1、i卧式普通车床改双面铣床进给与控制系统设计摘 要机床改造又称机床再制造，它实际上是一种基于废旧机床资源循环利用的机床制造新模式,对于循环再利用我国量大面广的老、旧机床设备资源以及更新提升我国制造业机床整体质量和制造加工能力具有重要意义,并将导致若干新兴产业的形成。普通机床的专机化改造是在目前国情下对其进行重新翻新利用的主要手段，本文通过对普通机床进给系统进行改造使其成为一台专用机床，它不仅能大大提高劳动生产效率、降低生产成本、减轻工人劳动强度，同时还给企业带来了可观的经济效益。本文介绍了继电器-接触器在普通机床改双面铣床进给与控制系统中的应用，分析了双面铣床的工作过程,设计了传动系统和蜗杆-蜗
2、轮减速器，实现了双面铣床的自动循环加工，大大提高了其自动化程度和工作效率。关键词: 机床改造； 专用铣床； 减速器； 电气控制iiThe Feed and Control System Design of Transforming the Horizontal Ordinary Lathe into the Double-sided Milling MachineABSTRACTMachine transformation ,which is also called machine tool remanufacturing , is actually a new manufacturing m
3、ode of machine tool，which has great significance for recycling and reusing the worn-out resources and upgrading the whole quality and ability of our countrys manufacturing industry，and will lead to the formation of some new industries . The special modification of ordinary lathes is the primary mean
4、s to reuse these old machines under the present national conditions. In this article, we make it a dedicated machine to transform the feed system of the ordinary machine. Not only can it enhance the productivity, reduce the processing cost and the workers labor intensity, but also bring the consider
5、able economic benefits for the enterprise.This article describes the applications of relay - contactor in the double-sided milling machine and introduces the process of double-sided milling. After that, the transmission system and the worm and worm gear reducer are designed. Finally, the automatic c
6、ycle of the machine tool processing was realized and the machine greatly improved the automation level and work efficiency.Keywords: machine transformation; special milling machine; Decelerator; electrical control目 录摘 要 .IABSTRACT .II目 录 .1第一章 绪论 .11.1 本课题的研究背景及意义 .11.2 国内外机床改造的现状 .11.3 机床技术改造的原则 .2
7、1.4 机床改造的发展趋势和方向 .3第二章 对普通机床进行专机化改造的意义与方法 .42.1 普通机床与专用机床的特点分析 .42.2 对普通机床进行专机化改造的意义 .42.3 对普通机床进行专机化改造的方法 .5第三章 卧式普通车床改双面铣床的进给系统体设计 .73.1 专用机床与普通车床进给系统分析对比 .73.2 机床进给系统工作原理 .73.3 进给系统改造设计方案分析 .73.4 进给系统改造方案设计 .93.4.1 进给电机的选择 .93.4.2 选择丝杆 .113.4.3 变速箱的设计 .123.3.4 输出轴的计算校核 .153.4.5 输出轴轴承的计算校核 .193.4.
8、6 轴承的配置 .22第四章 双面铣床控制系统的设计 .244.1 电气控制系统的简介 .244.2 电气控制系统的设计及要求 .254.3 电气控制系统的结构及组成 .254.4 电气控制系统的分析与设计 .264.4.1 分析机床动作循环过程 .264.4.2 各回路电气系统的设计 .264.4.3 电气控制系统图的合成 .294.4.4 电气控制系统接线图 .29结束语 .31致谢 .33参考文献 .34附录 .350第一章 绪论1.1 本课题的研究背景及意义机械制造行业是国民经济的装备部，机械制造水平的高低决定着国家经济实力的强弱。中国是目前世界上机床保有量最大的国家，很多机床在不久的
9、几年将面临淘汰或报废，对这些老而旧的机床进行技术改造，因而有关于机床技术改造的研究将得到大力的发展和加强，因此机床专机化改造在我国的发展前景非常广阔。普通机床的特点是加工灵活大，适应性强，对人的技术要求较高，易于维护，但加工精度不高，容易受到人为因素的影响，且劳动强度很大。而专用机床是以通用部件为基础，配以为特定工件特定外形和工序而设计的专用部件和夹具，然后才组成的半自动或自动专用机床。专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经被标准化和系列化，因而我们可根据需要灵活配置，这样就可以缩短设计和制造周期。因此专用机床兼有低成
10、本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。普通车床进给系统的改造的意义在于比原先的进给系统有了更好的准确性，稳定性，它不仅能提高劳动生产效率、降低劳动成本、减轻工人劳动强度，同时还给企业带来了可观的经济效益。本次课程设计让我对机床有了更深的了解，使我学到了书本上学不到的知识，为我以后走上工作岗位打下坚实的基础。1.2 国内外机床改造的现状在国外，机床改造也称机床再制造，它已有较长的历史。在美国有旧机床买卖改造组织MDNA，到目前为止成立已有 50 多年，现在已有 400 多个会员厂家。同时国际上许多重要的机床制造国家也都在开展机床再制造业服务，而且已经形成了一个
11、独立的新的行业，同时形成了成套的技术理论，产生了机床翻修、改进、改装、改造、再生、再制造等各种多样的技术术语及相关的比较成熟的理论体系。在美国、日木和德国等发达国家的机床改造己成为新的经济增长点，并早己实现了产业化发展。国外对机床技术改造的研究已趋于成熟，目前已形成了一套普遍公认的机床改造方法，有翻修、重调、改装和再造等五种改造方法以及其他一些较成熟的改造理论等。1在中国，机床改造研究和发展的起步时间相对世界上主要机床制造国家较晚，技术水平也较落后。与国外机床技术改造的五种方式相比，我们所谓的机床改造包含了“改进”、“改装”和“再造”三种方式，主要是指改装，是属于“再造”工程的范畴。但目前我国
12、说的机床改造还主要集中在机床的数控化改造阶段。另外，由于中国是目前世界上机床保有量最大的国家，很多机床在不久的几年将面临大修提升甚至报废或淘汰，对这些老而旧的机床进行技术改造，使其恢复生产意义重大。同时技术改造也是企业面对危机时期为摆脱困境首先应考虑到的解决方法和途径，通过进行技术改造，它可以降低企业的生产成本，为企业赢得生存的空间。再次，我国正处于工业化进程初期向工业化中后期转变的过程。在这一过程中，经济增长的方式将由外延式扩张向内涵式增长转变，由粗放型向集约型转变，其最主要的特点就是制造业设备更新改造加速，大量机床特别是各种高效机床投入使用，这就需要依靠不断的技术改造与创新来维持工业化进程
13、。另一方面，目前我国生产力总体水平还不高,自主创新能力还不强,长期形成的结构性矛盾和粗放型增长方式尚未根本改变,很多企业经济的增长仍未摆脱对资源投入的较高依赖,投入大、消耗高、效益低的局面没有得到根本改变，这种粗放型的投资增长方式制约着企业经济发展。大多数企业整体上呈现技术水平过低，技术陈旧、设备老化、工艺落后等状况，致使资源消耗比率和总量都显得过大，企业迫切需要通过进行技术改造来更新老化的各种设备设施以恢复企业的正常生产活动。另外，随着中国的崛起，世界各国都把眼光投向了中国市场，大量公司、企业进军中国市场。面对国外的先进技术产品严峻挑战，中国机床业面临技术改造和设备更新的客观要求，只有这样才
14、能缩短与国外高品质产品的差距并在此基础上赶超外国的先进技术。机床改造也称机床再制造，它实际上是一种废旧机床资源循环再利用的一种机床制造新模式，对其进行研究并用它来指导循环再利用我国量大面广的老旧机床设备资源以及提升我国制造业机床整体质量和制造加工能力具有重要意义，并将导致若干新兴产业的形成。本文正是针对目前阶段企业迫切需要进行技术改造、不断创新的形势要求来分析和研究有关机床行业进行技术改造的目的、改造方法和途径等相关的问题以及现阶段国内外研究状况和其发展趋势，并用它来指导企业有针对性、有效地进行机床改造实践。1.3 机床技术改造的原则机床行业进行技术改造的原则是在综合考虑企业现有的工艺能力、技
15、术水平和资金承受能力等因素的条件下，用较低的投入采用较合理的技术来革新原来的旧的生产设备，以达到2提高原设备的加工效率、自动化水平和操作的方便性等目的。因而改造要适度，不能盲目的去改造，否则它可能会增加改造的成本是改造失去意义。改造时既要考虑企业资金承受能力，还要考虑企业的改造技术水平以及机床各配套设备之间的匹配平衡关系等因素。只有综合考虑各方面的影响因素，才能以较低的成本采用合适的技术水平进行机床改造，从而既充分利用了各个设备的性能的同时又使整体经济效益达到最大化。1.4 机床改造的发展趋势和方向(1）向低碳和绿色环保的方向发展 随着人们环保意思的加强，机床进行技术改造也加入了环保的新要求，
16、新一阶段的制造技术将是绿色制造的时代，它不但要求新一代的机床对环境污染要小，同时还包括机床本身部件能循环利用。（2）向节能省材方向发展 由于世界范围内的能源与资源的有限和短缺，对机床的制造和改造提出了节能和节约材料的新要求，通过减少机床对能源和原材料的浪费，它大大降低了企业的生产成本，为企业带来了客观的经济价值。（3）向产业化、模块化和标准化方向发展 由于机床再制造的诸多优点，使得其在国外很快得发展，现在已形成一个独立的新的行业。很多机床制造企业专门成立了自己的机床改造的服务部门，另外还有的企业的主营业务就是帮助其他企业进行机床改造，同时它的专业化和产业化发展同时又促进了相关机床零部件的标准化
17、，进而保证改造的进度，提高效率。3第二章 对普通机床进行专机化改造的意义与方法2.1 普通机床与专用机床的特点分析普通机床的特点：普通机床的优点是加工灵活性大，适应性强，对人的技术要求较高，易于维护，但加工精度不高，容易受到人为因素的影响，另外工人的劳动强度大。专用机床的特点（1）由于专机采用了大量的通用部件和标准零件和少量的专用部件较少，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。（2）改造后的专机一般采用多刀、多面、多工位加工，而且有一定的自动化程度，因而生产效率较其他机床高，同时产品质量稳定，工人劳动强度低。（3）由于采用了相应的专用夹具和导向装置等，加工质量主要由相应工艺设备来保证，较
18、低了操作工人技术水平的要求，同时还大大减低了工人的工件装夹的工作量。（4）由于专用机床采用了大量的通用部件和标准件，方便了机床的维修工作，同时当机床不再使用时，其相应的通用部件和标准件和可以重复利用，不必另行设计和制造，造成不必要的资源浪费。（5）它还易于与其他专机组合成生产流水线，以适应大规模的生产要求。所以，与普通机床相比，专用机床有着无可比拟的优点。2.2 对普通机床进行专机化改造的意义我国普通机床普遍存在数量大、技术含量低、设备陈旧等问题，从而导致企业生产效率低，生产的产品质量不高等，而且一般的机床对于特定的工件则无法加工。为此设备的更新成为很多企业持续发展的必须解决的问题，然而购买新
19、机床来替换旧机床将要花费一大笔资金，这对于一般的中小企业来说是一个难以承受的资金压力，同时将原有旧机床一并报废也是一种浪费。问题的解决办法就是我们可以充分利用这些废旧的的机床设备，通过对其进行改造，使其能满足生产加工的要求，这样不仅充分利用了现成资源，为企业节约了大笔购买设备的资金，同时还满足了生产加工要求，生产实践也证明了这是一种既经济又有效的解决问题的办法。不仅可以可以加工特定零件的特定工序，还大大提高了生产效率。专机化改造可以适时的根据企业生产要求的变化不断调整，具有很高的灵活性。42.3 对普通机床进行专机化改造的方法对于普通机床的专机化改造主要有两种方式：1.用技术性能更为先进的新机
20、床代替技术性能老化的旧机床；2.根据生产工艺需要对普通设备进行针对性的、有效的专机化改造技术改造，使旧设备适应新的生产需要。显然第一种方案需要大量资金的支持，对于流动资金较少、规模小，难以从银行获得大额贷款的企业来说无疑是难以实现的。而第二种以少量的投资、较小的工作量，对原有设备进行技术改造，其针对性强、周期短可以保证改装机床能及时、有效地适应技术发展的要求。结合课题，这里主要对根据生产工艺需要对普通设备进行针对性的、有效的专机化改造的技术改造步骤进行分析。具体改造方法如下：对专机改造只需要保留原有机床的床身、导轨等，把其余的零部件如主轴箱、方刀架等拆除。加工时采用双面同时铣削，故需在工件两侧分别布置电动机和铣轴箱，电动机与铣轴箱之间由联轴器连接。该机主运动为由两台主电动机提供动力驱动工件两侧端面铣刀的旋转运动，进给运动则是由横拖板带动工件的横向直线运动。故机床的大体布局为两侧分别为主电机、铣轴箱、端面铣刀，中间为被加工的减速器箱体以及专门设计的工件夹具和横拖板等，专机的主运动是主电机+铣轴变速箱+铣刀，进给运动由进给电机+变速箱+丝杠提供，其大体布置如下图：电机 联轴器 铣轴箱 夹具体图 2-1 双面铣床布置图5俯视图如下：图 2-2 机床俯视图
