普通机床数控改造设计Word文件下载.docx

1、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。从事改装业的著名公司有：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。机床改造的必要性：企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地

2、满足产品频繁变化的加工要求。普通车床经过多次大修后，其零部件相互连接尺寸变化较大，主要传动零件几经更换和调整，故障率仍然较高，采用传统的修理方案很难达到大修验收标准，而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达0.01至0.02mm，已能满足CA6140车床改造后加工零件的精度要求。经济型数控机床的特点：一价格便宜。仅数控

3、系统与国外同类型数控系统比，前者只需12万元，而国外系统需十几至几十万元。因此，它特别适合对国内企业现有普通机床进行改造。二解决复杂零件的加工精度控制，提高生产率。对经济型数控车床，一般可提高工效37倍。三适合于多品种、中小批量产品的自动化加工，对产品的适应性强，对于不同零件的加工，可以通过改变不同的加工程序和更换不同的刀具来实现。四提高产品质量，降低废品率。尤其是加工的产品尺寸一致性好，合格率高。五节约工装费用，降低成本。经济型数控车床可以不用工装或少用工装，尤其对于复杂零件，不用靠模或成型刀具，不仅节约了费用，而且还可以缩短生产周期。六减轻工人的劳动强度。七提高工人素质，促进技术进步和科技

4、成果的普及应用。为由“体力型”向“智能型”转变创造了条件。机床的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改装

5、成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改装成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入的加工指令进行加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动进行调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。正 文一 机 械 部 分数控机床进给伺服系统运动及动力计算如下：1.1技术参数：规格（型号）最大加工直径（mm）工长度留板及刀架重力（N）刀架快移速度（m/min）最大进给速度（m/min）定位精度（mm）主电机功率（KW

6、）启动加速时间（ms）面上鞍上纵向横向400mmCA6140C62040021075010006002.41.20.60.30.0157.5301.2 选择脉冲当量根据机床精度要求确定脉冲当量：纵向 0.01mm/步 横向 0.005mm/步1.3 计算切削力1.3.1 纵车外圆主切削力Fz=0.67Dmax1.5=0.674001.5=5360（N）按切削力各分比例Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4则 Fx=53600.25=1340（N） Fy=53600.4=2144（N）1.3.2 横切端面主切削力Fz可取纵切的1/2，为2680N.此时走刀抗力为Fy,吃刀抗力为Fx.Fz:Fx:

7、Fy=1:Fx=26800.25=670 Fy=26800.4=1072N1.4滚珠丝杠螺母副的计算和选择1.4.1横向进给丝杠1.计算进给牵引力Fm=kFx+f（Fz+2Fy+G）h横向进给为燕尾形贴塑导轨。k=1.4 f=0.03Fm=1.4670+0.03（2680+21072+600）=1100.7（N）2计算载荷Fc（N） 有已知条件查得 kF=1.2, kH=1.0,kA=1.1 则Fc=kFkHkAFm=1.21.01.11100.7=1453（N）3计算额定动载荷计算值Ca（N） 初选L0=5mmCa=Fc（nzLh/1.67*104）1/3=1453（3014400/1.67

8、104）1/3=4297.2（N）4确定丝杠型号以及有关数据由于Ca=Ca,选FYC1D2505-2.5型,Ca=9610N丝杠副的有关数据：公称直径 D0=25mm 导程 P=5mm螺旋角 =3o38 滚珠直径 do=3.175mm按表2-1（郑堤，唐可洪主编，机电一体化设计基础，机械工业出版社出版,第17页）中尺寸公式计算：滚道半径 R=0.52do=0.53.175=1.651mm偏心距 e=0.707（R-do/2）=0.707（1.651-3.125/2）=0.0449mm丝杠内径d1=D+2e-2R=25+21.61=21.78785稳定性验算 （采用F-S）1）由于一端轴向固定的

9、长丝杠在工作是可能发生失稳，所以设计是应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S，丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷Fcr（N）。 Fcr=2EIa/（ul）2 （E=206GPa）因为Ia=d14/64=3.14（0.021788）4/64=1.110-8m4取u=2/3时Fcr=220610910-8/（2/3）0.52=2.01105（N）安全系数S=Fcr/Fm=2.01105/1100.7=182.68 S=1.53.3.2）高速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速临界转速ncr,需求丝杠的最大转速nmax1600r/min所以丝杠工作时不

10、会发生共振。3）此外滚珠丝杠副还受D0n值的限制，通常要求D0n7104mm.r/min即D0n=2530=750mm.r/min所以丝杠副工作稳定。6刚度验算 滚珠丝杠在工作负载F（N）和转矩T（N.m）共同作用下引起每个导程的变形量 l0（m）为 l0=（+PF/EA）+（+P2T/2 GJc）或 l0=（-PF/EA）+（-P2T/2 GJc）其中A为丝杠截面积A=1/4 d12,Jc为丝杠极惯性矩。Jc=（/32）d14,G为丝杠切变模量，对钢G=83.3Gpa,T（N.m）为转矩。T=Fm（D0/2）tg（+）, 为摩擦角，其正切值为摩擦系数，Fm为平均工作负载，取摩擦系数为tg=0

11、.003，则 =0.172o=1019 T=1100.7（25/2）10-3tg（3o38+1019）=0.9139（N.m）按最不利的情况（F=Fm）时l0=PF/EA+P2T/2 GJc=4PF/ Ed12+16P2T/ 2Gd14=451100.7/3.14（0.021788）2+16（510-3）20.9139/（3.14）283.3（0.021788）4=73.6810-9m则丝杠在工作长度上的弹性变形引起的导程误差为 l=L（ l0/P）=0.5（7.36810-2/510-3）=7.368u m 通常要求丝杠的导程误差l应小于其传动精度的1/2。即 l1/2=（1/2）0.02mm=0.01mm=10m 所以其刚度可满足要求。7效率验算 滚珠丝杠副的传动效率为 =tg/tg（+）=tg3o38/tg（3o38+1019）=95.6% 要求在90%95%之间，所以该丝杠合格。 经上所述计算验证,滚珠丝杠副支撑形式为一端固定一端游动，满足条件。因此滚珠丝杠副支撑形式选两端固定也满足条件，即FYC1D25052.5各项性能均符合题目要求，可选用。1.4.2纵向进给丝杠 1计算进给牵引力（N） 纵向进给为综合性导轨=K+ （+G） = 1.151340+0.16（5340+1000） =2560 式中K考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨取K=1.15