CA6140普通車床數(shù)控化改造畢業(yè)論文

CA6140普通車床數(shù)控化改造摘要在機(jī)械制造領(lǐng)域，機(jī)床是生產(chǎn)的母機(jī)，也是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。隨著工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的使用將變得很普及。而目前,很多企業(yè)還存在很多老舊的普通6140車床,這些普通車床已不適應(yīng)生產(chǎn)要求.如果將機(jī)床設(shè)備全部更新?lián)Q代,不僅資金投入太大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費(fèi)。所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。通過數(shù)控化改造，不但可以使改造后的機(jī)床提高了生產(chǎn)率和加工精度，增大了設(shè)備適應(yīng)能力和型面加工范圍，還可以彌補(bǔ)定購新的數(shù)控機(jī)床交貨周期長的不足。本設(shè)計即為對CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造。通過查看CA6140機(jī)床的有關(guān)資料，并且參照了數(shù)控機(jī)床的改造經(jīng)驗(yàn)和從性價比出發(fā)，本次改造將不改造機(jī)床的主軸箱，保留原機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，只對機(jī)床的橫、縱向進(jìn)給實(shí)施數(shù)控改造；對刀架進(jìn)行數(shù)控化改造。通過縱橫向進(jìn)給的數(shù)控聯(lián)動和自動換刀可以車削加工復(fù)雜形狀及螺紋溝槽等，提高其使用范圍，提高生產(chǎn)率和加工精度。關(guān)鍵詞：CA6140車床 數(shù)控化改造 橫、縱向進(jìn)給 自動換刀 目錄第一章 緒 論1一、課題意義1第二章 機(jī)床數(shù)控化改造的一般方法2一、電氣控制改造2二、機(jī)械部分的數(shù)控改造2第三章 本設(shè)計方案3一、總體方案的確定3二、機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的設(shè)計3三、機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計計算4四、控制系統(tǒng)的選用14五、光電編碼器的安裝16六、導(dǎo)軌的改造17七、自動回轉(zhuǎn)刀架的選型17結(jié)束語18參考文獻(xiàn)19第一章 緒 論一、課題意義（一）、機(jī)床的數(shù)控改造1.概述隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，因此對機(jī)床不僅要求較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速的適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換。生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床迅速的發(fā)展起來。從第一臺數(shù)控機(jī)床問世至今，世界上主要工業(yè)化國家的數(shù)控機(jī)床以進(jìn)入批量生產(chǎn)、機(jī)床的數(shù)控化率在不斷提高，到1988年，日本生產(chǎn)機(jī)床的數(shù)控化率達(dá)到了70%。我國從開放搞活以來，加快了數(shù)控機(jī)床的數(shù)控化引進(jìn)，促進(jìn)了我國機(jī)床數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展。各大企業(yè)不斷購進(jìn)數(shù)控機(jī)床擴(kuò)大在生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)中在也不是鳳毛麟角，而是不斷提高普及率。這種情況下，普通機(jī)床的數(shù)控化改造是否必要？可從以下幾點(diǎn)說明。2.數(shù)控改造的必要性目前各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能，而且代替下的機(jī)床閑置起來的機(jī)床會有很大的浪費(fèi)。數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批、多變零件的加工問題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，但是應(yīng)用數(shù)控機(jī)床還是受到其他條件的限制。（1）、數(shù)控機(jī)床的造價昂貴，一次性投資巨大，對中小企業(yè)是有余力而不足。（2）、在國內(nèi)，訂購新數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)的急需。（二）、數(shù)控改造的優(yōu)點(diǎn)1、數(shù)控改造一般對普通機(jī)床某些部件做一定的改造，配上數(shù)控裝置，從而使機(jī)床具有數(shù)控加工能力。其改造的目的有以下幾點(diǎn)。（1）、從提高資本效率出發(fā)，改造閑置的舊設(shè)備，發(fā)揮機(jī)床的原有功能和改造后的新增功能，提高機(jī)床的使用價值。（2）、為了提高生產(chǎn)效率進(jìn)行數(shù)控改造。（3）、為了適應(yīng)多品種、小批量零件生產(chǎn)而進(jìn)行數(shù)控改造。（4）、為了使技術(shù)等級較低的工人也能加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品零件和提高生產(chǎn)效率而進(jìn)行數(shù)控改造。（5）、為了減小整個設(shè)備投資計劃而進(jìn)行數(shù)控改造。2、所以這些目的都圍繞一點(diǎn)，即提高機(jī)床的性能價格比，用較少的價格，得到較高的機(jī)床性能。因此數(shù)控改造具有以下的優(yōu)點(diǎn)。（1）、對于現(xiàn)有的機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動化，而且專業(yè)性強(qiáng)，沒有多余的功能。（2）、減少輔助加工的時間，提高機(jī)床的生產(chǎn)率。（3）、降低對工人的技術(shù)等級要求。（4）、數(shù)控改造費(fèi)用低，可充分利用原有的機(jī)床設(shè)備。（5）、數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。第二章 機(jī)床數(shù)控化改造的一般方法一、電氣控制改造 進(jìn)給傳動的作用是接收數(shù)控系統(tǒng)指令，經(jīng)放大后使刀具作精確的定位或按規(guī)定的軌跡運(yùn)動，加工出符合要求的零件。因此要求進(jìn)給傳動有較高的定位精度和重復(fù)定位精度，響應(yīng)快，調(diào)速范圍寬，輸出功率大。一般中小型機(jī)床的數(shù)控化改造多采用微機(jī)控制的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式，這種方式簡單、經(jīng)濟(jì)、安裝調(diào)試方便，但控制精度和速度較底。大型機(jī)床多采用伺服電機(jī)半閉環(huán)控制方式，控制精度和速度比開環(huán)控制方式高，但價格較高，維修較困難。二、機(jī)械部分的數(shù)控改造進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分?jǐn)?shù)控改造主要是提高移動部件的靈活性，減少或消除傳動間隙。普通機(jī)床多采用普通的絲杠副。但普通絲杠副摩擦阻力大，傳動效率底，動靜摩擦系數(shù)相差大，底速容易出現(xiàn)爬行。采用滾珠絲杠副可滿足數(shù)控機(jī)床的要求精度高，反應(yīng)快，無爬行。 第三章 本設(shè)計方案一、總體方案的確定本設(shè)計任務(wù)是對CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。保留原有主軸傳動系統(tǒng)不變，為保持切削螺紋的功能，必須在主軸上安裝光電編碼器；利用微機(jī)對縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行半閉環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動元件采用交流伺服電機(jī)，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。二、機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的設(shè)計首先拆去進(jìn)給箱、溜板箱；還要對車床的床鞍進(jìn)行部分的改造，拆去縱向小拖板、 橫向拖板，將絲杠換成滾珠絲杠；采用一對降速齒輪降速。其傳動順序?yàn)殡姍C(jī)通過降速齒輪帶動滾珠絲杠，滾珠絲杠帶動工作部分進(jìn)給。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-1所示圖3-1滾珠絲杠的支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計。橫向進(jìn)給絲桿傳動的轉(zhuǎn)矩小，滑臺重量輕，工作行程短，因此杠采用一端固定一端自由的結(jié)構(gòu)，采用角接觸球軸承支撐。其結(jié)構(gòu)示意圖如3-2圖3-2縱向進(jìn)給中滑臺重量大，所需轉(zhuǎn)矩大，工作行程長， 因此采用一端固定一端游動的支撐。其結(jié)構(gòu)如圖3-3圖3-3在齒輪傳動過程中需要消除傳動間隙，根據(jù)結(jié)構(gòu)需要采用雙齒輪內(nèi)壓簧錯齒間隙調(diào)整。其機(jī)構(gòu)如圖3-4所示圖3-4三、機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計計算：伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動部件慣量計算，空載起動及切削力矩計算，確定伺服電機(jī)。（一）、縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計算1、導(dǎo)程的確定Vmax = 8m/s = 8000mm/s取降速比 i = 2 根據(jù)公式計算導(dǎo)程P= = = 82、確定降速齒輪中心距和齒輪直徑1取小齒輪 z1=30 根據(jù)公式 i = 得 z2 = 60分度圓直徑 模數(shù)m 取2d1=mz1 = = 60mmd2=mz2 = = 120mm中心矩 d = = 90mm3、負(fù)載慣量的計算2齒輪的轉(zhuǎn)動慣量D1=60mm D2 =120mm 齒輪厚L=20mmJ1 = 0.77D14L10-4 = kg.m2J2 = 0.77D24L10-4 = kg.m2工作臺折算到絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Jt= = kg.m2絲杠折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量查機(jī)械設(shè)計手冊Js=0.01518 絲杠長度為1.4mJs= kg. m2Jm=kg.m2J=17.6 kg.m2按中小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件17.6<JM<70.4按此匹配條件初選電機(jī) FANUC交流伺服電機(jī) 5型電機(jī)基本參數(shù)轉(zhuǎn)動慣量 kg.m2輸出功率 0.9kw最高轉(zhuǎn)速 2000r/min機(jī)械時間常數(shù) 9ms額定轉(zhuǎn)矩 5.9N.m 最大轉(zhuǎn)矩 53N.m4、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩計算與選用3（1）、最大切削負(fù)載時所需力矩T=Tat + Tf + T0 + TtTf 折算到馬達(dá)軸上的摩擦力矩T0由于絲杠預(yù)緊引起的折算到馬達(dá)軸上的附加摩擦力矩Tt折算到馬達(dá)軸上的切削力矩Tat切削時折算到馬達(dá)軸上的切削負(fù)載力矩Tat=1.5277N.m n=300r/min t = (34)tm tm時間常數(shù) 為9msF0=730N 工作臺重量為730kg 滑動摩擦系數(shù) 取0.1Tf=0.581N.m 附加摩擦力矩T0= =0.776N.m Famax 由于絲杠的預(yù)加載荷引起的 Tt= 查CA6140說明書知道Ft=3000N=2.388TN=0.581+2.388+0.776+1.5277=5.272N.m所選電機(jī)額定 轉(zhuǎn)矩為5.9N 滿足額定轉(zhuǎn)矩要求（2）、校核空載時的最大轉(zhuǎn)矩TMTM=Tamax+Tf+T0Tama=Jt.n=13.58TM=13.58+0.581+0.776=14.937N.m電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為53N.m最大空載轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩滿足要求電機(jī)合適 5、滾珠絲杠的選取4絲杠的安裝方式為一端固定， 一端游動絲杠有熱膨脹的余地，適用于較長的臥式絲杠安裝，固定端采用角接觸軸承，游動端采用深溝球軸承。確定滾珠絲杠的規(guī)格代號采用雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副型號為： FFZD 4008-5基本參數(shù)為公稱直徑 d0 = 40mm導(dǎo) 程 PH=8動 載 荷 Ca =30.7kN剛 度 K = 1580N/絲杠底徑 d2=34.9絲杠的校核d2m=L 絲杠的長度 重復(fù)定位精度為 0.012/300mm 定位精度為 0.010mm取其中的小值 L = 行程+安全行程+余程+螺母長度的一半+支承長度的一半 = 行程+PH+4 PH+ PH+行程=行程+PH=1.05mF0=109.5Nd2m=15.2mmd2=34.9> d2m=15.2 滿足最小螺紋低徑要求Cam=nm=500 nmax=2000 1/2=1000 nmin=0Fm= Fmin=7=730N= Fmax=3800N=2276NCam=25.52NCam<Ca=30.7 選擇絲杠合適6、縱向系統(tǒng)的動態(tài)性能分析精度驗(yàn)算伺服剛度KRKR=Ks系統(tǒng)的開環(huán)增益 Ks的倒數(shù)ts是系統(tǒng)的時間常數(shù)Kt伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù) Kt=0.57Ke 電機(jī)的反電動勢系數(shù) Ke=0.58Kv0 速度環(huán) 開環(huán)增益 可調(diào)至 Kv0=（24）KsRM 電機(jī)電阻ts=9msKs=111.1Kv0 = (24)Ks = 222.2KR = =31531K/R= KR=48.5106N/m = 48.5N/滾珠絲杠螺母的接觸剛度 根據(jù)樣本手冊，KN=1580N/絲杠的拉壓剛度 最小拉壓剛度計算KKmin =10-6 = 10-6=279.1 N/軸承的軸向剛度 Kr軸承型號為7006ACKr=1.18Fr 作用于軸承上的徑向載荷 接觸角db 球徑z ,i 滾動體的列數(shù)和每列的滾動體數(shù)Fa0預(yù)緊力為600N查軸承樣本 Cr=14.5kN 取Fre= Cr/10=1450NFr=Fre + Fa0ctg=1450+600ctg250=2736.7Kr=1.18 =1.18=143.52N/綜合剛度 k= =45.2 N/=7.74滿足定位精度定位精度為=7.74滿足定位精度為mm要求（二）、橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計算1、導(dǎo)程的確定 Vmax = 4m/s = 4000mm/s取降速比 i = 2 根據(jù)公式計算導(dǎo)程P= = =42、確定降速齒輪中心距取小齒輪 z1=20 根據(jù)公式 i = 得 z2 = 40分度圓直徑 模數(shù)m 取1.5d1=mz1 = = 30mmd2=mz2 = = 60mm中心矩 d = = 45mm3、負(fù)載慣量的計算齒輪的轉(zhuǎn)動慣量D1=60mm D2 =90mm 齒輪厚L=20mmJ1 = 0.77D14L10-4 = kg.m2J2 = 0.77D24L10-4 = kg.m2工作臺折算到絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Jt= = kg.m2絲杠折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量查機(jī)械設(shè)計手冊Js=0.00094 絲杠長度為0.5mJs= kg. m2Jm=kg.m2J= kg.m2按中小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件1.5421<JM<6.1687按此匹配條件初選電機(jī) FANUC交流伺服電機(jī)1-0型電機(jī)基本參數(shù)轉(zhuǎn)動慣量 kg.m2輸出功率 0.4kw最高轉(zhuǎn)速 2000r/min機(jī)械時間常數(shù) 5ms額定轉(zhuǎn)矩 2.0N.m 最大轉(zhuǎn)矩 16N.m4、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩計算最大切削負(fù)載時所需力矩T=Tat + Tf + T0 Tf 折算到馬達(dá)軸上的摩擦力矩T0由于絲杠預(yù)緊引起的折算到馬達(dá)軸上的附加摩擦力矩Tt折算到馬達(dá)軸上的切削力矩Tat切削時折算到馬達(dá)軸上的切削負(fù)載力矩F0=330N 工作臺重量為730kg 滑動摩擦系數(shù) 取0.1Tf=0.1316N.m 附加摩擦力矩T0= =0.1086N.m Famax=1400 由于絲杠的預(yù)加載荷引起的 Tt= 查CA6140說明書知道Ft=10001500N=0.398TN=0.6382N.m所選電機(jī)額定 轉(zhuǎn)矩為2.0N 滿足額定轉(zhuǎn)矩要求校核空載時的最大轉(zhuǎn)矩TMTM=Tamax+Tf+T0Tamax=Jt.n=1.6063TM=1.6063+0.1316+0.1086=1.8465N.m電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為16N.m最大空載轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩滿足要求電機(jī)合適 5、滾珠絲杠的選取絲杠的安裝方式為一端固定， 一端懸浮，適用于較長的臥式絲杠安裝 固定端采用角接觸軸承 游動端采用深溝球軸承確定滾珠絲杠的規(guī)格代號采用雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副型號為： FFZD 4004-3基本參數(shù)為公稱直徑 d0 = 20mm導(dǎo) 程 PH = 4 mm動 載 荷 Ca =7.3kN剛 度 K = 519N/絲杠底徑 d2 = 16.9絲杠的校核d2m=L 絲杠的長度 重復(fù)定位精度為 0.012 定位精度為 0.010取其中的小值 L = 行程+安全行程+余程+螺母長度的一半+支承才度的一半 = 行程+PH+4 PH+ PH+行程=行程+PH=1.05m=0.47m行程 = 0.47mF0=52.5Nd2m=7.07mmd2=16.9> d2m=7.07 滿足最小螺紋低徑要求Cam=nm=500 nmax=2000 1/2=500 nmin=0Fm= Fmin=0=350N= Fmax=38001/4=950 N=750NCam=6896.78NCam<Ca=7.3KN 選擇絲杠合適四、控制系統(tǒng)的選用5控制系統(tǒng)的加裝有三種方案選擇：（一）直接選配現(xiàn)有的適合的數(shù)控系統(tǒng)控制裝置；（二）基于單片機(jī)為核心的自行研發(fā)的微機(jī)控制方案；（三）基于PLC的控制方案。本設(shè)計選用華中數(shù)控“世紀(jì)星”HNC-18xp/TD數(shù)控車床系統(tǒng)，華中數(shù)控“世紀(jì)星”HNC-18xp/TD數(shù)控裝置（如圖3-8所示），采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，配置5.7/液晶顯示屏和通用工程面板，集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口于一體，采用電子盤程序存儲方式以及CF卡、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低價格、高性能、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高等特點(diǎn)。最大聯(lián)動軸數(shù)為2軸?？蛇x配各種類型的脈沖指令式驅(qū)動單元。除標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板外，配置32路開關(guān)量輸入和24路開關(guān)量輸出接口、手持單元接口、主軸控制與編碼器接口。采用5.7/單色液晶顯示器（分辨率為320×240）。全漢字操作界面、故障診斷與報警、加工軌跡圖形顯示和仿真，操作簡便，易于掌握和使用。采用國際標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程，與各種流行的CAD/CAM自動編程系統(tǒng)兼容，具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、刀具補(bǔ)償、宏程序、恒線速切削等功能。反向間隙和單、雙向螺距誤差補(bǔ)償功能。內(nèi)置RS232通訊接口，輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)據(jù)通訊。支持USB盤，存取程序方便快捷。支持以太網(wǎng)功能選擇，快速傳輸程序與數(shù)據(jù)。400KB用戶零件程序斷電存儲區(qū)（可采用CF卡另外擴(kuò)充），32MB RAM加工內(nèi)存緩沖區(qū)。 圖3-5 華中數(shù)控“世紀(jì)星”HNC-18xp/TD數(shù)控車床系統(tǒng)控制裝置表3-1 GSK 928TC-2車床數(shù)控系統(tǒng)功能參數(shù)CNC功能最大控制軸：2進(jìn)給軸+1主軸  聯(lián)動軸數(shù)：2軸最小分辨率：1微米          自動加減速控制（直線/S曲線）參考點(diǎn)返回坐標(biāo)系設(shè)定                加工過程圖形仿真顯示和實(shí)時跟蹤              M、S、T功能nMDI功能  內(nèi)部二級電子齒輪n加工過程圖形靜態(tài)仿真和實(shí)時跟蹤 簡單車削循環(huán)              復(fù)合車削循環(huán)CNC編程最小編程尺寸：0.001毫米、度  最大編程尺寸：99999.999最大編程行數(shù)：20萬行      公/英制編程絕對/相對指令編程          宏指令編程子程序調(diào)用                 工件坐標(biāo)系設(shè)定直徑/半徑編程              自動控制倒角（圓角、直角）恒線速切削功能插補(bǔ)功能直線插補(bǔ)，最大3個軸圓弧插補(bǔ)                     螺紋切削刀具補(bǔ)償功能刀具長度補(bǔ)償                 刀尖半徑補(bǔ)償操作功能5.7/TFT彩色液晶顯示屏   防靜電薄膜編程面板與機(jī)床操作面板PC標(biāo)準(zhǔn)鍵盤接口          手持單元（選件）圖形顯示功能與動態(tài)實(shí)時仿真  網(wǎng)絡(luò)通訊功能進(jìn)給軸功能無限旋轉(zhuǎn)軸功能           最高設(shè)定速度21000mm/min進(jìn)給修調(diào)0%-150%         快移修調(diào)0%-100%多種回參考點(diǎn)功能：單向、雙向主軸功能主軸速度：可通過PLC編程控制（最大60000rpm）主軸修調(diào)：從0%-150%      主軸速度和修調(diào)顯示變速比和變速比級數(shù)可通過PLC編程控制輔助功能    冷卻開/停n  自動換刀  n主軸正反轉(zhuǎn)  PCL功能內(nèi)嵌式PLC    提供標(biāo)準(zhǔn)PLC例程    PLC狀態(tài)顯示以上數(shù)控裝置特點(diǎn)及表3-2所示功能參數(shù)，可以滿足本方案對縱向進(jìn)給系統(tǒng)、橫向進(jìn)給系統(tǒng)等伺服進(jìn)給交流伺服電機(jī)半閉環(huán)控制，達(dá)到經(jīng)濟(jì)型一般為分辨率10 p m，進(jìn)給快移速度8000"-"15000m mmin的性能，符合設(shè)計要求。五、光電編碼器的安裝主軸箱沒有改造，主軸的轉(zhuǎn)速和刀架進(jìn)給是沒有關(guān)聯(lián)的，為保持切削螺紋的功能，必須在主軸上安裝光電編碼器。光電編碼器在切削螺紋時可解決主軸旋轉(zhuǎn)與坐標(biāo)軸進(jìn)給的同步控制。光電編碼器與主軸傳動比1：1，要求主軸轉(zhuǎn)一周工作臺移動一個導(dǎo)程，以保證切削螺紋的螺距準(zhǔn)確。主軸光電編碼器安裝方式有兩種6：（1）同軸安裝；（2）異軸安裝。同軸安裝，同軸安裝的兩種聯(lián)接方式，從傳動聯(lián)結(jié)方式分為剛性連結(jié)和柔性聯(lián)接，波紋管聯(lián)接為柔性聯(lián)接，橡膠套聯(lián)接為剛性聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，與主軸直接聯(lián)接。但缺點(diǎn)是與主軸的聯(lián)接較困難，原主軸孔將被遮擋，無法進(jìn)行穿越主軸孔工件的加工。異軸安裝，是通過齒輪或同步齒形帶聯(lián)接的兩種方式，齒輪聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單，聯(lián)接方便，且成本低。但缺點(diǎn)是易引起同軸度誤差，制造和安裝精度要求較高，有時會造成信號失真，甚至造成編碼器的損壞。采用同步帶 傳動，可有效克服普通傳動齒輪的缺點(diǎn),由于同步帶的柔性聯(lián)接，傳動精度高，制造安裝方便。目前市場上的數(shù)控車床光電編碼器很多，根據(jù)加工精度的要求，可選用廣西博盈達(dá)(原柏菱達(dá))數(shù)控設(shè)備有限公司(廣州數(shù)控成套設(shè)備經(jīng)銷商) 生產(chǎn)的數(shù)控車床主軸編碼器B-ZXF。六、導(dǎo)軌的改造數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌要有更高要求。普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動導(dǎo)軌，其動、靜摩擦系數(shù)大，使用一段時間后都會有不同程度的磨損，對機(jī)床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對其進(jìn)行數(shù)控化改造時機(jī)床導(dǎo)軌也要進(jìn)行必要的改造。目前普通車床數(shù)控化改造，比較經(jīng)濟(jì)可行的方法是貼塑導(dǎo)軌7，即在金屬導(dǎo)軌滑動面上貼上一層抗磨塑料軟帶（聚四氟乙烯軟帶），與之相配的金屬導(dǎo)軌滑動面需磨削和淬火處理。聚四氟乙烯軟帶一般貼在動軌上。帶塑料層的滑動導(dǎo)軌具有磨擦系數(shù)低，低速進(jìn)給時不爬行，且動、靜磨擦系數(shù)差值小，有高的運(yùn)動靈敏性；減振性好，具有良好的的阻尼性，高速進(jìn)給時不振動；耐磨性好，有自潤滑作用，精度保持性好；結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低等特點(diǎn)。七、自動回轉(zhuǎn)刀架的選型臥式車床數(shù)控化應(yīng)將原車床的普通手動轉(zhuǎn)位刀架替換成自動轉(zhuǎn)位刀架8。自動轉(zhuǎn)位刀架由數(shù)控系統(tǒng)控制，一次裝夾可以加工幾道工序，效率高，工藝性能可靠，其原理圖如圖3-9所示。根據(jù)性價比原則，可采用南京大地數(shù)控有限公司生產(chǎn)的LD4ck0620四方刀架，如圖3-10所示。刀架安裝在原機(jī)床小刀架的位置上較為合適。刀架的動作順序如下:電動機(jī)(三相異步微型電動機(jī))減速機(jī)構(gòu)(蝸輪蝸桿)上升機(jī)構(gòu) (螺旋機(jī)構(gòu))刀架旋轉(zhuǎn)電器信號確定(霍爾元件)電機(jī)反轉(zhuǎn)粗定位(反靠盤)刀架下降精定位刀架鎖緊換刀終了信號執(zhí)行加工程序。圖3-9圖3-10 LD4ck0620四方刀架外形及結(jié)構(gòu)圖 LD4型系列立式電動刀架采用渦輪蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)信轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位采用霍爾元件，使用壽命長。并且完全滿足刀架設(shè)計使用的要求，即A夾緊力在4000N 以上,B需要進(jìn)行四個方位的轉(zhuǎn)換選擇,C重復(fù)定位精度不大于0.005mm。結(jié)束語本設(shè)計機(jī)械部分的設(shè)計和電機(jī)的選用校驗(yàn)是主要的設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有技術(shù)來選用現(xiàn)有控制系統(tǒng)，在本文只做簡單的設(shè)計說明。本設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)在于改造成本相對較低，操控起來相對比較簡便，驅(qū)動元件使用飼服電機(jī)側(cè)重于加工過程中數(shù)控進(jìn)給的精度和穩(wěn)定性，機(jī)床在改裝后整體上已能滿足普通車床改造后加工零件的精度要求。不足之出在于：1.機(jī)床改造部分不是很全面，比如主軸箱就沒進(jìn)行改造，因此在編程加工中如果需要換刀改變主軸轉(zhuǎn)速，在自動換好刀之后，需要程序自動暫停一下，進(jìn)行手動變速之后才能繼續(xù)加工。在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了曾老師很大的幫助和指點(diǎn)，此表示真誠的感謝。參考文獻(xiàn)1陳嬋娟主編.數(shù)控車床設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社,2006.22張勇，朱朝寬主編.車床數(shù)控化改造實(shí)例. 機(jī)械工業(yè)出版社，2012.4 P31383秦大同,謝理陽主編.機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計. 化學(xué)工業(yè)出版社,2013.3 P8148184張建民 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計 北京：北京理工出版社 1996.8 P2562645 張勇，朱朝寬主編.車床數(shù)控化改造實(shí)例. 機(jī)械工業(yè)出版社2012.4 P22256朱自勤主編.機(jī)床數(shù)控電氣控制技術(shù). 中國林業(yè)出版社，2006.1 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