CA6132普通车床的数控化改造
摘要
随着现代科技和社会生产水平的不断提高，零件的精度要求越高，要求用于零件加工的机床有更高的精度和自动化。考虑到机床的生产能力和成本问题，以旧车床为基础，通过数控化改造提高机床的占有率是一条节约资金而又快速有效的方法。本文以CA6132作为研究对象，主要研究内容如下。
本文对CA6132普通车床的数控化改造进行了深入研究，包括对数控车床结构的分析、数控车床的改造方案、主传动系统的设计、主轴的形状结构的设计与计算、主电动机的选择、进给伺服电机的选用、滚珠丝杆的计算与选用。根据机械、动力学原理，重新设计了车床的主传动系统，使车床实现变频无级调速。结合车床工作条件加工质量，合理选择滚珠丝杆、齿轮和伺服电机。通过以上的设计即可实现数控车床的改造，实现要求的技术参数。
关键词：机床占有率 数控化改造 伺服电机 主传动 滚珠丝杆
Numerical control innovation of CA6132
common lathe
Abstract：With the continuous improvement of modern science and technology and the level of social production, the higher the accuracy of the parts, the requirements for the machine tool has a higher precision of parts processing and automation. Considering Machine tool production capacity and cost into consideration, improving machine toolˊshare by numerical control transformation is an efficient and quick way.
In this paper, the CA6132 ordinary lathe numerical control transformation was studied. That includes the analysis of the numerical control lathe structure, the retrofit scheme of numerical control lathe, the main drive system design, the shape of the spindle structure design and calculation, the choice of main motor, feed servo motor selection, calculation and selection of ball screw. The main drive system of machine tool was redesigned According to the principle of machinery and dynamics, making makes the lathe realize frequency conversion step less speed regulation. Combined lathe processing quality of working conditions, choose the ball screw, gear, and servo motor. Design of CNC lathe can be realized through the above reform, realizing technical parameters as required.
Key words: machine toolˊshare numerical control transformation servo motor
目录
第1章 绪论.......................................................................................................... 1
1.1数控技术与数控机床.............................................................................. 1 1.2 数控化改造的背景................................................................................. 1 1.3 数控化改造的优点................................................................................. 2 1.4 普通车床数控化改造的现状................................................................. 3
1.4.1数控化改造国内外发展现状....................................................... 3 1.4.2 普通机床数控化改造的趋势...................................................... 3 1.5 数控化改造的目的和内容..................................................................... 4
1.5.1 数控化改造的目的...................................................................... 4 1.5.2 数控化改造的内容...................................................................... 5 本章小结........................................................................................................ 5 第2章 机械部分数控化改造总体方案.............................................................. 6
2.1 CA6132普通车床与数控车床的参数对比 ........................................... 6 2.2 数控化改造的总体设计方案................................................................. 7
2.2.1主传动系统................................................................................... 7 2.2.2进给传动系统的改造................................................................... 7 2.2.3刀架的改造................................................................................... 8 2.2.4 改造方案图.................................................................................. 9 本章小结........................................................................................................ 9 第3章 主传动系统的数控化改造.................................................................... 10
3.1 主传动系统的传动方式....................................................................... 10 3.2 主轴驱动与控制................................................................................... 11 3.3 主轴电动机........................................................................................... 11 3.4 主轴组件............................................................................................... 12
3.4.1 主轴组件的性能要求................................................................ 12 3.4.2 主轴............................................................................................ 12 3.4.3 主轴轴承.................................................................................. 13 3.4.4 主轴组件的计算...................................................................... 13
3.5 带传动设计........................................................................................... 15
3.5.1 带轮............................................................................................ 16 3.5.2 同步带的选用与计算................................................................ 16 本章小结...................................................................................................... 18 第4章 进给系统的数控化改造........................................................................ 19
4.1 进给伺服系统的组成........................................................................... 19 4.2 进给伺服系统的基本要求................................................................... 19 4.3 进给伺服系统的控制方式................................................................... 20 4.4 进给系统改造....................................................................................... 21
4.4.1 电动机的选用............................................................................ 21 4.4.2 滚珠丝杆的计算与选择............................................................ 21 4.4.3 齿轮传动消隙机构.................................................................... 29 本章小结...................................................................................................... 29 第5章 自动换刀装置的设计............................................................................ 31
5.1 自动换刀装置的作用与要求............................................................... 31 5.2 自动换刀装置的选用........................................................................... 31 本章小结...................................................................................................... 31 结 论.................................................................................................................. 32 致 谢.................................................................................................................... 33 参考文献.............................................................................................................. 34
第1章 绪论
1.1数控技术与数控机床
数控技术，简称数控(Numerical Control——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computer Numerical Control——CNC)。 采用了数控技术进行控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础，它很好地解决了形状结构复杂、精度要求高及小批量零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的发展水平和方向。与普通机床相比，数控机床能够自动换刀、自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线的加工，加工精度和生产效率都比较高，因而应用日益广泛[2]。
1.2 数控化改造的背景
随着国内外科技水平的不断发展，各行业对机械产品的性能和质量有了很高的要求。同时产品的更新换代也在加快。所以机床不仅仅要求有很高的生产率与精度，而且要能迅速适应产品的交换。普通的机床已经不能满足生产的需要，从而催生了数控机床，加快了数控化改造的发展。
随着微电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速地发展起来。尽管数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率。同时数控机床是实现柔性化、灵捷化、智能化和信息化加工制造的基本单元。但是我国现有数控机床的占有率却不容乐观，我国机床总量约380万台，其中数控机床只有11万台，数控机床占有率不足3%，而一些发达国家已达到20%以上[1]。逐步提高数控机床的占有率，已经成为我国制造技术发展的总趋势。而提高数控机床占有率的方法有两种：其一是通过增添新的数控机床，但是由于数控机床的价格昂贵，一次性投资大，并且很多企业还拥有大量的普通机床，所以考虑到资金与资源的利用，这种方法很难实施。其二是对