ca6140车床的数控化改造毕业设计说明书(编辑修改稿)

ca6140车床的数控化改造毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

通常 情况下， CA6140 的 主要 由主运动 和 车螺纹进给 的 传动系统组成 的 其 传动系统。 （ 1）主运动 ： 电动机→带轮→Ⅰ → M1（ 实现 主轴正、反转 以及 停止） （ 2） ① Ⅰ→ M1 左离合→ 56/38 或 51/43→Ⅱ（两种转速） ② Ⅰ→ M1 右离合→ 50/34→齿轮 30→Ⅱ（一种转速） ③ Ⅰ→ M1 中位， 运动不能传至Ⅱ。 主传动链传动系统表达式 可根据各滑移齿轮的啮合状态求得 各主轴转速 ，在图示 处于 啮合位置时，主轴的转 速为 m i n/10582680208020582243512 3 01 3 01 4 5 0 rn 主 车螺纹进给传动系统 在进行 螺纹 的 车制 过程中 ， 尤其是在 主轴 与 刀架之间保持运动关系， 这就使得当 主轴转一周 时 ，刀具 机会 移动一个螺纹的导程 L。 车螺纹传动链运动平衡式为： 1 UL丝主 轴 =L U：主轴至丝杠间的总传动比； L丝 ：机床丝杠的导程， 6140CA 型车床的丝杠导程 L 丝 mm12 ； L：工件螺纹的导程（ mm）。 纵向、横向进给 （ 1） 纵向机动进给量 (32种 ) 5 8 3 3 6 3 1 0 0 2 5 2 5 3 6 2 8 3 6 3 2 4 4 0 2 8 2 . 5 1 25 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 8 0f I i i m m                  纵 基 倍主 轴 刀架—横向丝杠—————齿条—————————快移电动机X X X1859X X I X4848X X V I I I48303040M4840M/12ZX X V8028X X I V48303040M4840MX X I I I294X X I I24187766武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 7  基 倍 （ 2）横向机动进给量 (64 种 ) 5 8 3 3 6 3 1 0 0 2 5 2 5 3 6 2 8 3 6 3 2 4 4 0 4 8 5 9 55 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 4 8 1 8f I i i m m                 纵 基 倍主 轴  基 倍 横向机动进给量为纵向机动进给 量的一半。 刀架的快速移动 为 保证能够 缩短辅助时间，使刀架 能够 快速 的 纵向和横向移动。 为避免仍在转动的光杠和快速电动机同时传动轴 XXII ，在齿轮 56 与轴 XXII 之间装有超越离合器。 刀架—横向丝杠—————齿条—————————快移电动机X X X1859X X I X4848X X V I I I48303040M4840M/12ZX X V8028X X I V48303040M4840MX X I I I294X X I I24187766武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 8 3 CA6140 普通车床数控改造总体的方案的确定 总体方案设计要求 在整个设计过程中满足以下几点要求： 第一 横 向 的 X轴、纵向 的 Z轴改 用 微机 进行 控制， 利用 步进电机 进行 驱动。 第二 X 轴（横向）脉冲当量： 第三 Z 轴（纵向）脉冲当量： 实现功能：车削外圆、端面、圆弧、圆锥及螺纹加工 操作要求：起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止。 CA6140 车床改造的总体方案 基于对 改造的成本 的考虑 ， 基于 6140CA 车床 相关技术 资料 及 改造经验 ,确定总体方案为： 数控控制装置用 的 核心 为 8031的 单片机 ，在 加工过程 中 ，步进脉冲 经由 微机 利用 I/O接口 进行 发出， 通过 光电隔离 然后 驱动控制线路， 然后 驱动控制线路将该信号转为控制电机定子绕组 的 通、断电信号， 用来控制 电机 进行 运转。 滚珠丝杠 由 电机 来 带动 使之进行 转动， 这样就能够 使工作台移动。 为加工螺纹 ,在主轴上加装主轴脉冲编码器。 改造方案 的 总体结构 如 图。 总体 的 进给伺服系统方案如图 ： 图 总体改造方案结构示意图 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 9 图 进给伺服系统总体方案框图 总体框架说明： 微机：采用 8031单片机； 光电隔离： 主要是避免 微机的信号 被 外部信号干扰； 主轴脉冲编码器：实现螺纹加工； 横（纵）向工作台：拆除 CA6140原来的丝杆，溜板箱， 变速箱等。 步进电机 应该能够达到 加工精度 为。 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 10 4 车床进给伺服系统机械部分改造设计与计算 横向进给系统改造设计 横向进给系统的设计 横向系统 主要是完成 减速齿轮 、 滚珠丝杠等 的 设计 ，在此同时还要完成 步进电机的选择 以及各种 切削力的计算。 横向进给系统的设计计算 已知条件： 工作台重（根据图纸粗略计算） kgw 30 Nf 300 时间常数 T=25ms 滚珠丝杠导程 L=4mm 左旋 行程 S=230mm 脉冲当量 p =步距角  = 176。 /步 快速进给速度 ν max=1mm/min (1)切削力计算 查参考文献 [1]知，横向进给量为纵向的 , 3/1~2/1 取 2/1 则切削力约为纵向的 2/1。 Fz =(1/2) = f= （ 式 ） 切断工件时： Fz = = = f= （ 式 ） (2)滚珠丝杠设计计算 ① 强度计算 燕尾型导轨： P=K *Fy+f＇ (Fz +W) （ 式 ） 取 K= f＇ = ,那么 P= +（ +30） = f= （ 式 ） 使用寿命值： 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 11 L i =61060Tini=610 150001560 = （ 式 ） 最大动负载 Q= iL3 =3 1 = f= （ 式 ） 根据最大动负荷 Q 的值，可 选择滚珠丝杠的型号。 查参考文献 ]2[ 得，选用型号为XIBWL  左，额定动负荷为 N6100 ，所以强度够用。 ② 效率计算 螺旋升角γ =3176。 39′，摩擦角ψ =10′ 那么传动效率： η =)( tgtg=)10383( 383  tg 　tg= （ 式 ） ③ 刚度验算 滚珠丝杠 随 工作负载 P 变化 引起导程的变化 范围 ： Δ L= EFPL0 =26 7 6 1  = 106cm 1 （ 式 ） 由于 Δ L=Δ L1。 所以，导程变形总误差为 Δ =oL10 Δ L= 106= m/m （ 式 ） 查表可知  级精度丝杠允许的螺距误差 m1 长为 mm/15 ，故刚度 满足条件。 ④ 稳定性验算 由于 本改进所用的 滚珠丝杠与原丝杠 具有 相同 的 直径， 为 增强稳定性 ， 支承方式 改 为可 固定 可 支承 的形式 ，因此 其具有足够的强度。 (3) 齿轮及转矩有关计算 ① 齿轮计算 传动比 i=poL360 =   （ 式 ） 因此取 Z1 =18 Z2 =30 m=2mm b=20mm α =20176。 d1 =36mm d2 =60mm 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 12 d1a =40mm d2a =64mm a=48mm ② 转动惯量计算 换算 工作台质量到电机轴上的转动惯量： JI=（p180） 2W=（  ） 2 30 =cm2 （ 式 ） 丝杠转动惯量 JS= 104 24 50=cm2 （ 式 ）。