文档介绍：C6140普通车床改造数控正文
第一章设计方案的确定
C6140型普通车床是一种加工效率高,操作性能好,并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明,将其改造为数控机床,无论是经济上还是技术都是确实可行了。
一般说来,如果原有车床的工作性能良好,精度尚未降低,改造后的数控车床,同时具有数控控制和原机床操作的性能,而且在加工精度,加工效率上都有新的突破。
本设计主要是对C6140普通型车床进行数控改造,用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制,开环控制虽然有不稳定、振动等缺点,但其成本较低,经济性较好,车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步进电动机。系统传动主要有:滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种,经比较分析:前者传动效率及精度较低,后者精度和效率高,但成本高,考虑对车床的性能要求,故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀,因此采用自动转位刀架。
一总体设计方案的确定
由于是对车床进行数控改造,所以在考虑具体方案时,基本原则是在满足使用前提下,对同床的改动尽可能少,以降低成本。根据这一原则,决定数控系统采用开环控制;传动系统采用滚珠丝杠螺母传动;驱动元件采用步进电动机;数控系统采用JWK型系统;刀架采用自动转位刀架。这样车床既保留原有功能,又减少了改造数量。
二机械部分的改造设计与计算
将普通车床改造成数控机床,除了增加控制系统外,机械部分也应进行相应的改造,其中包括:纵向和横向进给系统的设计选型,以及自动转位刀架的选型。
(一)纵向进给系统的设计选型
1、经济数控车床的改造,采用步进电动驱动纵向进给,有两种方案:一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上;第二种是纵丝杠固定、电机安装在溜板箱上,驱动螺母传动。对于车床的改造而言,采用第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置,可放在丝杠的任意一端。从改装方便,实用等方面考虑,所以将步进电机放在丝杠的左端。
2、纵向进给系统的设计计算,已知条件:
工作台重量:W=80kgf=800N
时间常量: T=25ms
行程: s=640mm
步驱角: 2=
快速进给速度:Vmax=2m/ms
脉冲当量: 8p=
(1)切削力的计算
由《机床设计手册》得公式 No=Ndη(公式一)
其中 NO —为传动件的额定功率
Nd—主电机的额定功率,见使用说明书得:Nd= kw
η—从电机到所计算的传动轴的传动效率(不含轴承的效率)
从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动,所以
η=n1×n2 由《机床设计手册》得n1 = n2=
所以:η=×= 取η=
η即N=4×=(kw)
~ 之间,
所以NC(进给效率)=×=(kw)
由《机械加工工艺手册》得Pm= × (公式二)
≈
式中Vs ——切削速度,设当其为中等转速,工件直径为中等
时,如D=40mm时,取Vs=100m/min
主切削力
FZ = =(Rgf)=
由《机床设计手册》得主切削力
FZ=CFzapxfx×fyfz×kfz(经验公式) CFzapxfx fyfz kfz (公式三)
对于一般切削情况,切削力中的指数xfx≈1
ŋFZ= Kfz≈0
CFZ=188kg/㎜2=1880Mpa
F2的计算结果如下:
ap(㎜)
2
2
2
3
3
3
f(㎜)
Fz(N)
105
1524
1891
1681
2287
2837
为便于计算,所以取Fz=,以切削深度ap=2㎜
走刀量f=㎜为以下计算以此为依据。
由《机械床设计手册》得,在一般外圆车削时,Fx≈(~)FZ
Fy≈(~)Fz
取Fx= Fz Fy=
∴Fx=×=(N)
Fy= Fz=×=(N)
(2)滚珠丝杠的设计计算
由《经济型数控机床总设计》,综合车床导轨丝杠的轴向力得
P=RGx+f′(Fz+w) (公式四)
其中R= , f′=~ 取f′=
P=×+(+800)
=(N)
强度计算
寿命值Li= (公式五)
ni= (公式六)
由《机床设计手册》得Ti=15000h,原机床丝杠