CA6140纵向进给系统数控化改造毕业论文——26页.docx

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1、*大学毕业论文CA6140纵向进给系统数控化改造学生姓名：学科专业：机电一体化指导老师：日期：第一章数控机床改造的意义第二章CA6140车床简介第一节CA6140车床概述4第二节CA6140车床的加工范围及特点6第三节CA6140车床的传动系统分析7第三章总体改造方案及进给系统的设计第一节总体改造方案9第二节纵向进给系统的设计9第四章主轴及机床控制系统的改造第一节主轴电机的改进26第二节主轴脉冲编码器的运用26第三节刀架的设计28第四节机床导轨的设计29第五节坐标系的建立丫、X、Z轴的限位和参考返回电路30第六节配置用键和变频器的安装31第七节机床的安装、调试、与精度检验31设计总结第一章数控

2、机床改造的意义一、机床现状我国是生产和使用机床最多国家之一,现有金属切削机床400万台左右，但现有的机床大多数服役年限较长,设备陈旧落后,功能严重不足,运运不能满足现代生产的,o二、技术分析在过去的几十年,金属切削机床的基本动作是原理变化不大。如今科学技术发展很快,特别是计算机技术的发展，应用到机床控制系统上,不但能提高机床的自动化程度,而且能提高加工精度和表面质量。近年来,我国已经积极开展了对机床数控化再制造技术的研究,如武汉华中数控公司先后完成了50多家企业数百台设备的数控化在制造。实践证明。改造的机床满足了科学技术的发展需要,提高了生产效率和产品精度,增大了设备的适应能力和型面的加工范围

3、（曲面、各种螺纹的加工等），利用日臻完善的经济型数控系统及配套部件改造现有的普通机床的技术条件已经成熟。三、市场分析国内资料分析,订购新的数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足用户的需要,而改造的数控机床能够适应市场对产品多样化和高精度的要求。因此得到了用户广泛的应用,机床的数控化改造已成为满足市场需求的主要补充手段,对中、小型企业来说是十分理想的选择。四、经济分析由于新型机床价格昂贵,一次性投资巨大,如果把旧机床设备全部用新型机床替换。要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成巨大浪费,若采用数控技术对旧机床加以改造和购买机床相比,则可省50%以上的资金,一套经济型数控装置的价格仅为

4、全功能装置的1/3到1/5。一般用户都能承担的起,这为资金紧张的中小型企业的技术改造开辟了新路,也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。五、生产分析在现代机械制造工业中，中小批量甚至单件生产,个性化的产品占有相当大的比重,尤其是我国加入世贸组织后,成为世界性的加工基地,产品出口的增长迅速,从低附加值、劳动密集型产品逐步过度到高附加值的精密型零件的出口，高精度的数控机床起了重要的作用。数控机床是最能适应这种生产需要的。六、重要性分析以数控机床为代表的现代基础机械是制造实现生产现代化的重要设备，数控技术水平的高低和机床的数控化率，数控设备的拥有量已成为衡量一个国家现代工业化水平的重要标志。七、综

5、合分析数控技术用于机床的改造是建立在微电子技术与传统技术相结合的基础上，具有高可靠性、柔性强，易于实现机电一体化、经济性可观等特点。为此，在旧机床上进行数控化改造可以提高机床的使用性能、降低生产成本、用较少的资金投入而得到较大的经济效益。第二章CA6140车床简介CA6140车床是一种机械结构比较复杂而电气系统简单的机电设备,是用来进行车削加工的机床。在加工时，通过主轴和刀架运动的相互配合来完成对工件的车削加工。车床的种类很多，按其用途和结构的不同，可分为卧式车床、落地车床、立式车床、仿形车床、转塔车床、多刀半自动车床、自动车床等。第一节CA6140车床概述一、机床的组成和主要技术参数1,机床

6、的组成CA6140车床的主要组成部件由图1所示。图1CA6140车床外形图1主轴箱2刀架3尾座4床身5右床腿6溜板箱7左床腿8进给箱1,主轴箱主轴箱1是一部件，由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封件等组成。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动，也可以安装前尖顶通过拨盘带动工件旋转。2.刀架四方刀架装在小滑板上，而小滑板装在中滑板上，纵滑板可沿床身导轨纵向移动，从而带动刀具纵向移动，用来车外圆、键内孔等。而中滑板相对于纵滑板作横向移动，用来带动刀具加工端面、切断、切槽等。小滑板可相对中滑板改变角度后带动刀具斜进给，用来车削内外短锥面。3、尾座尾座3可沿其导轨纵向

7、调整位置，其上可安装顶尖支撑长工件的后段以加工长圆柱体，也可以安装孔加工刀具加工孔。尾座可横向作少量的调整，用于加工小锥度的外锥面。4、进给箱进给箱8内装有进给运动的传动及操作装置，通过改变进给量的大小，可改变所加工螺纹的种类及导程。5、床身及床腿床身4是机床的支承件，它安装在左床腿7和右床腿5上并支承在地基上。床身上安装着机床的各部件，并保证它们之间具有要求的相互准确位置。床身上面有纵向运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。6、溜板箱溜板箱6与纵向滑板（床鞍）相连，溜板箱内装有纵、横向机动进给的传动换向机构和快速进给机构等。2.CA6140车床的主要技术参数,如表1.表1CA6140车床的主要技

8、术参数床身上最大工件回转直径400mm刀架上最大工件回转直径210mm最大工件长度750、1000、1500mm主轴中心至床身平面导轨距离205mm最大车削长度650、900s1400mm孔径48mm主轴转速正转（24级）101400rmin反转（12级）141580rmin刀架纵向及横向进给量各64种纵向一般进给量0.081.59mn小进给量0.0280.054mm加大进给量1.71-6.33mm横向一般进给量0.040.79mm小进给量0.0140.027mm加大进给量0.863.16mm刀架纵向快速移动速度4mmin车削螺纹范围米制螺纹（44种）1192mm英制螺纹（20种）224牙/i

9、n模数螺纹（39种）0.2548mm经节螺纹（37种）196牙/in主电动机功率7.5kw转速1450rmin快速电动机功率250kw转速2800rmin第二节CA6140车床的加工范围及特点一加工范围CA6140车床的工艺范围很广，它能完成车削内外圆柱面、圆锥面、车削端面、各种螺纹、成形回转面和环形槽等多种多样的加工工序。也可以进行钻孔、扩孔、较孔、攻螺纹、套螺纹和滚花等工作。其典型表如图2所示。CA6140车床主运动由工件随主轴旋转来实现，而进给运动由刀架的横向动来完成。由于机械产品中回转表面的零件很多。车床的工艺范围又较广泛，因此CA6140车床使用十分广泛。图2车床加工的典型零件二.C

10、A6140车床的加工特点1加工范围较大。2加工时，主运动是工件和旋转运动，进给运动是刀具的纵向和横向移动。3正常情况下，在车削加工过程中，切削力比较稳定，加工比较平稳。4在车削加工过程中切屑和刀具之间的剧烈挤压和摩擦，以及刀具与工件之间的摩擦，产生了大量的切削热，但大部分热量被切屑带走，所以CA6140在加工过程中一般可以不使用切削液。5在一般情况下，这种机床多用于粗加工和半精加工。第三节CA6140车床的传动系统分析CA6140车床的传动西统，由主运动传动系统、车螺纹进给传动系统组成，见图3。图3CA6140车床主运动传动系统图主运动传动系统1传动路线表达式写传动路线表达式的方法是“抓两头带

11、中间”，即将首件通过中间传动件将末端件联系起来，对于CA6140型卧式车床主运动传动链来说，即从主电动机经13Omm带轮带动230InIn带轮,从而带动I轴，I轴上有双摩擦离合器M1,M1向左结合，左边的Z51、z56双联齿轮与I轴一起转动，通过两对传动副嘿，传动H轴实现主轴正转。Mi向右结合，由z50与I轴一起转动，z50通过V1I轴z34传动I1轴上的z30实现主轴反转。M1处于中间，贝IJ1轴空转，即不传动左边的z51和3922z56,也不传动右边的z50,I1轴的运动通过I1川轴之前的三对传动副三，,JvJo亚传动I11轴，I11轴有两条路线可传动主轴，即通过V1轴上的M2,M2向左滑

12、移至z63与z50啮合，使得川轴通过各号直接传动主轴V1轴，实现主轴高速转动,805020和即为4501400rmin;若向右结合，I11轴通过（黑，豆）传动IV轴，IV轴通过8050传动V轴，V轴通过当传动VI轴（主轴），其传动路线表达式为5058二.车螺纹进给传动系统CA6140型卧式车床的螺纹进给传动系统可车削米制，模数制，英制和径节制4种标准螺纹，另外还可以加工大导程螺纹，非标准螺纹及较精密螺纹以及右旋，左旋螺纹。车制螺纹时，刀架通过车螺纹传动链得到运动，两端件主轴，刀架之间必须保持严格的运动关系，即主轴每转一周，刀具移动一个被加工螺纹的导程1车螺纹传动链运动平衡式为：1主轴XUX1丝

13、二1式中U为主轴至丝杠间全部传动机构的总传动比；1丝为机床丝杠的导程，CA6140型车床的丝杠导程1丝二12mm；1为工件螺纹的导程（mm）o三、纵向、横向进给机构车削内、外圆柱表面时，可使用机动的纵向进给车削端面时，可使用机动的横向进给。为了减少丝杠的摩孙和便于操作，保证螺纹传动链的精度，机动进给传动链不用丝杠及开合螺母传动。机动进给是由光杠XIX经溜板箱传动。从主轴VI至进给箱轴XVn上滑移齿轮Z28处于左位，使Ms脱开，从而切断进给箱与丝杠的联系。运动由齿轮副考及联轴节传至光杠XIX,再由光杠通过溜板箱中的传动机构，分别传至齿轮齿条机构或横向进给丝杠XXV11使刀架做纵向或横向机动进给。

14、溜板箱内的双向齿式离合器M8及M9分别用于纵、横向机动进给运动的接通、断开及控制进给方向OCA6140型卧式车床可以通过4种不同的传动路线来实现机动进给运动,从而获得纵向和横向进给量各64种。以同样传动路线传动时，横向进给量为纵向进给量的一半。1.纵、横向机动进给的传动路线表达式为2 .纵向机动进给量（32种）f纵=/主轴58336310025.2536XXXZ.tXX5833100753636252836324Z5x12.XXX563256294880=0.7I1i基3 .横向机动进给量（64种）纵主轴583310075362536ZttXXX基3625x2632A4048595ww5632

15、56294848180.3553倍横向机动进给量为纵向机动进给量的一半。四、刀架的快速移动在CA6140车床上加工零件时，为了缩短辅助时间，提高生产效率：刀架可实现机动纵向、横向快速移动。按下快速移动按钮（点动控制），快速电机（025kw,2800rpm）经齿轮副13/29使轴XX高速转动，再经蜗杆副4/29及溜板箱内的转换机构，使刀架实现纵向或横向的快速移动,快速移动的方向由溜板箱内的双向离合器M8及M9控制。第三章总体改造方案及进给系统的设计第一节总体改造方案一、改造的内容普通车床的数控化改造主要有4个内容：（1）车床的主轴的正、反向转数控制和实现其不同切削速度的主轴变速。（2）车床纵横两个方向的走刀量控制。由计算机控制的电动机直接带动传动丝杠来实现。（3）自动换刀的控制。是通过计算