718 C6150普通臥式車床的數(shù)控化改造

718 C6150普通臥式車床的數(shù)控化改造,c6150,普通,臥式,車床,數(shù)控,改造 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）設(shè)計(jì)（論文）題目：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床系 別：機(jī)械工程系專 業(yè)：機(jī)電一體化班 級(jí)：02 機(jī)電（1）姓 名：宋文娟學(xué) 號(hào)：110203110指導(dǎo)老師：鄒壽南完成時(shí)間：05 年 6 月目錄C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床2序言 --------------------------------------------------------------------------------------3一、 設(shè)計(jì)方案的確定-----------------------------------------------------------------4（一） 設(shè)計(jì)任務(wù)------------------------------------------------------------------------4（二） 總體設(shè)計(jì)方案的確定---------------------------------------------------------4二、機(jī)械部分改造與設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------4（一） 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算------------------------------------------------4（二） 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算------------------------------------------------10三、步進(jìn)電機(jī)的選擇------------------------------------------------------------------13（一）步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則---------------------------------------------------13（二）步進(jìn)電機(jī)的選擇---------------------------------------------------------------14四、機(jī)床導(dǎo)軌改造---------------------------------------------------------------------15五、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用------------------------------------------------------------16六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的選用------------------------------------17七、典型零件的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用程序的編制------------------------------------18（一）工藝分析------------------------------------------------------------------------18（二）工作坐標(biāo)系的設(shè)定------------------------------------------------------------19（三）手動(dòng)鉆孔------------------------------------------------------------------------19（四）編制加工程序------------------------------------------------------------------19小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------21參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------------------------------------22C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床3序言畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床課題簡(jiǎn)介：本課題是圍繞將普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床展開設(shè)計(jì)的，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是指價(jià)格低廉、操作使用方便，適合我國(guó)國(guó)情的裝有簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)的高效自動(dòng)化機(jī)床。中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，常希望對(duì)原有舊機(jī)床進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的的生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格。價(jià)格便宜、性能價(jià)格比適中是其最主要的特點(diǎn)，特別適合在設(shè)備中占有較大比重的普通車床改造，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后，將提高產(chǎn)品加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時(shí)又能保持“萬(wàn)能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的應(yīng)變能力，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。利用微機(jī)改造現(xiàn)有的普遍車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成由計(jì)算機(jī)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的改造是非常有必要的。數(shù)控機(jī)床可以很好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量及多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用也受到其他條件的限制。如：數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大等，因此，普通車床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床4現(xiàn)我選用 C616 普通車床為例進(jìn)行數(shù)控改造。一、設(shè)計(jì)方案的確定C616 型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。（一）設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì) C616 普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制?？v向脈沖當(dāng)量為 0.01mm/脈沖，橫向脈沖當(dāng)量為 0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。(二)總體設(shè)計(jì)方案的確定由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少，以降低成本.根據(jù) C616 車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為:采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由 I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖。經(jīng)一級(jí)齒輪減速后,帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。二、機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算1．縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對(duì)車床改造來(lái)說(shuō)，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求那么高，而從改造方便、實(shí)用方面來(lái)考慮，一般把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的右端。2．縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺(tái)重量： W=80kgf=80N(根據(jù)圖紙粗略計(jì)算 )時(shí)間常數(shù)： T=25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L 0=6mm行程： S=640mm脈沖當(dāng)量： δ p=0.01mm/step步距角： α=0.75°/step快速進(jìn)給速度： Vmax=2mm/minC616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床5(1)切削計(jì)算 由〈〈機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉 〉可知，切削功率Nc=NηK式中 N——電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書，N=4KW； η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 0.6～0.7 取 η=0.65； K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K=0.96。則： Nc=4×0.65×0.96=2.496KW又因?yàn)镹C= 6120vFZFZ= v所以 式中 v——切削線速度，取 v=100m/min。主切削力FZ =152.76(kgf)=1527.6(N)由〈〈金屬切削原理〉 〉可知，主切削力FZ=CFz apx Fz fYFz KFz查表得： CFz=188kgf/mm21880MpaXFz=1 YFz=0.75 KFz=1則可計(jì)算 FZ 如表（1）所示： 表（1） FZ 計(jì)算結(jié)果ap(mm) 2 2 2 8 8 8f(mm) 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4FZ(N) 1125 1524 1891 1687 2287 2837當(dāng) FZ=1520N 時(shí)，切削深度 ap=2mm, 走刀量 f=0.3mm，以此參數(shù)做為下面計(jì)算的依據(jù)。從〈〈機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉 〉中可知，在一般外圓車削時(shí)：FX =（0.1～0.6）F Z FZ=(0.15～0.7) F ZC616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床6?。? FX=0.5 FZ=0.5×1527.6=763.8NFY=0.6 FZ=0.6×1527.6=916.5N(2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力： P=KFX+f′(F Z+W)式中 K=1.15，f′=0.15～0.18，取為 0.16。則P=1.15×763.8+0.16×(1527.6+800)=1250.8N1) 強(qiáng)度計(jì)算：壽命值 L1= 60iTnn1= =0f主 0Dvf?取工件直徑 D=80 mm,查表得 T I=15000h則：n1= =20r/min6804.3.?L1= =1852最大動(dòng)負(fù)載 Q= HwfP31查表得： 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.2 硬度系數(shù) fH=1則Q= ×1.2×1×1250.8=39933.6N38根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載 Q 的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取 FC1B 系列，滾珠絲杠直徑為 φ32mm,型號(hào)為 FC1B32×6—5—E2，其額定動(dòng)載荷是 10689N，所以強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)算：根據(jù)〈〈機(jī)械原理〉 〉的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 η 為：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床7η= )(??vtg式中 摩擦角 ψ=10′　　螺旋升角 γ=3 °25′則η= )10253(???tg3)剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受到工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程的變化量 △L 1=± EF0式中 L0=6mm=0.6cm；E=20.6×166N/ cm2。滾珠絲杠截面積 F=( )2π= （ ） 2×3.14d8031.則△L 1=± =±5.9×10-6㎝14.3)280.(6.2065??滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L 2 很小,可忽略 ,即：△L= △L 1。所以：導(dǎo)程變形總誤差△為△ = = ×5.9×10-6=9.8μm/mL?016.查表知 E 級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m 長(zhǎng)）為 15μm/m ，故剛度足夠。4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于機(jī)床原絲杠直徑為 φ30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為 φ32 mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。(3)齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪計(jì)算傳動(dòng)比i= = =1.25PL??36001.675?故取 Z1=32mm Z2=40C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床8m=2mm b=20mm α=20°d1=m Z1=2×32=64mmd2= m Z2=2×40=80mmdα1 =d1 +2ha*=68mmdα2 =d2+2ha*=84mmα= = =72㎜21d?80642) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J1=( )2W=( )2×80=0.468㎏·㎝ 2???p8075.01438?=4.68N·㎝ 2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×3.24×140.3=11.475㎏·㎝ 2=114.75N·㎝ 2齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JZ1=7.8×10-4×6.44×2=2.617㎏·㎝ 2=26.17 N·㎝ 2JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39㎏·㎝ 2=63.9 N·㎝ 2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。因此,總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J= (JS+JZ2)+ JZ1+ J121i= (11.475+6.39)+2.617+0.46825.1=14.519㎏·㎝ 2=145.19N·㎝ 23）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床9快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩M=Mamax＋ Mf＋M 0最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩M=Mat＋ Mf＋M 0＋M t快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M= Mf＋M 0式中 Mamax ——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；Mf ——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；M0 ——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；Mat ——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；Mt ——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。Ma= ×10-4N·mTJn6.9當(dāng) n=nmax 時(shí) Mamax =Manmax= = =416.7r/min0maxLiv25.1?Mamax= ×10-4=2.52N·m=25.72㎏f·㎝.6974當(dāng) n=nt 時(shí) Ma=Matnt= = = =24.88r/min0Lfi主 01fDvi?68014.325.?Mat= ×10-4=0.1505N·m=1.536㎏f·㎝25.6984?Mf = =iF??0iWf0?當(dāng) η 0=0.8 f′=0.16 時(shí)Mf = =1.223㎏f·㎝25.1804.326?M0 = (1-η 02)iLFX??C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床10當(dāng) η 0=0.9 時(shí)預(yù)加載荷 P0= Fx 則：31M0= = =0.462㎏f·㎝=4.62N·㎝iLX??6)(2?25.1804.)9(67??Mt= = =7.297㎏f ·㎝=72.97 N·㎝i20.1.3?所以, 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩：M=Mamax＋ Mf＋M 0=25.72＋1.223 ＋0.462=27.405㎏f·㎝=274.05N·㎝切削時(shí)所需力矩：M=Mat＋ Mf＋ M0＋M t=1.536＋1.223 ＋0.462＋7.297=10.518㎏f·㎝=105.18 N·㎝快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：M= Mf＋M 0=1.223＋0.462=1.685㎏f·㎝=16.85 N·㎝由以上分析計(jì)算可知：所需最大力矩 Mmax 發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，Mmax=27.405㎏f·㎝=274.05 N·㎝(二)橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算1. 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來(lái)，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。2．橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算與縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說(shuō)明，只計(jì)算結(jié)果。已知條件：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床11工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=30㎏f=300N時(shí)間常數(shù) T=25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L0=4㎜ 左旋行程 S=190㎜脈沖當(dāng)量 δ p=0.005㎜/step步距角 α=0.75°/ step快速進(jìn)給速度 vmax=1m/min(1)切削力計(jì)算 橫向進(jìn)給量為縱向的 1/2～1/3，取 1/2，則切削力約為縱向的 1/2FZ=0.5×152.76=76.38㎏f=763.8N在切斷工件時(shí)：Fy=0.5 FZ=0.5×76.38=38.19㎏f=381.9N(2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1）強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌：P=KFy＋f ′(F z＋W)取 K=1.4 f′=0.2則P=1.4×38.19＋0.2(76.38＋30)=74.74㎏f=747.4N壽命值 L1= = =13.5610Tn605?最大動(dòng)負(fù)載Q= = =213.55㎏f=2135.5NPfHW31 74.12.53?根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載 Q 的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取 FC1B 系列，滾珠絲杠公稱直徑為 φ20㎜，型號(hào)為 FC1B20×4—5—E2 左，其額定動(dòng)負(fù)載為 5393N，所以強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)算：螺旋升角 γ=3°38′，摩擦角 ψ=10′　　則傳動(dòng)效率C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床12η= = =0.956)(???tg)0183(???tg3）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程的變化量△L 1=± =± =± 5.96×10-6㎝EF0 26719.0.214.347?滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L 2 很小，可忽略， 　即：△L= △L 1 所以導(dǎo)程變形總誤差為△= mL?9.14096.54010 ?????查表知 E 級(jí)精度絲杠允許的螺旋誤差（1m 長(zhǎng)）為 15μm/m ，故剛度足夠。4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來(lái)的一端固定、一端懸空，一端固定，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不再驗(yàn)算。(3)齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪計(jì)算傳動(dòng)比 i= 67.1350.36470???pL??故取 Z1=18 Z2=30m =2㎜ b=20㎜ α=20°d1=36㎜ d2=20㎜dα1 =40㎜ dα1 =64㎜a=48㎜2)傳動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J1= ㎏·㎝ 20439.13)75.01438()80( 22 ????Wp???絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×24×50=0.624㎏·㎝ 2齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床13JZ1=7.8×10-4×3.64×2=0.262㎏·㎝ 2JZ2=7.8×10-4×64×2=2.022㎏·㎝ 2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J= 0439.2.)0.624.()53)(1122 ?????JJiZS=1.258㎏·㎝ 23）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算nmax= min/7.416350maxrLiv??Mamax= N·m=2.23㎏f·㎝28.025.698.106.944max????TJnt= =33.17r/min3.31001DLvfif?主Mat= =0.0174 N·m=0.1775 f·㎝425.6978.??Mf= = = 0.287㎏f·㎝=0.028 N·miF??0iWf0? ??58.013.M0= 0.116㎏f·㎝=0.011 N ·m???)9.(.469.)1(6 22iLYMt= 1.824㎏f·㎝=0.182 N·m?58.032.0iFY??所以，快速空載啟動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩：M=Mamax＋M f＋M 0=2.23＋ 0.287＋0.116=2.633㎏f·㎝=26.33N·㎝切削時(shí)所需力矩：M=Mat＋ Mf＋ M0＋M t=0.1774＋0.287 ＋0.116＋1.824C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床14=2.404㎏f·㎝=24.04 N·㎝快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：M= Mf＋M 0=0.287＋0.116=0.403㎏f·㎝=4.03 N·㎝從以上計(jì)算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，M max=2.633㎏f·㎝=26.33 N·㎝三、步進(jìn)電機(jī)的選擇(一) 步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原則合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下：1．步距角 α　步距角應(yīng)滿足：α≤ imn?式中 i——傳動(dòng)比α min——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。2．精度步進(jìn)電機(jī)的精度可用步矩誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值。用積累誤差衡量精度比較實(shí)用。所以選用不進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足△Q≤i[ △θ s]式中 △Q——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；[△θ s]——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件允許的角度誤差。3．轉(zhuǎn)矩 為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步、不越步） ，正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：1）啟動(dòng)力矩 一般啟動(dòng)力矩選取為：Mq≥ 5.03～L式中 Mq——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩；C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床15ML0——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，啟動(dòng)力矩選取如表（2）所示。M jm 為步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，是步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。表(2) 步進(jìn)電機(jī)相數(shù)、拍數(shù)、啟動(dòng)力矩表相數(shù) 3 3 4 4 5 5 6 6運(yùn)行方式 拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 12Mg /Mjm 0.5 0.866 0.707 0.707 0.809 0.951 0.866 0.8662）在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。3．啟動(dòng)頻率 由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足：ft≥[f cp]m式中 ft——極限啟動(dòng)頻率；[fcp]m——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。（二）步進(jìn)電機(jī)的選擇1．C616 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定Mq = 685.125 N·㎝??4.015270。 L為滿足最小步矩要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：M q/Mjm=0.866 所以步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjm 為：Mjm= 791.14 N·㎝?86.0125.q步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率fmax= Hz3.01.620max?pv?綜合考慮，查表選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。4．C616 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床16Mq = N·㎝825.64.0132.??L電動(dòng)機(jī)仍選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjm 為：Mjm= N·㎝01.768.256.0?q步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率fmax= =3333.3 Hz05.60max?pv?為了便于設(shè)計(jì)和采購(gòu)，仍選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。四、機(jī)床導(dǎo)軌改造臥式車床上的運(yùn)動(dòng)部件，如刀架、工作臺(tái)都是沿著機(jī)床導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的。導(dǎo)軌就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用性能。數(shù)控機(jī)床上，常使用滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，因而運(yùn)動(dòng)靈活輕便，低速運(yùn)行時(shí)不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價(jià)格貴。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控一般不使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，將太大增加機(jī)床床身的改造工作量和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。普通機(jī)床的導(dǎo)軌一般是鑄鐵—鑄鐵或鑄鐵—淬火鋼導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動(dòng)導(dǎo)軌的上述缺點(diǎn)，數(shù)控改造一般是將原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修整后貼塑，使其成為貼塑導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，且 有良好的自潤(rùn)滑性和抗振性，加工簡(jiǎn)單，成本低。目前應(yīng)用較多的聚四氟乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國(guó)生產(chǎn)的 Twrcite—B 和我國(guó)生產(chǎn)的 TSF 軟帶材料，次、此種軟帶厚度為 0.8㎜、 1.6㎜、3.2㎜等幾種規(guī)格?？紤]承載變C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床17形，宜厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為 1.6㎜為宜。貼塑軟帶粘貼工藝非常簡(jiǎn)單，可直接粘結(jié)在原有的滑動(dòng)導(dǎo)軌面上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對(duì)金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長(zhǎng)度放大 3～4㎜，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進(jìn)行修整加工。作為導(dǎo)軌面的表面，根據(jù)需要可進(jìn)行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。五、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用是普通機(jī)床數(shù)控改造機(jī)械方面的關(guān)鍵，而由數(shù)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，具有重復(fù)定位精度高，工件剛性好，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)以及工藝性能襖等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的自動(dòng)刀架，在生產(chǎn)中最常用的是常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的系列刀架，具有重復(fù)定位精度高，工作剛性好，使用壽命長(zhǎng)，工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，在生產(chǎn)中大量使用?，F(xiàn)選用常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 LD4—工型系列四工位自動(dòng)刀架。C616 適配刀架。刀架技術(shù)參數(shù)：刀位數(shù)：4電動(dòng)功率：60W電機(jī)轉(zhuǎn)速：1400r/min夾緊力：1t上刀體尺寸：152×152下刀體尺寸：161×171技術(shù)指標(biāo)：重復(fù)定位精度：≤0.005㎜工作可靠性：＞30000 次換刀時(shí)間：90° 180° 270°2.9s 3.4s 3.9s六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時(shí)數(shù)控系統(tǒng)選用數(shù)控系統(tǒng)是一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的核心。對(duì)系統(tǒng)的選擇在機(jī)床數(shù)控改造中是至關(guān)重要的現(xiàn)從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性選擇為開環(huán)伺服系統(tǒng)為 JWK—15T?，F(xiàn)將該經(jīng)濟(jì)性數(shù)控系統(tǒng)性能參數(shù)列表如 下：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床181 生產(chǎn)廠家 南京微分電機(jī)廠江南機(jī)床數(shù)控工程公司2 用戶容量 24K3 設(shè)定單位 X=0.005 Z=0.014 控制軸數(shù) X、Z 兩軸5 聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 二軸6 編程尺寸 ±9999.997 快速(X/Z)向 316/㎜8 G 功能 G00～G04 G22～G29 G32、G33、G36、G37、G9、G80、G929 M 功能 M00～M09 M20～M29 M92～M9910 S 功能 S01～S04 S05～S1011 T 功能 T1X～ T8X12 步進(jìn)電機(jī) ～220V ±10%50HZ13 控制精度 1 步14 功耗 W 36015 環(huán)境溫度 0～40°C16 相對(duì)溫度 80%（ 25°C）17 外形尺寸（㎜）340×400×22018 系統(tǒng)重量 17 kg七、典型零件的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用程序編制所需加工零件的材料為 45 號(hào)鋼，加工零件如下圖所示：C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床19割 槽 刀鏜 刀螺 紋 刀外 形 刀刀 具 類 型刀 號(hào) 其 余 2×45°40±.5（一）工藝分析1、該零件分七個(gè)工步來(lái)完成加工，即先用 φ16 的麻花鉆來(lái)鉆孔；再粗車外圓；第三步粗鏜孔；第四步精鏜內(nèi)孔；第五步精車外圓；第六步車 M30 的細(xì)牙螺紋（螺距 F=0.75） ；最后切斷。2、較為突出的問題是如何保證 φ38、φ18 和長(zhǎng)度 50 的尺寸公差，長(zhǎng)度方向的中間凹槽，粗車、粗車刀的副偏角大于 45°，棒料伸出三爪卡盤 65mm 裝夾工件。3、選擇 01 號(hào)車刀（副偏角大于 45°） ，02 號(hào)螺距紋刀、03 號(hào)內(nèi)孔鏜刀，04 號(hào)割槽刀共四把刀。4、G73 進(jìn)行外圓粗加工時(shí)，單邊粗車吃刀量 1.75，U=1.75，R 是切削次數(shù) 4 次，精車余量 0.5mm；G71 進(jìn)行內(nèi)孔粗加工時(shí)，單邊粗車吃刀量 1mm,U=1,R 退刀量的值 0.5mm,精車余量C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床200.5mm。（二）工件坐標(biāo)系的設(shè)定 選取工件的右端面的中心點(diǎn) O 為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。（三）手動(dòng)鉆孔夾好工件，用 φ16 的麻花鉆手動(dòng)鉆孔，孔深 55mm。（四）編制加工程序N001 G94G54T1M03S700M08N002 G00Z0X32N003 G01X-1F30N004 G00Z1X30.6N005 G01Z-44F80N006 G00X31Z1N007 G00X27N008 GO1Z-22.4F80N009 G00X28Z1N010 G00X25N011 G01Z-22.4F80N012 G00X26Z1N013 G00X23.9N014 G01Z-20N015 G00Z1X25N016 G00X80Z120M09M05N017 T2M06M08M03N018 G00Z0X24N019 G01X2.5F30N020 G01X23.9 CHF=2N021 G01Z-8F80N022 G01X22Z-9.6 N023 G01Z-19.8N024 G01X24.6N025 G01X27N026 G01X30.5Z-38.4N027 G01Z-44N028 G00X31Z-8 N029 G00X24N030 G01X23.9N031 G01X20.8Z-9.6 N032 G01Z-19.8N033 G02X24.6Z-22.4CR=5.6F50C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床21N034 GO1X30.4Z-38.4N035 G01Z-44N036 G00X80Z100M09M05N037 T3M06M08M03N038 G00Z3X23.3N039 G33Z-11K=0.75N040 G00X25N041 G00Z3N042 G00X23.1N043 G33Z-11K=0.75N044 G00X25N045 G00Z3N046 G00X23N047 G33Z-11K=0.75N048 G00X25N049 G00X80Z120M09M05N050 T4M06M08M03N051 G00Z3X0N052 G01Z-44F15N053 G01Z3F50N054 G00X80Z120M09M05N055 T5M06M08M03N056 G00X14.2Z1N057 G01Z-41F50N058 GOOX14Z1N059 GOOX14.4N060 G01Z-41N061 G00X14Z1N062 G00X16Z0N063 G01X14.4Z-8N064 G00Z0N065 G00X17.6N066 G01X14.4Z-8N067 G00Z1N068 G00X80Z120M09M05N069 T6M06M08M03N070 G00X32Z-40N071 G01X12F30N072 G00X80Z120N073 M05M09M02小結(jié)C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床22三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而又全新的的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我投入了萬(wàn)分的精力做了充分的準(zhǔn)備工作。首先，我先針對(duì)畢業(yè)課題來(lái)考慮，在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)和幫助下，對(duì)所需的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，再對(duì)資料做一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類。其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，先制定設(shè)計(jì)的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計(jì)進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。前幾周的數(shù)控拆裝綜合實(shí)驗(yàn)，為我此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很好的鋪墊，讓我做起來(lái)沒有太多陌生的感覺，更加得心應(yīng)手些。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識(shí)，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無(wú)論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)過程，容不得半點(diǎn)含糊。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先明白設(shè)計(jì)的目的，了解產(chǎn)品的價(jià)值和實(shí)用性，其次要對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，進(jìn)行繪圖。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立設(shè)計(jì)思考和分析解決問題的能力，拓寬了我的知識(shí)面，是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)！感謝指導(dǎo)老師焦主任和課外指導(dǎo)老師鄒工對(duì)我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)!參考文獻(xiàn)C616 型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床23張新義 《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社余英良 《機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社何銘新 《機(jī)械制圖》 高等教育出版社徐 灝 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 2 版 第 4 卷 機(jī)械工藝出版社