《畢業(yè)設(shè)計（論文）-C616型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（全套圖紙）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計（論文）-C616型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（全套圖紙）（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計（論計（論 文）文） 設(shè)計（論文）題目：設(shè)計（論文）題目：C616 型普通車床 改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 全套全套 CAD 圖紙，聯(lián)系圖紙，聯(lián)系 153893706 系系 別：別：機(jī)械工程系 專專 業(yè)：業(yè)：機(jī)電一體化 班班 級：級：02機(jī)電（1） 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號：號：1 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 2 目錄 序言 -3 一、 設(shè)計方案的確定-4 （一）設(shè)計任務(wù)-4 （二）總體設(shè)計方案的確定-4 二、機(jī)械部分改造與設(shè)計-4 （一）縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算-4 （二）橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計與計算-10 三、步進(jìn)
2、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、自動轉(zhuǎn)位刀架的選用-16 六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時數(shù)控系統(tǒng)的選用-17 七、典型零件的工藝設(shè)計及應(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）手動鉆孔-19 （四）編制加工程序-19 小結(jié)-21 參考文獻(xiàn)-22 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 3 序言序言 畢業(yè)設(shè)計課題：C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 課題簡介： 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)計的，經(jīng)濟(jì)型
3、數(shù) 控機(jī)床是指價格低廉、操作使用方便，適合我國國情的裝有簡易數(shù)控系統(tǒng)的 高效自動化機(jī)床。中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，常希望對原有舊機(jī)床進(jìn)行改造， 實現(xiàn)數(shù)控化、自動化。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實的的生產(chǎn)實際，結(jié) 合我國國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價格。價格便宜、 性能價格比適中是其最主要的特點，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，同時又能保持“萬 能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對產(chǎn)品更新?lián)Q代的應(yīng)變 能力，增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力。 利用微機(jī)改造現(xiàn)有的普遍
4、車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機(jī)械傳動 的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成由計算機(jī)控制的刀架自動轉(zhuǎn)位以 及自動進(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)床的運用也受到其他條件的限制。如：數(shù)控機(jī)床價格昂貴， 一次性投資巨大等，因此，普通車床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國的 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 4 經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。 現(xiàn)我選用 C616 普通車床為例進(jìn)行數(shù)
5、控改造。 一、一、設(shè)計設(shè)計方案的確定方案的確定 C616 型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的普通車床。實踐證明， 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)計任務(wù) 本設(shè)計任務(wù)是對 C616 普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對縱橫進(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)動元件采用步進(jìn) 電機(jī)，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。 (二)總體設(shè)計方案的確定 由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時，基本原則是在滿足使用要求的前 提下，對機(jī)床的改動盡可能減少，以降低成本.根據(jù) C616 車床有關(guān)資
6、料以及數(shù)控車床的改 造經(jīng)驗，確定總體方案為:采用微機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由 I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖。經(jīng) 一級齒輪減速后,帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運動。 二、機(jī)械部分改造二、機(jī)械部分改造設(shè)計設(shè)計與與計計算算 1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計 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)動絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶 動刀架左右移動。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對車床改造來說，外觀不 必象產(chǎn)品設(shè)計要求那么高，而從改造方便、實用方面來考慮，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)計計算 已知條件： 工作臺重量： W=80kgf=80N(根據(jù)圖紙粗略計算) 時間常數(shù)： T
7、=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L0=6mm 行程： S=640mm 脈沖當(dāng)量： p=0.01mm/step 步距角： =0.75/step C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 5 快速進(jìn)給速度： Vmax=2mm/min (1)切削計算 由機(jī)床設(shè)計手冊 可知，切削功率 Nc=NK 式中 N電機(jī)功率，查機(jī)床說明書，N=4KW； 主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 0.60.7 取 =0.65； K進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K=0.96。 則： Nc=40.650.96=2.496KW 又因為 NC= 6120 vFZ FZ= v NC6120 所以 式中 v切削線速度，取
8、 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/mm21880Mpa XFz=1 YFz=0.75 KFz=1 則可計算 FZ 如表（1）所示： 表（1） FZ計算結(jié)果 ap(mm)222888 f(mm)0.20.30.40.20.30.4 FZ(N)112515241891168722872837 當(dāng) FZ=1520N 時，切削深度 ap=2mm, 走刀量 f=0.3mm，以此參數(shù)做為下面計算的依據(jù)。 從機(jī)床設(shè)計手冊 中可知，在一般外圓車削時
9、： C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 6 FX =（0.10.6）FZ FZ=(0.150.7) FZ ?。?FX=0.5 FZ=0.51527.6=763.8N FY=0.6 FZ=0.61527.6=916.5N (2)滾珠絲杠設(shè)計計算 綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力： P=KFX+f(FZ+W) 式中 K=1.15，f=0.150.18，取為 0.16。 則 P=1.15763.8+0.16(1527.6+800)=1250.8N 1) 強(qiáng)度計算： 壽命值 L1= 6 1 10 60 i Tn n1= 0 L fn主 0 1000 DL vf 取工件直徑
10、D=80 mm,查表得 T I=15000h 則： n1=20r/min 68014 . 3 3 . 01001000 L1=18 6 10 150002060 最大動負(fù)載 Q= Hwf PfL 3 1 查表得： 運轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.2 硬度系數(shù) fH=1 則 Q=1.211250.8=39933.6N 3 18 根據(jù)最大動負(fù)載 Q 的值，可選擇滾珠絲杠的型號。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 32mm,型號為 FC1B3265E2，其額 定動載荷是 10689N，所以強(qiáng)度足夠用。 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床
11、床 7 2）效率計算：根據(jù)機(jī)械原理 的公式，絲杠螺母副的傳動效率 為： = )(vtg tgv 式中 摩擦角 =10 螺旋升角 =325 則 = )10253( 253 tg tg 3)剛度驗算：滾珠絲杠受到工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程的變化量 L1= EF PL0 式中 L0=6mm=0.6cm； E=20.6166N/ cm2。 滾珠絲杠截面積 F=()2=（）23.14 2 d 2 8031 . 2 則 L1=5.910-6 14 . 3 ) 2 8031 . 2 (10 6 . 20 6 . 0 8 . 1250 26 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量L2很小,可忽略,即：L=L1。所以：
12、導(dǎo)程變形總誤差為 =5.910-6=9.8m/mL L 0 100 6 . 0 100 查表知 E 級精度絲杠允許的螺距誤差（1m 長）為 15m/m，故剛度足夠。 4）穩(wěn)定性驗算：由于機(jī)床原絲杠直徑為 30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為 32 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)計算 1）有關(guān)齒輪計算 傳動比 i=1.25 P L 360 0 01 . 0 360 675 . 0 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 8 故取 Z1=32mm Z2=40 m=2mm b=20mm =20 d1=m Z1=232=64mm d2=
13、m Z2=240=80mm d1 =d1 +2ha*=68mm d2=d2+2ha*=84mm =72 2 21 dd 2 8064 2) 轉(zhuǎn)動慣量計算 工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量： J1=()2W=()280=0.4682 p 180 75 . 0 14 . 3 01 . 0 180 =4.68N2 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量： JS=7.810-4D4L1=7.810-43.24140.3 =11.4752=114.75N2 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量： JZ1=7.810-46.442=2.6172=26.17 N2 JZ2=7.810-4842=6.392=63.9 N2 電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很小可以忽略。
14、因此,總的轉(zhuǎn)動慣量： J=(JS+JZ2)+ JZ1+ J1 2 1 i =(11.475+6.39)+2.617+0.468 2 25 . 1 1 =14.5192=145.19N2 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 9 3）所需轉(zhuǎn)動力矩計算 快速空載啟動時所需力矩 M=MamaxMfM0 最大切削負(fù)載時所需力矩 M=MatMfM0Mt 快速進(jìn)給時所需力矩 M= MfM0 式中 Mamax 空載啟動時折算到電機(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 切削時折算到電機(jī)軸上的加速
15、度力矩； Mt 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。 Ma=10-4Nm T Jn 6 . 9 當(dāng) n=nmax時 Mamax =Ma nmax=416.7r/min 0 max L iv 6 25 . 1 2000 Mamax=10-4=2.52Nm=25.72f 025 . 0 6 . 9 7 . 416519.14 當(dāng) n=nt時 Ma=Mat nt=24.88r/min 0 L fn i主 0 1000 L f D v i 68014 . 3 25 . 1 3 . 01001000 Mat=10-4=0.1505Nm=1.536f 025 . 0 6 . 9 88.24519.14 Mf =
16、 i LF 2 00 i WLf 2 0 當(dāng) 0=0.8 f=0.16 時 Mf =1.223f 25 . 1 8 . 014 . 3 2 6 . 08016 . 0 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 10 M0 =(1-02) i LFX 2 0 當(dāng) 0=0.9 時預(yù)加載荷 P0=Fx則： 3 1 M0=0.462f=4.62N i LFX 6 )1 ( 2 00 25 . 1 8 . 014 . 3 6 )9 . 01 (6 . 038.76 2 Mt=7.297f=72.97 N i LF 2 00 25 . 1 8 . 014 . 3 2 6 .
17、038.76 所以, 快速空載啟動時所需力矩： M=MamaxMfM0 =25.721.2230.462=27.405f =274.05N 切削時所需力矩： M=MatMfM0Mt =1.5361.2230.4627.297=10.518f =105.18 N 快速進(jìn)給時所需力矩： M= MfM0=1.2230.462=1.685f =16.85 N 由以上分析計算可知： 所需最大力矩 Mmax發(fā)生在快速啟動時， Mmax=27.405f=274.05 N (二)橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計和計算 1. 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計比較簡單,一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動滾珠 絲杠
18、,使刀架橫向運動。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，以保證其同軸度，提高傳動精度。 2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計和計算 由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計和計算與縱向 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 11 類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只計算結(jié)果。 已知條件： 工作臺重（根據(jù)圖紙粗略計算） W=30f=300N 時間常數(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 p=0.005/step 步距角 =0.75/ step 快速進(jìn)給速度 vmax=1m/min (1)切削力計算 橫向進(jìn)給量為縱向的 1/21/3
19、，取 1/2，則切削力約為縱向的 1/2 FZ=0.5152.76=76.38f=763.8N 在切斷工件時： Fy=0.5 FZ=0.576.38=38.19f=381.9N (2)滾珠絲杠設(shè)計計算 1）強(qiáng)度計算：對于燕尾型導(dǎo)軌： P=KFyf(FzW) 取 K=1.4 f=0.2 則 P=1.438.190.2(76.3830) =74.74f=747.4N 壽命值 L1=13.5 6 11 10 60 Tn 6 10 150001560 最大動負(fù)載 Q=213.55f=2135.5NPffL HW 3 1 74.7412 . 1 5 . 13 3 根據(jù)最大動負(fù)載 Q 的值，可選擇滾珠絲杠
20、的型號。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 20，型號為 FC1B2045E2左， 其額定動負(fù)載為 5393N，所以強(qiáng)度足夠用。 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 12 2）效率計算：螺旋升角 =338，摩擦角 =10 則傳動效率 =0.956 )( tg tg )01833( 383 tg tg 3）剛度驗算：滾珠絲杠受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程的變化量 L1=5.9610-6 EF PL0 26 7619 . 1 10 6 . 2014 . 3 44 . 01074.74 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量L2很
21、小，可忽略， 即：L=L1所以導(dǎo)程變 形總誤差為 =mL L 9 . 141096 . 5 4 . 0 100100 6 0 查表知 E 級精度絲杠允許的螺旋誤差（1m 長）為 15m/m，故剛度足夠。 4）穩(wěn)定性驗算：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)，故不再驗算。 (3)齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計算 1）有關(guān)齒輪計算 傳動比 i=67 . 1 3 5 005 . 0 360 475 . 0 360 0 p L 故取 Z1=18 Z2=30 m =2 b=20 =20 d1=36 d2=20 d1 =40 d1=64
22、a=48 2)傳動慣量計算 工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量： J1=20439 . 0 100 1 30) 75 . 0 14 . 3 005 . 0 180 () 180 ( 22 W p 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量： C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 13 JS=7.810-4D4L1=7.810-42450=0.6242 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量： JZ1=7.810-43.642=0.2622 JZ2=7.810-4642=2.0222 電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很小可以忽略。 因此，總的轉(zhuǎn)動慣量： J=0439 . 0 202 . 0 )022 . 2 624 . 0 () 5
23、 3 ()( 1 2 112 2 JJJJ i ZZS =1.2582 3）所需轉(zhuǎn)動力矩計算 nmax=min/ 7 . 416 4 3 5 1000 0 max r L iv Mamax=Nm=2.23f2184 . 0 10 025 . 0 6 . 9 7 . 416258 . 1 10 6 . 9 44max T Jn nt=33.17r/min 346014 . 3 515 . 0 10010001000 00 1 DL vfi L fn 主 Mat=0.0174 Nm=0.1775 f 4 10 025 . 0 6 . 9 17.33258 . 1 Mf=0.287f=0.028 N
24、m i LF 2 00 i WLf 2 0 58 . 014 . 3 2 34 . 0302 . 0 M0=0.116f=0.011 Nm )9 . 01 ( 58 . 014 . 3 6 34 . 019.38 )1 ( 6 20 2 i LFY Mt=1.824f=0.182 Nm 58 . 014 . 3 2 34 . 019.38 2 0 i LFY 所以，快速空載啟動時所需轉(zhuǎn)矩： M=MamaxMfM0 =2.230.2870.116=2.633f=26.33N 切削時所需力矩： C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 14 M=MatMfM0Mt =
25、0.17740.2870.1161.824 =2.404f=24.04 N 快速進(jìn)給時所需力矩： M= MfM0=0.2870.116 =0.403f=4.03 N 從以上計算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動時，Mmax=2.633f=26.33 N 三、步三、步進(jìn)電進(jìn)電機(jī)的機(jī)的選擇選擇 (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)在整個系統(tǒng)中的實際工作情況， 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 步距角應(yīng)滿足： i min 式中 i傳動比 min系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動部件的最小轉(zhuǎn)角。 2精度 步進(jìn)電機(jī)的精度可用步矩誤差或積累
26、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 用。所以選用不進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足 Qis 式中 Q步進(jìn)電機(jī)的積累誤差； s系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動部件允許的角度誤差。 3轉(zhuǎn)矩 為了使步進(jìn)電機(jī)正常運行（不失步、不越步） ，正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須 考慮： 1）啟動力矩 一般啟動力矩選取為： C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 15 Mq 5 . 03 . 0 0 M L 式中 Mq電動機(jī)啟動力矩； ML0電動機(jī)靜負(fù)載力矩。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，啟動力矩選取如表（2）所示。Mjm為步進(jìn)電
27、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)、啟動力矩表 相數(shù)33445566運行 方式拍數(shù)3648510612 Mg /Mjm0.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.866 2）在要求的運行頻率范圍內(nèi)，電動機(jī)運行力矩應(yīng)大于電動機(jī)的靜載力力矩與電動機(jī)轉(zhuǎn)動 慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量）引起的慣性矩之和。 3啟動頻率 由于步進(jìn)電機(jī)的啟動頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力 矩和轉(zhuǎn)動慣量的極限啟動頻率應(yīng)滿足： ftfcpm 式中 ft極限啟動頻率； fcpm要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動頻率。 （二）步進(jìn)電機(jī)的選擇 1C616 縱向
28、進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 Mq = 685.125 N 4 . 0 10405.27 40 0 。 L M 為滿足最小步矩要求，電動機(jī)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=791.14 N 866 . 0 125.685 866 . 0 q M 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 16 fmax=Hz 3 . 3333 01 . 0 60 2000 60 max p v 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。 4C616 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的
29、確定 Mq = N825.65 4 . 0 10633 . 2 4 . 0 0 L M 電動機(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= N01.76 866 . 0 825.65 866 . 0 q M 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 fmax=3333.3 Hz 005 . 0 60 1000 60 max p v 為了便于設(shè)計和采購，仍選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 四、機(jī)床四、機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)軌改造改造 臥式車床上的運動部件，如刀架、工作臺都是沿著機(jī)床導(dǎo)軌面運動的。導(dǎo)軌就是支 承和導(dǎo)向，即支承運動部件并保證運動部
30、件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定的方向運 動。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運動平穩(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，常使用滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動靜摩擦系數(shù)接 近，因而運動靈活輕便，低速運行時不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價格貴。經(jīng)濟(jì)型數(shù) 控一般不使用滾動導(dǎo)軌，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動導(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導(dǎo)軌。 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，抗振性強(qiáng)等優(yōu)點。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)軌的缺點是靜摩擦系數(shù)大，且動摩擦系數(shù)隨速度的變 化而變化，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)
31、象，影響行動平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動導(dǎo)軌的上 述缺點，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，且動靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 17 咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，且 有良好的自潤滑性和抗振性，加工簡單，成本 低。 目前應(yīng)用較多的聚四氟乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國生產(chǎn)的 TwrciteB 和我國生 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。考慮承載變 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。
32、 貼塑軟帶粘貼工藝非常簡單，可直接粘結(jié)在原有的滑動導(dǎo)軌面上，不受導(dǎo)軌形式的 限制，各種組合形式的滑動導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加 工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長度放大 34，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、自五、自動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)位刀架的位刀架的選選用用 自動轉(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，使用壽命長以及工藝性能 襖等優(yōu)點。 經(jīng)濟(jì)
33、型數(shù)控車床的自動刀架，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，工藝性能好等優(yōu)點達(dá)到國 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 四工位自動刀架。C616 適配刀架。 刀架技術(shù)參數(shù)： 刀位數(shù)：4 電動功率：60W 電機(jī)轉(zhuǎn)速：1400r/min 夾緊力：1t 上刀體尺寸：152152 下刀體尺寸：161171 技術(shù)指標(biāo)：重復(fù)定位精度：0.005 工作可靠性：30000 次 換刀時間：90 180 270 2.9s 3.4s 3.9s C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車
34、車床床 18 六、六、經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造型數(shù)控機(jī)床改造時時數(shù)控系數(shù)控系統(tǒng)選統(tǒng)選用用 數(shù)控系統(tǒng)是一臺數(shù)控機(jī)床的核心。對系統(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)性和實用性選擇為開環(huán)伺服系統(tǒng)為 JWK15T。 現(xiàn)將該經(jīng)濟(jì)性數(shù)控系統(tǒng)性能參數(shù)列表如下： 1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24K 3設(shè)定單位X=0.005 Z=0.01 4控制軸數(shù)X、Z 兩軸 5聯(lián)動軸數(shù) 二軸 6編程尺寸 9999.99 7快速(X/Z)向 316/ 8G 功能G00G04 G22G29 G32、G33、G36、G37、G9、G80、G92 9M 功能M00M09 M20M29 M9
35、2M99 10S 功能S01S04 S05S10 11T 功能T1XT8X 12步進(jìn)電機(jī)220V 10%50HZ 13控制精度1 步 14功耗 W360 15環(huán)境溫度040C 16相對溫度80%（25C） 17外形尺寸 （） 340400220 18系統(tǒng)重量17 kg 七、典型零件的工七、典型零件的工藝設(shè)計藝設(shè)計及及應(yīng)應(yīng)用程序用程序編編制制 所需加工零件的材料為 45 號鋼，加工零件如下圖所示： C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 19 割槽刀 鏜刀 螺紋刀 外形刀 刀具類型刀號 其余 245 400.05 （一）工（一）工藝藝分析分析 1、該零件分七個工步
36、來完成加工，即先用 16 的麻花鉆來鉆孔；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 38、18 和長度 50 的尺寸公差，長度方向的中間 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 號車刀（副偏角大于 45） ，02 號螺距紋刀、03 號內(nèi)孔鏜刀，04 號割槽 刀共四把刀。 4、G73 進(jìn)行外圓粗加工時，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，單邊粗車吃刀
37、量 1mm,U=1,R 退刀量的值 0.5mm,精車余量 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 20 0.5mm。 （二）工件坐（二）工件坐標(biāo)標(biāo)系的系的設(shè)設(shè)定定 選取工件的右端面的中心點 O 為工件坐標(biāo)系的原點。 （三）手（三）手動鉆動鉆孔孔 夾好工件，用 16 的麻花鉆手動鉆孔，孔深 55mm。 （四）（四）編編制加工程序制加工程序 N001 G94G54T1 M03S700M08 N002 G00Z0X32 N003 G01X-1F30 N004 G00Z1X30.6 N005 G01Z-44F80 N006 G00X31Z1 N007 G00X27 N0
38、08 GO1Z-22.4F80 N009 G00X28Z1 N010 G00X25 N011 G01Z-22.4F80 N012 G00X26Z1 N013 G00X23.9 N014 G01Z-20 N015 G00Z1X25 N016 G00X80Z120M09M05 N017 T2M06M08M03 N018 G00Z0X24 N019 G01X2.5F30 N020 G01X23.9 CHF=2 N021 G01Z-8F80 N022 G01X22Z-9.6 N023 G01Z-19.8 N024 G01X24.6 N025 G01X27 N026 G01X30.5Z-38.4 N02
39、7 G01Z-44 N028 G00X31Z-8 N029 G00X24 N030 G01X23.9 N031 G01X20.8Z-9.6 N032 G01Z-19.8 N033 G02X24.6Z-22.4CR=5.6F50 C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 21 N034 GO1X30.4Z-38.4 N035 G01Z-44 N036 G00X80Z100M09M05 N037 T3M06M08M03 N038 G00Z3X23.3 N039 G33Z-11K=0.75 N040 G00X25 N041 G00Z3 N042 G00X23.1 N04
40、3 G33Z-11K=0.75 N044 G00X25 N045 G00Z3 N046 G00X23 N047 G33Z-11K=0.75 N048 G00X25 N049 G00X80Z120M09M05 N050 T4M06M08M03 N051 G00Z3X0 N052 G01Z-44F15 N053 G01Z3F50 N054 G00X80Z120M09M05 N055 T5M06M08M03 N056 G00X14.2Z1 N057 G01Z-41F50 N058 GOOX14Z1 N059 GOOX14.4 N060 G01Z-41 N061 G00X14Z1 N062 G00X1
41、6Z0 N063 G01X14.4Z-8 N064 G00Z0 N065 G00X17.6 N066 G01X14.4Z-8 N067 G00Z1 N068 G00X80Z120M09M05 N069 T6M06M08M03 N070 G00X32Z-40 N071 G01X12F30 N072 G00X80Z120 N073 M05M09M02 小小結(jié)結(jié) C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 22 三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對機(jī)械設(shè)計與制造方面的知識有了一個系統(tǒng)而 又全新的的認(rèn)識。畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)習(xí)中最后一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是一 個綜合性較強(qiáng)的設(shè)計任務(wù)，它為我
42、們以后從事技術(shù)工作打下了一個良好的基 礎(chǔ)，對我們掌握所學(xué)知識情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測。為了能夠較好的 完成這次畢業(yè)設(shè)計，我投入了 萬分的精力做了充分的準(zhǔn)備工作。 首先，我先針對畢業(yè)課題來考慮，在指導(dǎo)老師的指點和幫助下，對所需 的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計的要求，再對資料做一個簡單的歸類。 其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計任務(wù)要求，先制定設(shè)計的總體方案，按 照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計任務(wù)。前幾周的數(shù)控 拆裝綜合實驗，為我此次的畢業(yè)設(shè)計做了很好的鋪墊，讓我做起來沒有太多 陌生的感覺，更加得心應(yīng)手些。 畢業(yè)設(shè)計雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識，所遇到的困難，仍 記憶猶新。
43、它讓我明白了無論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是 一個復(fù)雜的技術(shù)過程，容不得半點含糊。設(shè)計人員應(yīng)先明白設(shè)計的目的，了 解產(chǎn)品的價值和實用性，其次要對設(shè)計的產(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)計說明書，進(jìn)行繪圖。 這次的畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我獨立設(shè)計思考和分析解決問題的能力，拓寬了 我的知識面，是一次很好的鍛煉機(jī)會！感謝指導(dǎo)老師焦主任和課外指導(dǎo)老師 鄒工對我此次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)! 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) C616 型普通型普通車車床改造床改造為經(jīng)濟(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型數(shù)控車車床床 23 張新義 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版社 余英良 機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計與實例 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)計手冊第 2 版 第 4 卷 機(jī)械工藝出版社
畢業(yè)設(shè)計（論文）-C616型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（全套圖紙）
