课程设计-CA6163普通车床数控化改造

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1、 摘要摘要 本课题为CA6163普通车床数控化改造纵向进给机构设计,现代数控机床是未来工厂 自动化的基础。旧机床数控化改造范围大、潜力大、投资少、见效快，已经成为适合我 国国情，促进制造业技术进步的重要手段。因此，数控系统改造车床的研究具有重要意 义。 机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分，是衡量一个 国家科技水平的重要标志之一。本文在叙述了数控技术的历史、现状和发展的基础上， 通过对旧机床的分析，结合机床改造的总体思想，提出了数控化改造的技术方案和新数 控系统的选型配置方案;针对旧机床的要求，进行了传动系统的重新设计，在设计的时 候具体进行了详细的各部件的选型和计算。比

2、如：导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的 选型与计算。还进行了进给传动系统的刚度计算、进给传动系统的误差分析、驱动电机 的选型计算、 驱动电机与滚珠丝杠的联接、 驱动电机与进给传动系统的动态特性分析等。 提高了传动的精度，重新设计机床的控制逻辑，通过对伺服系统的分析，完成了机床各 主要参数的优化和匹配。 本机床改造后将会展示出强大的功能、稳定的性能，将完全符合机床的技术规格和 精度标准，加工出合格的零件，大大提高了车床的性能，是一次有益的尝试。 关关键词键词：CA6163;机床;改造;数控系统。 第页 共 页 目 录 1 绪论 1 1.1 数控机床的历史和现状 错误错误! !未定义书签。未定义书签

3、。 1.2 数控机床的发展趋势和研究方向 2 1.2.1 高速度、高精度化 3 1.2.2 多功能化 4 1.2.3 智能化 5 1.2.4 数控系统小型化 6 1.2.5 数控编程自动化 6 1.2.6 更高的可靠性 6 1.3 床数控化改造的必要性 6 2 机床改造的任务及总体思想 . 8 2.1 机床改造的总体任务 8 2.2 运动系统方案确定 8 2.2.1 纵向伺服进给系统设计的基本要求 8 2.2.2 传动方式的选择 9 2.3 数控系统软硬件总体设计 . 10 2.4 数控系统硬件结构 . 10 2.5 数控系统软件结构 . 11 3 进给伺服系统传动计算 . 8 3.1 确定系

4、统脉冲当量 . 12 3.2 切削力的确定(纵向) . 12 3.3 计算进给牵引力(纵向) . 11 3.4 计算最大动负载 C(纵向) . 12 3.5 传动效率计算(纵向) . 13 3.6 刚度计算(纵向) . 14 3.7 进给伺服系统传动计算 . 14 3.7.1 确定传动比(纵向) . 14 第 页 共 页 3.7.2 齿轮参数的计算(纵向) . 14 3.8 步进电机的计算和选用 . 15 3.8.1 转动惯量的计算(纵向) . 15 3.8.2 电机力矩的计算(纵向) . 16 3.9 步进电机的选择 . 18 结论 . 209 参考文献: . 20 致谢 21 第 1 页

5、共 22 页 1 1 绪论绪论 1.1 1.1 数控机床的产生和发展数控机床的产生和发展 随着科学的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因 此对加工机械产品零部件的生产设备-机床也相应的提出了高性能、高精度和高自动 化的要求。 数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间 的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却 泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字 信息送入数控装置或计算机，经过译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它 的执行元件，加工出所需的工件。其与与普通

6、机床相比，其主要有以下的优点：1.适应 性强，适合加工单件或小批量的复杂工件;在数控机床上改变加工工件时,只需重新编制 新工件的加工程序，就能实现新工件加工;2.加工精度高;3.生产效率高;4.减轻劳动强 度,改善劳动条件;5.良好的经济效益;6.有利于生产管理的现代化。 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早是40年代初提出的。当时，美国北密 执安的一个小型飞机承包商派尔逊斯公司在制造飞机框架和直升飞机的机翼叶片时，利 用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径进行了数据处理，并考虑了刀具半径对加工 路径的影响，使得加工精度达到10.03 81mm，这在当时水平是相当高的。 1952年美国麻省理工学院成功地研制出一台3坐标联动的试验型数控铣床，这是公 认的世界上第一台数控机床，当时的电子元件是电子管。 1959年，开始采用晶体管元件和印制线路板，出现了带自动换刀装置的数控机床， 称为加工中心. 从1960年开始，其他一些工业国家，比如德国、日本等也陆续开发生产出了数控机 床。 1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，使数控装置的体积减小，功耗降低， 可靠