普通车床数控化改造——进给系统及刀架设计毕业设计说明书

Numerical Control Innovation of common lathes—the Design of Feeding System &Tool

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Abstract

The numerical control innovation of common lathes generally means to transform the existing common lathes, just make transformation of certain parts, installing economic numerical control device or standard computer numerical control system, thus making the common lathe with NC machining ability. After numerical control innovation the lathes possess high degree of automation, good professional ability, high machining accuracy and productivity; adapt to the multi-species, middle and small batch production; low NC reconstruction expenses and good economical efficiency, which can play the original function and reform machine new function, and improve the use value of machine. NC innovation can meet production needs with short transformation period. Take the CA6140 lathe as an example, in this paper to process numerical control innovation design of common lathes. The main research contents are as follows:

Analysis the structure, component and function of the common lathes, and identify the numerical control innovation scheme of common lathes and do economy demonstration. According to the common lathe processing ability, design partial reconstruction of the lathe spindle box, and give brief illustration. According to the mechanical and electrical design principle, and the machine feeding system requirement, making calculation of cutting force, and choose appropriate ball screw and assembly design. Design choice ball screw supporting mode and to choose corresponding bearings, stepping motor. Making selection of design automatic rotary tool post and corresponding checking calculate. According to the properties and transformation of precision index to select suitable numerical control device system. Give installation and debugging method of common lathes numerical control innovation.

Key words: common lathe NC reform feeding system tool post

目 录

1 前言 ................................................................................................................................ 1

1.1 课题产生 .............................................................................................................. 1 1.2 普通车床数控化改造研究现状 .......................................................................... 2 1.3 普通车床数控化改造经济分析 .......................................................................... 2 2 普通车床数控化改造方案 ............................................................................................ 5

2.1 改造方案设计 ...................................................................................................... 5 2.2 改造内容及要求 .................................................................................................. 5 2.3 改造方案确定 ...................................................................................................... 6 2.4 数控化改造步骤 .................................................................................................. 7 3 传动及进给系统改造设计 ............................................................................................ 8

3.1 设计参数 .............................................................................................................. 8 3.2 传动部分改造设计 .............................................................................................. 8 3.3 进给系统改造设计 .............................................................................................. 8

3.3.1 纵向进给系统改造设计 ............................................................................ 9 3.3.2 横向进给系统改造设计 .......................................................................... 22

4 自动回转刀架改造设计 .............................................................................................. 30

4.1 数控改造自动回转刀架选型 ............................................................................ 30 4.2 数控车床自动回转刀架工作原理 .................................................................... 32 4.3 自动回转刀架计算校验 .................................................................................... 32

4.3.1蜗杆副的设计计算 ................................................................................... 32 4.3.2蜗杆其他相关参数 ................................................................................... 35 4.3.3蜗杆传动热平衡计算 ............................................................................... 35

5 数控系统改造设计 ...................................................................................................... 37

5.1车床数控系统概述 ............................................................................................. 37 5.2 数控装置的软硬件结构 .................................................................................... 37 5.3数控系统与可编程控制器及接口 ..................................................................... 39 5.4 数控系统总体改造设计 .................................................................................... 40 6 改造后数控车床安装与调试 ...................................................................................... 42

6.1 改造后数控车床安装 ........................................................................................ 42 6.2 改造后数控车床调试 ........................................................................................ 42 6.3 经济型数控车床精度检验 ................................................................................ 43 7 结论 .............................................................................................................................. 44 谢辞 .................................................................................................................................. 45

参考文献 .......................................................................................................................... 46 外文资料翻译 .................................................................................................................. 47

唐 山 学 院 毕 业 设 计

1 前言

数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展，就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。

目前，采用先进的数控车床，已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控车床是提高车床数控化率的主要途径，但是成本太高，很多中小企业在短时间内无法筹集大量资金；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通车床，由于普通车床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。

为了获得数控车床, 企业可以应用成熟的数控技术理论，以低廉的成本对普通旧车床进行数控化改造，可以恢复甚至提高原车床的精度，大大提高了车床加工的自动化水平，适应工业高速跨越式发展的要求。

我们以CA6140车床为例，对普通车床进行数控化改造设计分析。对普通车床进行数控改造是提高我国车床产量数控化率的重要途径之一。通过普通车床的数控化改造,投入较少的资金但能达到经济型数控车床的使用效果, 其社会意义和经济效益是不可估量的。

1.1 课题产生

普通车床的数控化改造使原车床具有数控加工能力，改造后的车床自动化程度高，专业性强，加工精度及生产率高；在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可调整性，适应多品种、中小批量生产；数控改造费用低，经济性好；能发挥机床原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值；数控改造周期短，可满足生产急需。具体来讲，其改造优点如下：

1）从提高资本效率出发，改造闲置的普通车床，能发挥旧机床的原有功能和改造后的新功能，提高普通车床的使用价值。

2）数控改造费用低，减少了投资额，经济性好。

3）适合于多品种、中小批量产品的的自动化加工，对产品的适应性强。对不同零件的加工，可以通过变换不同的加工程序和更换不同的加工刀具来实现。

4）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。 5）机械性能稳定可靠，改造所利用的普通车床床身是重而坚固的铸造构件，

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