现被行政拘留最新消.docx
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C6132车床数控改装
申请人：
施毅诚
学科（专业）：
机械工程及自动化
指导教师：
刘健
2015年6月27日
网络教育学院
毕业设计（论文）任务书
专业班级机械工程及自动化层次专升本姓名施毅诚学号113090483130024
一、毕业设计（论文）题目C6132车床数控改装
二、毕业设计（论文）工作自2015年6月日起至年月日止
三、毕业设计（论文）基本要求：
毕业论文是对三年来学业的综合考核，是培养学生综合运用所学知识，在实践过程中发现问题,分析与解决问题,提高学生综合素质的一个重要环节，也是对学生实际工作能力的系统训练与考察过程。
1.时间安排
按照进程要求，抓紧时间，遇到问题主动与老师联系。
1）根据本人兴趣与研究方向选择论文题目，提出选题的初步设想阅读相关书籍、文章，做读书笔记，搜集、整理与论文有关的资料。
与指导教师联系，在指导教师指导帮助下确定论文题目。
2）构思论文框架，编写论文提纲。
扩充有关的信息资料，调查研究，撰写论文初稿。
论文初稿完成后，将电子版文初稿提交给指导教师审阅。
3）指导教师对论文初稿提出具体的修改意见，学生根据导师指导意见修改初稿。
交来二稿，交指导老师审阅。
4）根据指导老师意见修改二稿，其间若有问题可进行三稿甚至四稿的修改。
2．在撰写毕业论文过程中要求态度端正，认真对待。
1）论文写作可以在参考、借鉴若干篇文献资料的基础上进行，但不允许抄袭他人成果。
2） 坚持理论联系实际的原则。
论文选题要切合实际，充分发挥自身优势，应根据自己平时学习、工作较感兴趣的问题来选择题目。
3） 论文结构设计合理，论述清楚，尽可能应有一定的个人独立见解。
4）写作要求符合规范，保证质量，按时完成毕业论文。
指导教师：
刘健
网络教育学院
毕业设计（论文）考核评议书
指导教师评语：
建议成绩：
指导教师签名：
年月日
答辩小组意见：
负责人签名年月日
答辩小组成员
毕业设计（论文）答辩委员会意见：
负责人签名：
年月日
论文题目：
C6132车床数控改装
学科（专业）：
机械工程及自动化
申请人：
施毅诚
指导教师：
刘健
摘 要
数控车床作为机电一体化的产品，在制造业中发挥着巨大的作用，解决了现代机械制造中结构复杂，精密，产量小，零件多变的加工问题，加工质量高且能稳定产品质量。
提高生产效率。
但从目前我单位面临的情况是，因数控车床较贵，一次性投资大使我单位有些力不足。
另外目前国内车床使用的现状来看，普通车床拥有量是巨大的，在生产中数控车床相对于普通车床的优势较为明显，而由于数控车床价格昂贵，我觉得有必要对普通车床进行数控改造与改装，能完成数控车床能完成的我单位的部分生产任务是一次尝试。
我大胆的提出了对C6132车床的数控化改造计划。
关键词：
数控车床改装加工件精度进给系统电气系统
论文类型：
b
Abstract
CNClatheasatypicalmechatronicproducts,inmanufacturingindustryplaysahugerole,solvethemodernmachinerymanufacturingcomplexstructure,precision,smallproduction,partvarietyofprocessingproblems,processingqualityhighandstablequalityoftheproducts.Improveproductionefficiency.Butfromthecurrentsituationisthattheunitisfacing,duetothemoreexpensiveCNClathe,aone-timeinvestmentoftheambassadorofmyunitisnotenough.Incurrentsituationofcurrentdomesticlathe,lathewithhugeamount,productionCNClathewithrespecttoordinarylatheofthemoreobviousadvantages,andbecauseofthehighpriceofCNClathe,Ithinkisnecessarytoordinarylathenumericalcontrolreformationandmodification,cancompleteCNClathetocompletetheproductiontaskisanattempt.IboldlyputforwardtheC6132lathenumericalcontroltransformationplan.
Keywords:
numericalcontrollathemachiningpartsprecisionfeedingsystemelectricalsystem
目录
摘 要3
Abstract3
目录4
1摘要5
2机床改造及意义5
3数控系统的选择6
4伺服系统的改造设计6
4.1 机械结构的改造设计7
4.2 自动回转刀架的选择设计7
4.3 编码盘的选择与安装8
4.4电气控制系统的改造设计8
5机床本体数控化改造与设计计算9
5.1进给系统的传动及丝杆类型选择9
5.1.1传动方式改进9
5.1.2滚珠丝杆的选择9
5.2滚珠丝杠精度等级确定10
5.3滚珠丝杠的润滑、防护、密封10
5.3.1纵向机械传动部分改造与设计计算10
5.3.2滚珠丝杠的选型11
5.3.3齿轮间隙的调整环节11
5.4滚珠丝杠的支撑与轴承选择12
5.4.1滚珠丝杠支撑形式的选择12
5.4.2滚珠丝杠轴端的形式12
6编码器的选择12
6.1编码器的安装13
7电气控制部分的改造设计13
7.1电气控制系统概述13
7.2C6132车床电气化控制系统的数控化改造设计14
8 液压系统的清洁与维护15
9结论15
10致 谢 15
11参考文献16
毕业论文知识产权权属声明17
一摘要
C6132车床是普通车床中可以说比较有代表性的车床，机械结构一开始有先天性的不足。
如刚度低、抗振动性不好、滑动摩擦阻力较大及传动零件存在缝隙等，单位领导要我改造，以满足数控车床最基本的要求。
目前我国车床主要是卧式车床，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。
提高车床数控化率有两个可行的途径，要么购置新的车床；或要把卧式车床改造成数控车床。
根据目前的经济状况，花大量的资金更换新的数控车床经费高，给我单位造成的经济负担较大，报废普通车床是很大的浪费。
各我单位可根据自身的情况，根据实际情况进行数控化改装，厂长说可以购置一批精度高、公差小和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。
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。
二机床改造及意义
车床改造是属于经济型数控车床的改造，对不同的进给系统进行数控化改造，充分利用数控系统对纵向与横向进给系统进行开环控制，通过步进电动机带动滚珠丝杆转动。
数控化改造后的车床，能对纵向与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0.012mm/脉冲，横向最小运动单位0.006mm/脉冲，刀架改造为自动转位刀架，经改装后的车床能实现加工外圆、螺纹、端面等可以自动化。
数控化改造提高了原车床的生产速度，降低了劳动强度，缩短了生产周期，提高了产品质量与生产率。
对车床进行经济型数控改造，总体方案的确定、机械改造部分的设计进行计算、工作台机械装配图的绘制及其控制系统的设计等。
对普通车床进行经济型数控改造符合我国国情，即适合我公司经济状况与生产水平，又是企业提高生产设备自动化水平与精密程度的主要途径，在我国有着广阔的市场。
从另一个角度来说，该改造设计既有机床结构方面内容，又有不同的机加工方面内容，数控技术方面的内容，有利于将大学所学的知识进行综合运用。
虽然设计者未曾系统的学习过机床设计的课程，但通过该设计拓宽了知识面，增强了实践能力，对普通机床与数控机床都有了进一步的了解。
三数控系统的选择
在选择数控系统的型号时，我厂要考虑改造C6132机床要适用于各类机械工厂的单件、中小批量生产使用，加工公差可达IT7级，且要求车床加工复杂零件，所以数控系统选择连续型数控系统，机床摇臂钻床以满足数控化改造后机床的定位、插补、循环加工与螺纹加工等功能。
国产机床中有广州数控设备厂的GSK980TA数控系统，它是两轴联动的，功能比较齐全，性能稳定，便宜，可用于经济型的数控机床。
选择数控系统时应该尽量向同一个厂家的型号系列靠拢，车床这样既有利于维修与管理，也有利于备件的购买。
在改造中可以考虑有类似特点的数控装置。
四伺服系统的改造设计
在普通机床的数控化改造中一般采用步进电动机与交流伺服电动机。
交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。
与步进电动机相比，其精度高、价格昂贵，考虑到改造本身是经济型改造，因另一般选择步进电动机作为驱动装置。
车床步进电动机采用脉冲数字信号进行控制，每转一转步距误差自动变为零，能方便地实现调速以及定位，不同的相绕组的接通次序即可实现正反转，摇臂钻床易于控制，且价格低廉，数控车床上大多使用反应式步进电动机。
在需要快速移动大距离的条件下，应选择转动惯量小、运行稳定、频率高、价格较低的反应式步进电动机。
经过全面考虑，在C6132的数控化改造中，选择反应式步进电动机作为纵向与横向的进给驱动。
理由是：
该系统控制方便，由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制与功率放大后，使步进电动机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。
只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可以控制执行部件运动的位移量、速度与运动方向。
该系统结构简单，易维修，性价比高；考虑改造后的C6132机床精度要求（数控化改造后纵向精度为0.01mm／步，横向精度为0.005mm／步），加工精度要求不算太高，为了简化结构、降低成本，摇臂钻床车床故选择步进电动机驱动的开环控制系统。
机械结构的改造设计
在机械结构的改造设计中，我针对原车床的进给系统进行数控化改造，主传动系统中保留C6132车床的主轴机械部分与三相交流电动机YDl32M一8／4B5TH，车床在与主轴同步旋转的轴上，加装一个脉冲编码器，实现螺纹的数控加工。
在进给传动系统中，数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制，加工中心驱动元件采用步进电动机。
进给传动机构，纵向与横向均采用步进电动机一减速齿轮一滚珠丝杠螺母副一床鞍（或中滑板）的传动方式。
分别在X轴与Z轴的步进电动机输出轴端配置减速器，减速器由一对啮合齿轮组成，通过减速器齿轮传动，由滚珠丝杠副把动力传给床鞍，从而带动拖板的移动。
为实现机床所需要的分辨率，采用步进电动机经齿轮减速再传动丝杠，可以保证一定的传动精度与平稳性，尽量减少摩擦力，选择滚珠丝杠螺母副。
改装时先拆除原机床的进给箱、溜板箱、光杠与丝杠，再换上滚珠丝杠。
我觉得滚珠丝杠应采用循环插管式加工中心、双螺母垫片预紧、导珠管埋人式、精度等级为3级滚珠丝杠副。
另外，为提高传动刚度与消车床除间隙，齿轮传动要采用消除齿侧间隙的结构。
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。
自动回转刀架的选择设计
自动换刀装置因数控车床的形式、工艺范围与刀具、数量不同而具有不同的形式。
目前常用的有自动回转刀架与带刀库的自动换刀装置。
自动回转刀架是数控车床上最常用，也是最简单的一种自动换刀装置，通过回转头的旋转分度定位来实现车床的自动换刀动作。
自动回转刀架由数控系统控制，效率高，工艺性能可靠。
根据所加工零件的工艺要求及机床控制方式，在本改造中，采用四方自动回转刀架。
在C6132车床数控改造中，将原机床的普车床通手动回转刀架替换成自动回转刀架，拆除原刀架与小滑板，换上由舒达机床数控设备厂生产的LD4口CK6132l位自动回转刀架。
接着打开系统电源开关，依次按下“功放”，再用“手动”功能操作步进电机转动，检查步进电机的转向是否正确。
如果不正确，则应调换步进电机的接线。
按下“手动”换刀键，手动换刀检查自动转位刀架回转和选位是否真确。
有“手动”试验各种转速的运转情况，如发现步进电机在某一速度上剧烈抖动而不运转，说明处于电动机震荡区，此速度应避开不用。
检查功放部分。
将功放开关置“按通”位置，利用手动方式检查系统的伺服驱动和步进电机工作是否正常。
编码盘的选择与安装
机床能否进行螺纹加工是主轴部分数控化改造的重加工中心要部分，所以在原来车床上需加装一个脉冲编码器，才能实现自动加工螺纹的目的。
在经济型数控车床上加工螺纹或丝杠时，需要配置主轴脉冲发生器，即编码盘作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动，发出主轴转角位置变化信号，输送到数控系统，数控系统按照所需加工的螺距进行计算处理，从而控制机床纵向或横向步进电动机，车床实现加工螺纹的目的。
所以进行C6132的数控化改造设计时，决定在主传动系统中加装一个光电码盘。
结合脉冲编码器每转进给脉冲数（即分辨率）对螺纹的加工范围，再结合环境特性，并根据机床主轴转速不允许超过主轴脉冲发生器的最高许用转速的原则，初步选择三峰传感公司的常规型实心轴光电编码器PIE系列。
该系列编码器经济实用，力矩小，多规格，适应多种数控设备，其最高转速为5000r／min，大于车床主轴最高转速2000r／min。
电气控制系统的改造设计
在电气控制系统的改造设计中，遵循：
加工中心在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济，不宜盲目追求自动化与高指标，力求控制系统操作简单、车床使用与维修方便。
机床中的主轴电动机、冷却泵电动机、刀架电动机等均需系统自动控制。
车床改造后的电气控制线路由电源电路、主电路、控制电路与CNC控制回路等构成。
改造时更换同一型号的老化电器元件有变压器、自动断路器、接触器等，增加了电器元件包括主轴编码盘、轴驱动器、电动刀架控制器以及必要的控制开关等。
改造后拆除原电控箱，原位安装改造后的电控柜，最后还需电气、机修人员共同进行通电调试。
数控机床中电气控制系统除了对机床辅助运动与辅助动作控制外，还包括对保护开关、各种行程、极限开关的控制，操作盘上所有按键、操作指示灯等的控制。
改造后的电气控制系统，不仅保留了车床传统控制系统的优点，加工中心可以具有体积小、功能强、通用性与灵活性强和维护方便等特点。
五机床本体数控化改造与设计计算
进给系统的传动及丝杆类型选择
传动方式改进
机械部分传动机构示意图如图3-1所示。
横向与纵向采用步进电机—减速齿轮—滚珠丝杆的螺母—溜板的传动方式。
机床所需要功率，采用电机经齿轮减速再传到丝杆上，可以为保证一定的传动精度与平稳性，减了少摩擦力，选择滚珠丝杆的螺母副就可以。
我采用循环插管式和双螺母垫片预紧加导柱管埋入式加精度等级为3级，型号为JSC-cdm系列滚珠丝杆副。
另外,要提高传动刚度与消除间隙，采用有预加负荷的结构，齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。
在X轴与Z轴的步进电机输出轴端配置减速器，减速器由一对啮合齿轮组成，使减速器输出轴通过连接套与滚珠丝杆直接相连，由滚珠丝杆副把动力传给工作台带动工作台的移动。
滚珠丝杆的选择
关注丝杠副作为精密、高效的传动元件在精密机床、数控机床得到广泛应用，在机械工业、交通运输、航空航天、军工产品等各个领域应用得很普遍，可用作精密定位自动控制、动力传递与运动转换。
1）滚珠丝杠副传动的特点。
滚珠丝杠传动与滑动丝杠传动相比有以下优点：
传动效率高。
一般可达92%以上，是滑动丝杠传动的2~3倍。
运动平稳，摩擦力小，灵敏度高，低速无爬行。
可以预紧、消除丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度。
同步性好，用几套相同的滚珠丝杠副可以传动几个相同的部件或装置时，可获得较好的同步性。
使用可靠，润滑简单，维修方便。
可逆向传动，即螺母为主动，丝杠为被动。
旋转运动变为直线运动。
滚珠丝杠副精度等级确定
查参考文献得出，在车床数控化改造中可选择3级精度的滚珠丝杠。
表2-2为滚珠丝杠推荐应用精度等级。
机床类型
坐标
精度等级
12345710
数控机床
X
Z
√√√
√√
滚珠丝杠的润滑、防护、密封
润滑部分：
滚珠丝杠必须润滑。
各种润滑剂都要可以用。
主轴的润滑剂与润滑方式都可以用于精密滚珠。
一般情况下采用锂基润滑，在高速与需要严格控制升温时，可用L-AN32损耗系统用油、汽轮机油循环润滑或喷雾润滑。
防护与密封：
丝杠防护套有伸缩套管式、折叠套管式与螺旋钢带保护套。
后者有专业厂生产，应用较广，所以选择螺旋钢带保护套。
纵向机械传动部分改造与设计计算
1）切削力的计算。
由《机床设计手册》可知，切削功率可由式（2-1）求的。
其中，P查《机床说明书》，可知P=4.5kw；η一般为0.75~0.85，取η=0.8；K=0.96，则
=4.5╳0.8╳0.96kW=3.456kW
切削功率应按在各种加工情况下，经常遇到的最大切削力（或转矩）与最大切削转速（或转速）来计算，即由式（2-3）计算。
设按照最大切削速度来计算，取=100m/min，则主切削力由式（2-3）求得：
设按照最大切削速度来计算，取
=100m/min，则主切削力由式（2-3）求得：
=
N=
N=2073.6N
由《机床设计手册》可知，在外圆车削时：
=（0.1~0.55）
，
=（0.15~0.65）
纵向切削力分力
=0.5
，横向切削力分力
=0.6
，则
=0.5╳2073.6N=1032.80N
=0.6╳2073.6N=1244.16N
滚珠丝杠的选型
根据C∠Ca的原则。
是选取的滚珠丝杠的额定动载荷大于计算的最大工作载荷。
查《机械零件设计手册》，由于导程为6mm，所以选取滚珠丝杠的型号为CDM3206-5，工程直径为32mm，其额定动载荷是26250N>7051.595N,故强度够足够。
CDM3206-5表示外循环插管式、双螺母垫片式预紧、导程管埋入式的滚珠丝杠，其为右旋螺纹，载荷钢球为5圈，精度为3级的定位滚珠丝杠副。
齿轮间隙的调整环节
为了提高精度与传动平稳性,不让齿轮再传动中产生冲击与噪声，对于纵向、横向齿轮都需要设计中心距的调整机构。
主、从动齿轮在制造过程中不可不让的存在着加工误差，为使这一对相互啮合的齿轮在安装后的中心距达到标准中心距，采取如下措施。
如图2-5，主动轮安装电机1的轴上，而步进电机1的端部用螺钉与偏心轮联接，偏心套2装在箱体上，转动偏心套（这时步进电机连同主动轮4一起传动），从而可以调整主、从动轮之间中心距。
图2-5偏心轴套式结构
1——步进电机2——偏心套
3——箱体4——主动齿轮
图2-5偏心轴套式结构
1——步进电机2——偏心套
3——箱体4——主动齿轮
滚珠丝杠的支撑与轴承选择
滚珠丝杠支撑形式的选择
要满足高精度、高速度进给系统的需要，除了应用高精度、高速度的滚珠丝杠副外，还必须充分重视支撑的设计，注意选择轴向刚度高、摩擦力小、运行精度高的轴承。
丝杠一端安装两个深沟球轴承或角接触球轴承或圆锥滚子球轴承的称为固定支承（G）。
安装一个深沟球轴承或角接触球轴承或圆锥滚子球轴承的称为铰支撑（J）；螺母相当于固定支撑（G）。
丝杠的支撑方式有两端固定（G-G），一端固定、一端铰支（G-J）,一端固定、一端自由（G-Z），两端铰支（J-J），几种。
滚珠丝杠要正确的安装与实现精度。
通常都适当加大与机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度与接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时，常常把螺母座或支撑座与机床本体做成整体来增大刚度。
1）支承形式。
采用一端固定、一端铰支（G-J）的支承形式，其特点如下：
需要保持螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺困难。
滚珠丝杠轴端的形式
滚珠丝杠采用一端固定、一端铰支的支承形式。
下面详述这两种支承方式的轴端形式及尺寸。
JE/T3162.4-1993规定了公称直径为16~63mm、负荷钢球圈数不大于5圈的滚珠丝杠固定式轴端形式及尺寸。
六编码器的选择
我所选择的车床数控系统技术参数可知，主轴应加装1024P/r光电编码器。
为实现功能而结合脉冲编码器对螺纹加工公差、加工精度与车螺纹时步进电机运行频率及主轴转速的影响，以及加工常见多头螺纹的需要，脉冲编码器每转进给脉冲应尽可能取较大值，再结合环境特性，最后根据机床主轴转速不允许超过主轴脉冲发生器的最高允许转速的原则，选择三峰传感技术有限公司生产的常规型实心轴光电编码器PIE-1024-G05C编码器，分辨率为=1024P/r。
该编码器经济适用，力矩小，多规格，适应多种数控设备，其最高许用转速为5000r/min，远大于车床主轴最高转速2000r/min。
PIE-1024-G05C具体参数见表2-20。
表2-20PIE-1024-G05C具体参数
型号
实心轴
轴向负荷/N
径向负荷/N
最高转/
r/min
启动力矩
N·m
惯性力矩
N·m·r2
耐冲击
PIE-1024-G05C
Φ8mm
10
20
5000
3
10-3
3.5
10-6
980m/s2
工作电压
分辨率
输出电路
输出波形
出线方式
使用温度
储存温度
防护温度
质量
耐振动
E、C、F
输出5~30V
驱动器输出5V、8V、12V
1024P/r
-
-
轴向
径向
-10~60oC
IP54
0.35kg
50m/s2
（10~200Hz）2t
编码器的安装
异轴安装后不能加工穿出主轴孔的较长的工件的缺陷，本改造为使改造设计的车床具有加强通用性，采用易轴安装的方式来安装编码器。
通过无间隙柔性连接传动方式，编码器的引出轴通过传动比为1:
1的同步齿形带与主轴联系起来，才能实现功能。
主轴电动机通过带轮把动力传给主轴，运动经过两个同步带轮以及同步带带动脉冲编码器，使其与主轴同步运转编码器用螺钉固定在主轴箱上。
编码器与主轴同步旋转，装置控制进给步进电机准确的配合主轴的旋转产生进给运动。
保证主轴一转，螺纹车刀移动一个螺纹导程，可以还保证每次进给都在工作的同一点切入而不乱。
编码器安装注意事项：
脉冲发生器属光学元件，安装摆放时应小心，如果有较的冲击与震动以防损坏玻璃栅盘会造成报废。
主轴的转速必须小于主轴脉冲发生器的最高允许转速，以免损坏发生器。
七电气控制部分的改造设计
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