课程设计计算说明书——CA6140数控机床进给系统设计说明书.docx

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1、机电一体化课程设计计算说明书题目：CA6140数控机床进给系统设计摘要随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经成为衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造，尤其适合我国普通机床拥有量大，生产规模小的具体国情。机电一体化技术涉及机械、电子、以及控制等多门学科，是现代工业最主要的基础技术和核心技术之一，是衡量一个国家机械装备发展水平的重要标志。虽然这门学科还正处于发展阶段，许多理论还处于研究和完善阶段，但是它代表着机械工业技术革命的前沿方向，是综合国力的又一具体体现。因此，我们应该重视该学科的研究，并大力发展这门学科，逐渐缩小与日美等发达国家的差距。本次设计是

2、对C6140普通车床的数控化改造。在国内，盛行普通车床改造成数控车床，此设计就是针对着这以目的而设计的，这就降低了生产成本，缩短了工业化的进程，同时为广大的生产厂家所接受。此设计主要是结合国内的具体国情，针对于广大的用户所设计的。远远比不上那些外国的设备所达到的精度。当然，时代在发展，随着我国的正和国力迅速攀升，在不久的将来那些精度要求比较高的数控设备一定出现在中国的大部分企业中。关键字：数控改造机电一体化。AbstractAlongwiththesciencetechnicalfastfiercedevelopment,numbersControlingtoolmachinehasalrea

3、dybecometheimportantmarkingwhichmeasuresanationalmachinemanufactureindustryIeve1.Adopttheeconomicnumbercontrolssystemtocarryonanumbertocontroltoturnareformationtothecommontoolmachine,particularlyinkeepingwithourcountrythecommontoolmachineowntohavegreatcapacity,thesmallconcretestateofthenationofthepr

4、oductionscale.Themachineelectricityintegralwholeturnsatechniquetoinvolveamachine,electronics,andcontroletc.severalacademicses,isoneofthefoundationtechniqueandcoretechniquesofmodernandindustrialmost,istheimportantmarkingwhichmeasuresanationaldevelopmentlevelofthemachinematerial.Althoughthisacademicsi

5、sstillbeplacedinadevelopmentastage,manyoriesesarestillplacedinresearchandperfectstage,itrepresentsthemachineindustrialtechniquerevolutionofex-followadirection,iscomprehensiveanotherconcretebodyofnationalstrengthnow.Therefore,weshouldvaluetheresearchofthatacademics,andstronglydevelopthisacademics,con

6、tracttowaitwithdaytheUnitedStatesgraduallyflourishingnationofmargin.ThisdesignistocontroltoturnareformationtothenumberofCA6140commonlather.Atthedomestic,thewidelyacceptedcommonlatherreformsintoanumbertocontrollather,thisdesignistoaimatthiswiththepurposebutdesignof,thisloweredproductioncostandShorten

7、nedindustrializationoftheprogressisalargeproductionfactoryinthemeantime,houseaccept.Keywords:Thenumbercontrolsareformation;Themachineelectricity.目录摘要Abstract绪论1第一章：数控机床的基础知识21.1 数控机床的发展趋势21.1.1 智能化21. 1.2高精度化2113高可靠性3114现代数控机床还采取了以下措施来提高数控系统的可靠性：31.2 数控机床的组成31.2.1 信息载体41.2.2.数控装置41.2.3.伺服系统41.2.4.机床

8、本体413机床的运动性能指标51.3.1主轴转速51.3.2进给速度51.3. 3.坐标行程51.4. 4.摆角范围51.5. 5.刀库容量和换刀时间51.6. 控机床机械结构的组成、特点51.7. 1数控机床的机械组成51.8. 2数控机床结构的特点：61.9. 控机床主传动系统的特点及其要求71.9.1. 数控机床主传动系统的特点71.9.2. 对进给传动系统的要求7第二章：总体方案设计92.1设计任务92.2.,匕、体万案确正1。2. 2.1系统的运动方式与伺服系统的选择103. 2.2计算机系统104. 2.3机械传动方式10第三章：电机的选择和脉冲当量的选择115. 1确无系统脉当量

9、.116. 2电机的选择117. 2.1纵向进给步进电机的计算11(1)步距角b11(2)矩频特性118. 2.2横向进给步进电机的计算12(1)步距角b12(2)步页华寺l12第四章：导轨的设计12第一种方案：滚动导轨124.1 滚动导轨的优点124. 2选择滚动导轨的结构形式124. 3滚z导轨预紧万式的确XE134. 4滚动导轨几何参数的确定134.4.1滚动体尺寸和数目的选择134. 4.2滚动导轨的长度14第二种方案：塑料导轨144. 5塑料导轨的应用149. 6贴塑导轨15第五章：纵、横向自动走刀机床进给伺服系统机械部分的设计155.1设计任务155. 2总体设计的方案确定155.

10、 2.1纵向进给机构的改造1510. 2.2横向进给机构改造1510.2. 3刀架改造155.2.4数控系统165.2.5编码器165.3纵向自动走刀机床进给伺服系统机械部分的设计165.3.1切削力计算165.3.2滚珠丝杠设计计算165.3.3齿轮及转矩的有关计算195.4横向自动走刀机床进给伺服系统机械部分的设计205.4.1切削力计算205.4.2滚珠丝杠设计计算215. 4.3齿轮及转矩的有关计算：23第六章：微机数控系统电路设计246.1 控制系统的功能246.2 采用软件246.3 自动回转刀架的控制246.4 4螺纹加工的制256.5 5地址编码25第七章：安装7.1 各元器件

11、的作用257.2 纵向进给系统安装287.3 横向进给系统安装287.4 刀架安装286.6 5数才工系统箱286.7 编码器安装28结论29致谢30参考文献31绪论普通机床数控化改造，实质是机械工程技术与微电子技术的结合。经改造后的机床加工的精度、效率、速度都有了很明显的提高，适合我国现在经济水平的发展要求。本次毕业设计主要是对机床机械部分进行改造，以步进电机驱动横向进给运动、纵向进给运动以及刀架的快速换刀，使传动系统变得十分简单，传动链大大缩短，传动件数减少，从而提高机床的精度。设计中，我们对有关数控机床及数控改造的相关书籍、刊物进行大量阅读,收集了很多资料，了解了数控机床的基本概念，数控

12、机床的发展概况，数控机床的组成及其工作原理，扩大了我们的知识面。并且在这次学习中我们针对C6140数控机床中的横纵进给系统做了许多工作。例如：机械传动速率、电机选择、脉冲当量的选择、电机选择、横纵进给系统电机的计算、及导轨的设计、机床的设计、电路设计等。通过本次学习我们对C6140机床的一些知识有了部分认知，而且在此过程中对文本的修改也有了一些了解。它会使我们在未来做一些文本工作更加仔细，全面。第一章：数控机床的基础知识1.1 数控机床的发展趋势随着科学技术的发展，现代机械制造要求产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样话需求的增强，产品品种增多，产品更新换

13、代加速。这就要求数控机床成为一种具有高效率、高质量、高柔性和抵成本的新一代制造设备。尤其是FMS的迅猛发展ClMS的兴起和不断成熟，对机床数控系统提出了更高的要求。现代数控机床正向着更高的速度、更高的精度、更高的可靠性及更完善的功能发展。1.1.1 智能化在数控机床控机床采用了交流数字伺服系统。伺服电动机的位置环、速度环、及电流环都实现了数字化，并采用了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服驱动技术。同时.，高分辨率、高响应的绝对位置检测器也已应用到数字伺服系统中，这种检测器每转可进行100万细分,可在1OOOrZmin的高速运转中使用。此外，提高主轴转速、减少非切削时间，采用快速插补、超高速通信

14、技术都使现代数控机床的切削速度得到很大的提高。1.1.2 高精度化高精度化一直是机床数控技术发展追求的目标，在20世纪末一取得明显的效果。普通级中等规格的加工中心的定位精度已从20世纪80年代初的+12m提高到+0.5m.现代数控机床通常采用以下技术来提高精度：利用数控系统的补偿功能，提高其加工精度和动态特性。例如补偿轴向运动误差、丝杠导程误差、齿轮间隙误差、刀具磨损误差等。在新一代数控系统中，还开发了具有热补偿、空间误差补偿功能的传感器件和软件。采用高分辨率、高响应性的绝对位置传感器技术，实现切削加工的精密检测。如这种传感器检测到的绝对位置信号，通过专用微处理器进行细分处理，可达到极高的分辨

15、率,现已生产出配套的专用芯片,大大提高了使用精度和可靠性。采用数字式伺服控制技术，该技术是基于现代控制理论而构成的反馈控制技术。该技术引进的现代控制技术有：非线性补偿技术，消除机床静摩梯引起的误差；鲁棒控制技术，实现加速度反馈，减小因负载变动而引起的误差；前馈控制技术，使伺服系统的追踪滞后减少一半,改善拐角切削加工精度；加减速控制技术，可在插补前后进行平滑的加减速控制.可使系统形状误差减至最小，保证系统具有高精度、高速度双重性能；低噪声电动机技术，保证控制系统获得高增益,目前生产的低噪声电动机，其噪声水平已降到额定值到0.5以下,提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和热稳定性。1.1.3 高可靠性.现代数控机床的可靠性是在设计阶段就开始进行，即预先确定可靠性指标，在生产过程中模拟实际工作条件，进行检测并提高可靠性的措施予以保证。通常采用的可靠性技术有：冗余技术，故障诊断技术，自动检错、纠错技术，系统恢复技术，软件可靠性技术等。1.1.4 现代数控机床还采取了以下措施来提高数控系统的可靠性：(1)提高元器件和系统的可靠性。