C6140机床数控化改造nsq.docx

课程设计计说明书书课程名称称： 课课程设计计题目：用用CNCC改装CC61440车床床的进给给系统学院：南南昌大学学科学技技术系：机电专业： 机械械设计制制造及其其自动化化 班级：0082班班学号：77011120880844学生姓名名：谭辉辉起讫日期期：20011.11.2920111.112.116指导教师师：胡庭庭蔚 职称：教师系分管主主任：审核日期期：目 录设计任务务书前言1.1概概述.1.2控控机床的的特点及及其组成成1.3可可行性论论证1.4改改造方案案的拟定定1.5 课程设计计的主要要参数1.6 给伺服系系统机械械部分的的设计计计算1.7、滚珠珠丝杆螺螺母传动动副的设设计计算算及选型型1.8、滚滚球丝杆杆螺母副副的设计计计算与与选型1.9、关关于传动动设计计计算心得体会会.参考文献献.致谢.   前前 言计算机技技术和先先进制造造技术的的发展，推推动了机机械加工工在各方方面的变变革和进进步。典典型的数数控机床床已成为为现代加加工器械械的鲜明明代表。考考虑到企企业的生生产效率率和投资资成本，普普通车床床的数控控化改造造将是一一个极为为有意义义的课题题。在过去的的几十年年，虽然然金属切切削的基基本原理理变化不不大，但但随着社社会生产产力的发发展，要要求制造造业向自自动化和和精密化化方向发发展，而而刀具材材料和电电子技术术的几部部，特别别是微电电子技术术、电子子计算机机技术的的进步，运运用到控控制系统统中，技技能帮助助机床的的自动化化又能提提高加工工精度，这这些都要要求对旧旧机床进进行改造造，另外外，在经经济方面面，用机机床的数数控改造造比更新新设备节节约500%的资资金。再再加上市市场的原原因，由由于目前前机床市市场供给给无法满满足大量量的机床床设备的的更新要要求，因因此更显显示出机机床数控控化改造造的必要要性。数控改造造相对于于购置机机床来说说，能充充分发挥挥设备的的潜力，改改造后的的机床比比传统机机床有很很多的突突出优点点。由于于数控机机床的计计算机有有很高的的运算能能力，可可以准确确的计算算出每个个坐标轴轴的运动动量，加加工出较较复杂的的曲面和和曲线。而而且计算算机有很很强的记记忆和储储存能力力，可以以将输入入的程序序记忆和和储存下下来，然然后按程程序规定定的顺序序自动去去执行，从从而实现现自动化化。数控控机床只只要更换换一个程程序就可可以实现现另一工工件的加加工，从从而实现现“柔性自自动化”。改造造后的机机床不像像新购买买的机床床不了解解加工精精度，而而改造的的机床可可以精确确的计算算出加工工能力。另另外，数数控改造造可以充充分利用用现有地地基，还还可以根根据技术术革新发发展的速速度,及及时的提提高生产产设备的的自动化化水平。数控技术术改造机机床是以以微电子子技术和和传统技技术相结结合为基基础，不不但技术术上还有有先进性性同时在在应用上上臂其他他传统的的自动化化改造方方案有较较大的通通用性和和可用性性。而且且投入费费用低，。由由于自投投入以来来取得了了显著的的技术经经济效益益，已成成为我国国设备技技术改造造中主要要方向之之一也为为我国传传统技术术制造技技术朝机机电一体体化方向向过渡的的主要任任务之一一。普通车床床数控化化改造的的设计是是机电一一体化系系统课程程设计的的主要内内容，通通过综合合运用所所学的机机械、电电子、自自动控制制、计算算机等知知识，进进行一次次机电结结合的全全面训练练，已培培养学生生的独立立分析问问题、解解决问题题和进行行机电一一体化系系统初步步设计的的能力。本本人将在在3个星星期内，在在胡廷蔚蔚老师的的指导下下，对CCA61140数数控车床床进行开开环控制制纵向进进给的改改造。1.1、概述整个人类类社会的的文明史史，就是是制造技技术不断断演变和和发展的的历史。任任何国家家的制造造业都是是国民经经济的基基础产业业，也是是国民经经济的主主要来源源。没有有发达的的制造业业，就不不可能有有国家真真正的繁繁荣和强强大。制制造技术术是制造造业的技技术支柱柱，是一一个国家家科技水水平、综综合国力力的重要要体现，制制造技术术的发展展是一个个国家经经济增长长的根本本动力。而而制造业业中机床床是其基基础装备备。我国国是一个个机床大大国，有有三百多多万台普普通机床床。但机机床的素素质差，性性能落后后，单台台机床的的平均产产值只有有先进工工业国家家的1/10左左右，差差距太大大，急待待改造。旧机床床的数控控化改造造，顾名名思义就就是在普普通机床床上增加加微机控控制装置置，使其其具有一一定的自自动化能能力，以以实现预预定的加加工工艺艺目标。随着数数控机床床越来越越多的普普及应用用，数控控机床的的技术经经济效益益为大家家所理解解。在国国内工厂厂的技术术改造中中，机床床的微机机数控化化改造已已成为重重要方面面。许多多工厂一一面购置置数控机机床一面面利用数数控、数数显、PPC技术术改造普普通机床床，并取取得了良良好的经经济效益益。我国国经济资资源有限限，国家家大，机机床需要要量大，因因此不可可能拿出出相当大大及。的的资金去去购买新新型的数数控机床床，而我我国的旧旧机床很很多，用用经济型型数控系系统改造造普通机机床，在在投资少少的情况况下，使使其既能能满足加加工的需需要，又又能提高高机床的的自动化化程度，比比较符合合我国的的国情。119844年，我我国开始始生产经经济型数数控系统统，并用用于改造造旧机床床。到目目前为止止，已有有很多厂厂家生产产经济型型数控系系统。可以预预料，今今后机床床的经济济型数控控化改造造将迅速速发展和和普及。1.2、数控机机床的特特点及其其组成数控机床床的操作作和监控控全部在在这个数数控单元元中完成成，它是是数控机机床的大大脑。与与普通机机床相比比，数控控机床有有如下特特点： 1加工精精度高，具具有稳定定的加工工质量； 2可进行行多坐标标的联动动，能加加工形状状复杂的的零件； 3加工零零件改变变时，一一般只需需要更改改数控程程序，可可节省生生产准备备时间；4机床本本身的精精度高、刚刚性大,可选择择有利的的加工用用量，生生产率高高（一般般为普通通机床的的355倍）； 5机机床自动动化程度度高，可可以减轻轻劳动强强度；6对操作作人员的的素质要要求较高高，对维维修人员员的技术术要求更更高。 数控控机床一一般由下下列几个个部分组组成： 1主机，他他是数控控机床的的主题，包包括机床床身、立立柱、主主轴、进进给机构构等机械械部件。他他是用于于完成各各种切削削加工的的机械部部件。 2数控装装置，是是数控机机床的核核心，包包括硬件件（印刷刷电路板板、CRRT显示示器、键键盒、纸纸带阅读读机等）以以及相应应的软件件，用于于输入数数字化的的零件程程序，并并完成输输入信息息的存储储、数据据的变换换、插补补运算以以及实现现各种控控制功能能。 3驱动装装置，他他是数控控机床执执行机构构的驱动动部件，包包括主轴轴驱动单单元、进进给单元元、主轴轴电机及及进给电电机等。他他在数控控装置的的控制下下通过电电气或电电液伺服服系统实实现主轴轴和进给给驱动。当当几个进进给联动动时，可可以完成成定位、直直线、平平面曲线线和空间间曲线的的加工。 4辅助装装置，指指数控机机床的一一些必要要的配套套部件，用用以保证证数控机机床的运运行，如如冷却、排排屑、润润滑、照照明、监监测等。它它包括液液压和气气动装置置、排屑屑装置、交交换工作作台、数数控转台台和数控控分度头头，还包包括刀具具及监控控检测装装置等。 5编程及及其他附附属设备备，可用用来在机机外进行行零件的的程序编编制、存存储等。 自从19952年年美国麻麻省理工工学院研研制出世世界上第第一台数数控机床床以来，数数控机床床在制造造工业，特特别是在在汽车、航航空航天天、以及及军事工工业中被被广泛地地应用，数数控技术术无论在在硬件和和软件方方面，都都有飞速速发展。1.3、可可行性论论证根据自自动化制制造系统统，可可行性论论证使用用户建造造自动化化制造系系统项目目前所进进行的技技术和经经济性分分析报告告，是上上级主管管部分审审定和批批准立项项的基本本依据。同同样，在在进行普普通车床床的经济济型数控控改造之之前进行行公道的的、科学学的可行行性论证证是必要要的。     根据传传统的论论证方法法，普通通车床的的经济型型数控改改造的可可行性论论证应围围绕以下下几个方方面进行行，即企企业生产产经营现现状及存存在的题题目分析析，企业业生产经经营目标标，改造造的基础础条件、目目标、技技术方案案、投资资概算、效效益分析析，改造造后车床床的实施施计划，结结论等。1、目标标：数控控机床要要有较高高的质量量、较高高的效率率、较低低的成本本、较低低的劳动动强度2、  对于普普通车床床的经济济型数控控改造，在在考虑总总体设计计方案时时，应遵遵循的原原则是：在满足足设计要要求的前前途下，对对机床的的改动应应尽可能能的少，以以降低本本钱。3、机床床的CNNC改造造要能带带来经济济效益于于此同时时降低成成本。符符合我国国的基本本国情和和需要。4、结论论：对普普通车床床作经济济型数控控改造适适合我国国国情，是是国内企企业提高高车床的的自动化化能力和和精密程程度的有有效选择择。它具具有一定定的典型型性和实实用性。1.4、改造方案案的拟定定1、关于于主运动动（主轴轴的旋转转）保留留原有的的主运动动结构系系统、考考虑改造造成本和和周期。缺缺点：不不能实现现无极变变速。2、关于于进给系系统：    aa将原机机床的挂挂轮机构构、进给给箱、溜溜板箱、滑滑动丝杠杠、光杠杠等全部部拆除。b纵向、横横向进 给给与步进进电动机机作为驱驱动元件件经一级级齿轮减减速后，由由滚珠丝丝杆传动动。3、关于于刀架：将手动动改为四四工自动动回转刀刀架。4、导轨轨：滚动动导轨都都采用贴贴塑导轨轨。1.5、课课程设计计的主要要技术参参数题目：用用CNCC技术改改造C661400型卧式式车床的的进给传传动系统统最大加工工直径（mm）： 400最大加工工长度（mm）：1000滑板板及及刀架重重量（NN）： 纵向向： 9900 横向向： 6600刀架快移移速度（m/min）： 纵纵向： 22.2 横向： 1.11最大进给给速度（m/min）： 纵向向： 0.6 横横向： 00.3定位精度度（mmm）：+00.0225到-0.0025主电机功功率（KKW）：5.55起动加速速时间（ms）： 35必须完成成的工作作量：1、机械械结构装装配图， A00 1张2、专用用零件图图（箱体体）A11 1张1.6、进进给伺服服系统机机械部分分的设计计计算1、关于于脉冲当当量纵向：脉脉冲当量量为0.01mmm脉脉冲横向：脉脉冲当量量为：00.0005 mmm脉脉冲2、关于于切削力力a、经验验公式：F=00.677Dmaax(11.5次次方)=0.667X4400（11.5次次方）=53660N式中：DDmaxx-车床床最大车车削直径径（mmm） 按下下列比例例关系求求F轴和和F径 F主：FF轴:FF径=11:0.25:0.44=53360:13440:221444得：F轴轴=13340NN 、 F径径=21144NNb、根据据主电动动机的功功率计算算切削时的的切削功功率P切切=P主主*n(主传动动系统的的总传动动效率)式中：PP主-主主电动机机功率 n-主主传动系系统的总总传动效效率总传动效效率可以以取两种种第一种种n=00.8 另一种种n=00.755:根据P切切求主轴轴的扭矩矩Mn=95550P切切/njj(N/m)取取n=00.0.75P主=55.5KKW n=00.8 P切=55.5XX0.775=44.1225KWWMn=995500P切/nj=95550X44.1225/663=6625.298（NN/m）式中：PP切-切切削功率率 nnj-机机床主轴轴的计算算转速（rr/miin）数 据 选 择择最大车削削直径nj(rr/miin)D(mmm)320801754006321050050280根据主轴轴扭矩求求住切削削力：纵向：FF主=22Mn/d XX10000=22X6225.2298/2100X10000=59555.2219（NN）根据据比例计计算F轴轴=14488.8044X（NN）d车床床床鞍上的的最大车车削直径径 F径=23882.0088（NN）：1.7、滚滚珠丝杆杆螺母传传动副的的设计计计算及选选型a牵引力力计算：纵向：FFm=KKF轴+f(FF主+GG)式中：KK:导轨轨实验系系数，取取K=11.155 FF径=切切削径向向分力（NN） f为导导轨面上上的摩擦擦系数（贴贴塑f=0.00300.055）取00.03 F主主切削削力 F轴切削轴轴向分力力 G移动件件重量（NN）计算过程程 纵向向：f=0.003 GG=9000N Fmm=KFF轴+ff(F主主+G)=1.15XX14888.8804+0.003X(59555.2219+9000)=119188(N)最大动负负载Q的的计算公公式：QQ=fwwFm 式中：LL丝杆的的寿命单单位以110的66次方为为单位 式中中：n丝杆的的转速rr/miin,式中:VVs最大切切削力条条件下的的进给速速度(mm/miin) 一般般Vs取取最大进进给速度度的1/21/33(取112)取Vs=0.44 LL。丝杆导导成（mmm）一般LL。=55或6（mmm） T丝丝杠的使使用寿命命（h）取T=150000hhfw丝丝杆运转转系数：取fww=1.2 Fm牵引力力计算过程程：L。=55，Vss=0.5Vmmax(见任务务书)，TT=1550000h, fw=1.22n=600r/mmin L=54所以最大大动负载载纵向：QQ=fwwFm=X1.22X 19918=86999.55021.8、滚滚球丝杆杆螺母副副的设计计计算与与选型A牵引力力B最大动动负荷QQ计算C初选丝丝杆副选择择最大动动负荷WW1L30005 丝杆公公称直径径d。=30，导导程L。=5mmm,滚珠珠直径ddw=33.1775mmmD丝杆的的刚度验验算：先先确定两两个问题题：第一一个丝杆杆的支撑撑方式。第第二个丝丝杆的长长度。纵纵向：变变形的长长度，车车削长度度+400mmm(1) 丝杆的拉拉伸（压压缩）变形量量（mmm）1L=/(FFmL。/EA)式中：LL单位导导程所产产生的变变形量（mmm） FFm丝杆的的牵引力力（N） LL。丝杆的的导程（mmm） EE丝杆材材料的弹弹性模量量，E=20.6×104N/mmm2 AA丝杆的的横截面面积，按按内径计计算： AA=3.14（dd内）22/4，dd内=dd。11.022dw，式式中：dd。丝杆的的公称外外径，ddw滚珠的的直径计算过程程：丝杆总长长度的拉拉伸（压压缩）变形量量（mmm）11=LL×L/LL。=+/-（FFmL/EA）式中：L丝杆受受力的总总长度d内=dd。11.022dw=26.776155mm, A=3.114 XX（d内内）2/4=3.114 XX 266.7661522/4=5562.12mmm2Fm=119188 N，1=LL×L/LL。=+/-（FFmL/EA）=19118×14000/220.66×100000××5622.122=8.9899/10000=0.0023119 mmm（2）丝丝杆精度度等级的的选择精度等级级共七级级：1、22、3、44、5、77、100；常用用的15级任意3000mmm内行程程变动量量（um）V3000P精 度 等 级级1234568121623刚度条件件：1+ VV3000P<=定位精精度+-0.0255算过程如如下：0.0223199+V3000P<<=+-0.0025得得到V3300PP<=00.00019=1.99um没没有符合合要求的的精度等等级，若初选的的丝杆不不满足刚刚性要求求，解决决方法：A、加加粗丝杆杆这种方方法比较较笨 一一般不采采用B、丝丝杆径预预拉伸刚度提提高四倍倍采取丝杆杆预拉伸伸使刚度度提高四四倍1=0.023319/4=00.00058得得到V3000P<=0.001922=199.2uum 所以选四四级精度度.1.9、关关于传动动设计计计算A、总传传动比的的确定（nn被：nn主=zz主：zz被=传传动比）U=3660oP/Q。LL。式中：P系统的的脉冲当当量（mmm/脉脉冲）纵纵向取00.011 QQ。步进电电机的步步距角 0.75oo/脉冲冲 LL。丝杠导导程（mmm）55mmU=3660oP/Q。LL。=3360×0.001/00.755×5=00.966B、传动动比分配配采用前大大后小的的原则分分配；由由于接近近1所以以取一级级传动C、齿轮轮间隙的的消除方方法：心得体会会本次的课课程设计计题目是是CNCC改装CC61440车床床的传动动系统，在此过过程中我我不仅运运用了以以前所学学的各个个学科方方面的知知识，而而且学到到了课本本以外的知知识。在在此次设设计过程程中遇到到了不少少问题，也走了不少弯路，通过此次设计实践让我学会虚心求教，细心体察，大胆实践。任何能力都是在实践中积累起来的，都会有一个从不会到会，从不熟练到熟练的过程，人常说“生活是最好的老师”就是说只有在生活实践中不断磨练，才能提高独立思考和解决问题的能力；同时也培养了自己优良的学风、高尚的人生、团结和合作的精神；学会了勤奋、求实的学习态度。 勤奋就是要发奋努力、不畏艰难。唐代思想家韩愈有句名言：业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。优良的学业是辛勤汗水的结晶，成就只有通过刻苦的学习和拼搏才能获得。马克思说过：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”求实就是脚踏实地，求真务实，谦虚谨慎、介骄介躁、对知识的掌握要弄通弄懂，对技术的掌握要严守规范、严谨细致、精益求精。一个人的力量是有限的，团结合作的力量是无穷的，通过对各个设计环节的确定让我明白：一粒沙虽小，但无数粒却能汇成无限的沙漠；水滴虽小，却你汇成辽阔的海洋；你的一个思想、一个方法，他的一个思想和方法，相互交流互换就有了两个思想和方法，当今社会竞争日益激烈，而我们现在就应该学会与他人合作。 当然，在设计实践过程中，我们也收获了快乐、与同学的快乐、与老师的快乐。因为每当自己或自己和同学完成了此次设计时，或多或少有些欣慰，会感到开心，同时和老师的交流也是一种快乐。虽然设计的时间和水平有限，但对我今后的学习有很大帮助。这只是起点，终点离我们还有一定的距离，所以还是需要我们继续努力去走以后的路。而我们要把握好每一次的机会，错过了就再也找不回来了。参考文献献                                    参考文文献1、 张新义义主编经济型型数控机机床系统统设计北京：机机械工业业出版社社，1999822、 余余英良主主编机机床数控控改造设设计与实实例北北京：机机械工业业出版社社，1999433、 王王贵明主主编数数控实用用技术北京：机械工工业出版版社，2200114、 张建纲纲、胡大大锋主编编数控控技术武汉：华中科科技大学学出版社社，2000055、 张张建明主主编机机电一体体华系统统控制北京：高等教教育出版版社，2200116、 邓星钟钟主编机电传传动控制制武汉汉：华中中科技大大学出版版社，2200117、 王爱玲玲主编现代数数控机床床结构与与设计北京：兵器工工业出版版社，1199998、 卜云峰峰主编机械工工业及自自动化简简明设计计手册上上下册北京：机械工工业出版版社，1199999、 刘跃南南主编.机床计计算机数数控及应应用,北北京:机机械工业业出版社社,19997110、李李洪主编编.实用用机床设设计手册册.沈阳阳:辽宁宁科学技技术出版版社,11999911、李李群芳、黄黄建主编编单片片机微型型计算机机也接口口技术北京：电子工工业出版版社，22001112、陶陶晓杰主主编.伺伺服电机机用于车车床进给给系统.制造业业自动化化，第222期,20000133、机床床设计手手册编写写组，机机床设计计手册（第第三册），机机械工业业出版社社，19986114、李李立强等等主编.控车床床自动转转位刀台台设计，制制造技术术与车床床，20000115、黄黄玉美主主编.床床总体方方案的创创新设计计，设备备管理与与维修，22000016、孙孙桓等主主编.机机械原理理，高等等教育出出版社, 19995117、机机械工程程手册.机械工工程手册册.机械械工业出出版社,19000188、刘淑淑华.浅浅谈数控控车床主主传动系系统设计计.5226688网路博博览会.产业频频道,22003319、杨杨波.浅浅谈机床床数控改改造.ee-woorkss,e-worrks论论坛,22001120、大大连理工工大学工工程画教教研室主主编.机机械制图图.北京京:高等等教育出出版社,19993致 谢谢本次课程程设计的的顺利完完成，离离不开各各位老师师、同学学和朋友友的帮助助和支持持。没有有他们的的帮助和和支持，是是没有办办法独立立完成毕毕业论文文的，同同窗之间间的友谊谊永远长长存。在在学习和生生活期间间，也始始终感受受着导师师的精心心指导和和无私的的关怀，我我受益匪匪浅。在在此向各各位老师师表示深深深的感感谢和崇崇高的敬敬意。不不积跬步步何以至至千里，本本论文能够够顺利的的完成，也也归功于于各位任任课老师师的认真真负责，使使我能够够很好的的掌握和和运用专专业知识识，并在在设计中中得以体现现。同时时我在网网上也搜搜集了不不少资料料，才使使我的毕毕业论文文工作顺顺利完成成。再次次向学院院的全体体老师表表示由衷衷的谢意意。