =⨯=⨯⨯⨯=≥ （符合要求）
max F —作用在滚珠丝杆副上的最大轴向压缩载荷()N
1K —安全系数。丝杆垂直安装 11/2K =，丝杆水平安装 11/3K =
c K —与丝杆支承型式有关的系数，查表为40c K =
y
L —计算临界压缩载荷用的安装距离()mm ，当采用固定—固定安装方式时，有()5319y L L mm ==
步骤8：
（1） 取558=K
由上可知：
N F F p 7.11283/33863/3=== 则
[]()[]m N C F K K a p a μ/5.444223291.0/7.11285581.0/3/13/1=⨯⨯== p F —滚珠丝杆副的预紧力 ()
N a C —样本上的额定动载荷 (
)N m N K K a n μ/6.3555.4448.08.0=⨯=⨯=
（2）计算max s K min s K
mm L z 970=， mm L 7955=
则 m N L d K z s μ/422970/109.246.6/106.62222
2min =⨯⨯=⨯=
()[]()[]m N L L L L d K z z s μ/7137959707954/109709.246.64/106.6225522
2max =-⨯⨯⨯⨯⨯=-⨯= （3）查轴承可得
25TAC62A 的刚性 m N K b μ/10001=
20TAC47A 的刚性 m N Kb μ/7502=
由公式得 m N K K K b b B μ/1750750100021=+=+=
（4）丝杠系统轴向拉压系统刚度e K 的计算
丝杠采用固定—固定支承方式，则有：
s H c B e K K K K K 4111411+++=
C K ——丝杠副内滚道的接触刚度（m N μ/）
B K ——轴承的接触刚度（m N μ/）
H K ——螺母座刚度（m N μ/
S K ——丝杠本身的拉压刚度()m N μ/ 5.567416.355155811860411⨯+++⨯=Ke
计算可得：
m N Ke μ/193=
（5） 固有频率的验算
丝杠拉压振动的固有频率为
747/7137/min 2000/min B W rad s r r ===≥ （符合要求）
3.2.3 导轨设计
数控机床上都有导轨。机床上的运动部件必须沿着床身或立柱或横梁上的导轨运行。导轨的主要功能是导向和承载作用。导轨使运动部件沿一定的轨迹运动，从而保证各部件的相对位置和相对位置精度。导轨承受运动部件及工件的重量以及切削力（承载作用）。导轨在很大程度上决定数控机床的刚度.精度和精度保持性。
导轨主要由机床上两个相对运动部件的配合面组成一对导轨副，其中不动的配合面成为支承（固定）导轨，运动的配合面成为运动导轨。
（1）导轨的功用和应满足的基本要求
导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动导轨可以沿导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或支承导轨。动导轨相对于静导轨可以作直线运动或者回转运动。
导轨设计要满足以下要求：导向精度高；承载能力大，刚度好；精度保持性好；低速运动平稳；结构简单、工艺性好。
（2）导轨的选择
滑动导轨具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。目前，数控车床已不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。
图3.3为双矩形导轨。这种导轨的刚度高，当量摩擦系数比三角形导轨低，承载能力高，加工、检验和维修都方便，而被广泛地采用。特别是数控机床，双矩形，动导轨贴塑料软带，是滑动导轨的主要形式。矩形导轨存在侧向间隙，必须用镶条进行调整。图3.4中（a）由一条导轨的两侧导向，称为窄式组合；图（b）分别由两条导轨的左、右侧面导向，称为宽式组合。导轨受热膨胀时宽式组合比窄式的变形量大，调整时应留较大的侧向间隙，因而导向性较差。所以，双矩形导轨窄式组合比宽式用得更多一些。
图3.3 双矩形导轨
图3.4 双矩形导轨的两种形式
结合沈阳数控产的SSCK20A 数控车床，确定为双矩形窄式导轨，并在动导轨上粘贴聚四氟乙烯塑料软带。这种截面导轨制造维修方便，承载能力大，新导轨导向精度高。它是以聚四氟乙烯为基体，添加耐磨材料构成的高分子复合材料，它与铸铁导轨够成摩擦副时，摩擦系数仅为0.02~0.03，是铸铁和铸铁副的1/3左右，且动静摩擦系数相近，所以具有良好的防爬性能，耐磨性可以提高1~2倍，。
导轨间隙的调整是通过压板来实现的，压板用螺钉固定在动导轨上，通过刮研和磨压板与动导轨和静导轨的接触面来调整间隙的。如图3.5所示
图3.5
而用导向调整板来调整侧向间隙，导向调整板是一种新型的镶条，它被置于导轨受力较小的一侧。采用导向调整板调整间隙，调整方便，接触良好，磨损小。
3.2.4 滚珠丝杠的支承
滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此对丝杠的轴向精度和轴向刚度应有较高要求，其两端支承的配置情况有：一端轴向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短丝杠和垂直进给丝杠；一端固定一端浮动的方式，常用于较长的卧式安装丝杠；以及两端固定的安装方式，常用于长丝杠或高转速、高刚度、高
精度的丝杠，这种配置方式可对丝杆进行预拉伸。因此在此课题中采用两端固定的方式，以实现高刚度、高精度以及对丝杠进行拉伸。
丝杠中常用的滚动轴承有以下两种：滚针—推力圆柱滚子组合轴承和接触角为60°角接触轴承，在这两种轴承中，60°角接触轴承的摩擦力矩小于后者，而且可以根据需要进行组合，但刚度较后者低，目前在一般中小型数控机床中被广泛应用。滚针—圆柱滚子轴承多用于重载和要求高刚度的地方。
60°角接触轴承的组合配置形式有面对面的组合、背靠背组合、同向组合、一对同向与左边一个面对面组合。由于螺母与丝杠的同轴度在制造安装的过程中难免有误差，又由于面对面组合方式，两接触线与轴线交点间的距离比背对背时小，实现自动调整较易。因此在进给传动中面对面组合用得较多。
在此课题中采用了以面对面配对组合的60°角接触轴承，以容易实现自动调整。滚珠丝杠工作时要发热，其温度高于床身。为了补偿因丝杠热膨胀而引起的定位精度误差，可采用丝杠预拉伸的结构，使预拉伸量略大于热膨胀量。
3.2.5 滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧
滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，是数控机床伺服进给系统中使用最为广泛的传动装置。
滚珠丝杠在轴向载荷作用下，滚珠和螺纹滚道接触区会产生严重接触变形，接触刚度与接触表面预紧力成正比。如果滚珠丝杠螺母副间存在间隙，接触刚度较小；当滚珠丝杠反向旋转时，螺母不会立即反向，存在死区，影响丝杠的传动精度。因此，滚珠丝杠螺母副必须消除间隙，并施加预紧力，以保证丝杠、滚珠和螺母之间没有间隙，提高滚珠丝杠螺母副的接触刚度。
滚珠丝杠螺母副通常采用双螺母结构，如下图所示
1.滚珠螺母；
2.紧定螺钉；
3.支座；
4.滚珠丝杠；
5.调整垫片
图3.6双螺母滚珠丝杠
图中1代表滚珠螺母，3代表支座，螺母与支座之间有调整垫片，通过调整垫片来调节滚珠螺母与滚珠丝杠螺纹之间的间隙。
通过调整两个螺母之间的轴向位置，使两个螺母的滚珠在承受载荷之前，分别与丝杠的两个不同的侧面接触，产生一定的预紧力，以达到提高轴向刚度的目的。
调整预紧有多种方式，上图所示的为垫片调整式，通过改变垫片的厚薄来改变两个螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。这种方式的优点是结构简单、刚度高、可靠性好。
4 纵向工作台三维装配
4.1 绘制纵向工作台零件的CAD图形和三维图
运用CAD画出各个零件的二维图形并用Proe生成实体如图
图4.1 4.2把绘制的三维图进行装配
CK20数控车床纵向工作台装配图
图4.2
结束语
毕业设计是对我们大学期间所学知识的一次总结与运用，是对以前每门课程设计的综合，是对所学知识的彻底检验。刚开始选择课题的时候，我因为对数控车床比较感兴趣，所以选择了关于数控车床方面的课题，我主要对其中的纵向进给工作台进行设计。开始设计之前，我首先上网搜索了有关车床方面的知识，对数控车床的发展现状和发展趋势有了进一步的了解，也让我学习到了很多新的知识。设计的时候，我们对学校的数控车床进行了观察，我主要观察了机床的纵向工作台部分，同时并结合自己的课题对机床的总体布局做了进一步的研究，并通过查阅资料和相关图册，设计出了满足数控车床需要的纵向工作台。
毕业设计是我们走向工作岗位的最后一次练兵，是一次理论和实践完美结合的过程。在近三个月的毕业设计当中，使我更加认识到理论联系实际的重要性，只有理论而不去进行实践是不行的。在设计过程中，我参考了一些图纸，在参考的基础上，理解并分析其优缺点，取长补短，对自己其中不合理的部分进行了充分改进。通过这次设计，自己在查阅资料、运用资料、中英文翻译、运用专业知识及CAD，Proe绘图等方面的能力有了较大地提高，弥补了原来学习中的很多不足之处，为以后从事机械方面的工作打下了一定的基础，积累了一定的经验，对设计工作有了一定的认识。
总之，这次设计顺利完成使我受益匪浅，不但巩固了我以前学习的东西，而且学到了很多新东西，为我走向社会打下了深厚的基础。同时也使我懂得了一个真正设计的步骤以及方法。
参考文献
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数控专业毕业论文--普通车床纵向进给系统数控改造
1绪论 1.1 课题背景和目的 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性： (1)提高生产率。数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率。采用最佳参数和最佳走刀路线，缩短加工时间，从而提高生产率。 (2)数控机床可以提高零件的加工精度，稳定产品质量。由于它是按照程序自动加工不需要人工干预，其加工精度还可以利用软件进行校正及补偿，故可以获得比机床本身精度还要高的精度和重复精度。 (3)有广泛的适应性和较大的灵活性。通过改变程序，就可以加工新产品的零件，能够完成很多普通机床难以完成或者根本不能加工的复杂型面零件的加工。 (4)可以实现一机多用。一些数控机床，可以自动换刀，一次装卡后，几乎能完成零件的全部加工部位的加工，节省了设备和厂房面积。 (5)可以进行精确的成本计算和生产进度安排，减少在制品，加速资金周转，提高经济效益。 (6)不需要专用夹具。采用普通的通用夹具就能满足数控加工的要求。节省了专用夹具设计制造和存放的费用。 (7)大大减轻了工人的劳动强度。 因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 由于以上优越性，数控机床所占的比例逐渐增大。从2004年的市场消费内容也可可看出,普通机床的市场份额在下降,数控机床则强烈增长，尤其是中高档数控机床供不
卧式车床数控化改造设计——纵向进给系统的设计
目录 1 绪论 (1) 1.1 国内外数控机床的发展现状 (1) 1.2 数控系统的发展趋势 (2) 1.3 普通机床数控改造的意义 (3) 1.4 本文的设计任务 (3) 2 C6140普通车床数控改造的总体方案设计 (5) 2.1 C6140普通车床介绍 (5) 2.2 总体方案的确定 (6) 2.3 机械系统的改造设计方案 (8) 3 纵向进给系统的详细设计与计算 (13) 3.1 脉冲当量的确定 (13) 3.2 切削力的计算 (13) 3.3 滚珠丝杠螺母副的设计及计算 (14) 3.4 齿轮传动的计算 (18) 3.5 步进电动机的选择 (19) 4 传动间隙的调整与预紧及导轨的设计 (22) 4.1 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 (22) 4.2 进给系统传动齿轮间隙的消除 (23) 4.3 数控改造C6140车床导轨设计 (24) 5 数控系统硬件电路设计和软件设计 (28) 5.1 数控系统基本硬件组成 (28) 5.2 单板机控制系统的设计 (28) 5.3 软件设计 (31) 结束语 (33) 致谢 (34) 参考文献 (35)
1 绪论 1.1 国内外数控机床的发展现状 1.1.1 国内数控机床的发展现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。 1.1.2 国内数控机床的特点 （1）新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 （2）数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 （3）数控机床发展的关键配套产品有了突破。 1.1.3 国外数控机床的发展现状 （1）国际机床市场的消费主流是数控机床。 1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70%，我国为60%。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。 （2）国外数控机床的网络化。 随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的ERP即工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂、车间的
CA6140普通车床纵向进给和横向走刀系统的改造
摘要 由于现代工业的快速发展，市场需求越来越多品种、多样化，单件和中小批量生产具有很大的比重，一般的机床已经越来越无法满足现代的加工工艺及提高劳动生产率的要求。假如设备全都更新换代，不仅投入资金很大，成本高，而且原有的设备闲置着也将造成极大的浪费。现如今科学技术的发展很快，特别是计算机技术，微电子技术的发展。如果应用到数控系统上，不但能提高机床的自动化程度，还能提高加工精度，因此最经济的办法是进行普通机床的数控改造。 关键词：数控；自动化；车床
ABSTRACT Due to the rapid development of modern industry, the market demand is becoming more and more diversified, multi variety, small batch even single production occupies a large proportion, general machine tools have been increasingly unable to meet the modern machining technology and the improvement of labor productivity requirements. If the device is full replacement, not too much capital investment, the cost is too high, and original equipment idle will cause great waste. Today science and technology development is very fast, especially the development of microelectronics and computer technology faster, is applied to the numerical control system, it can improve the degree of automation of machine tool, but also can improve the machining precision, so reforming the most economic way is the common machine tool nc. Key words: CNC;Automation;Lathe
普通车床进给系统数控化改造毕业设计论文
摘要 本次设计就数控车床两个方向的进给系统进行了设计。通过查阅搜集资料，此次设计选择连续控制系统，考虑到属于经济型数控机床加工精度高，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环控制系统，齿能传动采用了消除齿能间隙的结构。为保证一定的传动精度和平稳性，尽量采用减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。与普通C A6140机床相比，经济型数控机床的机械结构比传统的大大简化，机床的功能扩充，机床自身的精度、加工精度和加工效率得以显著提高。 关键词：滚珠丝杠螺母副，交流伺服电机，伺服系统，造型。 论文类型：基础研究。
ABSTRACT T h e d e s i g n o n t h e C N C l a t h e f e e d i n g s y s t e m i n b o t h d i r e c t i o n s h a s b e e n d e s i g n e d.T h r o u g h a c c e s s t o g a t h e r i n f o r m a t i o n，t h e c o n t i n u o u s c o n t r o l s y s t e m d e s i g n o p t i o n s，t a k i n g i n t o a c c o u n t a n e c o n o m i c h i g h p r e c i s i o n C N C m a c h i n i n g，i n o r d e r t o s i m p l i f y t h e s t r u c t u r e，r e d u c e c o s t s，u s e o f o p e n-l o o p s t e p p e r m o t o r c o n t r o l s y s t e m，g e a r t o d r i v e g e a r c a n b e u s e d t o e l i m i n a t e t h e g a p s t r u c t u r e T o g u a r a n t e e t h e t r a n s m i s s i o n a c c u r a c y a n d s m o o t h n e s s，a s f a r a s p o s s i b l e t o r e d u c e f r i c t i o n，u s e b a l l s c r e w p a i r.C o m p a r e d w i t h o r d i n a r y C A6140m a c h i n e，C N C m a c h i n e t o o l s e c o n o m i c a l t h a n t h e t r a d i t i o n a l m e c h a n i c a l s t r u c t u r e g r e a t l y s i m p l i f i e d a n d e x p a n d e d t h e f u n c t i o n s o f t h e m a c h i n e，p r e c i s i o n m a c h i n e t o o l i t s e l f，p r o c e s s i n g a c c u r a c y a n d p r o c e s s i n g e f f i c i e n c y c a n b e i m p r o v e d s i g n i f i c a n t l y. Keyw ords:b a l l s c r e w p a i r,A C s e r v o m o t o r s，s e r v o s y s t e m s，c o m p u t i n g，m o d e l i n g. Disserta tion Ty pe:B a s i c r e s e a r c h. 目录
CA6136普通车床纵向进行的数控改造毕业设计
第一章绪论 1.1 机床的数控化改造 1.1.1机床进行数控化改造的现状 目前，关于机床改造方面的报道比较多，其方法多种多样，具体表现在: 1.根据用户的需求可以选择不同的数控系统。 2.根据要求可以进行经济性数控化改造，也可以进行智能化数控机床改造。不管哪种形式的数控改造，最基本的思路是要满足用户的基本使用需求。但目前对车床的数控化改造，主要是经济性数控化改造。在改造过程中，主要沿用系统供应商提供的外部接线要求进行控制电路设计，没有对系统进行深入的分析研究，不能结合实际应用解决当前同类机床存在的问题，比如:现在的机床普遍采用正逻辑控制，当限位保护电路，如发生电路开路或接触不良时，不会立即报警，容易造成事故。针对目前同类数控机床使用中存在的问题，经过仔细的研究和分析系统特性，在改造机床时所有限位保护电路均采用负逻辑，如发生电路开路或接触不良时会立即报警，防止意外事故发生；设定了特殊的限位控制装置，使刀架在特定的位置不能换刀，保证了生产安全。这一技术已经申请了国家发明专利。 另外，我们知道车床加工的主要任务是承担轴类、套类、盘类等零件的加工。成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的4 个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定闭值的大批量的规模生产才能取得上述4个方面的统一。但在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为中心，企业为主导的卖方市场已转向以市场需求为中心用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产品经济寿命大大缩短，这首先将形成以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境；其次，衡量企业竞争力的首位因素也由成本转为交货期。 为此，发展柔性结构体系的数控制造装备及制造系统是实现在快速多变的市场环境中对用户驱动的市场需求作出灵活、快速响应的关键。所谓制造装备及制造系统的柔性化是指当产品的品种的需求发生变化时，它们仍能在满足经济性的前提下，实现及时转换生产的适应能力。同时，持续地提高经济加工精度也是适应市场竞争的另一个主要目标。 因而作为评定数控机床及系统效能的基本指标也将由传统的工作精度和切削能力改为用高效柔性和高精化的程度来衡量。高效柔性化和高精化分别反映了
普通型车床纵向进给系统数控升级设计说明
普通型车床纵向进给系统数控升级 设计说明 普通型车床具有加工件尺寸大、刚性较强、加工精度高等特点，是制造业中不可或缺的设备之一。传统的普通型车床仅可进行手动操作，现在随着数控技术的发展，车床的升级已成为趋势。本文将讨论普通型车床纵向进给系统数控升级设计的说明。 1. 纵向进给系统的作用 纵向进给系统是普通型车床中比较重要的一个部分，主要作用是控制刀架进给、撤退和停车的运动。在传统的车床中，这个过程则需要操作者手动完成，需要消耗大量的体力和时间。 通过将纵向进给系统升级为数控设备，可以实现精准的进给动作，提高生产效率，同时也可以通过程序输入指令，控制设备自动进行加工作业，避免操作者的疲劳和出错。因此，纵向进给系统数控升级对于普通型车床的升级来说是重要的一步。 2. 数控升级的步骤 普通型车床纵向进给系统的数控升级过程包括以下步骤： 步骤一：安装数控系统
数控系统是基于计算机平台实现的，因此需要对设备进行安装。在这个过程中需要注意的是要确保数控系统的精度和准确性。同时，在安装过程中需要特别考虑设备的相关接口和电缆，以保证系统的正常工作。 步骤二：设计控制程序 设计控制程序是纵向进给数控升级过程中比较关键的一步。在这一过程中需要设计一套控制算法，通过计算机控制刀架进给、撤退和停车的运动。同时在程序中也需要设置各种参数，例如切削速度、进给速度、切削深度等，以实现加工作业。 步骤三：实现控制程序 将控制程序实现到数控系统中，制作相关的编程文件，并将其上传至数控系统。 步骤四：测试和调试 测试和调试是数控升级过程中必不可少的步骤。在此步骤中，需要对控制程序进行相关的测试，确保程序的正确性和稳定性。可以在模拟环境中进行测试，确认纵向进给的运动和加工效果是否符合预期。 步骤五：完善数控系统 在测试中发现问题后，需要对数控系统进行调整和升级。这个过程中，需要特别关注系统的反馈、控制精度和加工效果。 3. 数控升级的优势
普通车床数控改造及横纵向进给系统设计
C6140普通车床数控改造及横纵向进给系统设 计 摘要 我国是传统的机械制造大国，但是设备及其落后，尤其是老的机械制造厂主要还是旧的机床，不能满足处理的条件。制造技术和设备的现状,与现代先进技术对大型故障机,尤其是大量闲置的普通机床进行改造、升级,尽快使这批设备在经济发展中发挥能力、创造效益,的确是许多企业不能忽视一个主题,是我国制造业的发展方向。这个话题是CA6140普通车床数控改造,其现实意义在于如何找到一个可行的和扩展设备改造方法的价值,传统的机械制造技术和设备产业技术升级,为了解决设备老化带来的问题。 关键词: 滚珠丝杠滚珠丝杠螺母副单片机步进电机
ABSTRACT China is a traditional machine manufacture great nation, however, its equipment level falls behind, In particular, in some Engineering works, and most of the machine is quite old, far from enough to meet the requirements of processing. In view of present manufacturing industry's technical equip present situation, makes the transformation, the promotion particularly with the modern vanguard technology to a large quantities of breakdown engine bed large quantities of idles ordinary engine bed, enables this batch of equipment by the small investment to display the potency, the creation benefit as soon as possible in the economic development, indeed is a many enterprise's noticeable topic, is our country manufacturing industry development direction.This topic is aims at CA6140 the ordinary worn out lathe to make the numerical control transformation, how does its practical significance lie in seeks for one kind feasible, to have the promoted value equipment to transform the method, carries on the technical promotion to the traditional machine manufacture profession's technical equip, solves the problem which the present equipment gets older brings. In this topic research process, the first convention numerically-controlled machine tool which used for the present factory has carried on the comprehensive investigation and the analysis. Keywords: Ball screw Ball the Screw Nut is Auxiliary Monolithic Machine Step-by-step Electric Motor.
c6132纵向系统数控改造
目录 第一章 C6132车床总体改造方案计 (2) 1.1 c6132工艺范围 (2) 1.2 设计任务 (2) 1.3 纵向进给传动系统的改造 (2) 1.3.1 系统的运动方式与伺服系统的选择 (2) 1.3.2 机械传动方式 (3) 1.3.3 纵向传动系统的改造 (3) 1.3.4 齿轮传动间隙的消除 (5) 1.4 导轨的改造 (6) 1.5 数控系统的类型及选择 (7) 1.5.1 数控系统的分类 (7) 1.5.2 数控系统的选择 (8) 1.6 计算机系统的选择.. (8) 第二章纵向进给系统的设计计算 (9) 2.1 纵车外圆切削力的计算 (9) 2.2 纵向滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (9) 2.2.1 计算滚珠丝杠上的轴向载荷 (10) 2.2.2 计算滚珠丝杠上的最大动载荷 (10) 2.2.3 滚珠丝杠螺母副的选择 (11) 2.2.4 传动效率计算 (11) 2.2.5 刚度验算 (12) 2.2.6 稳定性校核 (12) 2.3 纵向减速齿轮的设计 (13) 2.3.1 传动比的确定 (13) 2.3.2 传动方案确定 (14) 2.3.3 传动装置运动、动力参数 (14) 2.3.4 齿轮传动校核 (15) 2.4 纵向步进电机计算和选型 (16) 2.3.2 等效转动惯量计算 (16) 2.3.2 惯量匹配验算 (17) 2.3.2 步进电机负载能力校验 (18) 2.3.2 系统刚度验算 (21) 2.3.2 动态特性分析 (23) 2.3.2 系统误差分析 (24) 第三章硬件电路设计 (25) 3.1 机床硬件电路组成 (25) 3.2 中央处理器CPU的选择 (25) 3.3 存储器的选择与扩展 (26) 3.4 其他电路 (30) 3.5 步进电机的控制 (30) 总结 (34) 参考文献 (35)
普通车床的数控化改造
毕业设计说明书 设计题目：普通车床的数控化改造 学生 班级 学号 指导教师 继续教育学院 二零一三年三月
毕业设计任务书 设计题目：普通车床的数控化改造 学生 班级 学号 指导教师 继续教育学院 二零一三年三月
兰州理工大学 毕业设计任务书 学生指导教师 班级职称 一、毕业设计题目（每个题目不得超过3人） 卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架 C6143型卧给体设计及CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架设计 CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 CM6132型式车床数控化改造总纵向进给设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及横向进设计
卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架 C6143型卧给体设计及CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架设计 CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 CM6132型式车床数控化改造总纵向进给设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 C6150型卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及纵向进给设计 CW6163型卧式车床数控化改造总体设计及横向进设计 二、主要设计参数及技术指标 一、毕业设计题目（每个题目不得超过3人） 卧式车床数控化改造总体设计及横向进给设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计 C6143型卧式车床数控化改造总体设计及自动回转刀架 C6143型卧给体设计及CM6132型卧式车床数控化改造总体设计及液压尾座设计
C618经济型数控机床横(纵)向改造毕业设计论文
目录 毕业设计任务书 (2) 前言 (5) 设计课题 1 要求 (6) 2 设计参数 (6) 3 工作量 (7) 4 设计依据 (7) 第一章经济型数控机床进给伺服系统机械部分计算 1 切削力的计算 (8) 2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 (8) 3 齿轮传动比的计算 (12) 4 步进进电机的计算和选型 (16) 第二章进给伺服系统机械部分结构设计 (17) 第三章经济型数控车床数控系统设计及硬件电路图 (19) 第四章机床的加工程序编 (22) 设计体会 (24) 参考文献 (25)
毕业设计（论文）任务书 一、设计题目： C618经济型数控机床横（纵）向改造 二、设计依据及主要技术指标： 设计依据： 在C618原有车床基础上进行数控化改造，主要是滚珠丝杠副、步进电动机、数控系统的选择设计。 1）根据切削力大小计算滚珠丝杠副应承受的最大动载荷，从而选择滚珠丝杠副； 2）由减速齿轮Z1、Z2及滚珠丝杠的转动惯量，求得步进电动机的转动惯量、转矩，据此选择步进电动机； 3）依据机床的受控动作，设计数控系统，将机械行动的进给和手动控制的刀架转位改成由单片机控制的自动进给和刀架的自动转位，实现自动加工。 主要技术参数： 1）开环控制，两轴联动； 2）纵向脉冲当量0.01mm/脉冲，横向脉冲当量0.005mm/脉冲； 3）ISO国际数控标准格式代码编程； 4）故障自诊断功能，能与PC机通信。 三、设计基本要求： （包括：技术要求、工作要求、图纸要求、写作要求等） 工作要求： 1）车床X、Z坐标机械伺服机构的设计计算及装配图； 2）数控系统框图及硬件接线图的绘制； 3）环形分配子程序和直线插补子程序的框图设计与程序编写。 图纸要求： 两张以上A0纸，表达清楚，无明显结构错误，打印。 写作要求： 设计说明书要求叙述清楚，打印。
C6140车床数控改造毕业设计论文
毕业设计任务书 毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造
内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。 技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。 工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。 软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件） 指导教师（签字）：年月日
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生 和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。 关键词：机床, 数控机床, 伺服进给系统, 单片机
1．前言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 数控机床和数控技术 (1) 1.3 数控机床的特点 (2) 1.4 数控机床的发展 (3) 2．总体方案的设计 (4) 2.1 设计任务与要求 (4) 2.1.1 课程设计的目的 (4) 2.1.2 课程设计的主要技术参数 (4) 2.2.3 课程设计的内容 (5) 2.2.4 课程设计的要求 (5) 2.2.5 课程设计的图纸 (5) 2.2 总体方案的设计 (5) 2.2.1 数控系统运动方式的确定 (5) 2.2.2 伺服进给系统的改造设计 (6) 2.2.3 数控系统的硬件电路设计 (6) 3．伺服进给系统的计算 (8) 3.1 确定系统脉冲当量 (8) 3.2 切削力的计算 (8) 3.2.1 纵车外圆 (8) 3.2.2 横切端面 (8) 3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 3.3.1 纵向进给丝杠 (9) 3.3.2 横向进给丝杠......................................... .11 3.3.3 纵向和横向滚珠丝杠螺母副几何参数..................... .14
普通车床数控化改造总体方案设计
普通车床数控化改造总体方案设计 1.机械部分的改造设计 ca6140车床的主轴以及进给系统都是由法兰式电动机拖动。普通车床主轴传动系统部分改造难度大、成本高，且精度提高有限，所以在改造此类机床时，摇臂钻床要选那些主轴各方面性能能满足使用要求的。改造时，保留原主轴系统，对进给传动系统及电气控制系统进行改造。 进给传动系统的传动精度及效率也是数控机床性能的重要组成部分。原机床进给箱为交换齿轮箱，结构复杂、反向间隙大、传动精度差。在改造过程中，采用步进电动机与滚珠丝杠，并装有减速机构的传动方式，通过减速机构可得到所需的减速比并增大驱动力矩。普通车床原机床是用滑动丝杠，传动误差大，因此在数控化改造中将其更换为滚珠丝杠。滚珠丝杠的传动效率高、无爬行、预紧后可消除反向间隙、精度高。改造后ca6140车床的横向、纵向传动方式为：步进电动机一消隙齿轮一滚珠丝杠螺母副一工作台的传动方式。ca6140车床垂直方向的传动方式为：步进电动机一圆锥齿轮一滚珠丝杠螺母副一工作台。同时，垂直方向还应考虑滚珠丝杠的自锁，采用超越离合器的自动平衡装置实现自锁。 ca6140车床的导轨是采用铸铁-铸铁或铸铁一淬火钢滑动导轨，其静摩擦因数大，摇臂钻床动、静摩擦因数相差较大，低速时易出现爬行，力矩损失大，影响运动的平稳性和定位精度。若是将导轨改造成滚动导轨或静压导轨，工艺复杂、费用大、周期长；所以在对ca61 40车床改造时采用在普通车床原导轨上粘接聚四氟乙烯软带的方法。聚四氟乙烯软带是以聚四氟乙烯树脂为基材与耐磨填充料复合后，在常温下用模压法成型烧结、车削和活化处理制得。其特点是摩擦因数低，抗磨损，静、动摩擦因数差值小，定位准确，防振消声运行平稳，低能耗，具有耐老化和足够的力学性能，对提高机械加工精度、延长导轨副使用寿命也有
CA6140车床纵向进给数控化改造
CA6140车床纵向进给数控化改造 目录 目录 设计内容与要求 设计参数 一、浅谈数控改造的目的与意义 二、总体方案的设计 三、进给伺服系统机械部分设计与计算 3.1 进给系统机械结构改造设计 3.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型 3.2.1 确定系统的脉冲当量 3.2.2 纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号择雨核步骤 3.2.3 纵向滚珠丝杠的校核 3.3 齿轮的有关计算 3.4 绘制进给伺服系统的机械装配图 四、步进电动机的计算与选择 4.1 步进电动机选用的基本原则 4.2 步进电动机的 五、结论与发展 设计内容与要求 具体设计内容： 一、浅谈数控改造的目的与意义 二、总体方案的设计 （一）伺服系统的拟定：1、伺服系统的选择 2、纵向进给机构的改造 （二）总体方案的确定（附总体方法装配图） 三、纵向进给伺服系统机械部分设计计算------计算纵向进给伺服系统 1、确定系统的脉冲当量 2、计算切削力 3、进行滚珠丝杠螺母副设计，计算，选型。 4、齿轮的传动计算 5、步进电动机的计算与选用
设计参数： 主轴电动机功率7.5KW 主轴最高转数1400r/min最低转数10r/min 纵向进给量0.028~1.68mm/r 快速移动速度4.2m/min 加工最大长度1400mm 刀架最大纵向行程1500mm 大托板小托板及刀架总重量155KG=1550N 纵向定位精度±0.015 重复定位精度±0.01 丝杠导程10mm 一、浅谈数控改造的目的与意义 数控机床与普通机床相比，增加了功能，提高了性能，简化了结构。较好的解决形状复杂、精密。小批量及形状多变零件的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控的应用也受到其他条件限制：（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小企业常是心有力而力不足；（2）目前，歌企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替代更换基本不可能，而且替代下的机床往往闲置起来又会造成浪费；（3）在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需；（4）通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。 要较好的解决上述问题，应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置，使器具有一定的自动化能力，以现实额定的加工工艺目标。这一工作早就在20世纪60年代已经在开始迅速发展，并有专门企业经营这门业务。目前国外已经发展成为一个新兴产业部门，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%的机床经过数控化改造，其中小企业则达74%。在美国也有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。中国是拥有300多万台机床的国家，其中大部分是多年积累生产的普通机床，自动化程度低。要想在近几年用自动化和精密设备更新现有机床，无论是资金还是中国机床制造厂的能力都办不到的，因此，普通机床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，已经为中国设备技术改造的主要方向之一。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固有资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造经费低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可以满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对数控车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运行的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输
CA6140普通车床的数控化改造设计毕业设计
目录 一、课程设计的目的和要求 (2) 二、总体方案的设计 (3) 三、机械部分设计 (5) 四、数控系统设计 (10) 五、总结与参考书 (14)
第一章课程设计的目的和要求 一.课程设计的目的 机床数控系统课程设计是机械类专业机电一体化课程的重要实践性教学环节之一.是综合运用所学过的机械、电子和计算机知识而进行的一项机电结合的基本训练。其目的是： 1.能够正确运用机床数控技术等课程的基本理论和有关知识，学会设备数控化改 造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算。 2.通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法以及正确 的结构设计方法。 3.通过设备的数控系统硬件和软件设计，掌握简单数控系统硬件及软件设计的基 本方法。 4.通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养分析问题和解决问题的能力。 5.提高应用手册、标准及编写文件等资料的能力。 二．课程设计的内容 完成一台CA6140普通车床的数控化改造。利用微机对纵、横进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量0.01mm，横向脉冲当量0.005mm。刀架采用电动自动转位刀架，主轴变速采用电磁离合器有极变速。具体内容如下： 1.总体方案的分析、比较、论证。 2.机械部分设计。重点是进给传动系统机构的结构设计及伺服电机的选择计算。 3.数控系统设计。硬件部分完成微机控制系统电气原理图设计；软件部分包括主要程 序框图和部分汇编程序设计。 4.编写课程设计说明书 说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容，包括总体方案的确定，系统框图的分析，机械传动设计计算，电气部分的设计说明，选用元器件及其参数的说明，软件设计及其说明等。 5.图纸 （1）机械结构装配图A1图纸2张，要求视图基本完整、符合标准。其中应有一个坐标轴的完整剖视图。 （2）数控系统组成框图A2图纸1张 （3）数控系统电气原理图A1图纸1张 （4）软件框图A2图纸1张 6.课程设计时间分配建议 本课程设计用3周时间完成，各部分所占时间分配大致如下： （1）方案论证1天 （2）机械部分设计6天 （3）电气部分设计4天 （4）软件设计2天 （5）编写说明书1天
普通机床的数控化改造毕业论文
普通机床的数控化改造毕业论文 目录 前言... ................................................ ５第一章概论. (3) 第一节数控机床的出现和发展 (3) 第二节数控机床的发展趋势 (3) 第二章零件的加工工艺规程 (7) 第一节数控铣床的工艺性分析 (7) 第二节夹具 (7) 第三节加工工序的划分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..8 第三章零件的加工及工艺分析 (10) 第一节零件图 (10) 第二节工艺分析 (11) 第四章加工程序的编制 (19) 第一节数控程序编制的内容及步骤 (19) 第二节数控程序编制的方法 (19) 总结 (25) 参考文献 (26) 致谢 (27)
前言 在科学技术迅速发展的当今时代，数控技术已经成功地从手动机床操作完成了自身的蜕变。我们今天面对着这样的事实，数控工艺已经从一种传统的手工操作发展到全自动操作，随着相关技术的发展和进步，不断有新的知识融合在数控中。 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，他的出现以及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。 随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家制造工业水平的重要标志。发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来的、工厂自动化的基础。数控机床的大量使用，需要大批能熟练掌握现代数控机床的编程、操作和维修的工程技术人员。 如果把数控加工编程比喻为我们生命中的阳光、空气和水，难免会感到夸张，但毋庸质疑的一点却是：数控加工编程已经深深地溶入了现代工业经济中，并在其中显现了十分重要、甚至是不可替代的作用。 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称数控程序，它是机床数控系统的应用软件。数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。
普通车床的数控化改造毕业论文
学号： 湖南理工学院成教学院 毕业论文 作 者 函授站 指导老师 层 次 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多 少已成为衡量一个国家工业现代化的重 要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机 题目： 普通车床的数控化改造 年 级 专 业 职 称 完成时间
械制造中发挥着巨大的作用，很好地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，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。 本文通过对CA6140普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠, 操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造。 关键词：数控；改造；车床。
摘要 (1) 目录 (2) 绪论 (4) L数控机床改造的背景和意义 (4) 1.1数控机床在我国的发展现状 (4) 1.1』车床数控化改造的意义 (5) 1.1.2普通车床数控化改造的优点 (6) 1.2数控化改造的内容 (7) 1.3机床数控化改造的必要性 (10) 2.车床数控改造的构思与方案 (11) 2.1改造任务 (11) 2.2改造方案的论证 (11) 2.3改造方案的确定 (12) 3.主要结构的数控改造方法 (13) 3.1数控系统的改造 (13) 3.1.1...................................................................................................................................... 数控系统的选择 . (13) 3.1.2...................................................................................................................................... 电气控制原理 (14) 3.2纵向（Z向）进给系统的改造 (16) 3.2.1...................................................................................................................................... 改造思路 . (16) 322实施步骤 (17) 3.3横向（X向）进给系统的改造 (18) 3.4刀架. (19) 3.4.1...................................................................................................................................... 选用选用LD4-6132型电动刀架 (19) 3.4.2...................................................................................................................................... 实施步骤 . (19) 3.5主轴传动系统的改造 (19) 3.5.1...................................................................................................................................... 改造思路 . (19)