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CA6150车床的数控化改造设计【优秀】（含CAD图纸）

图片展示附件预览 2017-11-16 文件列表浏览下载收藏已收藏 报告错误 手机访问 [复制链接]

x向装配图

本课题的研究意义（选题依据,课题来源,学术价值和对社会、经济发展和科技进步的意义）：
我国是生产和使用机床最多的国家之一,但现有机床大多数服役年龄较长.设备陈旧落后.由于数控机床具有自动化程度高加工精度高,质量稳定,便于生产管理现代化等特点.数控机床的应用越来越普及,也是制造业现代化的必然趋势.如果全部淘汰旧机床而采用新的数控机床不仅所需资金太大,而且会造成原有设备的闲置和浪费.充分利用原有的旧设备资源,减少浪费又能够以较小的代价获得性能先进的设备,满足现代化生产的要求.

目录
摘要I
Abstract II
第1章设计方案的论证3
1.1数控系统的选择3
1.2滚珠丝杠螺母副与电机的连接3
第2章机械部分的改造5
2.1对机床进行恢复精度5
2.2 X向滚珠丝杠副和伺服电机的选择和计算5
2.2.1滚珠丝杠副支撑方式的选择5
2.2.2精度选择6
2.2.3丝杠导程P的确定6
2.2.4根据类比法初步确定丝杠规格6
2.2.5承载能力校核7
2.2.5.1切削力的计算7
2.2.5.2摩擦阻力F1的计算8
2.2.5.3承载能力校核8
2.2.6交流伺服电机选择计算9
2.2.6.1加减速时扭矩初步确定伺服电机型号9
2.2.6.2最高转速校核10
2.2.6.3电机轴上的负载惯量校核11
2.3 Z向滚珠丝杠副和伺服电机的选择和计算11
2.3.1滚珠丝杠副支撑方式的选择11
2.3.2精度选择11
2.3.3丝杠导程P的确定12
2.3.4根据类比法初步确定丝杠规格12
2.3.5承载能力校核12
2.3.5.1摩擦阻力F1的计算12
2.3.5.2承载能力校核13
2.3.5.3压杆稳定性校核13
2.3.5.4丝杠刚度的校核14
2.3.6交流伺服电机选择计算14
2.3.6.1加减速时扭矩初步确定伺服电机型号14
2.3.6.2最高转速校核16
2.3.6.3电机轴上的负载惯量校核16
2.4溜板箱纵横向滚珠丝杠和导轨润滑16
2.5通过从厂家所得到的技术资料画纵向和横向滚珠丝杠装配图16
2.5.1 X向和Z向滚珠丝杠装配图的设计过程16
2.6主轴箱和拖板箱的改造17
2.7安全防护17
第3章数控系统的加装19
3.1数控系统的发展趋势19
3.1.1趋势之一：数控系统向开放式体系结构发展19
3.1.2趋势之二：数控系统向软数控方向发展19
3.1.3趋势之三：数控系统控制性能向智能化方向发展20
3.1.4趋势之四：数控系统向网络化方向发展21
3.1.5趋势之五：数控系统向高可靠性方向发展21
3.1.6趋势之六：数控系统向复合化方向发展21
3.1.7趋势之七：数控系统向多轴联动化方向发展22
3.2交流伺服电机驱动的车床数控系统的选择22
3.3北京航天数控系统有限公司最新推出的CASNUC2100E数控系统的性能23
3.3.1系统简介23
3.3.2系统特点23
3.3.3系统性能24
3.3.4系统简介24
3.4数控自动换刀刀架的选择25
3.5电器原理图26
第4章结论27
参考文献29
致谢30
附录1 31

研究目的：
对CA6150车床进行数控化改造使机床具有自动化程度高，加工精度高,质量稳定,便于生产管理现代化，充分利用原有的旧设备资源,减少浪费又能够以较小的代价获得性能先进的设备,满足现代化生产的要求.在设计的过程中我们能进一步掌握所学知识，把理论和实际联系起来。
二内容简介：
1机床精度的恢复：
(1)主轴
(2)导轨
2主轴电机加装自动刹车离合器装备。
3主轴箱的改造。
4纵横向运动的机械部分改造。
5纵横向交流伺服电机的选择。
6溜板箱纵横向滚珠丝杠和导轨润滑。
7交流伺服电机驱动的车床数控系统的选择。

1.1数控系统的选择
方案1步进电机拖动的开环系统
该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
方案2交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统
半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。
根据数控改造后机床要达到较高的精度，快速定位X轴5m/min ,Z轴10m/min最小移动单位X轴0.0005mm , Z轴0.001mm，并且，直流伺服电机有电刷和换向器，必须定期的维修，而交流伺服电机采用全封闭无刷机构，不需要定期的维修，交流伺服电机比直流伺服电机有更优越的性能.得到越来越广泛的应用。所以，方案3比较合适。

1.2滚珠丝杠螺母副与电机的连接
方案1采用齿轮连接
这种方法可以降低丝杠工作台在系统中所占的比重，提高进给系统的快速性。可利用伺服电机高速底转矩的特性。在开环系统中还起到机械和电器的匹配作用。但是，传动装置结构简单降低传动效率增加噪声。传动级数的增加必将带来传动部件间隙和摩擦的增加，从而影响进给系统的性能。传动齿轮副的存在，在开环和半闭环系统中，将影响加工精度。
方案2采用连轴器连接直接连接
这是一种最简单的连接，这种形式具有扭转刚度。传动机构本身无间隙。传动精度。而且结构简单。安装方便。在输出扭矩要求在15-40Nm左右的中小型机床或高速加工机床中非常普遍。
综上所素，由于CA6150车床属于中小型机床，控制系统采用半闭环，为了提高机床精度方案2较合适。