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1、题目:卧式车床数控化改造设计纵向进给系统设计,答辩人:闫红旗指导老师:张卫 张少文,2009.5.16,2,主要内容,一、课题研究的背景和现状二、课题研究的目的和意义三、课题研究的主要内容四、课题研究的展望,3,一、课题研究的背景和现状,目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3。用普通机床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。,4,一、课题研究的背景和现状,1.1 国内数控机床的发展现状:1)除少量机床以FMS
2、模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2)国产数控机床不能满足市场的需求 1.2 国外数控机床的发展现状:1)国际机床市场的消费主流是数控机床 2)国外数控机床的网络化,5,一、课题研究的背景和现状,1.3 数控系统的发展趋势:1)继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 2)向高速化和高精度化发展 3)向智能化方向发展,6,二、课题研究的目的和意义,2.1 本课题研究的目的：要求在对卧式车床的改造任务和功能需求作出认真分析的基础上，做好总体改造方案设计及纵向进给系统的详细设计。通过这一典型机电一体化产品的开发设计，培养综合运用所学专业知识改造开
3、发新产品及解决工程实际问题的能力。,7,二、课题研究的目的和意义,2.2 本课题研究的意义：数控机床是制造业实现生产现代化的主机,数控技术的水平高低和机床的数控化率是衡量一个国家工业发展水平的重要标志。目前我国机床的数控化率还不到5%,新机床的数控化率也仅为6%。无论从数控技术水平和机床的数控化率都大大落后于西方发达国家。由于机床以及技术的不断进步,机床改造已是个”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,具有重要的现实意义和使用价值:（1）节省资金。（2）性能稳定可靠。（3）提高生产效率。,8,三、课题研究的主要内容,3.1 CA6140普通车床介绍CA61
4、40 C-类代号(车床类机床)A-结构特性代号 6-组代号(落地及卧式车床组)1-系代号(卧式车床系)40-主参数(最大工件回转直径的1/10),9,C6140普通卧式车床的结构布局,10,三、课题研究的主要内容,CA6140普通车床各部分功能介绍主轴箱是支撑主轴并带动工件作回转运动。进给箱是进给传动系统的变速机构。交换齿轮箱是用来将主轴的回转运动传递到进给箱。溜板箱是接受光杆传递的运动，驱动床鞍和中、小滑板及刀架实现车刀的纵横进给运动。,11,主要结构及运动特点,由主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆、光杆、床身等组成,12,主轴变速箱功能：支承主轴和传动其旋转,13,进给箱：变换被
5、加工螺纹的种类和导程，以及获得所需的各种进给量,14,溜板箱：将丝杠或光杠旋转运动变为溜板和车刀的直线进给运动,15,CA6140卧式车床的功能,16,三、课题研究的主要内容,3.2 总体方案的确定 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。总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。,17,三、课
6、题研究的主要内容,普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS51系列单片机扩展系统。,18,三、课题研究的主要内容,根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU
7、外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。设计自动回转刀架及其控制电路。纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。,19,三、课题研究的主要内容,3.3 机
8、械系统的改造设计方案进给系统的改造与设计方案。主传动系统的改造方案。安装电动卡盘。换装自动回转刀架。螺纹编码器的安装方案。,20,三、课题研究的主要内容,3.4 纵向进给系统的详细设计与计算 脉冲当量的确定。切削力的计算。滚珠丝杠螺母副的设计及计算。齿轮传动的计算。步进电动机的选择。,21,三、课题研究的主要内容,3.5 数控系统硬件电路设计和软件设计数控系统基本硬件组成。单板机控制系统的设计。软件设计。,22,四、课题研究的展望,全功能的数控系统虽然功能丰富，但成本高，我国的一般中小企业购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化、以提高生产效率。经济型数
9、控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格。目前我国经济型数控系统发展迅速，研制了几十种简易NC系统，有力地促进了我国数控事业的发展。改造后的车床，可手动、机动操作，操作简单，使用方便，价格低廉，其性能价格比适中；而且还能解决复杂零件的加工精度控制问题，节约大量工装费用，减轻工人的劳动强度，提高工人素质。,23,致 谢,我的论文写作和课题研究是在各位老师和同学的关心、帮助下完成的。在此，我感谢他们对我的支持，我要深深感谢用心血汗水教育我的老师们：张卫老师和张少文老师，他们渊博的知识，对教育的执著，严谨的治学态度，使我终身受益。感谢我周围的同学们，他
10、们给了我无微不至的关心和帮助，他们勤奋严谨的学习态度是我学习的榜样。,24,谢 谢,MajpjMVcyzj21HLfrvy96dv02lPPfYgxUS7IYmZkyEmZ0kGeYZS3bpLCkYH1lt4EK7CxmUX3ijoYSOer7ZuaVWYgz4EpZrUirVpMzzvNtf1XZw5oswSXOtFaejnOcmfE1lZgnN1RSXg8wLCG8CVQ3XPJMvodPFWcpiYJgZazNSEPNIaklYSu7qSd1UpaxmZDlpN9zW7kljfsLCLi26Yv109ffbnDH8LbUN1G6ACURQ39eG12KHL9tXsZ1jzgoCK8g1
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