CA6140数控化改装设计论文.docx

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1、CA6140数控化改装专业名称：机械制造与自动化学生姓名：导师姓名：大学机电工程学院年月CA6140数控化改装reformationofthedesignofCA6140姓名：学制：专业：机械制造与自动化导师：职称：教授论文提交日期：年论文答辩日期大学机电工程学院摘要随着我国工业生产的发展，机械工业即将面临着一个十分重要的课题一一设备改造。本设计就是对CA6140车床的机械部分，进行数控改造。数控改造主要是简化机械传动机构、缩短传动链、提高自动化程度，也是为了解决复杂的零件加工、精度控制及提高产品质量和生产率。在设计内容上，主要针对传动系统图和进给系统的改造设计、以及导轨和自动转位刀架的改造设

2、计等。目前,经济型数控机床,仍然是我国市场经济需要量最大、销售量最高。在利用我国现有的大量闲置旧机床，对旧机床进行数控化改造，研制出一种新型高效、多能的经济型数控机床，是一种推陈出新、盘活存量资金的有效方法和低成本自动必由之路。关键词：创新设计、数控改装、主轴、刀架、导轨、数控装置、进给系统SummaryWiththedeve1opmentofindustria1productionofourcountry,themechanica1industrywi11faceaveryimportantsubjectsoontheequipmenttransformation.Itmeanssimp1i

3、fymechanica1drove,contro1precision,andimprovetheproductqua1ityandproductivitybyshorteningdrivechain,raisingautomaticdegree.Atdesigningcontent,main1y,contro1andimprovetheproductqua1ityandproductivityforso1vingcomp1icatedpartprocessing,precisiontoo.Atdesigningcontent,main1yfocusonthetransformationofth

4、esystemdesignandthetransformationofthe1ocationoftheknifeandguide.Atpresent,economynumerica1contro11atheissti11the1atherwhichisrequiredmostheavyandso1datthe1argestvo1ume.Basedonthatuti1izethe1argeamountofunusedo1d1athe,carryonthenumerica1contro1transformationtotheo1d1athe,deve1oponenewtypehighefficie

5、nt,mu1ti-functiona1economynumerica1contro11athearethebestandon1ywayto1owcoatandstockoffund.Keyword:Origina1design,Numerica1contro1reformation,Mainshaft,Kniferest,Guide,Numerica1contro1device,Entertothesystem.目录弓I言1CA6140数控车床主要技术参数2第1章总体设计方案的确定3第2章传动系统的确定42.1节转速图的拟定52.1.1绘出数控车床的传动原理图52.12公比中确定62.1.3结

6、构式的拟定62.1.4验算传动组的变速范围62.1.5确定传动的各级转速72.1.6确定转速图72.1.7各轴转速72.2节传动系统的确定82.3节皮带轮的设计92.3.1确定92.3.2V带轮结构设计102.4节齿轮的设计112.4.1、 确定齿轮类型、材料、精度111.1 5节轴的结构的设计132.6 节轴承的改造设计142.7 节主轴脉冲发生器142. 8节主轴电机的选择152.1.1、 主轴的基本要求152.1.2、 主轴电机的使用要求152.1.3、 电机工艺性经济性要求152.9节其它辅助设备的改造设计161.1.1、 1、减少热源的热量161.1.2、 各部件间的温差161.1.

7、3、 主轴箱的密封16第3章进给系统改造设计173.1节概述173.2 节传动系统改造设计与计171. 2.1纵向进给系统的设计与计算213. 2.2横向进给系统的设计与计算253.3 节进给系统的安装与调整25第4章导轨的改造设计算26第5章自动转位刀架的改造设计27第6章可控电动尾座设计29设计总结30参考文献3132致谢引言随着我国工业生产的需要，当前，设备改造是机械工业面临的一个十分重要的课题，本次设计就是对CA6140车床的机械部分进行数控改造，主要是简化机械传动机构缩短传动链，提高自动化程度一与数控相适应，同时也解决复杂零件的加工精度控制，提高产品质量和生产率，在这次设计内容上主要

8、针对传动系统图和进给系统改造设计，导轨的改造设计，自动转位刀架的改造设计等。为达到本设计的目的，必须查阅相关资料以及向老师请教，同时也得到相关企业参观考查。就目前，经济型数控机床，仍然是我国市场经济需要量最大、销售量最高。在利用我国现有的大量闲置旧机床，对旧机床进行数控化改造，研制出一种新型高效、多能的经济型数控机床，是一种推陈出新、盘活存量资金的有效方法和低成本自动必由之路。而随着科学技术和社会生产力的迅速发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，为使机械加工工艺过程自动化成为实现上述的最重要措施之一。它不仅能够提高生产质量、提高年产率、降低生产率、降低成本，还能够极大地改善生产者

9、的劳动条件。数控技术和数控机床的延生于二十世纪中叶，经过半个世纪来，数控系统经历了从硬件到计算机数控两个阶段和从电子管数控到基于个人计算机数控平台六代的发展，数控机床的控制轴数已由半轴的点位控制。两轴联动发展到五轴以上联动，基本上已实现数控自动化。由于数控系统的优越性，目前，在工业发达国家中，数控机床的应用几乎已扩展到所有加工领域。现今，经济型数控机床，仍然是我国市场需要量最大，销售量最高的数控机床，而利用我国现有大量闲置的旧机床，对其进行数控化改造，研制出一种推陈出新，盘活存量资金的和低成本自动必由之路，而我们研制的CA6140小型数控车床正是这个思路的探索与实践。因此，为了提高产品质量提高

10、产品精度，减少劳动强度，降低成本，实现自动化，对我国原有普通车床进行经济型的数控改造，是当前机械工业的一个十分重要的课题。技术参数CA6140数控车床主要技术参数最大加工工件直径：400毫米最大加工工件长度：1000毫米主轴孔径：48毫米主轴前端孔锥度：莫氏6号进给量和螺距范围纵向：0.0120.48毫米横向：0.0210.24毫米快速进给速度纵向：3米/分钟横向：15米/分钟主轴转速：正转12级101400转/分钟主电机功率：7.5千瓦转速：1440转/分钟控制坐标数目：2个脉冲分配方式：逐点比较法输入方式：绝对值或增量值输入脉冲当量：Z轴（纵向）：0.01毫米/脉冲X轴（横向）：0.005

11、毫米/脉冲车床外形尺寸：长X宽X高2668X1000X1190毫米第1章总体设计方案的确定CA6140车床主要用于中小型轴类。盘类以及螺纹零件的加工。这些零件的加工工艺要求完成的主要任务是：控制主轴正反转和实现其不同切削速度；刀架能实现纵向和横向的进给，并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具、冷却泵、润滑泵的合、停；加工螺纹时保证主轴转一致，刀架移动一个补加工螺纹的螺距或导程。这些内容是数控改造系统控制的对象。根据CA6140车床的有关数据资料，确定CA6140车床的机械改造方案为：1 .传动系统的改造将CA6140的正转24级和反转12级改为正转12级和反转6级的简易经济型数控机床。在满

12、足基本转速范围和工作性能要求同时，简化传动机构，缩短传动链，并在主轴后端安装光电编码器，将CA6140车床的手动分级变速改造为自动分级变速，使之具有操作方便，结构简单的特点。2 .进给系统的改造Z轴（纵向）进给系统。拆除原机床的进给箱。溜板箱。光杆和丝杠，将步进电机布置在原丝杠左端，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装减速齿轮箱，步进电机采用V带轮减速。将滚珠丝杆代替原丝杠，仍安置原丝杠位置，滚珠丝杠采用可预紧安装方式，安装方式以减少或消除丝杆产生的弯曲变形，使丝杆拉压刚度有较大提高。工作时，步进电机经V带传动到主轴箱内，将拖动扭矩传给滚珠丝杠副，带动大拖板连接沿纵向往复运动。X轴（横向）进给

13、，将步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖扳连接，步进电机，齿轮箱体安装在中拖的后侧。第一刀架的改造：拆除原刀架和小拖扳，换上数控刀架。第二电动尾座改造：该改装可根据加工需要使刀具自动进给或手动进给，采用链传动和牙嵌离合器，结构简单可靠。第2章主传动系统设计CA6140型车床，其主动链可使主轴获得24级正转(10-1400rmin)和12级反转(14T580rmin)首先分析一下CA6140的传动路线，运动由电机(7.5kw,1450rmin)经V带轮传动副义114mm/X220mm传至主轴箱中的轴I,在轴I上装有双向多片摩察离合器M1,使主轴正转反转或停止。当压紧离合器M1左部

14、的摩擦片时，轴I的运动经齿轮副56/38或者说51/43传动轴,使轴获得H两种转速。压紧右部摩擦片时，经齿轮50轴IV上的空套齿轮34传给轴H上固齿轮30,这时轴I至轴间多一个中间齿轮34,使轴II的转向与经MI左部传动时相反。反转转速只有一种，当离合器处于中间位置时，左右摩擦片都没有被压紧，轴I的运动不能传至轴II,主轴停止。运动由轴In传往主轴有两条路线：1 .高速传动路线：主轴上的滑移齿轮50移至左端，使之与轴In上右端的齿轮63啮合,运动由轴In经齿轮副63/50直接传给主轴,得到450rmin至1400rmin的6种高速。2.低速传动路线：主轴上的滑移齿轮Z50移至右端使主轴上的齿式

15、离合器M2齿合轴In的运动经齿轮副20/80或50/50传给轴IV,又经齿轮副20/80或51/50传给轴V,再经齿轮副26/58和齿式离合器M2传至主轴,使主轴获得10-500rmin的低速。从CA6140车床传动路线分析可得出其还存在以下缺点：CA6140传动路线矿长，传动机构较多，其中传动轴最少有4根，最多有6根，主轴正转，齿轮副数最少有3对，最多有5对，反转时，最少有4对，最多有6对，这不仅使箱体结构尺寸复杂，造价费用高，而且降低传动效率，降低加工精度。CA6140车床主轴能够获得12级反转转速。作为普通车床，主轴反转不是用切削加工，而且用于车削螺纹时，切削完一刀之后使车刀沿螺纹线退回，以便提高加工精度，但实际应用中，通常使用的只是其中2至3种。在传动路线上，滑移齿轮达5对之多，因滑移齿轮都是采用花键联接，这就使得花键轴强度.刚度.材料比普通要高，成本显然也高。当主轴正转时，轴I上Z=56齿轮带动H轴上Z=38齿轮，II轴转速很高，此时H轴Z=39齿轮带动齿轮Z=41,使In轴也高速旋转，也使III轴右端齿轮Z=63高速转动。即使空载线速度也很高，也是一个重要的噪声源。此次CA6140数控改造设计一机