机电一体化课程C6140数控车床纵向进给传动机构..
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
CA6140车床的传动系统
3×[1＋（2×2－1）]＝12级
8
二、主运动传动链
1. 传动路线
5）主轴的转速 正转n主时的n电最 高DD1转(1速 ：)uⅠⅡuⅡⅢ uⅢ Ⅳ
nm a x
1450
130 230
(1
0.02)
56 38
39 41
63 50
r
/
min
1418r
/
min
正转时的最低转速：
u扩1＝
58 26
80 20
50 50
44 44
26 58
＝4
u扩2＝
58 26
80 20
80 20
44 44
26 58
＝16
27
三、车螺纹传动链 6. 非标准和较精密螺纹 1）传动链
28
三、车螺纹传动链 6. 非标准和较精密螺纹 2）车削非标螺纹和较精密螺纹的运动平衡式
1 58 33 u 12＝L＝KP
130
51 22 20 20 26
nmin 1450 230 (1 0.02) 43 58 80 80 58 r / min 10r / min
9
三、车螺纹传动链 1. 米制螺纹 1）米制螺纹的导程
L工 1r主轴u总L丝
10
三、车螺纹传动链 1. 米制螺纹 2）传动链
25
三、车螺纹传动链
5. 大导程螺纹
2）传动路线表达式
50
主轴Ⅵ — 58 —Ⅴ — 80 — Ⅳ — 50
26
20
80
—Ⅲ —
20
CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计概述
第2章CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计纵向进给传动系统主要由纵向滑板和纵向滚珠丝杠组成。
其纵向滑板安装在床身的导轨上，它可以沿床身导轨纵向移动。
导轨的截面形状是三角形导轨和平面导轨的组合。
在滑动导轨上图一层特殊的塑料层，动静摩擦系数相接近，摩擦系数小。
为了防止由于切削力作用而使滑板颠覆，纵向滑板的前后装有压板，压板与床身接触部分的表面上也涂有塑料层。
在滑板导轨部分的端面上装有橡胶挡板，它用钢板和螺钉固定，当纵向滑板运动时，将床身导轨表面上的切屑、灰尘物刮掉，不使杂物进入到导轨表面之间，以减少导轨的磨损。
2.1ck6140数控卧式车床结构1.通用机床的规格和类型有系列型作为设计时应该遵照的基础。
因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。
（1）机床本体数控车床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加工中又是自动控制，不能像在普通车床那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新结构，以加强刚性、减小热变形、提高加工精度。
(2）数控装置数控装置是数控系统的核心，主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联系的各种接口等。
数控机床的数控系统完全由软件处理输入信息，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。
（3）输入/输出设备键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。
除此以外，还可以用串联通信的方式输入。
(4）伺服单元伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它将来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。
根据接受指令的不同，伺服单元有数字式和模拟式之分，而模拟伺服单元按电源种类又可分为直流伺服和交流伺服。
（5）驱动装置驱动装置把经过发大的指令信号转变为机械运动，通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件和伺服单元相对应，驱动装置有步进电动机、直流伺服电机和交流伺服电机等。
机电一体化课程C6140数控车床纵向进给传动机构..
C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计设计说明书一、绪论31.机床数控改造的意义32.数控改造的主要内容33.车床数控改造的必要性与可行性4二、课题任务及要求41.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计4 2．主要技术要求4三、进给系统的改造与设计方案5四、纵向进给系统的设计计算51.脉冲当量的确定52.切削力的计算53.滚珠丝杆螺母副的计算和选型64.同步带减速箱的设计75.步进电机的计算与选型96.同步带传递功率的校核13五、绘制进给系统的装配图13六、控制系统的硬件电路设计14七、步进电机驱动电源选用17八、总结19一、绪论1.机床数控改造的意义普通卧式车床应用广泛，约占车床类总数的65%。
卧式车床主轴转速和进给量的调整范围大，工艺范围广，能进行多种表面的加工。
但其结构也有不足之处，如刚度低，抗震性差，传动件间存在间隙，精度不足，且受操作人员技能的限制较大。
而数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、尺寸多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。
但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大而使中小型企业心有余而力不足。
而机床的数控化改造由于其投资少、周期短，改造后能满足企业生产的需要，并且能有效地利用机床的剩余价值，成为中小型企业的首选。
a.节省资金机床的数控改造同购置新机床费相比，一般可节省40% ～ 60% 的费用，大型及特殊设备尤为明显。
一般机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60% 的费用，并可以利用车间现有的基础。
b.性能稳定可靠因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
c.提高生产效率机床经数控改造后,即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3～7 倍。
对复杂零件而言，难度越高，功效提高得越多。
CA6140型车床的传动系统
目的和重要性
研究目的
深入了解ca6140型车床的传动系统，探究其工作原理、组成 结构、性能特点以及维护保养等方面的知识，为实际操作和 维修提供理论支持。
重要性
随着工业生产的不断发展，车床作为重要的加工设备，其传 动系统的稳定性和精度直接影响到加工质量和生产效率。因 此，对ca6140型车床的传动系统进行深入研究具有重要的实 际意义。
• 智能化与自动化：随着工业4.0和智能制造的推进，未来的ca6140型车床传动 系统可以与数控系统、传感器等技术结合，实现智能化和自动化控制。通过实 时监测和调整传动系统的状态，可以提高加工精度和生产效率。
• 绿色环保：随着环保意识的提高，未来的ca6140型车床传动系统需要更加注 重绿色环保。可以采用低能耗、低噪音、低污染的设计，使用环保材料和清洁 能源，降低对环境的影响。
排屑系统将切削过程中产生的切屑及 时排出，保持加工区域的整洁。
04 传动系统的主要部件
主轴箱
01
主轴箱是车床传动系统 的重要组成部分，主要 负责传递主轴的旋转运 动。
02
主轴箱内部装有主轴， 主轴通过轴承安装在主 轴箱内，实现主轴的高 速旋转。
03
04
主轴箱还包含润滑系统， 用于为主轴和轴承提供 润滑，减少摩擦和磨损。
主轴箱的密封性能要好， 以防止润滑油泄漏和灰 尘进入，影响主轴的正 常运转。
进给箱
进给箱是车床传动系统的另一个重要部件，主要负责进 给运动的控制。
进给箱可以根据加工需求进行进给量的调整，实现不同 的切削速度和进给速度。
进给箱内部装有进给轴，进给轴上安装有丝杠或螺母， 通过丝杠或螺母的传动实现刀具的进给运动。
06 结论
对ca6140型车床传动系统的总结
CA6140车床的传动系统
48 ⅩⅩⅥ
48
Ⅻ
25 36
Ⅷ
Z12 齿条
ⅩⅩⅦ
59 18 31
四、纵向和横向进给传动链 3. 进给量计算
＝ f 1 5 3 8 6 3 1 3 0 2 u 0 5 2 3 5 u 6 28 纵 主 5 轴 3 81 30 70 3 56 基 32 65 倍 56
3 6 3 2 44 0 2 8 2 .5 12
正转时的最低转速：
n m 1 in 4 1 2( 5 1 3 3 0 .0 0 0 0 ) 4 5 2 5 2 3 1 8 2 8 2 8 2 0 0 5 2 0 0 r /m 8 6 1 r i/m 0 n
9
三、车螺纹传动链 1. 米制螺纹 1）米制螺纹的导程
L工1r主u 轴 总 L丝
20/80
6
二、主运动传动链 1. 传动路线 4）主轴转速的级数
主轴正转时：高速：2×3 = 6级，中低速： 2×3×2×2 = 24级
所以理论变速级数是：6＋24 = 30级。 但由于轴Ⅲ—Ⅳ—Ⅴ之间4条传动路线的 传动比分别为：
u1
2020 1 80 80 16
20 51 1
u2
80 50 4
32 56 29 48 80
f＝ 0.7u1u
纵
基倍
32
纵向机动进给量
33
五、刀架的快速移动传动链 1. 传动链
34
五、刀架的快速移动传动链 2. 传动路线表达式
13
电动机(0.25KW/2800r/min)
29
4 29
M8↑40/48
M 4030 8 30 48
M9↑40/48
M 4030 9 30 48
ca6140车床工作原理
ca6140车床工作原理
CA6140车床是一种常见的金属加工机床，它的工作原理如下：
1. 主轴驱动：CA6140车床的主轴由电机驱动，并通过齿条和
齿轮传动机构传递动力。
电机提供的扭矩使主轴旋转，从而带动工件进行旋转。
2. 刀架移动：CA6140车床的刀架可以在横向和纵向两个方向
上移动。
横向刀架移动由专用的导轨和螺杆驱动，纵向刀架移动则通过齿轮箱和螺旋齿轮传动实现。
刀架的移动可由手动或自动控制。
3. 切削过程：在工作时，工件被夹紧在主轴上，并通过主轴旋转。
刀架移动到合适的位置后，切削工具（刀具）会接触工件并进行切削。
刀架的运动控制可以调整切削角度和深度，以获得所需的加工效果。
4. 冷却润滑：加工过程中，刀具和工件会发生高温和摩擦，因此冷却润滑非常重要。
CA6140车床通常配备冷却液系统，用
于冷却和润滑切削区域，以防止过热和刀具损坏。
5. 车床操作：操作CA6140车床需要熟悉其控制系统和各个操
作手柄的功能。
例如，控制主轴的开关、调节切削深度和切削速度的旋钮等。
通过以上的工作原理，CA6140车床能够进行各种金属材料的
切削、开孔、螺纹加工等操作，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等行业。
CJK6140数控车床
CJK6140数控车床使用说明书中华人民共和国重庆宏钢数控机床目录一．机床外形二．机床的用途三．机床的要紧参数四．机床的传动系统五．机床的结构及调整六．冷却系统七．润滑系统八．机床的搬运和安装九．电气系统二．机床的用途本公司的CJK系列简式数控车床是专为适应市场需求，并在博采众长，幸免不足的基础上开发研制的产品，机床采纳开环数控系统操纵机床纵横两坐标，主轴为交流伺服电机调速结构，安装四工位电动刀架或排刀，能完成外园、内园、端面、锥面、切槽及各种螺纹等车削工作，专门适合批量生产加工工作。
三．机床要紧参数1、床身上最大工件回转直径Φ400 mm2、两顶尖的距离750，1000 mm3、溜板上最大回转直径Φ220 mm4、床鞍移动距离700mm5、主轴内孔直径Φ52mm6、主轴内孔锥度M67、主轴头部型式A268、主轴转速（r、p、m）9～1600（无极调速）9、X向最大移动距离250mm10、回转刀架工具容量 411、刀具座规格25X25（mm）12、尾座导筒最大移动距离150mm13、尾座导筒内孔锥度莫氏5号14、尾座横向移动距离（以主轴中心为准）±10mm15、主电机功率7.5KW16、冷却泵功率90W17、机床净重 2.5吨四、机床的传动系统1，主传动系统主电机经V型皮带直截了当传给主轴向，通过齿轮实现24级调速。
2，进给系统A、刀架纵向移动机床前部的驱动电机经联轴器直截了当使滚珠丝杆副带动刀架纵向移动B、刀架横向移动位于床鞍后部的驱动电机经联轴器直截了当使滚珠丝杆副带动刀架横向移动3，机床所用的轴承五，机床结构及调整1，主轴箱交流伺服调速时，主电机的旋转运动直截了当经窄4+4联组皮带传到主轴上。
由于采纳高精度的双列圆柱滚子轴承，使主轴结构简单，径向、轴向刚度专门好，通过调整锁紧螺母，专门容易使主轴的旋转精度达到中意成效。
2，纵向进给结构纵向进给结构展开如图2所示：图2 纵向进给机构1 纵向驱动电机2 联轴器3纵向电机座 4 纵向滚珠丝杆副5 纵向螺母座6 纵向轴承座7 锁紧螺母8 立板通过锁紧螺母，能够调整滚珠丝杆轴向窜动，摇动丝杆端部方头，能够移动床鞍。
任务一认识CA6140车床结构
任务一认识CA6140车床结构CA6140车床是一种通用的数控车床，主要用于加工轴类零件和孔类零件。
它具有稳定的结构和可靠的性能，是目前使用最广泛的车床之一CA6140车床的结构主要由床身、主轴箱、刀架、进给箱和电气控制系统等部分组成。
床身是车床的主体部分，由铸铁材料制成，具有很高的刚性和稳定性。
它的床身上面有两个导轨，用来支撑和引导刀架的移动。
床身的底部还设有箱体，用于储存润滑剂和冷却液。
主轴箱位于床身的一端，内部安装有主轴和变速器。
主轴通过马达驱动，可以实现高速旋转，并提供加工材料的动力。
变速器可以调整主轴的转速，以适应不同的加工要求。
刀架是用来安装切削刀具的部分，可以在床身的导轨上移动。
它分为横向刀架和纵向刀架，可以通过手动或数控系统控制移动。
刀架上还可以安装多个刀具，可以同时进行多道加工操作。
进给箱是车床的进给部分，用于控制工件的进给速度和加工深度。
通过电机驱动，可以实现工件在水平和垂直方向上的进给。
进给箱还可以根据加工要求调整进给速度和加工深度。
电气控制系统是车床的控制中心，用于控制车床的各项功能和参数。
它包括数控系统、伺服控制器和电器元件等。
数控系统可以编程控制车床的运动和加工过程，实现自动化生产。
伺服控制器可以实现精确的位置控制，提高加工精度。
电器元件是车床电气系统的重要组成部分，用于保证车床的正常运行和安全性能。
总之，CA6140车床具有稳定的结构和可靠的性能，在机械加工领域得到了广泛应用。
它的床身、主轴箱、刀架、进给箱和电气控制系统等部分相互配合，可以实现精密的加工操作。
同时，CA6140车床还具有较高的可定制性和易操作性，可以根据不同的加工需求进行调整和设置。
(整理)CA6140车床的传动系统.
2.2 CA6140型普通车床的传动系统分析机床的传动系统时，应根据被加工工件的形状确定机床需要哪些运动，实现各个运动的执行件和运动源是什么，进而分析机床需要有哪些传动链。
方法是：首先找到传动链所联系的两个端件(运动源和某一执行件，或者一个执行件和另一执行件)，然后按照运动传递顺序从一个端件向另一端件依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系，查明该传动链的传动路线以及变速、换向、接通和断开的工作原理。
机床运动计算按每一传动链分别进行，一般步骤为：(1) 确定传动链的两端件，如电动机—主轴，主轴—刀架等；(2) 根据传动链两端件的运动关系，确定它们的计算位移，即在指定的同一时间间隔内两端件的位移量。
例如，车床螺纹进给传动链的计算位移为：主轴转一转，刀架移动工件螺纹一个导程L(单位为mm)；(3) 根据计算位移以及相应传动链中各个顺序排列的传动副的传动比，列写运动平衡式；(4) 根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采用的配换齿轮齿数，或确定对其他变速机构的调整要求。
图2.4为CA6140型卧式车床的传动系统图，它是反映机床全部运动传递关系的示意图。
图2.4 CA6140型卧式车床的传动系统图2.2.1 主运动传动链1．传动路线主运动传动链的作用是把电动机的运动传给主轴，使主轴带动工件实现主运动。
主运动由电动机经三角皮带传至主轴箱中的轴Ⅰ。
在轴Ⅰ上装有双向多片式摩擦离合器M 1，M 1的作用是使主轴(轴Ⅵ)正转、反转或停止。
M 1左、右两部分，分别与空套在轴Ⅰ上的两个齿轮连在一起。
当压紧离合器M 1左部的摩擦片时，轴Ⅰ的运动经M 1左部的摩擦片及齿轮副5638或5143传给轴Ⅱ。
当压紧离合器M 1右部分的摩擦片时，轴Ⅰ的运动经M 1右部的摩擦片及齿轮Z 50 传给轴Ⅶ上的空套齿轮Z 34，然后再传给轴Ⅱ上的齿轮Z 30，使轴Ⅱ转动。
c6140课程设计
c6140课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握C6140车床的基本结构、工作原理及其操作方法；2. 掌握机床切削加工的基本概念，了解金属材料的切削性能；3. 掌握机床加工中的安全操作规程，了解机床的维护保养知识。
技能目标：1. 能够独立操作C6140车床，完成轴类、盘类等零件的基本加工；2. 能够根据加工要求选择合适的刀具、切削参数，进行简单零件的加工；3. 能够分析并解决机床加工过程中出现的问题，具有一定的故障排除能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械加工专业的兴趣，激发学生的学习热情和积极性；2. 培养学生严谨的工作态度，养成良好的操作习惯，提高安全意识；3. 培养学生的团队协作精神，学会沟通、交流，提高解决问题的能力。
本课程针对中职院校机械加工专业学生，结合C6140车床的实际情况，注重理论知识与实践操作的结合。
课程目标具体、可衡量，旨在使学生掌握机床加工的基本知识和技能，培养安全意识，提高职业素养，为今后的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. C6140车床结构及工作原理：介绍车床的主要部件及其功能，分析车床的工作原理，使学生了解车床的基本构造。
2. 车削加工基本概念：讲解车削加工的定义、分类及加工范围，使学生掌握车削加工的基本知识。
3. 刀具和切削参数选择：学习各种车刀的结构、类型及其应用，探讨切削速度、进给量和切削深度的选择原则，提高学生加工过程中的参数设置能力。
4. 车床操作与加工：详细讲解C6140车床的操作步骤，包括机床的启动、停止、工件装夹、刀具安装等，以及轴类、盘类等零件的加工方法。
5. 安全操作规程与机床维护：强调车床操作中的安全注意事项，介绍机床的日常维护和保养方法，提高学生的安全意识和设备维护能力。
6. 故障分析与排除：分析车削加工过程中可能出现的故障及原因，探讨相应的解决方法，培养学生解决问题的能力。
教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，系统性地安排教学大纲。
C6140车床详细介绍
四、机床的主要技术性能（规格）
五、机床的传动系统 表示机床全部运动传动关系的示意图，是一种原理性
图纸。 绘制传动系统图的几点规定：
1.按国标GB138-74规定符号绘制传动元件； 2.与机床实际投影相比不应产生严重失真； 3.允许用大括号或虚线表示齿轮啮合； 4.有一定的比例要求； 5.必须注明传动的有关参数。
溜 板 箱 的 开 合 螺 母 结 构
四 方 刀 架 的 结 构 图
CA6140四方刀架图
四 方 刀 架 的 转 位 机 构
CA6140尾架图
CA6140床身图
谢谢聆听
展 开 图 的 剖 切 面6140主轴来自剖面图主轴的轴承结构图
车床主轴轴端的结构形式
其 他 形 式 的 车 床 主 轴 轴 端 结 构
制动器的两种形式
CA6140主轴箱图
CA6140主轴图
摩 擦 离 合 器 结 构 图
CA6140摩擦离合器与制动器的联动
CA6140摩擦离合器
换向机构； 基本变速组； 增倍变速组； 扩大螺距机构 （2）模数螺纹（公制蜗杆） M3、M4脱开；M5接合。挂轮 64/100、100/97。 （3）英制螺纹 Ta＝1/a英寸＝25.4/a毫米 M3、M5接合；M4脱开。挂轮 63/100、100/75。 移换机构。 XIII和XIV轴间的25/36；M3；XIV、XV、 XVI轴间的25/36、36/25及36/25。
（3）横向进给量（64种） fi横＝1/2fi纵
3、刀架的快速移动 目的：节省辅助时间。 路线：小电机－XXII轴－刀架。 超越离合器M8：避免运动干涉。 快速移动的换向：依靠M6、M7。 安全离合器M8：过载保险装置。
CA6140车床的传动系统
m＝ 7 u u
4K 基 倍
17
资料仅供参考
三、车螺纹传动链 3. 英制螺纹 1）英制螺纹的导程
L＝ a 1K (英 ）寸 ＝ 1 2.4 5 K (m)m
a
a
18
三、车螺纹传资料动仅供参考链 3. 英制螺纹 2）传动链
19
资料仅供参考
三、车螺纹传动链 3. 英制螺纹 3）运动平衡式
＝＝ L2.4 K 51 r5 3 8 3 6 3 1 0 1 0 3 6 u 12 a a (主 ）5 轴 3 81 30 70 5 u25 倍 基
L＝7uu 基倍
14
资料仅供参考
三、车螺纹传动链 2. 模数螺纹 1）模数螺纹的导程
Lm＝Km
15
三、车螺纹传动链资料仅供参考 2. 模数螺纹 2）传动链
16
资料仅供参考
三、车螺纹传动链 2. 模数螺纹 3）运动平衡式
＝ ＝ K L m
m 1 r ( 主 ）5 5 轴 3 3 8 8 1 6 3 3 1 9 0 4 3 2 0 7 0 u 基 6 5 0 3 2 3 2 6 5 u 倍 6 5 1
ⅩⅤ 25 36 ⅩⅣ 36 25
M8↑40/48
M 4030 8 30 48
M9↑40/48
M 4030 9 30 48
ⅩⅫ ⅩⅩⅤ
63 100 100 75
26/ 28 28/ 28 32/ 28 36/ 28 19/ 14 20/ 14 33/ 21 36/ 21
28 ⅩⅧ 80
48 ⅩⅩⅥ
a＝
7u 基
K
4u
倍
20
资料仅供参考
三、车螺纹传动链 4. 径节螺纹 1）径节螺纹的螺距
ca6140车床的工作原理
ca6140车床的工作原理
CA6140车床是一种常见的金属加工机床，它的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 主轴和进给系统：CA6140车床的主轴由电机驱动，通过皮带传动或齿轮传动将动力传递给主轴。
主轴的转速和进给速度可以通过操作面板进行调节。
进给系统控制工件在车刀下的移动速度，一般由进给电机、传动装置和导轨系统组成。
2. 工作台和车刀架：CA6140车床的工作台安装在床身上，并可沿床身进行移动。
工作台上可装夹需要加工的工件，工作台的移动由进给系统控制。
车刀架安装在工作台上，可以在纵向和横向两个方向上进行移动。
车刀架上安装有车刀，用于切削工件。
3. 切削过程：在加工过程中，工件被夹紧在工作台上，并沿着床身进行移动。
同时，切削过程中车刀架也进行相应的移动，将车刀接触到工件表面进行切削。
车刀切削时可以沿工件的轴向（纵向进给）或者垂直于工件轴向（横向进给）进行。
4. 冷却系统：在切削过程中，为了降低摩擦、冲击和热量对工件和车刀的影响，需要使用冷却液进行冷却。
冷却液通过冷却液泵从储液箱中抽取，并通过冷却系统喷洒到切削区域，起到冷却和润滑的作用。
综上所述，CA6140车床的工作原理涉及到主轴和进给系统、
工作台和车刀架、切削过程以及冷却系统等方面，通过这些组成部分的配合和运动，实现对工件的精确加工。
车床(C6140)上课
3．照明和信号电路的分析
照明电路采用36V安全交流电压，信号回路采用6.3V的交流电压，均由控制变压 器二次侧提供。FU5是照明电路的短路保护，照明灯EL的一端必须保护接地。 FU4为指示灯的短路保护，合上电源开关QF，指示灯HL亮，表明控制电路有电。
5）指示灯亮但各电动机均不能启动
造成这种故障的主要原因是FU6的熔体断开，或挂轮架的皮带罩没有罩好， 行程开关SQ1（1-2）断开。
6）行程开关SQ1、SQ2故障
CA6140车床在使用前首先应调整SQ1、SQ2的位置，使其动作正确，才能 起到安全保护的作用。 但是由于长期使用，可能出现开关松动移位，致使打开床头挂轮架的皮带 罩时SQ1（1-2）触点断不开或打开配电盘的壁龛门时SQ2（1-11）不闭合， 因而失去人身安全保护的作用。
④根据FR1动作情况将钳形电流表卡在M1电动机的三相电源的输入线上，测 量其定子平衡电流。
钳形电流表的挡位应选用大于额定电流值2~3倍的挡位 ⑤根据电流的大小采取相应的解决措施。
技术要求及注意事项：
• ①如电动机的电流等于或大于额定电流的120%，则电动 机为过载运行，此时应减小负载。
带电测量！
④启动机床。用万用表的AC500~750V挡检查KM1交流接触器的进出线三相之间 的电压应为380（1±10%）V。 ⑤若以上无误，切断电源拆开电动机三角形接线端子，用兆欧表检测电动机的 三相绕组。
（2）CA6140车床电动机缺相不能运转的检查
断电！
机电一体化系统设计课程设计报告车床经济型数控改装设计
《机电一体化系统设计》课程设计题目一一、任务分析1．设计题目：CA6140车床经济型数控改装设计2．设计内容与要求：将CA6140普通车床改造成经济型数控车床。
要求该车床具有切削螺纹的功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。
系统分辨率纵向：0.01mm，横向：0.005mm。
设计参数如下：最大加工直径：在床面上400mm在床鞍上210mm最大加工长度：1000mm快进速度纵向 2.4m/min横行 1.2m/min最大切削进给速度纵向0.5m/min横行0.25m/min代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式增量值、绝对值通用控制坐标数 2最小指令值纵向0.01mm/pulse横行0.005mm/pulse刀具补偿量0~99.99mm进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm横行0.075mm自动升降速性能有二、总体方案设计接到数控装置的设计任务以后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分机械部分和电气部分进行设计计算。
现以机电一体化的典型产品经济型数控机床为例，分析总体方案的拟定的内容和应该考虑的问题。
机床数控系统总体方案的拟定应包括以下内容：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，微型计算机数控系统的选择、设计等。
应根据毕业设计任务书及要求提出系统总体方案，对方案进行分析比较和论证，最后确定总体方案。
1．总体设计方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在考虑总体设计方案时，应遵守的基本原则是：在满足设计要求的前提下，对机床的改造应尽可能少，以降低成本。
1)数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续（轮廓）控制系统。
由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控（MNC）系统采用连续控制系统。
2)伺服进给系统的选择数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。
采用直流或交流伺服电机驱动的闭环控制方案的优点是可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差、传动间隙及干扰等对加工精度的影响。
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C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计设计说明书一、绪论31.机床数控改造的意义32.数控改造的主要内容33.车床数控改造的必要性与可行性4二、课题任务及要求41.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计4 2．主要技术要求4三、进给系统的改造与设计方案5四、纵向进给系统的设计计算51.脉冲当量的确定52.切削力的计算53.滚珠丝杆螺母副的计算和选型64.同步带减速箱的设计75.步进电机的计算与选型96.同步带传递功率的校核13五、绘制进给系统的装配图13六、控制系统的硬件电路设计14七、步进电机驱动电源选用17八、总结19一、绪论1.机床数控改造的意义普通卧式车床应用广泛，约占车床类总数的65%。
卧式车床主轴转速和进给量的调整范围大，工艺范围广，能进行多种表面的加工。
但其结构也有不足之处，如刚度低，抗震性差，传动件间存在间隙，精度不足，且受操作人员技能的限制较大。
而数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、尺寸多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。
但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大而使中小型企业心有余而力不足。
而机床的数控化改造由于其投资少、周期短，改造后能满足企业生产的需要，并且能有效地利用机床的剩余价值，成为中小型企业的首选。
a.节省资金机床的数控改造同购置新机床费相比，一般可节省40% ～ 60% 的费用，大型及特殊设备尤为明显。
一般机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60% 的费用，并可以利用车间现有的基础。
b.性能稳定可靠因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
c.提高生产效率机床经数控改造后,即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3～7 倍。
对复杂零件而言，难度越高，功效提高得越多。
且可以不用或少用工装，不仅节约了费用，而且可以缩短生产准备周期。
2.数控改造的主要内容对卧式车床进行改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；将手动的刀架换成能自动换刀的电动刀架。
这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。
由于加工过程中的切削参数、切削次序和刀具都可以按程序自动进行调节和更换，再加上纵、横向的联动进给功能，所以，改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的的回转零件，并能实现多工序集中车削，从而提高生产效率和加工精度。
3.车床数控改造的必要性与可行性数控技术是先进制造技术的核心技术，它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平和综合国力的强弱，具有超越其经济价值的战略物资地位。
目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。
由于我国企业大部分数控机床和数控系统依赖进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设备维修力量薄弱，进口的备件维修成本高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。
因此目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。
为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。
二、课题任务及要求1.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计2．主要技术要求：⑴床身最大加工直径为400mm⑵最大加工长度1000mm⑶Z向脉冲当量 z=0.01mm/脉冲；⑷Z方向最快移动速度νzmax=6000mm/min；⑸Z方向最快工作速度νzmaxf=800mm/min；⑹Z方向定位精度+-0.02mm；⑺可以车削柱面、平面、锥面与球面等；⑻安装螺纹编码器，可以车削米/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm；⑼安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀；⑽自动控制主轴的正转、反转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号；⑾自动控制冷却泵的起/停；⑿安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；⒀纵、横向安装限位开关；⒁数控系统可与PC机串行通信；⒂显示界面采用LED数码管，。
三、进给系统的改造与设计方案1．拆除挂轮架所有齿轮，在此寻找主轴的同步轴，安装螺纹编码器。
2．拆除进给箱总成，在此位置安装纵向进给步进电动机与同步带减速总成。
3．拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮条，在床鞍的下面安装纵向滚珠丝杆的螺母座与螺母座托架。
4．拆除四方刀架与小滑板总成，在中滑板上方安装四工位立式电动刀架。
5．拆除中滑板下的滑动丝杠螺母副，将滑动丝杠靠刻度盘附近的两个推力轴承，换上滚珠丝杆副。
6．将横向进给步进电机通过法兰座安装到中滑板后部的床鞍上，并与滚珠丝杠的轴头相联。
7．拆去三杠（丝杠、光杠与操纵杠），列换丝杠的右支承。
四、纵向进给系统的设计计算纵向传动部件的计算和选型主要包括：确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、设计减速箱、选择步进电动机等。
1.脉冲当量的确定根据设计任务的要求，Z方向（纵向）为δz=0.01mm/脉冲。
2.切削力的计算设工件为碳素结构钢，σb=650MPa；选用刀具材料为硬质合金YT15；刀具几何参数为：主偏角κr=60°,前角γ0=10°,刃倾角λ=-5°；切削用量为：背吃刀量ap =3mm，进给量f=0.6mm/r,切削速度vc=105m/min。
查表得：Cfc =2795,xfc=1.0,yFc=0.75,nfc=-0.15.查表得：主偏角修正系数kr的修正系数k krFc =0.94；刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数值均为1.0。
由经验公式，算得主切削力Fc =5673.4N。
由经验公式Fc:Ff:Fp=1:0.35:0.4,算得纵向进给切削力Ff =935.69N，背向力Fp=1069.36。
3.滚珠丝杆螺母副的计算和选型⑴工作载荷Fm的计算已知移动部件总重G=1300N；车削力Fc=2673.4N，Fp=1069.36N，根据F z=F c,F y=F p,F x=F f的对应关系，可得：F z=2673.4N,F y=1069.36N,F x=935.69N。
选用矩形——三角形组合滑动导轨，查表得，取K=1.15,μ=0.16，代入F m=KF x+μ(F x+G),得工作载荷Fm≈1712N。
⑵最大载荷FQ的计算设本机床Z向在承受最大切削力条件下最快的进给速度v=0.8m/min,初选丝杆基本导程P h=6mm，则此时丝杆转速n=1000v/P h≈133r/min。
取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h，代入L0=60nT/106，得丝杆寿命系数L=119.7（单位为：106r）。
查表知，取载荷系数f w=1.15，再取硬度系数，f H=1，求得最大动载荷为F Q=3L0f W f H F m≈9730N。
⑶初选型号根据计算出的最大动载荷，查表知，选择启东润泽机床附件有限公司生产的FL4006型滚珠丝杆副。
其公称直径为40mm，基本导程为6mm，双螺母滚珠总圈数为3×2圈=6圈，精度等级取4级，额定动载荷为13200N，满足要求。
⑷传动效率η的计算将公称直径d0=40mm，基本导程P H=6mm，代入λ=arctan[Ph/(πd0)]，得丝杆螺旋升角λ=2°44′。
将摩擦角ϕ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ϕ),得传动效率η=94.2%。
⑸刚度的验算①纵向滚珠丝杆的支承，采取一端轴向固定，一端简支的方式，固定端采取一对推力角接触球轴承，面对面组配。
丝杠加上两端固定后，左、右支承的中心距离约为a=1479mm；钢的弹性模量为E=2.1×105MPa；查表知，滚珠直径D w=3.9688mm，算得丝杆底径d2=公称直径d0-滚珠直径D w=36.0312mm，则丝杆载面积S=πd22/4=1019.64mm2。
算得丝杆在工作载荷Fm作用下产生的拉/压变形量δ1=F ma/(ES) ≈0.01197mm ②根据公式Z=（πd0/D w）-3，求得单圈滚珠数目Z=29；该型号丝杠为双螺母,滚珠总圈数为3×2=6，则滚珠总数量为Zξ=29×6=174。
滚珠丝杆预紧时，取轴=F m/3≈571N,由相关公式计算，求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量向预紧力FYJδ2≈0.00117mm。
因为丝杆有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形是可减小一产，=取δ2=0.000585mm。
③将以上计算出的δ1和δ2代入δ总=δ1+δ2，求得丝杆总变形量（对应跨度1497mm）δ总=0.012555mm=12.555μm。
查表知，4级精度滚珠丝杆任意300mm轴向行程内的变动量允许16μm，而对于跨度为1497mm的滚珠丝杠，总的变形量δ总只有12.555μm，可见丝杆刚度足够。
⑹压杆稳定性的校核根据相关公式计算失稳时的临界载荷F k。
查表知，取支撑系数f k=2；由丝杠底径d2=36.0312mm，求得载面惯性矩I=πd24/64≈82734.15mm4；压杆稳定安全系数取K=3（丝杆卧式水平安装）：滚动螺母轴向固定处的距离a取最大值1497mm。
代入相关公式，得临界载荷F k≈51012N，远大于在工作载荷F m（1712N），故丝杆不会失稳。
综上述，初选的滚珠丝杠副满足使用要求。
4.同步带减速箱的设计为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩，同时也为了使传动系统的转动惯量尽可能的减小，传动链中常采用减速传动。
设计同步带减速箱需要的数据有：带输送的功率P；主动轮转速n1和传动比i；传动系统位置和工作条件等。
根据改造经验，CA6140车床纵向步进电动机的最大静转矩约在15-25N·m之间选择。
今初选电动机型号为130BYG5501，五相混合式，最大静转矩为20N·m，十拍驱动时步距角为0.72°。
⑴传动比i的确定已知电动机的步距角为α=0.72°,脉冲当量δz=0.01mm/脉冲，滚珠丝杆导程P h=6mm。
据相关公式算得传动比为i=1.2。
⑵主动轮最高转速n1由纵向床鞍的最快移动速度v zmax=6000mm/min，可以算出主动轮最高转速n1=(v zmax/δz)×α/360=1200r/min。
⑶确定带的设计功率P d预选的步进电动机在转速为1200r/min时，对应的步进脉冲频率为f max=1200×360/（60×α）=1200×360/（60×0.72）Hz=10000Hz。