臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計,臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計,臥式,車床,數(shù)控,改造,設(shè)計,縱向,進(jìn)給,系統(tǒng) 題目題目題目題目:臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計機(jī)程機(jī)程工程工程及其自動化專業(yè)及其自動化專業(yè) 答辯人:閆紅旗指導(dǎo)老師:張衛(wèi) 張少文2009.5.162009.5.161 主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容四、課題研究的展望四、課題研究的展望四、課題研究的展望四、課題研究的展望2一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機(jī)床數(shù)控化率不到3。用普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。3一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.1 國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀:1)1)除少量機(jī)床以除少量機(jī)床以FMSFMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運行模式集成使用外，大都處于單機(jī)運行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。態(tài)。2)2)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求 1.2 國外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀:1)1)國際機(jī)床市場的消費主流是數(shù)控機(jī)床國際機(jī)床市場的消費主流是數(shù)控機(jī)床 2)2)國外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化國外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化 4一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢:1)1)繼續(xù)向開放式、基于繼續(xù)向開放式、基于PCPC的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)展 2)2)向高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展 3)3)向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展 5二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義2.1 本課題研究的目的：要求在對臥式車床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計。通過這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)專業(yè)知識改造開發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實際問題的能力。6二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義2.2 本課題研究的意義：數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的主機(jī),數(shù)控技術(shù)的水平高低和機(jī)床的數(shù)控化率是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前我國機(jī)床的數(shù)控化率還不到5%,新機(jī)床的數(shù)控化率也僅為6%。無論從數(shù)控技術(shù)水平和機(jī)床的數(shù)控化率都大大落后于西方發(fā)達(dá)國家。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)床改造已是個”永恒”的課題。我國的機(jī)床改造業(yè),也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè),具有重要的現(xiàn)實意義和使用價值:（1）節(jié)省資金。（2）性能穩(wěn)定可靠。（3）提高生產(chǎn)效率。7三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.1 CA6140普通車床介紹普通車床介紹lCA6140l C-類代號(車床類機(jī)床)l A-結(jié)構(gòu)特性代號l 6-組代號(落地及臥式車床組)l 1-系代號(臥式車床系)l 40-主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10)8機(jī)械工程及其自動化專業(yè)機(jī)械工程及其自動化專業(yè)C6140普通臥式車床的結(jié)構(gòu)布局 9三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容lCA6140普通車床各部分功能普通車床各部分功能介紹介紹l主軸箱是支撐主軸并帶動工件作回轉(zhuǎn)運動。l進(jìn)給箱是進(jìn)給傳動系統(tǒng)的變速機(jī)構(gòu)。l交換齒輪箱是用來將主軸的回轉(zhuǎn)運動傳遞到進(jìn)給箱。l溜板箱是接受光桿傳遞的運動，驅(qū)動床鞍和中、小滑板及刀架實現(xiàn)車刀的縱橫進(jìn)給運動。10主要結(jié)構(gòu)及運動特點由主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿、光桿、床身等組成11主軸變速箱功能：支承主軸和傳動其旋轉(zhuǎn)12進(jìn)給箱：變換被加工螺紋的種類和導(dǎo)程，以及獲得所需的各種進(jìn)給量13溜板箱：將絲杠或光杠旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榱锇搴蛙嚨兜闹本€進(jìn)給運動14CA6140CA6140臥式車床的功能臥式車床的功能15三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.2 總體方案的確定總體方案的確定 lC6140型普通車床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會擁有量較大的普通型車床。經(jīng)過大量實踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)都是確實可行了。一般說來，如果原有車床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數(shù)控車床，同時具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破?？傮w方案設(shè)計應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計算機(jī)的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。16三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。l車床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定車床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)加工精度的前提下應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。l根據(jù)普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度根據(jù)普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用8 8位微機(jī)。位微機(jī)。在在8 8位微機(jī)中，位微機(jī)中，MCS51MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、可系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高的性價比，因此，可選的性價比，因此，可選 MCS51MCS51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。17三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了CPUCPU外，還外，還包括擴(kuò)展程序存儲器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、包括擴(kuò)展程序存儲器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、I/OI/O接口電路；接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。l設(shè)計自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。設(shè)計自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。l縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進(jìn)電縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應(yīng)滿足機(jī)床機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。所要求的分辨率。l為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。l采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。18三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.3 3.3 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案l進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案。l主傳動系統(tǒng)的改造方案主傳動系統(tǒng)的改造方案。l安裝電動卡盤安裝電動卡盤。l換裝自動回轉(zhuǎn)刀架換裝自動回轉(zhuǎn)刀架。l螺紋編碼器的安裝方案螺紋編碼器的安裝方案。19三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.4 3.4 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計與計算縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計與計算 l脈沖當(dāng)量的確定脈沖當(dāng)量的確定。l切削力的計算切削力的計算。l滾珠絲杠螺母副的設(shè)計及計算滾珠絲杠螺母副的設(shè)計及計算。l齒輪傳動的計算齒輪傳動的計算。l步進(jìn)電動機(jī)的選擇步進(jìn)電動機(jī)的選擇。20三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.5 3.5 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和軟件數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計設(shè)計l數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成。l單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計。l軟件設(shè)計軟件設(shè)計。21四、課題研究的展望四、課題研究的展望 全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國的一般中小企業(yè)購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生的一般中小企業(yè)購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動化、產(chǎn)，希望對原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動化、以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實的以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實的生產(chǎn)實際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，生產(chǎn)實際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價格。目前我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，盡可能降低價格。目前我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡易研制了幾十種簡易NC系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國數(shù)控事系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。業(yè)的發(fā)展。改造后的車床，可手動、機(jī)動操作，操作簡單，使改造后的車床，可手動、機(jī)動操作，操作簡單，使用方便，價格低廉，其性能價格比適中；而且還能解決用方便，價格低廉，其性能價格比適中；而且還能解決復(fù)雜零件的加工精度控制問題，節(jié)約大量工裝費用，減復(fù)雜零件的加工精度控制問題，節(jié)約大量工裝費用，減輕工人的勞動強度，提高工人素質(zhì)。輕工人的勞動強度，提高工人素質(zhì)。22致致 謝謝 我的論文寫作和課題研究是在各位老師和同我的論文寫作和課題研究是在各位老師和同學(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對學(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識，師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識，對教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。對教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。感謝我周圍的同學(xué)們，他們給了我無微不至的關(guān)感謝我周圍的同學(xué)們，他們給了我無微不至的關(guān)心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣。榜樣。2324