CA6140普通車床改為經濟型數控車床縱向進給系統(tǒng)設計及進給系統(tǒng)的潤滑設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含26張CAD圖紙】-jxsj54

CA6140普通車床改為經濟型數控車床縱向進給系統(tǒng)設計及進給系統(tǒng)的潤滑設計【含26張CAD圖紙】

摘  要

隨著當今工業(yè)設備對精密程度的要求越來越高，加工設備的機械加工設備的加工的精密程度也要求越來越高。而在中國的機械加工設備的車床中普通車床占了很大比例。這已經越來越制約著當今工業(yè)的發(fā)展。而數控機床由于價格昂貴，且需要較高技術的加工工人。所以對機床進行自動化改造很是必要。本篇論文是在對普通臥式車床C6140的基礎上對其進行自動化改造。

作者在搜索、查閱研究大量有關資料的基礎上，對機床自動化改造技術進行了深入的研究和分析，并描述了機床控制系統(tǒng)的設計。整個改造過程主要對車床縱、橫向進給系統(tǒng)進行改造，選用自動轉位刀架，由脈沖發(fā)生器來加工所需要的螺紋。整個控制系統(tǒng)以單片機為中心，通過編程對機床的驅動設備進行控制以達到所需要的加工程度。

關鍵詞：

機床改造； 自動化機床； 控制系統(tǒng)

ABSTRACT

With the development of industry equipment, the precision required of industry equipment is more and more high. The more and more precision of equipment which machined the industry equipment is required. But in China the common lathe have a very great comparison in the machined equipment, this already restrict the development of industrial nowadays. But the CN lathe is more expensive, and needed workers with higher technically. So it is a necessity very much to modify the common lathe to lathes automatic. This paper is in the foundation of the commonness horizontal lather C6150 and modified it to Lathes automatic.

The author has performed the further research and for the lathes automatic modification on the basis of the constant consultation of abundant relative documents, which focuses on describing the design of control of the machine. The main to modify the lathe is to modify the portrait, horizontal enter to the system in the Whole modification process and choose the automatic knife rest and be processed the thread need by pulser. The whole control system with the CPU of 8031 is to control the machine for center, through a plait distance drive tool machine an equipments to carry on control to attain need of process degree.

Key words: 

Machinery Tool Reform； Lathes automatic； Servo system

目    錄

第1章  緒論 1

第2章  國內外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 5

第3章  總體方案論證 6

3.1確定何種傳動系統(tǒng) 6

3.2選擇傳動裝置 6

3.3選擇潤滑方式 7

第4章  具體設計說明 8

4.1伺服電機型號選擇 9

4.1.1進給電機功率的確定 9

4.1.2伺服電機型號 9

4.2縱向進給滾珠絲杠副的設計選擇 10

4.2.1確定滾珠絲杠的支承方式 11

4.2.2滾珠絲杠副參數的確定 12

4.2.3對選定的滾珠絲杠副參數進行核算 13

第5章 結論 22

參考文獻 23

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A0-床鞍.dwg

A0-縱向進給系統(tǒng)裝配圖.dwg

A1-潤滑系統(tǒng)裝配圖.dwg

A1-電機支座.dwg

A1-螺母座.dwg

A2-縱向滾珠絲杠副.dwg

A3-絲杠支架.dwg

A3-絲杠防護罩.dwg

A3-法蘭C.dwg

A3-聯(lián)軸器護罩.dwg

A3-車床聯(lián)系尺寸圖.dwg

A3-連接軸.dwg

A4-絲杠支架封蓋.dwg

A4-圓錐銷.dwg

A4-油管.dwg

A4-法蘭A.dwg

A4-法蘭B.dwg

A4-法蘭D.dwg

A4-法蘭支架.dwg

A4-螺母座側護殼.dwg

A4-螺母座被護罩.dwg

A4-軸承端蓋.dwg

A4-隔套1.dwg

A4-隔套2.dwg

A4-隔套3.dwg

A4-隔套4.dwg

CA6140普通車床改為經濟型數控車床縱向進給系統(tǒng)設計及進給系統(tǒng)的潤滑設計說明書正文.doc

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摘 要 隨著當今工業(yè)設備對精密程度的要求越來越高，加工設備的機械加工設備的加工的精密程度也要求越來越高。而在中國的機械加工設備的車床中普通車床占了很大比例。這已經越來越制約著當今工業(yè)的發(fā)展。而數控機床由于價格昂貴，且需要較高技術的加工工人。所以對機床進行自動化改造很是必要。本篇論文是在對普通臥式車床 作者在搜索、查閱研究大量有關資料的基礎上，對機床自動化改造技術進行了深入的研究和分析，并描述了機床控制系統(tǒng)的設計。整個改造過程主要對車床縱、橫向進給系統(tǒng)進行改造，選用自 動轉位刀架，由脈沖發(fā)生器來加工所需要的螺紋。整個控制系統(tǒng)以單片機為中心，通過編程對機床的驅動設備進行控制以達到所需要的加工程度。 關鍵詞： 機床改造； 自動化機床； 控制系統(tǒng) of of is of is a in of N is So it is a to to is in of 6150 it on of of on of of to is to to in be by PU 031 is to a an to on to of 目 錄 第 1 章 緒 論 ......................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 2 章 國內外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 .............................. 5 第 3 章 總體方案論證 .............................................. 6 ................................................. 6 ..................................................... 6 ..................................................... 7 第 4 章 具體設計說明 .............................................. 8 ................................................. 9 ................................... 9 ......................................... 9 .................................... 10 .............................. 11 ................................ 12 ...................... 13 第 5 章 結論 .......................................... 22 參考文獻 ............................................. 23 附件清單 ............................................. 24 1 緒論 經濟型數控車床縱向進給系統(tǒng)設計及進給系統(tǒng)的潤滑設計?！爸鱾鲃酉到y(tǒng)”“縱向進給系統(tǒng)”和“橫向進給系統(tǒng)”可稱為車床的三大核心系統(tǒng)，其重要地位更是不言而喻的。三大系統(tǒng)的精確性、準確性、必將影響加工產品的性能。為什么我國的機械制造業(yè)與西歐等國家的制造業(yè)有著很大的差距，這就是因為我們沒有精良的加工工具或者是自動化系數遠遠的不及他們。制造業(yè)是關系到國際民生的大事，是富民強國的必要因素，必須在較短的時間內形成我們獨立自主的現(xiàn)代化制 造體系。 隨著時代的發(fā)展，科技的日新月異，數控技術的應用范圍日益擴大，數控機床及其系統(tǒng)己成為現(xiàn)代化機器制造業(yè)中不可缺少的組成部分。鑒于我國機床擁有量大、工業(yè)生產規(guī)模小的特點，突出的任務是用較少的資金迅速改變機械工業(yè)落后的生產面貌，使之盡可能地提高自動化程度，保證加工質量，減輕勞動強度，提高經濟效益。而實現(xiàn)這一任務的有效的、基本的途徑就是普及應用經濟型數控，并對原有的機床進行數控改造。這就是本課題的來由。 前提條件： ? 床身上最大回轉直徑為 400 加工最大工作長度 1000 快進速度 m/? 定位精度 ? 重復定位精度 設計要求： 縱向進給運動設計時，電機與絲杠采用柔性連接，電機選用伺服電機對電機的大小選擇進行驗證，對滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進行強度較核。潤滑系統(tǒng)設計要做到潤滑充分且達到各個潤滑點。 本課題所設計的進給系統(tǒng)是針對經濟型中檔數控車床的，該系統(tǒng)設計成功一旦應用到生產實踐中，將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。顯著提高生產力水平，減輕勞動強度，提高經濟效益。 根據自己幾個月來的設計過程，編寫了這本《設計說明書》，由于自己的經驗不足，所學的知識有 限，書中肯定存在著相當的一些問題，期望領導、老師給予批評、指正。 2 國內外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 [1] 自從第一臺商品數控機床問世以來 ，到 1965年，世界主要工業(yè)國家的數控機床己進入了大批量生產階段。數控機床的產量，擁有量，數控化率都在急速上升。 1970年前美國處于領先地位。 1971年蘇聯(lián)生產數控機床 2538臺，一舉超過美國，名列世界第一。 1977 年以前，蘇聯(lián)一直保持產量優(yōu)勢，以后日本的半導體技術及計算 機技術迅猛發(fā)展，促進了數機床的生產。 1976 年日本數控機床產量是 3300臺， 1978 年時為 7300臺， 1980年為 22000臺，到 1981年僅用 4年時間便超過了其他各國而成為世界上最大的數控機床生產國，產量達到 26000臺，基本上兩年翻一番。 1981 年，日本、美國、聯(lián)邦德國、法國、英國五國的數控機床總產量為 39000 臺，其中日本占 美國占 聯(lián)邦德國占 法國占 英國占 到期 988 年，日本年產數控機床約為 50000 臺，數控化率達 70%. 我國從 1958開始研究數控機械 加工技術， 60年代針對壁錐，非圓齒輪等復雜形狀的工件研制出了數控壁錐銑床，數控非圓齒輪插齒機等設備，保證了加工質量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。 70 年代針對航空工業(yè)等加工復雜形狀零件的急需，從 1973 年以來組織了數控機床攻關會戰(zhàn)，經過三年努力，到 1975年己研制出了 40多個品種 300 多臺數控機床。經過 30 年的努力，我國數控機床和數控系統(tǒng)的研制也歷經了第一代電子管靈敏控、第二代晶體管數控及第三代集成電路數控。從 1975年到 1979 年， 7年內累計生產數控機床 4108臺（其中約 3/4以上的數控線切割 機床）。進入 80年代，我國重新重視發(fā)展數控技術，采取了暫從國外引進控制機和伺服驅動系統(tǒng)，為國內主機配套的方針。 1981年，我國從日本 司引進了 5系列、 7系列的數控系統(tǒng)和在直流伺服電機，直流主軸電機 技術，并在北京機床研究所建立了數控設備廠。于 1981 年底開始驗收投產， 1982 年生產約 40套系統(tǒng)， 1982 年生產約 100 套系統(tǒng)， 1985 年生產約 400 套系統(tǒng)，伺服電機與主軸電機也配套生產。這些系統(tǒng)是外國 70 年代的水平，功能較全，可靠性能比較高，這樣就使機床行業(yè)發(fā)展數控機床有了可靠的基礎 ，使我國的主機品種與技術水平都有成套的發(fā)展與提高。我國己有少數產品開始進入國際市場，還有幾種合作生產的數機床返銷國外。目前，我國除了能獨立地設計與生產常規(guī)的數控機床外，還能生產五坐標數控銑床，加工中心以及柔性制造系統(tǒng)，如北京機床研究所開發(fā)研制的 ， 立式加工中心，昆明機床床廠 陽中捷友誼廠的 海第一機床廠的 一切都說明，我國的機床數控技術進入新的發(fā)展時期，預 計在不遠的將來會趕上或超過世界先進國家水平。 3 總體方案論證 3． 1 確定何種傳動系統(tǒng) 經濟型的數控機床動力系統(tǒng)可分為三類 步進電機式 : 采用步進電機驅動與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，同時限于造價，不再采用其它措施補償位置誤差。由于目前功率步進電機力矩還不太大，所以機床的空選擋速度較低，一般用于半精加工。這種系統(tǒng)具有 2插補功能，通過軟件控制接口，可加工錐面，螺紋，簡單外形的曲面等十分靈活。由于性價比較恰當，一般中小型企業(yè)在技術力量和財力上都比較容易實現(xiàn)，因此在全國較容易推廣和普及。 交流點位式 : 采用交 流電機變頻驅動，用光柵數字點位控制，與步進電機相比，提高了定位精度。光柵分辨率可達 復定位精度為 以加工精度較高。由于采用交流電機驅動，功率大，可進行大切屑量加工零件加工中，效果尤為顯著。目前，交流點位式系統(tǒng)只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋，功能上有限，而且成本高，使性能價格比相對下降，一般用于大企業(yè)或專業(yè)化工廠使用，國內用的很少。 半閉環(huán)連續(xù)控制式 采用直流伺服電機驅動，以脈沖編碼器檢測位置，實現(xiàn)半閉環(huán)連續(xù)控制。由于采用高性能直流伺服電機驅動，扭矩大，速度高，過載能力強，可 進行強力切削。當絲杠螺母在 6速可達 8～ 9m/不丟步，效率高。該系統(tǒng)功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強操作大大簡化。 以上三種驅動方式而言，各有利弊。經過比較選擇直流伺服電機驅動因為速度高，過載能力強，且擁有可編程序控制器，易學易用，在機床伺服控制系統(tǒng)中，步進電機開環(huán)執(zhí)行單元，具有控制方便可靠，價格低，且適合于開環(huán)控制等特點，因此在簡易數控機床中得到廣泛的應用。但由于步進電機步距角、功率較小，存在振蕩等弱點的限制，在高精度大功率應用場合并不很合適，故考慮采用伺服電機控制。 擇傳動裝置 數控機床的傳動裝置是將電動機的旋轉運動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運動的整個機械傳動鏈及其附屬結構。包括齒輪減速機，絲杠螺母副，導軌、工作臺等。在數控機床數字調節(jié)技術當中，傳動裝置是伺服系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此，數控機床的傳動裝置與普通機床中傳動裝置上有重要差別，故它的設計與普通機床傳動裝置的設計不同。數控機床傳動裝置的設計要求除了有較高的定位精度外，還應具有良好的動態(tài)響應特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應要快，穩(wěn)定性要好，為確保數控機床進給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設計機械傳動裝置時，通常提出了無間隙， 低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率有適應阻尼比的要求。 設計任務要完成的設計是縱向進給系統(tǒng)的設計，一般來說此種系統(tǒng)的傳動裝置采用螺旋傳動。 螺旋傳動主要用來把旋轉傳動變?yōu)橹本€運動，或把直線傳動變?yōu)樾D運動。其中，有傳遞能量為主的傳力螺旋；有以傳遞運動為主，并要求有較高的傳動精度的傳動螺旋；還有調節(jié)零件相互位置的調整螺旋。螺旋傳動機構又有滑動絲杠螺母、滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機構。 在經濟型數控機床的進給系統(tǒng)中，螺旋傳動主要來實現(xiàn)精密的進給運動，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動機構。 選用滾珠絲杠副傳動機構，因為此 種機構有如下特點： a. 傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動效率為η： 常規(guī)的絲杠螺母副提高了 3～ 4倍（滑動絲杠效率為 ,因此，功率消耗只當于常規(guī)絲杠副的 1/4 ～ 1/3。 b. 給予適當預緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)。定位精度高，剛度好。 c. 有可逆性，可以從旋轉運動轉化為直線傳動，也可以從直線傳動轉換為旋轉運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。 d. 磨損小，使用壽命長，精度保持性好。 3． 3 選擇潤滑方式 潤滑方式總體來說分為手動 潤滑和自動潤滑，前者在現(xiàn)代化的加工制造業(yè)中使用己變得越來越少。 本課題的潤滑系統(tǒng)有六個潤滑點： 床鞍的兩個導軌（ 2點） 拖板上的兩個導軌（ 2點） 縱向進給絲杠螺母副的潤滑（ 1點） 橫向滾珠絲杠副的潤滑（ 1點） 子程控潤滑器 C 型。由一套電子裝置控制電子齒輪泵，以時間或計數的周期方式工作，適用于單阻尼的潤滑系統(tǒng)。廣泛用于機械制造、紡織、沖壓、包裝機械、印刷機械等領域，是一種多用途，高性能的程控潤滑設備。因此選擇 子程控潤滑器能滿足潤滑系統(tǒng)的要求。