卧式车床c6140数控化改造设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

卧式车床c6140数控化改造设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

：单向、双向 □快移、进给加减速设定 机械设计及自动化专业课程设 计（论文） 卧式车床 C6140 数控化改造设计 第 1 页 共 28 页 □最大跟踪误差设定 辅助功能 □主轴正反转 □自动换刀 □冷却开 /停 主轴功能 □主轴速度：可通过 PLC 编程控制（最大 99999 rpm） □主轴修调：从 0%到 150% □主轴速度和修调显示 □变速比和变速比级数可通过 PLC编程控制 □编码器接口 □螺纹功能 □主轴定向 PLC功能 □内嵌式 PLC □提供标准 PLC例程 □ PLC状态显示 安全功能 □坐标轴软极限保护 □断电保护区 □加工断点保存 /断点恢复 □参数备份与恢复 □参数权限保护 □加工统计 技术规格 □输入电源： AC24V 50W DC24V≥ 50W或者 DC24V≥ 100W □ AC电源频率： 50Hz □安装方式：控制柜内 □运行、 储存环境（如下表） □光电隔离开关量输入接口（ 40位），可扩展 20 位 □光电隔离开关量输出接口（ 32位），可扩展 16 位 输出电流范围 0100mA 输出电压范围 DC24V 聂鸥： 卧式车床 C6140 数控化改造设计 12 □主轴模拟量输出接口 分辨率： 12位 输出电压： DC10V或 0 10V □主轴编码器输入接口 方波差分接收 □手摇脉冲发生器输入接口， TTL电平输入 □进给轴脉冲输出接口 /HSV16 伺服接口（最大 6个）差分输出，包括脉冲及方向信号，高 脉冲频率 2MHZ □进给轴码盘反馈输入接口（最大 6个） RS422差分输入 22 HNC21数控系统整体结构图 第 3 章 普通车床的数控改造可行性论证 技术可行性 机床改造的技术可行性论证就是对机床改造在技术上是否能够保障改造成功以及从改造后维护角度论证 .具体的应从机床本身、加工对象的要求和市场可供性三方面分析。 机床本身 能否进行机床数控化改造主要取决于机床本身的条件 ,如 :机床磨损程度、刚度以及机床的技术寿命等。 (1) 机床磨损程度、刚度。 C6140 是 1995 年 5 月出厂，主要用于教学实习，机床本身折合使用年限 小于 5年，机床几何精度仍等于原新机床的精度。 普通机床结构上有先天性不足，刚度低、抗振性差、滑动摩擦阻力较大及传动元件存在间隙等。 改造中将有目的改造其中部分结构，以满足数控机械设计及自动化专业课程设 计（论文） 卧式车床 C6140 数控化改造设计 第 1 页 共 28 页 机床最基本的要求。 (2) 技术寿命的计算。 现在数控机床以其高自动化、高精度化、高速化及复合化的发展趋势，数控化率逐年提高，大有取代普通机床的趋势，而且数控机床的数控装置（ CNC）技术寿命一般为 2～ 3年，数控技术发展迅猛。 故为了改善原机床性能、满足教学和加工要求，对原机床进行数控化改造，同时也延长了原机床的技术寿命。 加工对象分析 机床的加工对象分析主要涉及被加工对象的几何参数及公差要求。 零件的几何形状决定了所选数控系统应具备的功能，公差范围决定了数控系统的控制精度、脉冲当量。 改造后的数控车床，主要用于教学实习，其加工范围为车外圆、内孔、螺纹、锥形体、球体、切槽、切断等及带有复杂型面的卡盘类零件。 加工精度要求小于 ，现在市场上出售的一般经济型数控系统其脉冲当量为 ～ ，能够满足上述型面的加工要求，在技术上是可行的。 市场可供性 所谓市场可供性就是研究市场是否能够方便及时地提供改造用的各种备件， 以保证备件的供应。 机床数控化改造计划实施应有本地区机电一体化供应的基本条件，这样不仅改造周期短，而且有利于保证维修及技术咨询服务。 就本机床改造而言，市场上已建立了一套机电一体化配套产品代理机构，对于 C6140改造而言市场可供性好。 综上所述，对原机床进行数控化改造符合技术可行性要求。 第 4 章 总体方案的确定 总体方案设计要求 （ 1）卧式车床数控化改造后应具有单坐标定位 ,两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。 因此，数控系统应设计成连续控制型。 （ 2）卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在 保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。 因此，进给伺服系统常采用步进电动机的开环系统。 （ 3）为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙、提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有消间隙机构。 （ 4）计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速轮副，且应有消间隙机构。 （ 5）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。 （ 6）选择四工位自动回转刀架，选择螺纹编码器等。 总体方案设计图如下图 41所示： 进给伺服系统总体方案方框图如图 42所示 ： 聂鸥： 卧式车床 C6140 数控化改造设计 14 机械设计及自动化专业课程设 计（论文） 卧式车床 C6140 数控化改造设计 第 1 页 共 28 页 设计参数 设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。 现列出 C6140卧式车床的技术数据： 名称 技术参数 在床身上 400mm 工件最大直径 在刀架上 210mm 顶尖间最大距离 650。 900。 1400。 1900mm 宋制螺纹 mm 112(20种 ) 加工螺纹范围 英制螺纹 t/m 224(20种 ) 模数螺纹 mm (11种 ) 径节螺纹 t/m 796(24种 ) 最大通过直径 48mm 孔锥度 莫氏 6 主轴 正转转速级数 24 正转转速范围 10— 1400r/min 反转转速级数 12 反转转速范围 141580r/min 纵向级数 64 进给量 纵向范围 横向级数 64 横向范围 滑板行程 横向 320mm 纵向 650。 900。 1400。 1900mm 聂鸥： 卧式车床 C6140 数控化改造设计 16 最大行程 140mm 最大回转角 177。 90176。 刀架 刀杠支承面至中心的距离 26mm 刀杠截面 B H 25 25mm 顶尖套莫氏锥度 5 尾座 横向最大移动量 177。 10mm 外形尺寸 长宽高 2418 1000 1267mm 圆度 工作精度 圆柱度 200: 平面度 表面粗糙度 Ra m 主电动机 电动机功率 总功率 改造设计参数如下 : 最大加工直径 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 最大加工长度 1000mm 快进速度 纵向 横向 机械设计及自动化专业课程设 计（论文） 卧式车床 C6140 数控化改造设计 第 1 页 共 28 页 最大切削进给速度 纵向 横向 溜板及刀架重力 纵向 800N 横向 600N 代码制 ISO 脉冲分 配方式 逐点比较法 输入方式 增量值、绝对值通用 控制坐标数 2 脉冲当量 纵向 横向 机床定位精度 177。 刀具补偿量 进给传动链间隙补偿量 纵向 横向 自动升降速性能 有 第 5 章 进给传动部件的计算和选型 纵、横向进给传 动部件的计算和选型主要包括：确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、选择步进电动机等。 以下详细介绍纵向进给机构，横向进给机构与纵向类似，在此从略。 脉冲当量的确定 聂鸥： 卧式车床 C6140 数控化改造设计 18 根据设计任务的需要， X方向（横向）的脉冲当量为δ x=， Z方向（纵向）为δz=。 切削力的计算 假设工件材料为碳素结构钢，δ b=650MPa；选用刀具材料为硬质合金 YT15；刀具几何参数为：主偏角Κ r=60176。 ，前角ｒ。 =10176。 ，刃倾角λ Z=5176。 ；切削用量为：背吃刀量α p=3mm，进给量f=，切削速度ν C=105m/min。 由《金属切削原理》查表 31得： CFC=2795,xfc=， yfc=， nfc=。 查表 33得：主偏角Κ r的修正系数 KkrFc=；刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数值均为。 由经验公式： 主切削力 Fc= (1) 背向力 FP= (2) 进给力 Ff= (3) 算得主切削力 Fc=。 由经验公式 Fc： Ff： Fp=1::，算得纵向进给切削力 Ff=，背向力 =。 滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向） 工作载荷 Fm的计算。