立式钻床主轴系统数控改造的设计Word文档格式.docx

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机床整体能力达到预期的要求。

Z5140A数控钻床主要用于加工各种孔及平面和曲面的铣削。

它集中了立式钻床和铣床的功能。

数控钻床需要很少人工操作，也没有机械操作元件如手柄、摇把等。

该钻床如同其他CNC钻床，全部工作循环是在微机数控系统控制下实现的。

车削对象改变后，只需改变相应的软件就可适应新的需要。

由于利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，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。

但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。

关键词：

数控机床；

滚珠丝杠；

数控系统

Abstract

Atpresent,MachinetoolsmadeinChinaisagingandcannotmeettherequirementsofnewtechnologiesandnewprocessesofproduction.ThispaperfocusesontheNCZ5140A-typedrillpressconversionprogramsandMCUsystemdesign.CombiningthetraditionalmachineswiththeCNCtechnology,itcanrealizeautomaticallyfeedfunctionandprovidesafeasibleandeffectivewayfortheenterpriseofequipment'

stransformationwithNC.

ExistingZ5140-typedrillpressimprovesthemachiningaccuracy,expandsthescopeofmachineuseandincreasestheproductivityaftertransformation.ThispaperdescribesthedesignprocessofthetransformationofthegeneraldrillingwithNC,introducesthedesignoftheZ5140Amechanicaltransmissionpartandnumericalcontrolsystempartindetail.

Afterthetransformationplan,Z5140A-typedrilltransformedhastheaccuracyrequirementofCNCmachinetoolsandtheautomaticflexibleproductioncapacity.Machinetoolsachievethedesiredoverallcapacityrequirements.Z5140ACNCdrillingmachineismainlyusedforprocessingavarietyofholesandplanarandsurfacemilling.Itcontainstheverticaldrillingandmillingfunction.CNCdrillingandmillingmachinerequiresverylittlemanualoperationandnooperationofmachinerycomponentssuchashandles,crankandsoon.AswithotherCNCdrillingofthedrillingmachine,allofthecyclicworkiscompletedunderthecontrolofthecomputernumericalcontrolsystem.Asturningobjectchanges,justchangethecorrespondingsoftwaretoadapttonewneeds.Becauselathebed,columnandotherbasicitemsareheavyandcastingequipmentsbutnottheweldedcomponents,machinetoolstransformedhashigherperformanceandbetterquality,whichcanbeusedasanewequipmentforyears.However,limitedbythemechanicalstructureoftheoriginal,itcannotbetransformedrevolutionarily.

KeyWord：

NumericalControlMachineTools;

BallScrew;

CNCSystem

1绪论

1.1立式钻床的概述

立式钻床，是主轴竖直布置且中心位置固定的钻床，简称立钻，它主要分为方柱立钻和圆柱立钻两种。

也分为排式立钻，多轴立式钻床，坐标立式钻床，转塔立式钻等。

立式钻床的工作台和主轴箱可沿立柱导轨调整位置，以适应不同高度的工件。

在加工工件前要调整工件在工作台上的位置，使被加工孔中心线对准刀具轴线。

加工时，工件固定不动，主轴在套筒中旋转并与套筒一起作轴向进给。

由于立式钻床的主轴不能在垂直其轴线的平面内移动，转孔时要使钻头与工件孔的中心重合，就必须移动工件。

因此，立式钻床只适合加工中小型工件，常用在机械制造和修配工厂加工中、小型工件的孔。

1.2数控立式钻床的发展

随着经济的飞速发展和工业现代化的需要，各种自动化生产设备应用而生，钻床广泛地在我国纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业有关零件的钻孔加工得到应用。

在很早以前，国内外就已经开始进行机床设备的整修和技术的改造，不断提升机床的品质，不断改进机床的性能，以提高生产效率。

近些年来为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用深孔钻床。

例如专门为了加工曲轴上的油孔，连杆上的斜油孔，平行孔和饲料机械上料模的多个径向出料孔等。

如：

TBT公司生产的特别适用于加工摩托车到轻型卡车的各种中小型曲轴油孔的BW200-KW深孔钻床；

特别适用于大中型卡车曲轴油孔的BW250-KW深孔钻床，它们均具有X、Y、Z、W四轴数控。

该公司为了客户需要,在一条生产线上可以加工多种不同品种的曲轴油孔，于2000年设计制造了第一台柔性曲轴加工中心，可以加工2～12缸不同曲轴上所有的油孔。

英国MOLLART公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一工件上六个孔的专用深孔钻床。

该工件孔数量多达36000个。

全都是数控系统控制的。

随着家电市场销售量增大，塑料制品增长速度加快，塑料模具制造业蓬勃发展，深孔钻床为了满足模具上的水孔、射销孔等孔系的深孔加工。

由过去的单一座标轴的深孔钻床加工发展到需要加工座标孔系的多孔加工而开发的三座标数控深孔钻床近些年来发展很快。

1995年我公司为了满足广东美的空调设备有限公司开发了我国第一台为塑料模具上多孔系加工的ZK2103型三座标数控深孔钻床，为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除了钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等多功能的ZXK2103深孔钻铣中心和三座标数控ZK2103A、ZKA2102型深孔钻床。

随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件。

为此，许多企业采用自动机床、组合机床和专用机床组成自动或半自动生产线。

但是，采用这种自动、高效的设备，需要很大的初期投资以及较长的生产准备周期，只有在大批量的生产条件（如汽车、拖拉机、家用电器等工业主要零件的生产）下，电子电器才会有显著的经济效益。

1.3立式钻床数控化改造的市场

机床的数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微型计算机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预订的加工工艺目标。

数控机床是综合了微电子、自动控制、自动检测等先进技术的新型机床，适宜加工单件或小批量、高精度、品种多、生产周期要求短的零件。

当变更加工对象时只需要更换零件加工程序，无需对机床作任何调整，所以能很好地满足产品频繁变化的加工要求。

劳动量大大减少，降低了工人的劳动强度。

虽然数控机床的优势很大，但是对于制造企业，单纯地靠购买数控机床来解决现状，一方面需要大量的资金投人，另一方面，将原有的普通机床闲置，势必造成一种浪费。

众所周知，制造业是我国国民经济的基础产业和支柱产业，是推动国家技术进步的中坚力量。

我国制造业水平与西方发达国家相比，总体水平偏低，企业经济实力有待进一步提高。

因此为了节约资金、降低成本，在原来普通机床的基础上，进行数控化改造，是一种一举两得的有效途径，既经济又快捷.。

1.3.1机床数控化改造的市场

我国目前机床总量约为400万台，而其中数控机床总数只有15.49万台，即我国机床数控化率不到4％。

近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。

机床的年产量数控化率为6％。

我国机床役龄10年以上的占60％以上；

10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。

装备水平不高，更新速度低是制约我国经济发展的重要原因之一。

我国大多数制造行业使用的装备是传统的机床，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普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等缺点，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。

所以必须大力提高机床的数控化率。

1.3.2立式钻床简介

Z5140A钻床（如图1.1）是由辽宁省丹东市机床有限责任公司研发、生产幷销售的立式钻床，具有精度高，刚性好，扭矩大，噪声低，变速范围广等优点，操作集中，使用维修方便。

机床具有攻丝自动反转机构，主攻丝可实现自动正反转，对于盲孔和定深孔攻丝极为方便。

多年来Z5140A型立式钻床凭借其极高的适用范围和性价比，在国内钻床销售市场占有很大的比例。

图1.1Z5140立式钻床

1.4床数控化改造的内容及优缺点

1.4