CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计概述

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CK6140数控车床进给系统设计(全套图纸+论文)

CK6140数控车床进给系统设计(全套图纸+论文)

摘要CK6140型数控机床,主运动系统采用1.26和1.58两种公比的混合公比传动系统,并用双速电机驱动,结构简单转速范围广。

合理地确定有关结构参数及动力参数,并对传动轴、齿轮、键等进行粗算及检验计算。

粗选步进电机及滚珠丝杠,构成开环控制系统。

关键词:数控;机床;开环控制第1章绪论1.1数控机床的发展趋势我国数控机床产量持续高速增长,根据市场需求和技术发展趋势,应重点推进高效、精密为核心的数控机床“”级工程,加强民展性能、高可靠性数控功能部件,积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础,镄的民展一直备受人们关注。

数控机床以其卓越的柔性的自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。

它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,因此数控技术成为先进成为先进制造技术的一项核心技术。

通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用,促进了数控机床性能和质量的进一步提升,使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。

近6年来,我国数控金切机床(简称数控机床)产量一直以年均增长超过30%速度发展。

据初步统计,2004年数控机床的产量为51860台,事比增长40.8%,数控机床的消费量约74000台,事比增长32%。

数控机床需求的旺盛也促进了2004年内建的三资和民营机床厂以及数控机床品种的明显增加。

与此同时,甸进口的数控机床数量也在逐年同步增加,而且进口数控机床的消费额的增长趋势更快。

2004年数控机床的进口数量同比年增长30%,而进口消费额的增长却达52%,从而导致国产数控机床在国内市场消费额中的所占比例已不足30%。

之所以出现这一现象,其主要原因在于国内市场对技术和附加值高的高效、精密和高性能大型、重型数控机床需求增长,需要靠进口解决。

振兴我国数控机床市场占有率应着重于剖析数控机床及由其组成的制造系统(生产线)的技术现况及民展趋势,探讨使其能适应变批量,多品种、高质量、低成本以及具有快速响应的柔性和符合环保的未来生产模式的解决方案。

CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计

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。

CLK6140轻型数控车床主运动与进给系统结构设计说明书

CLK6140轻型数控车床主运动与进给系统结构设计说明书

CLK6140轻型数控车床主运动及进给系统结构设计说明书1 总体方案1.1 CLK6140的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内,机床数控技术的发展迅速,经历了六代两个阶段的发展过程。

其中,第一个阶段为NC阶段;第二个阶段为CNC阶段,从1974年微处理器开始用于数控系统,即为第五代数空系统。

在近20多年内,在生产中,实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统,其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。

从20世纪90年代开始,微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进,PC微机的发展尤为突出,无论是软硬件还是外器件的进展日新月异,计算机所采用的芯片集成化越来越高,功能越来越强,而成本却越来越低,原来在大,中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。

在美国首先推出了基于PC微机的数控系统,即PCNC系统,它被划入为所谓的第六代数控系统。

下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。

数控技术的发展趋势:1.1.1性能方面的发展趋势(1)高速高精度高效(2)柔性化(3)工艺复合和轴化(4)实时智能化1.1.2功能发展方面(1)用户界面图形化(2)科学计算可视化(3)插补和补偿方式多样化(4)内置高性能PLC(5)多媒体技术应用1.1.3体系结构的发展(1)集成化(2)模块化(3)网络化(4)开放式闭环控制模式1.2 CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定1.2.1 数控车床数控车床又称数字控制(Numbercal control,简称NC)机床,它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床,而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。

数控车床是基于数字控制的,它与普通车床不同的是,数控车床的主机结构上具有以下特点:(1).由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统,因此,数控机床的机械传动结构得到了简化。

(2).为了适应数控车床连续地自动化加工,数控车床机械结构,具有较高的动态刚度,阻尼精度及耐磨性,热变形较小。

C6140车床详细介绍(完整)ppt课件

C6140车床详细介绍(完整)ppt课件

(3)横向进给量(64种)
fi横=1/2f精i纵选PPT课件
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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。
精选PPT课件
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车床中心高与最大加工直径
精选PPT课件
13
二、机床的运动 1.工件的旋转运动; 2.刀具的纵向直线进给运动; 3.刀具的横向直线进给运动; 4.辅助运动~切入运动、快速运动。
三、机床的总布局~主轴箱、刀架、尾架、进给箱、溜板箱、
床身、床腿。
精选PPT课件
3
车床上的典型加工
精选PPT课件
4
CA6140型普通车床外形图
精选PPT课件
5
四、机床的主要技术性能(规格)
9
(5)非标准螺纹与螺距较精确的螺纹。
路线:M3、M4、M5 接合。 挂轮: a/b×c/d
2.机动进给(车端面、外圆等)
(1)传动路线
主轴-挂轮-进给箱-光杆-溜板箱
-齿轮齿条-刀架-车外圆。
-小丝杆-刀架-车端面。
互锁机构:纵向进给、横向进给、车螺纹三种
路线只接通一种。
换向机构:M精6、选PPMT课7件
10
(2)纵向机动进给量(64种)
1)正常进给量(32种)
正常螺距、公制螺纹路线--0.08~1.22毫米/转
2)较大进给量(8种)
正常螺距、英制螺纹路线--0.86~1.59毫米/转
3)细进给量(8种)
扩大螺距、公制路线--0.028~0.054毫米/转
4)加大进给量(16种)
扩大螺距、英制路线--1.71~6.33毫米/转

ck6140数控车床

ck6140数控车床

ck6140数控车床CK6140数控车床摘要:CK6140数控车床是一种用于加工中小型工件的数控设备。

本文将对CK6140数控车床的结构、工作原理、主要特点以及适用场景进行详细介绍。

通过对CK6140数控车床的了解,读者可以了解到这种设备的优势和应用领域,为相关行业的生产加工提供有益的参考。

一、引言随着制造业的发展和进步,传统的机械加工方式已经无法满足现代工业对高精度、高效率加工的需求。

数控(Computer Numerical Control)技术的应用为机械加工行业带来了革命性变革。

数控车床作为数控加工设备的重要组成部分,凭借其高精度、高性能的特点成为制造业中不可或缺的设备。

二、CK6140数控车床的结构CK6140数控车床是一种精密加工设备,其结构主要由床身、主轴箱、刀架、润滑系统、控制系统等部分组成。

1. 床身:床身是数控车床的主体部分,由高强度铸铁材料制成,保证了整机的刚性和稳定性。

2. 主轴箱:主轴箱安装在床身上,通过主轴传递动力给工件进行旋转切削。

主轴箱内部采用精密轴承支撑主轴,以保证加工的精度和稳定性。

3. 刀架:刀架用于安装和夹持刀具,刀架的移动由电动液压系统驱动,可实现刀具的快速定位和换刀操作。

4. 润滑系统:润滑系统用于给机床的各个运动部件提供润滑剂,以减少摩擦和磨损,提高机床的使用寿命。

5. 控制系统:控制系统是数控车床的核心部件,负责对加工过程进行控制和监控。

通过人机界面和编程软件,操作人员可以输入加工参数和程序,实现自动化加工。

三、CK6140数控车床的工作原理CK6140数控车床的工作原理比传统车床更加复杂,但其优点在于高效、精准的加工过程。

其工作原理主要分为以下几个步骤:1. 加工准备:操作人员根据工件要求编写加工程序,包括切削路径、刀具参数、进给速度等。

然后,将程序加载到数控车床的控制系统中。

2. 刀具装夹:根据加工程序的要求,选择合适的刀具,并将其安装在刀架上。

CK6140数控卧式车床纵向进给机构设计概述

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。

C6140纵向进给系统改造设计精品文档24页

前言计算机技术和先进制造技术的发展,推动了机械加工在各方面的变革和进步。

典型的数控机床已成为现代加工器械的鲜明代表。

考虑到企业的生产效率和投资成本,普通车床的数控化改造将是一个极为有意义的课题。

在过去的几十年,虽然金属切削的基本原理变化不大,但随着社会生产力的发展,要求制造业向自动化和精密化方向发展,而刀具材料和电子技术的几部,特别是微电子技术、电子计算机技术的进步,运用到控制系统中,技能帮助机床的自动化又能提高加工精度,这些都要求对旧机床进行改造,另外,在经济方面,用机床的数控改造比更新设备节约50%的资金。

再加上市场的原因,由于目前机床市场供给无法满足大量的机床设备的更新要求,因此更显示出机床数控化改造的必要性。

数控改造相对于购置机床来说,能充分发挥设备的潜力,改造后的机床比传统机床有很多的突出优点。

由于数控机床的计算机有很高的运算能力,可以准确的计算出每个坐标轴的运动量,加工出较复杂的曲面和曲线。

而且计算机有很强的记忆和储存能力,可以将输入的程序记忆和储存下来,然后按程序规定的顺序自动去执行,从而实现自动化。

数控机床只要更换一个程序就可以实现另一工件的加工,从而实现“柔性自动化”。

改造后的机床不像新购买的机床不了解加工精度,而改造的机床可以精确的计算出加工能力。

另外,数控改造可以充分利用现有地基,还可以根据技术革新发展的速度,及时的提高生产设备的自动化水平。

数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础,不但技术上还有先进性同时在应用上臂其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性。

而且投入费用低,。

由于自投入以来取得了显著的技术经济效益,已成为我国设备技术改造中主要方向之一也为我国传统技术制造技术朝机电一体化方向过渡的主要任务之一。

普通车床数控化改造的设计是机电一体化系统课程设计的主要内容,通过综合运用所学的机械、电子、自动控制、计算机等知识,进行一次机电结合的全面训练,已培养学生的独立分析问题、解决问题和进行机电一体化系统初步设计的能力。

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。

C6140车床数控化改造课程设计

1.2 任务
把 普 通 车 床 C6140 改 造 成 经 济 型 数 控 车 床 。主 要 的 任 务 要 求 如 下所列:
(1)床身上最大加工直径 400mm; (2) 最大加工长度 1000mm;
( 3 ) X 方 向( 横 向 )的 脉 冲 当 量 0.005mm /脉冲,Z 方 向( 纵 向 )
3.2 安装电动卡盘
数控化改装的要求就是提高加工效率,同时使车床的操作简单 方 便 ,因 此 工 件 的 定 位 选 用 电 动 卡 盘 ,而 KD11250 型 电 动 三 爪 自 定 心卡盘就可以很好的实现这个要求。卡盘的控制由数控系统完成。
3.3 换装自动回转刀架
考虑到车床的加工精度和自动化程度,如果安装自动回转刀架 可以完成一次装夹多道工序,则会满足以上的要求。因此将原有的 刀 架 换成 自 动 回 转 刀 架 ,刀 架 选 用 LD4B-CK6140 型 四 工 位 立式 电 动刀架。刀架的自动换刀由相应的数控系统完成。
第四节 进给传动部件的计算和选型
纵 、横 向 进 给 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。
4.1 脉冲当量的确定
步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的轨型元
件 。对 于 每 一 个 电 脉 冲 ,步 进 电 机 都 将 产 生 一 个 恒 定 的 步 进 角 位 移 ,
长 期 以 来 ,我 国 的 数 控 系 统 为 传 统 的 封 闭 式 体 系 结 构 ,C N C只 能 作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数 形式事先设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过 CAD/CAM 及 自 动 编 程 系 统 进 行 编 制 。CAD/CAM和 C N C之 间 没 有 反 馈 控 制 环 节 , 整 个 制 造 过 程 中 C N C只 是 一 个 封 闭 式 的 开 环 执 行 机 构 。 在 复 杂 环 境 以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、 进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无 法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通 过 反 馈 控 制 环 节 随 机 修 正 CAD/CAM中 的 设 定 量 , 因 而 影 响 CN C的 工 作 效 率 和 产 品 加 工 质 量 。 由 此 可 见 , 传 统 CNC系 统 的 这 种 固 定 程 序 控 制 模 式 和 封 闭 式 体 系 结 构 ,限 制 了 C N C向 多 变 量 智 能 化 控 制 发 展 , 已不适应日益复杂的制造过程,因此,对数控技术实行变革势在必 行。

CA6140车床数控化改造纵向伺服进给单元设计新版说明书

第一章微机数控系统总体设计方案确定第一节总体方案设计内容机床数控系统总体方案确定应包含以下内容: 系统运动方法确定、伺服系统选择、实施机构结构及传动方法确定、计算机系统选择等内容。

具体包含:一、数控系统总体设计方案确定(1)系统运动方法确定。

(2)伺服系统选择。

(3)实施机构传动方法确定。

(4)计算机选择。

应依据设计任务和要求, 参考现有同类型数控机床, 进行综合分析、比较和论证, 确定以上内容。

二、进给伺服系统机械部分设计计算(1)进给伺服系统机械部分设计方案确定。

(2)确定脉冲当量。

(3)滚珠丝杠螺母副计算和选型。

(4)导轨计算和选型。

(5)进给伺服系统传动计算。

(6)步进电动机计算和选择。

(7)设计绘制进给伺服系统一个坐标轴机械装配图。

三、微机控制系统设计(1)控制系统方案确定及框图绘制。

(2)MCS-51系列单片机及扩展芯片选择。

(3)I/O接口电路及译码电路设计。

(4)设计绘制一台数控机床微机控制系统电路原理图。

四、数控加工程序编制(1)零件工艺分析及确定工艺路线。

(2)选择数控机床设备。

(3)确定工件装夹方法及对刀点。

(4)选择刀具。

(5)确定切削用量。

(6)编制零件加工程序。

第二节总体设计方案确定一、系统运动方法确定数控系统按运动方法可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。

假如工件相对于刀具移动过程中不进行切削, 可选择点位控制系统。

比如数控钻床, 在工作台移动过程中不进行钻孔加工, 所以可选择点位控制系统。

对点位控制系统要求是快速定位, 确保定位精度。

若要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定函数关系, 则为连续控制系统, 应含有控制刀具以给定速率沿加工路径运动功效。

含有这种控制能力数控机床能够加工多种外形轮廓复杂零件, 所以连续控制系统又称为轮廓控制系统。

比如数控铣床、数控车床等均属于此种运动方法。

还有部分采取点位控制数控机床, 比如数控镗铣床等, 不仅要求工作台运动终点坐标, 还要求工作台沿坐标轴运动过程中切削工件。

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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。

伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统,它是机床工作的动力装置,数控装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实践。

所以伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。

从某种意义上说,数控机床功能的强弱主要取决于数控装置,而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。

2.车床的主参数(规格尺寸)和基本参数最大的工件回转直径D(mm)是400;刀架上最大工件回转直径D1大于或等于200;主轴通孔直径d要大于或等于36;主轴头号(JB2521-79)是6;最大工件长度L是750~2000;主轴转速范围是:32~1600;级数范围是:18;纵向进给量mm/r0.03~2.5;主电机功率(kw)是5.5~10。

2.2 ck6140数控卧式车床纵向进给机构设计进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板、刀架等改造方案不是唯一的。

以下是其中的一种方案:挂轮架系统:原有挂轮架全部拆除,在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。

进给箱部分:原有进给箱全部拆除,在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱,齿轮箱连接滚珠丝杠,滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。

溜板箱部分:将原有滚珠丝杠的螺母拆除,改装滚珠丝杠螺母副、将进给步进电机与齿轮减速箱组装安装在溜板后部并与滚珠丝杠相连。

刀架:拆除原刀架,改装自动回转四方刀架总成。

2.2.1 对进给系统的要求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。

1.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,数控系统应选连续控制系统。

2.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。

3.根据系统的功能要求,微机数控系统中除了CPU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。

4.纵向进给是套独立的传动链,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。

5.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。

6.采用贴塑导轨,以减小导轨的摩擦力。

2.2.2 进给系统的组成及特点数控机床的进给系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行元件和检测反馈环节等组成。

驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统,机械传动部件和执行元件组成机械传动系统,检测元件与反馈电路组成检测装置,亦称检测系统。

数控机床进给系统中的机械传动装置和器件具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵敏度和低摩擦阻力等特点。

目前,数控机床进给驱动系统中常用的机械传动装置有以下几种:滚珠丝杠副、静压蜗杆、蜗母一条、预加载荷双齿轮齿条及直线电动机。

滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。

滚珠丝杠副有多种结构型式。

按滚珠循环方式分为外循环和内循环两大类。

外循环回珠器用插管式的较多,内循环回珠器用腰形槽嵌块式的较多。

按螺纹轨道的截面形状分为单圆弧和双圆弧两种截形。

由于双圆弧截形轴向刚度大于单圆弧截形,因此目前普遍采用双圆弧截形的丝杠。

按预加负载形式分,可分为单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧。

数控机床上常用双螺母垫片式预紧,其预紧力一般为轴向载荷的1/3。

滚珠丝杠副与滑动丝杠螺母副比较有很多优点:传动效率高、灵敏度高、传动平稳:磨损小、寿命长;可消除轴向间隙,提高轴向刚度等。

滚珠丝杠螺母传动广泛应用于中小型数控机床的进给传动系统。

在重型数控机床的短行程进给系统中也常被采用。

第3章纵向进给机构设计计算3.1 机构参数设计3.1.1减速系统设计对减速器的要求是:制动迅速、平稳、结构简单、紧凑、维修和调整方便。

本次设计采用一级齿轮传动减速。

3.1.2传动方案拟定单级圆柱齿轮减速器(1).工作条件:使用年限5年,工作为一班工作制,载荷平稳,环境清洁。

(2). 假设滚珠丝杆圆周力F=2200N;3.1.3电动机选择(1).电动机类型和结构的选择:选择Y系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。

(2).电动机容量选择:电动机所需工作功率为:式(1):Pd=PW/ηa (KW) (3-1)=FV/1000 (KW) (3-2)由式(2):PW因此 Pd=FV/1000ηa (KW)由电动机至运输带的传动总效率为:η总=η1×η23×η3×η4×η5 (3-3)式中:η1、η2、η3、η4、η5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。

取η1=0.96,η2=0.98,η3=0.97,η4=0.97则:η总=0.96×0.983×0.97×0.99×0.96=0.83所以:电机所需的工作功率:= FV/1000η总Pd=(2200×1.7)/(1000×0.83)=4.5 (kw)(3).确定电动机转速滚珠丝杠工作转速为:n滚珠丝杠=60×1000·V/(π·D)(3-4) =(60×1000×1.7)/(420·π)=77.3 r/min根据手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3~6。

则传动比理论范围为:Ia’=6~24。

故电动机转速的可选范为N’d=I’a×n滚珠丝杠(3-5) =(16~24)×77.3=463.8~1855.2 r/min则符合这一范围的同步转速有:750、1000和1500r/min根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:(如下表)电动机型号表3-1方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1 Y132S-4 5.5 1500 1440 650 1200 18.6 3.5 5.322 Y132M2-65.5 1000 960 800 1500 12.42 2.8 4.443 Y160M2-85.5 750 720 1240 2100 9.31 2.5 3.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、减速器传动比,可见第2方案比较适合。

此选定电动机型号为Y132M2-6。

3.1.4确定传动装置的总传动比和分配级传动比:由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n(1).可得传动装置总传动比为:ia=nm/n=nm/n滚珠丝杠(3-6)=960/77.3=12.42总传动比等于各传动比的乘积(2).各级传动装置传动比:根据指导书P7表1,取i=2.8因为:ia=i×i所以: i=ia/i0=12.42/2.=4.443.1.5传动装置的运动和动力设计:将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴,Ⅱ轴等等i 0, i1,......为相邻两轴间的传动比η01,η12,......为相邻两轴的传动效率P Ⅰ,PⅡ,......为各轴的输入功率(KW)T Ⅱ,TⅡ,......为各轴的输入转矩(N·m)n Ⅰ, nⅡ,......为各轴的输入转矩(r/min)可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数(1).运动参数及动力参数的计算1).计算各轴的转数:Ⅰ轴:nⅠ= nm/ i=960/2.8=342.86 (r/min)Ⅱ轴:nⅡ= nⅠ/ i1=324.86/4.44=77.22 r/min滚珠丝杠:nⅢ= nⅡ2).计算各轴的功率:Ⅰ轴: PⅠ=Pd×η01 =Pd×η1=4.5×0.96=4.32(KW)Ⅱ轴: PⅡ= PⅠ×η12= PⅠ×η2×η3=4.32×0.98×0.97 =4.11(KW)滚珠丝杠: PⅢ= PⅡ·η23= PⅡ·η2·η4=4.11×0.98×0.99=4.07(KW)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为:Td =9550·Pd/nm=9550×4.5/960 (3-8)=44.77 N·mⅠ轴: TⅠ= Td·i·η01= Td·i·η1=44.77×2.8×0.96=120.33 N·mⅡ轴: TⅡ= TⅠ·i1·η12= TⅠ·i1·η2·η4=120.33×4.44×0.98×0.99=518.34 N·m滚珠丝杠输入轴转矩:TⅢ= TⅡ·η2·η4=502.90 N·m 计算各轴的输出功率:由于Ⅰ~Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:故:P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=4.32×0.98=4.23 KWP’Ⅱ= PⅡ×η轴承=4.23×0.98=4.02 KW计算各轴的输出转矩:由于Ⅰ~Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:则:T’Ⅰ= TⅠ×η轴承=120.33×0.98=117.92 N·mT’Ⅱ= TⅡ×η轴承=518.34×0.98=507.9 综合以上数据,得表如下:表3-2功率表轴名效率P (KW)转矩T (N·m)转速nr/min 传动比 i 效率η输入输出输入输出电动机轴 4.5 44.77 960 2.8 0.96Ⅰ轴 4.32 4.23 120.33 117.92 342.864.44 0.95Ⅱ轴 4.11 4.02 518.34 507.97 77.221.00 0.97卷筒轴 4.07 3.99 502.90 492.84 77.223.1.6联轴器的设计(1)类型选择由于两轴相对位移很小,运转平稳,且结构简单,对缓冲要求不高,故选用弹性柱销联。

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