C6140卧式车床的数控改造.docx

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C6140卧式车床的数控改造

C6140卧式车床的数控改造

摘要

我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严肃的形势：

一方面国内市场对各类机床产品专门是数控机床有大量的需求，而另一方面却有许多国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场，严峻阻碍我国数控机床自主进展的势头。

这种现象的显现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的缘故外，一个最要紧的缘故确实是新产品〔包括基型、变型和专用机床〕的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供中意的产品。

一般机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床专门是一大批闲置的一般机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济进展中发挥效能、制造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。

关键词:

脉冲发生器，滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母副，自动刀架，塑料导轨软带

Abstract

Mynationalyesmachineoutputmosstatetstateintheworld,theproductcompetitivepoweratinternationalmarketsufferstillgetofftoinferioritylevel,ofthetherefornumerically-controlledmachine,grantedthatathomemarkettoobefacedwithaustereposture:

ontheonehanddomesticmarketversusallmanneroftoolproductespeciallynumerically-controlledmachinebecoveredwithdemand,whereasontheotherhandrefusehavegotnotalittlemadeinone'scountrytooldullsaleoverstock,abroadtoolproductoverflowmarket,hadastrongimpactonmenationalnumerically-controlledmachineindependenceextendmomentainto.showsuchphenomenalface,excepttohavegotmanageupper,productqualityuppersumsalespromotioninstrumentgoodcausebesides,thedevelopmentcyclelengthofthebothoneupmostcausenamelynovelty〔includefundamentalmode,derivativeandspecialmachine〕,bebeincapableofinseasonaimatuser'sdemandsupplysatisfiedproduct.

Generalmachinetool'numericalcontrolmeltreclaimundertakingbeintheascendantfrom,uprateinourcountryforthemomentformdownmoveinbulkmalfunctiontoolaboveallcrowdidlegeneralmachinetoolproceedrebuild,upupgrade,withallesserprojectintoassoonaspossiblegottenthesebatchEQUIPmentateconomicdevelopmentexertEFFiciency,createbenefit,theonetermnonnegligibleproblemoftheforsoothyesheapenterprise.

Keywords:

Impulsegenerator，Ballscrew，Ballscrewnutdeputy，AutomatismkniferestPlasticracksoftstrap

第一章前言

1.1研究目的和意义

1.1.1车床数控改造的目的

机床的数控改造，要紧是对原有机床的结构进行制造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。

数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同一般的机床有诸多相似之处。

然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。

传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。

现代的数控技术，专门是加工中心，不管是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，依旧整体布局、外部造型等都差不多发生了专门大变化，差不多形成了数控机床的专门机械结构。

因此，我们在对一般机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情形下，使一般机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。

1.1.2车床数控改造的意义

1、节约资金。

机床的数控改造同购置新机床相比一样可节约60%左右的费用，大型及专门设备尤为明显。

一样大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。

即使将原机床的结构进行完全改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并能够利用现有地基。

2、性能稳固可靠。

因原机床各基础件通过长期时效，几乎可不能产生应力变形而阻碍精度。

3、提高生产效率。

机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高3至5倍。

对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。

且能够不用或少用工装，不仅节约了费用而且能够缩

短生产预备周期。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。

由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。

我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。

在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有宽敞的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。

在美国，机床改造业称为机床再生〔Remanufacturing〕业。

从事再生业的闻名公司有：

Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd〔得宝〕服务集团、US设备公司等。

美国得宝公司已在中国开办公司。

在日本，机床改造业称为机床改装〔Retrofitting〕业。

从事改装业的闻名公司有：

大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。

1.2.2我国的研究现状

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。

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〕。

可见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普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直截了当阻碍一个企业的产品、市场、效益，阻碍企业的生存和进展。

因此必须大力提高机床的数控化率。

第2章数控系统总体方案的确定

2.1数控系统总体方案设计

数控系统总体方案设计内容包括：

系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定等内容。

应依照设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行分析，比较和论证，最后确定总体方案。

2.1.1运动方式的确定

数控系统按运动方式可分为点位操纵系统，点位直线系统，连续操纵系统。

假如工件相关于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位操纵方式。

例如，数控铣床在工作台移动过程中铣床并不进行钻孔加工，因此数控装置可选用点位操纵方式。

对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。

假如工作台或刀具沿个坐标轴的运动有精确的运动关系，应选用连续操纵方式。

连续操纵方式系统应具有一个插补器进行各坐标轴进给脉冲的分配，要求伺服元件有较强的轨迹跟随能力。

数控铣床，车床等要求加工复杂轮廓零件的机床，应采纳连续操纵系统。

2.1.2伺服系统的确定

开环伺服系统在负荷太大时采纳功率步进电动机作为伺服电机。

开环操纵系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差，但开环系统结构简单，调整修理容易。

在速度和精度要求不太高的场合得到广泛的应用。

闭环伺服系统具有装在机床部件上的检测元件来检测实际位移量，能插补系统的传动误差，因而伺服传动精度高。

闭环系统多采纳直流伺服电机或交流伺服电机驱动。

闭环系统造价高，结构和调试较复杂，多用于精度要求高的场合。

2.1.3执行机构专动方式的确定

为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装配时通常提出低摩擦，低惯量，高刚度，无间隙，高谐振以及有适宜阻尼比的要求。

在设计中应考虑一下几点：

1、尽量考虑低摩擦的传动和导向元件，如采纳滚珠丝杠螺母传动副贴塑导轨，滚动导轨。

2、尽量排除传动间隙。

2.2具体设计方案

2.2.1设计任务本设计的任务是：

数控车床能加工工件的最大回转直径：

φ500mm

数控车床能加工工件的最大长度：

1200mm

刀架溜板重量；G纵=800N；G横=500N

进给速度；V纵MAX=0.2m/min;V横MAX=0.15m/min

刀架快速速度；V纵MAX=2m/min;V横MAX=1.5m/min

脉冲当量；δ纵=0.01mm;δ横=0.005mm

2.2.2系统的运动方式与伺服系统

由于数控车床可对复杂回转类零件进行加工，因此采纳连续操纵系统，考虑到机床加工精度要求不高，为了简化机构，降低成本，采纳开环伺服系统驱动。

由于自动转动刀架只有几个刀位，故采纳一般交流电机操纵。

2.2.3执行机构传动方式的确定

为了保证一定的传动精度与平稳性，又要求结构紧凑，选用滚珠丝杠螺母传动副。

为提高传动刚度和排除间隙，采纳有预加载荷的机构。

考虑经济性和提高承载能力，导轨运动面间采纳贴塑可减小振动。

考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取。

为达到要求的脉冲当量，采纳齿轮降速传动，同时为了保证正反馈时的精度，齿轮采纳排除间隙结构。

滚珠丝杠在机床上的支撑方式与安装，正确的安装与支撑方式能够使进给系统获得较高的传动刚度。

因此，螺母座的孔与螺母之间必须保持良好的配合，以提高螺母座局部刚度与接触刚度。

支撑如以下图所示。

图1

该支持方式两端都装有推力球轴承和向心轴承。

为了使丝杠具有较大的刚度，在它的一端装有蝶形弹簧和调整螺母，如此既对滚珠丝杠施加预紧力，又能在补偿丝杠的热变形后保持近乎不变的预紧力。

2.3纵向伺服进给部分的运算与校核

2.3.1负载运算

1、车削力运算

车床纵向切消时，车削力可由公式得到

Dmax为车床最大的加工直径。

Dmax=500mm

那么

=0.67*5001.5

=7360〔N〕

又∵车床纵向车削时，存在

Px=1/4Pz=1840N

Py=2/