CA6140普通車床改為經(jīng)濟型數(shù)控車床縱向進給系統(tǒng)設(shè)計及進給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計

CA6140普通車床改為經(jīng)濟型數(shù)控車床縱向進給系統(tǒng)設(shè)計及進給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計,ca6140,普通,車床,改為,改成,經(jīng)濟型,數(shù)控車床,縱向,進給,系統(tǒng),設(shè)計,潤滑 摘 要 隨著當(dāng)今工業(yè)設(shè)備對精密程度的要求越來越高，加工設(shè)備的機械加工設(shè)備的加工的精密程度也要求越來越高。而在中國的機械加工設(shè)備的車床中普通車床占了很大比例。這已經(jīng)越來越制約著當(dāng)今工業(yè)的發(fā)展。而數(shù)控機床由于價格昂貴，且需要較高技術(shù)的加工工人。所以對機床進行自動化改造很是必要。本篇論文是在對普通臥式車床C6140的基礎(chǔ)上對其進行自動化改造。 作者在搜索、查閱研究大量有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對機床自動化改造技術(shù)進行了深入的研究和分析，并描述了機床控制系統(tǒng)的設(shè)計。整個改造過程主要對車床縱、橫向進給系統(tǒng)進行改造，選用自動轉(zhuǎn)位刀架，由脈沖發(fā)生器來加工所需要的螺紋。整個控制系統(tǒng)以單片機為中心，通過編程對機床的驅(qū)動設(shè)備進行控制以達到所需要的加工程度。 關(guān)鍵詞： 機床改造； 自動化機床； 控制系統(tǒng) ABSTRACT With the development of industry equipment, the precision required of industry equipment is more and more high. The more and more precision of equipment which machined the industry equipment is required. But in China the common lathe have a very great comparison in the machined equipment, this already restrict the development of industrial nowadays. But the CN lathe is more expensive, and needed workers with higher technically. So it is a necessity very much to modify the common lathe to lathes automatic. This paper is in the foundation of the commonness horizontal lather C6150 and modified it to Lathes automatic. The author has performed the further research and for the lathes automatic modification on the basis of the constant consultation of abundant relative documents, which focuses on describing the design of control of the machine. The main to modify the lathe is to modify the portrait, horizontal enter to the system in the Whole modification process and choose the automatic knife rest and be processed the thread need by pulser. The whole control system with the CPU of 8031 is to control the machine for center, through a plait distance drive tool machine an equipments to carry on control to attain need of process degree. Key words: Machinery Tool Reform； Lathes automatic； Servo system 目 錄 第1章 緒論 1 第2章 國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 5 第3章 總體方案論證 6 3.1確定何種傳動系統(tǒng) 6 3.2選擇傳動裝置 6 3.3選擇潤滑方式 7 第4章 具體設(shè)計說明 8 4.1伺服電機型號選擇 9 4.1.1進給電機功率的確定 9 4.1.2伺服電機型號 9 4.2縱向進給滾珠絲杠副的設(shè)計選擇 10 4.2.1確定滾珠絲杠的支承方式 11 4.2.2滾珠絲杠副參數(shù)的確定 12 4.2.3對選定的滾珠絲杠副參數(shù)進行核算 13 第5章 結(jié)論 22 參考文獻 23 附件清單 24 1緒論 經(jīng)濟型數(shù)控車床縱向進給系統(tǒng)設(shè)計及進給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計。“主傳動系統(tǒng)”“縱向進給系統(tǒng)”和“橫向進給系統(tǒng)”可稱為車床的三大核心系統(tǒng)，其重要地位更是不言而喻的。三大系統(tǒng)的精確性、準確性、必將影響加工產(chǎn)品的性能。為什么我國的機械制造業(yè)與西歐等國家的制造業(yè)有著很大的差距，這就是因為我們沒有精良的加工工具或者是自動化系數(shù)遠遠的不及他們。制造業(yè)是關(guān)系到國際民生的大事，是富民強國的必要因素，必須在較短的時間內(nèi)形成我們獨立自主的現(xiàn)代化制造體系。 隨著時代的發(fā)展，科技的日新月異，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴大，數(shù)控機床及其系統(tǒng)己成為現(xiàn)代化機器制造業(yè)中不可缺少的組成部分。鑒于我國機床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小的特點，突出的任務(wù)是用較少的資金迅速改變機械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能地提高自動化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟效益。而實現(xiàn)這一任務(wù)的有效的、基本的途徑就是普及應(yīng)用經(jīng)濟型數(shù)控，并對原有的機床進行數(shù)控改造。這就是本課題的來由。 前提條件： l 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm l 加工最大工作長度1000mm l 快進速度 z軸8 m/min. l 定位精度 z軸0.04 mm. l 重復(fù)定位精度 z軸0.01 mm. 設(shè)計要求： 縱向進給運動設(shè)計時，電機與絲杠采用柔性連接，電機選用伺服電機對電機的大小選擇進行驗證，對滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進行強度較核。潤滑系統(tǒng)設(shè)計要做到潤滑充分且達到各個潤滑點。 本課題所設(shè)計的進給系統(tǒng)是針對經(jīng)濟型中檔數(shù)控車床的，該系統(tǒng)設(shè)計成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。顯著提高生產(chǎn)力水平，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟效益。 根據(jù)自己幾個月來的設(shè)計過程，編寫了這本《設(shè)計說明書》，由于自己的經(jīng)驗不足，所學(xué)的知識有限，書中肯定存在著相當(dāng)?shù)囊恍﹩栴}，期望領(lǐng)導(dǎo)、老師給予批評、指正。 2 國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹[1] 自從第一臺商品數(shù)控機床問世以來 ，到1965年，世界主要工業(yè)國家的數(shù)控機床己進入了大批量生產(chǎn)階段。數(shù)控機床的產(chǎn)量，擁有量，數(shù)控化率都在急速上升。1970年前美國處于領(lǐng)先地位。1971年蘇聯(lián)生產(chǎn)數(shù)控機床2538臺，一舉超過美國，名列世界第一。1977年以前，蘇聯(lián)一直保持產(chǎn)量優(yōu)勢，以后日本的半導(dǎo)體技術(shù)及計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，促進了數(shù)機床的生產(chǎn)。1976年日本數(shù)控機床產(chǎn)量是3300臺，1978年時為7300臺，1980年為22000臺，到1981年僅用4年時間便超過了其他各國而成為世界上最大的數(shù)控機床生產(chǎn)國，產(chǎn)量達到26000臺，基本上兩年翻一番。1981年，日本、美國、聯(lián)邦德國、法國、英國五國的數(shù)控機床總產(chǎn)量為39000臺，其中日本占66.2%，美國占19.8%，聯(lián)邦德國占8.3%,法國占2.9%，英國占2.8%。到期988年，日本年產(chǎn)數(shù)控機床約為50000臺，數(shù)控化率達70%. 我國從1958開始研究數(shù)控機械加工技術(shù)，60年代針對壁錐，非圓齒輪等復(fù)雜形狀的工件研制出了數(shù)控壁錐銑床，數(shù)控非圓齒輪插齒機等設(shè)備，保證了加工質(zhì)量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。70年代針對航空工業(yè)等加工復(fù)雜形狀零件的急需，從1973年以來組織了數(shù)控機床攻關(guān)會戰(zhàn)，經(jīng)過三年努力，到1975年己研制出了40多個品種300多臺數(shù)控機床。經(jīng)過30年的努力，我國數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的研制也歷經(jīng)了第一代電子管靈敏控、第二代晶體管數(shù)控及第三代集成電路數(shù)控。從1975年到1979年，7年內(nèi)累計生產(chǎn)數(shù)控機床4108臺（其中約3/4以上的數(shù)控線切割機床）。進入80年代，我國重新重視發(fā)展數(shù)控技術(shù)，采取了暫從國外引進控制機和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，為國內(nèi)主機配套的方針。1981年，我國從日本FANUC公司引進了FANUC3系列、5系列、7系列的數(shù)控系統(tǒng)和在直流伺服電機，直流主軸電機 技術(shù)，并在北京機床研究所建立了數(shù)控設(shè)備廠。于1981年底開始驗收投產(chǎn)，1982年生產(chǎn)約40套系統(tǒng)，1982年生產(chǎn)約100套系統(tǒng)，1985年生產(chǎn)約400套系統(tǒng)，伺服電機與主軸電機也配套生產(chǎn)。這些系統(tǒng)是外國70年代的水平，功能較全，可靠性能比較高，這樣就使機床行業(yè)發(fā)展數(shù)控機床有了可靠的基礎(chǔ)，使我國的主機品種與技術(shù)水平都有成套的發(fā)展與提高。我國己有少數(shù)產(chǎn)品開始進入國際市場，還有幾種合作生產(chǎn)的數(shù)機床返銷國外。目前，我國除了能獨立地設(shè)計與生產(chǎn)常規(guī)的數(shù)控機床外，還能生產(chǎn)五坐標(biāo)數(shù)控銑床，加工中心以及柔性制造系統(tǒng)，如北京機床研究所開發(fā)研制的JCS-FMC=1，JCS=FMC-2柔性加工單元，XH715型立式加工中心，昆明機床床廠THK4680型全閉環(huán)精密加工中心，沈陽中捷友誼廠的TK66100臥式銑削加工中心，青海第一機床廠的XH754臥式加工中心等。這一切都說明，我國的機床數(shù)控技術(shù)進入新的發(fā)展時期，預(yù)計在不遠的將來會趕上或超過世界先進國家水平。 3 總體方案論證 3．1確定何種傳動系統(tǒng) 經(jīng)濟型的數(shù)控機床動力系統(tǒng)可分為三類 步進電機式: 采用步進電機驅(qū)動與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，同時限于造價，不再采用其它措施補償位置誤差。由于目前功率步進電機力矩還不太大，所以機床的空選擋速度較低，一般用于半精加工。這種系統(tǒng)具有2-3種插補功能，通過軟件控制接口，可加工錐面，螺紋，簡單外形的曲面等十分靈活。由于性價比較恰當(dāng)，一般中小型企業(yè)在技術(shù)力量和財力上都比較容易實現(xiàn)，因此在全國較容易推廣和普及。 交流點位式: 采用交流電機變頻驅(qū)動，用光柵數(shù)字點位控制，與步進電機相比，提高了定位精度。光柵分辨率可達0.001mm，重復(fù)定位精度為0.005mm，所以加工精度較高。由于采用交流電機驅(qū)動，功率大，可進行大切屑量加工零件加工中，效果尤為顯著。目前，交流點位式系統(tǒng)只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋，功能上有限，而且成本高，使性能價格比相對下降，一般用于大企業(yè)或?qū)I(yè)化工廠使用，國內(nèi)用的很少。 半閉環(huán)連續(xù)控制式 采用直流伺服電機驅(qū)動，以脈沖編碼器檢測位置，實現(xiàn)半閉環(huán)連續(xù)控制。由于采用高性能直流伺服電機驅(qū)動，扭矩大，速度高，過載能力強，可進行強力切削。當(dāng)絲杠螺母在6mm左右時，快速可達8～9m/min，且不丟步，效率高。該系統(tǒng)功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強操作大大簡化。 以上三種驅(qū)動方式而言，各有利弊。經(jīng)過比較選擇直流伺服電機驅(qū)動因為速度高，過載能力強，且擁有可編程序控制器，易學(xué)易用，在機床伺服控制系統(tǒng)中，步進電機開環(huán)執(zhí)行單元，具有控制方便可靠，價格低，且適合于開環(huán)控制等特點，因此在簡易數(shù)控機床中得到廣泛的應(yīng)用。但由于步進電機步距角、功率較小，存在振蕩等弱點的限制，在高精度大功率應(yīng)用場合并不很合適，故考慮采用伺服電機控制。 3.2 選擇傳動裝置 數(shù)控機床的傳動裝置是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運動的整個機械傳動鏈及其附屬結(jié)構(gòu)。包括齒輪減速機，絲杠螺母副，導(dǎo)軌、工作臺等。在數(shù)控機床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)當(dāng)中，傳動裝置是伺服系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機床的傳動裝置與普通機床中傳動裝置上有重要差別，故它的設(shè)計與普通機床傳動裝置的設(shè)計不同。數(shù)控機床傳動裝置的設(shè)計要求除了有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好，為確保數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計機械傳動裝置時，通常提出了無間隙，低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率有適應(yīng)阻尼比的要求。 設(shè)計任務(wù)要完成的設(shè)計是縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計，一般來說此種系統(tǒng)的傳動裝置采用螺旋傳動。 螺旋傳動主要用來把旋轉(zhuǎn)傳動變?yōu)橹本€運動，或把直線傳動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。其中，有傳遞能量為主的傳力螺旋；有以傳遞運動為主，并要求有較高的傳動精度的傳動螺旋；還有調(diào)節(jié)零件相互位置的調(diào)整螺旋。螺旋傳動機構(gòu)又有滑動絲杠螺母、滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機構(gòu)。 在經(jīng)濟型數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中，螺旋傳動主要來實現(xiàn)精密的進給運動，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)。 選用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)，因為此種機構(gòu)有如下特點： a. 傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動效率為η：0.92～0.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高了3～4倍（滑動絲杠效率為0.2 ～0.4）,因此，功率消耗只當(dāng)于常規(guī)絲杠副的1/4 ～1/3。 b. 給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)。定位精度高，剛度好。 c. 有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線傳動，也可以從直線傳動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。 d. 磨損小，使用壽命長，精度保持性好。 3．3 選擇潤滑方式 潤滑方式總體來說分為手動潤滑和自動潤滑，前者在現(xiàn)代化的加工制造業(yè)中使用己變得越來越少。 本課題的潤滑系統(tǒng)有六個潤滑點： 床鞍的兩個導(dǎo)軌（2點） 拖板上的兩個導(dǎo)軌（2點） 縱向進給絲杠螺母副的潤滑（1點） 橫向滾珠絲杠副的潤滑（1點） VERSAⅡ電子程控潤滑器C型。由一套電子裝置控制電子齒輪泵，以時間或計數(shù)的周期方式工作，適用于單阻尼的潤滑系統(tǒng)。廣泛用于機械制造、紡織、沖壓、包裝機械、印刷機械等領(lǐng)域，是一種多用途，高性能的程控潤滑設(shè)備。因此選擇VERSAⅡ電子程控潤滑器能滿足潤滑系統(tǒng)的要求。