普通CA6140车床的经济型数控改造
摘要
针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动,改造的内容主要包括:
(1) 主传动的数控化改造.机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器。
(2)进给传动的数控化改造. 进给传动的作用是接受数控系统的指令,驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动,加工出符合要求的零件,对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控制。
(3)变速箱体的改造.由于采用数控系统控制,所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计,从而再对箱体进行改造。
(4)刀架的改造.采用数控刀架,这样可以用数控系统直接控制,而且刀架体积小,重复定位精度高,安全可靠。
通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件,这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。
关键字: 普通车床; 数控改造; 步进电机; 数控刀架
目 录
1 绪论 1
1.1 数控机床的发展史 1
1.2控改造的内容及优缺点 1
1.2.1 机床数控化改造的意义 1
1.2.2 数控化改造后机床的优越性 1
1.2.3 机床数控化改造的内容 2
1.2.4数控化改造的优点 3
1.3普通机床数控化改造市场 3
2 CA6140普通车床数改的总体方案 5
2.1总体方案 5
2.1.1主传动系统和进给系统的方案 6
2.2主轴脉冲发生器 7
2.2.1主轴脉冲发生器的结构及原理 8
2.4 数控系统的类型 8
3 数改CA6140车床传动装置设计 10
3.1滚珠丝杠螺母副 10
3.1.1滚珠丝杠副的工作原理、特点及类型 10
3.1.2滚珠丝杠副的结构 12
3.2纵向进给系统的设计与计算 14
3.2.1纵向进给系统的设计计算 14
3.2.2滚珠丝杠设计计算 15
3.2.3齿轮及转距的有关计算 19
3.3横向进给系统的设计与计算 21
3.3.1横向进给系统的设计计算 21
3.3.2滚珠丝杠设计计算 22
3.3.3齿轮及转矩有关计算 24
3.4 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方法 25
3.5 滚珠丝杠副的安装结构 27
3.6 进给系统传动齿轮间隙的消除 27
3.6.1采用减速箱的目的及注意事项 27
3.6.2减少或消除空程的必要性和方法 28
4 数改CA6140自动刀架设计 29
4.1 自动刀架的分类 29
4.2自动刀架的设计 29
5 数改CA6140步进电机的选用 31
5.1 步进电机的工作方式 31
5.2 步进电机的选择 31
5.2.1步进电机选用的基本原则 31
5.2.2 机床主运动电机的确定 33
5.2.3数改CA6140纵向进给系统步进电机的确定 34
5.2.4数改CA6140横向进给系统步进电机的确定 34
6 数改CA6140车床导轨设计 35
6.1导轨的作用 35
6.2 塑料导轨软带 35
7 安装调整中应注意的问题 38
7.1滚珠丝杠螺母副的选择 38
7.2滚珠丝杠螺母副的调整 38
7.3联轴器的安装 38
7.4主轴脉冲发生器的安装 38
总结 39
致谢 40
参考文献 41
附录 42
参考文献
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