ca6132车床进给系统的数控化改造设计(附件)【字数：5366】
摘 要进给系统作为数控装置和机床的中间环节，是数控系统的重要组成部分。通过对进给系统进行数控化改造设计可以进行复杂回转零件的加工。控制系统选用的西门子802s系统，伺服系统总体结构选用开环系统，具体进给传动形式选择齿轮传动与滚珠丝杠螺母副传动，将步进电机的旋转运动传递到丝杠驱动工作台运动。用滚珠丝杠替代原有光杠的话可以拥有更高的传递效率，工作也比较平稳，磨损小、寿命长。数控化改造已经成为了如今数控机床非常重要的一部分。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 课题研究的内容 1
第二章 机械传动部分设计 2
2.1 进给系统改造方案 2
2.2 具体结构设计 2
2.2.1 进给系统的传动方式 2
2.2.2切削力的计算 2
2.2.3齿轮传动比的有关计算 3
2.2.5 滚珠丝杠设计计算与选型 4
2.2.6 滚珠丝杠的支撑与轴承选用 7
2.2.7 电机的选型与计算 9
第三章 电气控制部分的改造设计 12
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
第一章 绪论
1.1 课题背景
数控机床具有良好的加工精度和加工质量，同时可以加工出形状复杂的零件并进行批量化生产。但数控机床的应用也受到很多其他限制：（1）价格不菲，一次性投资大；（2）操作者需要掌握一定的数控技术；（3）维护周期短。所以普通机床无法被完全取代，因此需要进行机床的数控化改造。
1.2 国内外研究现状
在发达国家，机床改造数逐年增长，具有非常好的前景。
在国内, 各企业有大量普通机床,但大多设备落后,技术陈旧,不可能完全被数控机床代替,而且替代又造成很大浪费,因此进行数控改造,有着十分现实的意义。
经过改造后的机床可以加工出一些传统车床无法加工的的曲线、曲面，加工的精度也会高许多，可实现多工序的集中。
1.3 课题研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
的内容
原始数据与技术要求：
（1）床身上最大加工直径320mm；
（2）最大加工长度750mm；电机功率4KW
（3）X方向（横向）的脉冲当量δx=0.005mm/脉冲,Z方向（纵向）δz=0.01mm/脉冲；
（4）X方向最快移动速度ｖxmax=2500mm/min,Z方向为ｖzmax=5000mm/min；
（5）X方向最快工进速度v maxf=400mm/min,Z方向为v zmaxf=800mm/min;
（6）已知要求：背吃刀量ap=0.2mm，进给量f=0.2mm/r
（7）已知横向移动部件重G=500N,纵向移动部件重为G=1000N。
工作要求：
1、根据设计任务确定进给轴数控化改造的总体设计方案，；
2、进给数控系统的选型，伺服系统机械部件的计算与选型；
3、完成上述计算后绘制改造后进给伺服系统X轴、Z轴整体的装配图；
4、完成进给伺服系统控制电路图的设计；
5、完成毕业设计论文
第二章 机械传动部分设计
2.1 进给系统改造方案
CA6132车床进给系统改造方案为：控制系统选用西门子802s系统，因为价格便宜，改造起来成本低，适合经济型数控改造；伺服系统选择开环系统，因为他控制简单。进给传动形式选择滚珠丝杠螺母副传动，步进电机与丝杠之间采用齿轮传动。
2.2 具体结构设计
2.2.1 进给系统的传动方式
横向进给系统和纵向进给系统都采用了步进电机减速齿轮滚珠丝杠螺母副工作台的传动方式。采用步进电机是为了保证一定的分辨率。为了保证精度选用滚珠丝杠螺母副。
/
图21 横向、纵向传动机构示意图
1—步进电机 2—减速齿轮 3—支承装置
4—丝杠 5—工作台 A、B—齿轮
2.2.2切削力的计算
2.2.2.1 纵向机械传动部分的切削力的计算
已知条件：
纵向移动部件重量：G=1000N
滚珠丝杆基本导程：=12mm
最大行程：S=750mm
脉冲当量：δp=0.01mm/脉冲
步角距：α=0.75./脉冲
纵向最快移动速度：=5000mm/min
纵向最快工进速度：=800mm/min
切削力的计算。由《机床设计手册》可知，切削功率可由式（21）求的。其中，P查《机床说明书》，可知P=4kw；η一般为0.75~0.85，取η=0.8；K=0.96，则
=P╳η╳K 式（21）
=4╳0.8╳0.96kW=3.072kW
切削功率应由在各种工况下，按最大切削力和最大切削转速来算，即由式(22)计算。
设按照最大切削速度来计算，取=100m/min，则主切削力得：
= N=N=1843.2N 式（22）
由《机床设计手册》可知，在外圆车削时：
=（0.1~0.55） 式（23）
=（0.15~0.65） 式（24）
取纵向切削力分力=0.5，横向切削力分力=0.6，则
=0.5╳1843.2N=921.6N
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 课题研究的内容 1
第二章 机械传动部分设计 2
2.1 进给系统改造方案 2
2.2 具体结构设计 2
2.2.1 进给系统的传动方式 2
2.2.2切削力的计算 2
2.2.3齿轮传动比的有关计算 3
2.2.5 滚珠丝杠设计计算与选型 4
2.2.6 滚珠丝杠的支撑与轴承选用 7
2.2.7 电机的选型与计算 9
第三章 电气控制部分的改造设计 12
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
第一章 绪论
1.1 课题背景
数控机床具有良好的加工精度和加工质量，同时可以加工出形状复杂的零件并进行批量化生产。但数控机床的应用也受到很多其他限制：（1）价格不菲，一次性投资大；（2）操作者需要掌握一定的数控技术；（3）维护周期短。所以普通机床无法被完全取代，因此需要进行机床的数控化改造。
1.2 国内外研究现状
在发达国家，机床改造数逐年增长，具有非常好的前景。
在国内, 各企业有大量普通机床,但大多设备落后,技术陈旧,不可能完全被数控机床代替,而且替代又造成很大浪费,因此进行数控改造,有着十分现实的意义。
经过改造后的机床可以加工出一些传统车床无法加工的的曲线、曲面，加工的精度也会高许多，可实现多工序的集中。
1.3 课题研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
的内容
原始数据与技术要求：
（1）床身上最大加工直径320mm；
（2）最大加工长度750mm；电机功率4KW
（3）X方向（横向）的脉冲当量δx=0.005mm/脉冲,Z方向（纵向）δz=0.01mm/脉冲；
（4）X方向最快移动速度ｖxmax=2500mm/min,Z方向为ｖzmax=5000mm/min；
（5）X方向最快工进速度v maxf=400mm/min,Z方向为v zmaxf=800mm/min;
（6）已知要求：背吃刀量ap=0.2mm，进给量f=0.2mm/r
（7）已知横向移动部件重G=500N,纵向移动部件重为G=1000N。
工作要求：
1、根据设计任务确定进给轴数控化改造的总体设计方案，；
2、进给数控系统的选型，伺服系统机械部件的计算与选型；
3、完成上述计算后绘制改造后进给伺服系统X轴、Z轴整体的装配图；
4、完成进给伺服系统控制电路图的设计；
5、完成毕业设计论文
第二章 机械传动部分设计
2.1 进给系统改造方案
CA6132车床进给系统改造方案为：控制系统选用西门子802s系统，因为价格便宜，改造起来成本低，适合经济型数控改造；伺服系统选择开环系统，因为他控制简单。进给传动形式选择滚珠丝杠螺母副传动，步进电机与丝杠之间采用齿轮传动。
2.2 具体结构设计
2.2.1 进给系统的传动方式
横向进给系统和纵向进给系统都采用了步进电机减速齿轮滚珠丝杠螺母副工作台的传动方式。采用步进电机是为了保证一定的分辨率。为了保证精度选用滚珠丝杠螺母副。
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图21 横向、纵向传动机构示意图
1—步进电机 2—减速齿轮 3—支承装置
4—丝杠 5—工作台 A、B—齿轮
2.2.2切削力的计算
2.2.2.1 纵向机械传动部分的切削力的计算
已知条件：
纵向移动部件重量：G=1000N
滚珠丝杆基本导程：=12mm
最大行程：S=750mm
脉冲当量：δp=0.01mm/脉冲
步角距：α=0.75./脉冲
纵向最快移动速度：=5000mm/min
纵向最快工进速度：=800mm/min
切削力的计算。由《机床设计手册》可知，切削功率可由式（21）求的。其中，P查《机床说明书》，可知P=4kw；η一般为0.75~0.85，取η=0.8；K=0.96，则
=P╳η╳K 式（21）
=4╳0.8╳0.96kW=3.072kW
切削功率应由在各种工况下，按最大切削力和最大切削转速来算，即由式(22)计算。
设按照最大切削速度来计算，取=100m/min，则主切削力得：
= N=N=1843.2N 式（22）
由《机床设计手册》可知，在外圆车削时：
=（0.1~0.55） 式（23）
=（0.15~0.65） 式（24）
取纵向切削力分力=0.5，横向切削力分力=0.6，则
=0.5╳1843.2N=921.6N
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