C616型普通车床改造为经济型数控车床.zip

毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计（论文）题目：设计（论文）题目：C616 型普通车床 改造为经济型数控车床 系系 别：别： 专专 业：业： 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 完成时间：完成时间： C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 2 目录 序言 -3 一、 设计方案的确定-4 （一）设计任务-4 （二）总体设计方案的确定-4 二、机械部分改造与设计-4 （一）纵向进给系统的设计与计算-4 （二）横向进给系统的设计与计算-10 三、步进电机的选择-13 （一）步进电机选用的基本原则-13 （二）步进电机的选择-14 四、机床导轨改造-15 五、自动转位刀架的选用-16 六、经济型数控机床改造时数控系统的选用-17 七、典型零件的工艺设计及应用程序的编制-18 （一）工艺分析-18 （二）工作坐标系的设定-19 （三）手动钻孔-19 （四）编制加工程序-19 小结-21 参考文献-22 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 3 序言序言 毕业设计课题：C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 课题简介： 本课题是围绕将普通机床改造成经济型数控机床展开设计的，经济型数 控机床是指价格低廉、操作使用方便，适合我国国情的装有简易数控系统的 高效自动化机床。中小型企业为了发展生产，常希望对原有旧机床进行改造， 实现数控化、自动化。经济型数控机床系统就是结合现实的的生产实际，结 合我国国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格。价格便宜、 性能价格比适中是其最主要的特点，特别适合在设备中占有较大比重的普通 车床改造，适合在生产第一线大面积推广。企业应用经济型数控型系统对设 备进行改造后，将提高产品加工精度和批量生产的能力，同时又能保持“万 能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代的应变 能力，增强企业的竞争能力。 利用微机改造现有的普遍车床，主要应该解决的问题是如何将机械传动 的进给和手工控制的刀架转位，进给改造成由计算机控制的刀架自动转位以 及自动进给加工车床，即经济型数控车床。 进行数控机床的改造是非常有必要的。数控机床可以很好地解决形状复 杂、精密、小批量及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产效 率，但是数控机床的运用也受到其他条件的限制。如：数控机床价格昂贵， 一次性投资巨大等，因此，普通车床的数控改造，大有可为。它适合我国的 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 4 经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方向之一。 现我选用 C616 普通车床为例进行数控改造。 一、一、设计设计方案的确定方案的确定 现我选用 C616 普通车床为例进行主轴传动系统数控改造 C616 型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明。 把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果 （一）设计任务 用微机数控技术，改造最大加工直径为 320 毫米普通车床的主轴系统 最大加工直径（mm）： 在车床身上：320 在床鞍上：175 最大加工长度（mm）： 750 主轴孔径（mm）： 40 主轴端部锥孔锥度：莫氏 5 号 主轴转速：（r/mim）：22150 机械 2 级变速.伺服无级变速 主电机功率（KW）： 4 起动加速时间（ms） 25 控制坐标数： 2 二、机械部分改造二、机械部分改造设计设计与与计计算算 1纵向进给系统的设计 经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带 动刀架左右移动。步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。对车床改造来说，外观不 必象产品设计要求那么高，而从改造方便、实用方面来考虑，一般把步进电机放在纵向 丝杠的右端。 2纵向进给系统的设计计算 已知条件： 工作台重量： W=80kgf=80N(根据图纸粗略计算) 时间常数： T=25ms C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 5 滚珠丝杠基本导程：L0=6mm 行程： S=640mm 脉冲当量： p=0.01mm/step 步距角： =0.75/step 快速进给速度： Vmax=2mm/min (1)切削计算 由机床设计手册 可知，切削功率 Nc=NK 式中 N电机功率，查机床说明书，N=4KW； 主传动系统总效率，一般为 0.60.7 取 =0.65； K进给系统功率系数，取为 K=0.96。 则： Nc=40.650.96=2.496KW 又因为 NC= 6120 vFZ FZ= v NC6120 所以 式中 v切削线速度，取 v=100m/min。 主切削力 FZ =152.76(kgf)=1527.6(N) 由金属切削原理 可知，主切削力 FZ=CFz apx Fz fYFz KFz 查表得： CFz=188kgf/mm21880Mpa XFz=1 YFz=0.75 KFz=1 则可计算 FZ 如表（1）所示： 表（1） FZ计算结果 ap(mm)222888 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 6 f(mm)0.20.30.40.20.30.4 FZ(N)112515241891168722872837 当 FZ=1520N 时，切削深度 ap=2mm, 走刀量 f=0.3mm，以此参数做为下面计算的依据。 从机床设计手册 中可知，在一般外圆车削时： FX =（0.10.6）FZ FZ=(0.150.7) FZ 取： FX=0.5 FZ=0.51527.6=763.8N FY=0.6 FZ=0.61527.6=916.5N (2)滚珠丝杠设计计算 综合导轨车床丝杠的轴向力： P=KFX+f(FZ+W) 式中 K=1.15，f=0.150.18，取为 0.16。 则 P=1.15763.8+0.16(1527.6+800)=1250.8N 1) 强度计算： 寿命值 L1= 6 1 10 60 i Tn n1= 0 L fn主 0 1000 DL vf 取工件直径 D=80 mm,查表得 T I=15000h 则： n1=20r/min 68014 . 3 3 . 01001000 L1=18 6 10 150002060 最大动负载 Q= Hwf PfL 3 1 查表得： 运转系数 fw=1.2 硬度系数 fH=1 则 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 7 Q=1.211250.8=39933.6N 3 18 根据最大动负载 Q 的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂 的产品样本选取 FC1B 系列，滚珠丝杠直径为 32mm,型号为 FC1B3265E2，其额 定动载荷是 10689N，所以强度足够用。 2）效率计算：根据机械原理 的公式，丝杠螺母副的传动效率 为： = )(vtg tgv 式中 摩擦角 =10螺旋升角 =325 则 = )10253( 253 tg tg 3)刚度验算：滚珠丝杠受到工作负载 P 引起的导程的变化量 L1= EF PL0 式中 L0=6mm=0.6cm； E=20.6166N/ cm2。 滚珠丝杠截面积 F=()2=（）23.14 2 d 2 8031 . 2 则 L1=5.910-6 14 . 3 ) 2 8031 . 2 (10 6 . 20 6 . 0 8 . 1250 26 滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量L2很小,可忽略,即：L=L1。所以： 导程变形总误差为 =5.910-6=9.8m/mL L 0 100 6 . 0 100 查表知 E 级精度丝杠允许的螺距误差（1m 长）为 15m/m，故刚度足够。 4）稳定性验算：由于机床原丝杠直径为 30mm，现选用的滚珠丝杠直径为 32 mm，支承方式不变，所以稳定性不存在问题。 (3)齿轮及转距的有关计算 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 8 1）有关齿轮计算 传动比 i=1.25 P L 360 0 01 . 0 360 675 . 0 故取 Z1=32mm Z2=40 m=2mm b=20mm =20 d1=m Z1=232=64mm d2= m Z2=240=80mm d1 =d1 +2ha*=68mm d2=d2+2ha*=84mm =72 2 21 dd 2 8064 2) 转动惯量计算 工作台质量折算到电机轴上的转动惯量： J1=()2W=()280=0.4682 p 180 75 . 0 14 . 3 01 . 0 180 =4.68N2 丝杠的转动惯量： JS=7.810-4D4L1=7.810-43.24140.3 =11.4752=114.75N2 齿轮的转动惯量： JZ1=7.810-46.442=2.6172=26.17 N2 JZ2=7.810-4842=6.392=63.9 N2 电机转动惯量很小可以忽略。 因此,总的转动惯量： C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 9 J=(JS+JZ2)+ JZ1+ J1 2 1 i =(11.475+6.39)+2.617+0.468 2 25 . 1 1 =14.5192=145.19N2 3）所需转动力矩计算 快速空载启动时所需力矩 M=MamaxMfM0 最大切削负载时所需力矩 M=MatMfM0Mt 快速进给时所需力矩 M= MfM0 式中 Mamax 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩； Mf 折算到电机轴上的摩擦力矩； M0 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩； Mat 切削时折算到电机轴上的加速度力矩； Mt 折算到电机轴上的切削负载力矩。 Ma=10-4Nm T Jn 6 . 9 当 n=nmax时 Mamax =Ma nmax=416.7r/min 0 max L iv 6 25 . 1 2000 Mamax=10-4=2.52Nm=25.72f 025 . 0 6 . 9 7 . 416519.14 当 n=nt时 Ma=Mat nt=24.88r/min 0 L fn i主 0 1000 L f D v i 68014 . 3 25 . 1 3 . 01001000 Mat=10-4=0.1505Nm=1.536f 025 . 0 6 . 9 88.24519.14 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 10 Mf = i LF 2 00 i WLf 2 0 当 0=0.8 f=0.16 时 Mf =1.223f 25 . 1 8 . 014 . 3 2 6 . 08016 . 0 M0 =(1-02) i LFX 2 0 当 0=0.9 时预加载荷 P0=Fx则： 3 1 M0=0.462f=4.62N i LFX 6 )1 ( 2 00 25 . 1 8 . 014 . 3 6 )9 . 01 (6 . 038.76 2 Mt=7.297f=72.97 N i LF 2 00 25 . 1 8 . 014 . 3 2 6 . 038.76 所以, 快速空载启动时所需力矩： M=MamaxMfM0 =25.721.2230.462=27.405f =274.05N 切削时所需力矩： M=MatMfM0Mt =1.5361.2230.4627.297=10.518f =105.18 N 快速进给时所需力矩： M= MfM0=1.2230.462=1.685f =16.85 N 由以上分析计算可知： 所需最大力矩 Mmax发生在快速启动时， Mmax=27.405f=274.05 N (二)横向进给系统的设计和计算 1. 横向进给系统的设计 C616 型普通型普通车车床改造床改造为经济为经济型数控型数控车车床床 11 经济型数控改造的横向进给系统的