普通机床数控改造毕业设计论文

普通CA6140车床的经济型数控改造

前言

1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6％。我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工

程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。

机床改造的必要性：

企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。

普通车床经过多次大修后，其零部件相互连接尺寸变化较大，主要传动零件几经更换和调整，故障率仍然较高，采用传统的修理方案很难达到大修验收标准，而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。

数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达±0.01至0.02mm，已能满足CA6140车床改造后加工零件的精度要求。

经济型数控机床的特点：

一．价格便宜。仅数控系统与国外同类型数控系统比，前者只需1～2万元，而国外系统需十几至几十万元。因此，它特别适合对国内企业现有普通机床进行改造。

二．解决复杂零件的加工精度控制，提高生产率。对经济型数控车床，一般可提高工效3—7倍。

三．适合于多品种、中小批量产品的自动化加工，对产品的适应性强，对于不同零件的加工，可以通过改变不同的加工程序和更换不同的刀具来实现。

四．提高产品质量，降低废品率。尤其是加工的产品尺寸一致性好，合格率高。

五．节约工装费用，降低成本。经济型数控车床可以不用工装或少用工装，尤其对于复杂零件，不用靠模或成型刀具，不仅节约了费用，而且还可以缩短生产周期。

六．减轻工人的劳动强度。

七．提高工人素质，促进技术进步和科技成果的普及应用。为由“体力型”向“智能型”转变创造了条件。

机床的数控化改造主要内容有以下几点：

其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；

其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；

其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；

其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改装成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改装成能自动换刀的回转刀架。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加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动进行调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。

正文

一机械部分

数控机床进给伺服系统运动及动力计算如下：

1.1技术参数：

1.2 选择脉冲当量

根据机床精度要求确定脉冲当量：纵向 0.01mm/步横向 0.005mm/步

1.3 计算切削力

1.3.1 纵车外圆

主切削力Fz=0.67Dmax1.5=0.67×4001.5=5360(N)

按切削力各分比例

Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4

则Fx=5360×0.25=1340(N)

Fy=5360×0.4=2144(N)

1.3.2 横切端面

主切削力Fzˊ可取纵切的1/2，为2680N.此时走刀抗力为Fyˊ,吃刀抗力为Fxˊ.

Fzˊ:Fxˊ:Fyˊ=1:0.25:0.4

Fxˊ=2680×0.25=670 Fyˊ=2680×0.4=1072N

1.4滚珠丝杠螺母副的计算和选择

1.4.1横向进给丝杠

1.计算进给牵引力