1、 毕业设计 题 目 : C6180 普通车床数控改造 （主传动、电动刀架） 系 别 : 矿业工程系 专业年级 : 机械设计制造及其自动化 2013 级 姓 名 : 刘 泽 学 号 : 20131804416 指导教师 : 贾育秦 教授 2017 年 05 月 10 日 LULIANG UNIVERSITY 分类号： 密 级： 原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成 果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出
2、重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 日 期： 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的 资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等） ，知识产权归属 吕梁 学院。 本人完全了解 吕梁 学 院 有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的 纸质版 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权 吕梁 学院 可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且 第一署名单位
3、为 吕梁 学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为 吕梁 学院。 论文作者签名： 日 期： 指导老师签名： 日 期： 摘 要 伴 随着科学技术的 快速 发展，数控机床已 成为 衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。对普通机床进行数控改造，尤其适应我国机床拥有数量大，生产规模小的具体国情 。这样不但可以使改造后的机床满足技术发展的需求，提高生产率和产品精度，增大设备适应能力和型面加工范围，还可弥补定购新的数控机床交货周期长的不足。所以用此方法对我国中、小型企业来说是十分理想的选择。 在 数控机床的逐渐普及 的过程中 ，数控系统的价格不断降低，使得 旧
4、机床进行数控化改造的优点更明显，促使越来越多的机械加工厂选择旧机床数控改造作为设备更新的途径。世界各国，包括许多工业发达的国家相继成立了机床修复公司，翻新公司或改造公司，承担旧机床数控改造的任务，并成功地改造了一些大型和重型机床。 本文对 C6180 普通车床 进行 数控化改造进行了深入研究， 主要在主传动系统和电动刀架俩方面进行改造。 通过 对 原有主要技术参数、传动系统、 机床关键部件参数的计算 ， 对 原 机床主传动 和刀架 系统结构 进行数控化改造 设计、对机床改造方案 的 选择以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。 最终 经过改造 后的机床已达到预期的功能和精度，完全 能够达到
5、预期效果。 提高了原机床的生产效率 ， 降低了劳动强度 ，改造后的机床性能 更加 稳定可靠，可以有效提高工件加工精度和 生 产效率 。 关键词： 普通车床 ； 数控化改造 ； 主传动系统 ； 自动回转刀架Abstract With the rapid development of science and technology, CNC machine tools have become an important symbol to measure the level of a countrys machinery manufacturing industry. NC transformatio
6、n of ordinary machine tools, especially to adapt to Chinas large number of machine tools, small production scale of specific national conditions. It can not only make the machine modified to meet the needs of technology development, improve the productivity and increase the precision, adaptability a
7、nd surface processing equipment, also can make up the order new NC machine short delivery period. Therefore, this method is very ideal for our medium and small enterprises. The popularity of CNC machine tools CNC system, continue to lower prices, because of the advantages of old CNC machine tools fo
8、r the transformation of the more obvious, more and more mechanical processing plant selection of NC transformation of the old machine as a way of updating equipment. All over the world, including many developed countries have set up a machine repair, renovation company or transformation of the compa
9、ny, undertake the NC transformation of the old machine, and successfully transformed some large and heavy machine tool. In this paper, the NC transformation of C6180 lathe has been studied deeply, mainly in the main drive system and the electric tool rest. Through the calculation of the original mai
10、n technical parameters, transmission system, key parts of the machine tool parameters, selection of NC transformation, and the performance of the machine tool after the transformation is more stable and reliable, and the machining accuracy and the production efficiency of the workpiece can be effect
11、ively improved. Key words: Centre Lathe; Numerical control transformation; Main drive system; Circular cutter holder 目 录 第 1章 绪 论 . - 1 - 1.1 概述 . - 1 - 1.1.1 国内外数控机床的发展状况 . - 1 - 1.1.2 国内外数控机床改造的状况 . - 2 - 1.1.3 机床数控化改造的优点 . - 3 - 1.1.4 机床数控化改造的必要性和可能性 . - 3 - 1.2 本课题的目的和意义 . - 4 - 第 2章 C6180 普通车床主
12、传动系统 的 数控化改造 . - 5 - 2.1 C6180原 车床简介 . - 5 - 2.1.1 原机床的功能 . - 5 - 2.1.2 原机床的主要结构 . - 5 - 2.1.3 原机床的主要技术参数 . - 5 - 2.1.4 原机床的传动系统 . - 6 - 2.1.5 普通车床的数控化改造 . - 6 - 2.2 总体方案的确定 . - 6 - 2.3 数控机床主传动系统 . - 7 - 2.3.1 概述 . - 7 - 2.3.2 改造后的 数控机床主传动系统 的特点 . - 7 - 2.3.3 数控车床主传动系统的配置方式 . - 7 - 2.4 主运动参数计算 . - 9
13、 - 2.4.1 主轴最大切削功率及电动机的确定 . - 9 - 2.4.2 主传动系统的设计 . - 10 - 2.4.3 确定各级传动副齿轮的齿数 . - 12 - 2.4.4 轴及齿轮计算转矩的确定 . - 13 - 2.4.5 各齿轮副模数计算 . - 14 - 2.4.6 各轴间中心距的计算 . - 15 - 2.4.7 确定各轴 的 最小直径 . - 15 - 2.4.8 齿轮参数的计算 . - 15 - 第 3章 主轴及其组件的设计 . - 17 - 3.1 主轴组件的基本要求 . - 17 - 3.2 主轴主要结构参数的确定 . - 18 - 3.3 主轴组件校核 . - 19
14、 - 第 4章 刀架改造设计 . - 23 - 4.1 改造后的自动回转刀架的基本要求 . - 23 - 4.2 电动刀架的结构及选择 . - 23 - 4.3 自动回转刀架工作原理 . - 24 - 4.4 刀架的安装 . - 26 - 第 5章 总 结 . - 27 - 参考文献 . - 28 - 致 谢 . - 29 - 吕梁学院本科毕业设计 - 1 - 第 1 章 绪 论 本文是将普通车床 C6180 进行 数控化改造设计， 主要在主传动系统和电动刀架俩方面进行改造。 随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，产品的更新换代也不断加快，因此对机床不仅要求具有较高的
15、精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换，生产的需要促使了数控机床 的 产生。如果将车床设备全部更新换代，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。所以最经济的办法就是 将 普通车床 进行 数控化改造。采用数控化改造，不但可以使改造后的车床满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品精度，增大了设备适应能力和 型面加工范围， 最主要的是解放了劳动力，工人的工作强度降低， 还可以弥补订购新的数控机床交货周期长、资金投入大、成本高的不足。所以用此 方案 对中、小型企业说是十分理想的选择。 1.1 概述 1.1.1 国内外数控机床的发展状况 1946 年第一台计算机在美国诞
16、生， 1952 年世界第一台数控机床也在美国诞生，用于三轴镗铣床的加工，自此，数控机床的发展紧随着微电子技术和计算机技术的发展而发展，近 60 年来，数控机床经历了两个阶段，六个时代的发展过程。第一阶段叫逻辑数字控制阶段，其经历了电子管、晶体管和小规模集成电路三个时代；第 二阶段计算机数字逻辑控制阶段，其经历了小型计算机、微处理器和 PC 机三个时代。目前世界上数控机床每隔 2-3年就发展一代，日本、美国、德国、西班牙等国家在数控机床的研制、开发方面走在世界的前列，其中德国 SIEMENS 系列、日本 FANUC 系列、西班牙 FAGOR 系列、美国 CINCINNATI 系列以其高的的可靠性
17、和卓越的性能在世界各地赢得了用户的青睐。进入八十年代以来，市场竞争激烈，产品更新换代极为迅速，规模生产效益显著，而且随着航空工业、汽车工业以及轻工业生产的高速增长，复杂型面零件越来越多，对精度要求越来越高，这 就迫切要求加工这些零件的机床向高度柔性的数控机床方向发展，其在加工设备中所占比例越来越高，其拥有量是衡量一个国家工业水平的标准。因此，世界其他各国也在大力开发机械制造自动化技术。 我国从 1958 年开始数控机床的研制，其主要工作是剖析国外数控机床。 70 年代C6180 普通车床 的数控化改造（主传动、电动刀架） - 2 - 中期，由于电子元器件的质量和制造工艺水平差，致使国产数控机床
18、的稳定性和可靠性未从根本上得到解决。另外售价也贵，未能及时推广。我国数控机床从八十年代重新开始起步发展，到 1993 年产量已增长 1828 倍，产值数控化率从 1%增到 12%。数控机床生产逐渐形成批量，开始 出现了一批以北京研究所为龙头的机床厂。主要生产BF7、 BF3、 MTC-1 等数控系统，后来又组建了许多经济型数控系统的生产厂家，如：武汉华中数控有限公司、南京大方股份有限公司等等。数控机床一方面向大型多功能方向发展；一方面向经济型方向发展。所谓经济型数控机床是指价格低廉，操作使用方便，适合我国国情的装有数控系统的自动化机床。 由此可见，我国在作为机械制造自动化的数控机床设备，无论是
19、在品种上、质量上，还是在使用上，同世界先进水平比均有很大差距，这也是制约我国机械工业发展的重要因素。 1.1.2 国内外数控机床改 造的状况 数控机床的逐渐普及，数控系统的价格不断降低，使得旧机床进行数控化改造的优点更明显，促使越来越多的机械加工厂选择旧机床数控改造作为设备更新的途径。世界各国，包括许多工业发达的国家相继成立了机床修复公司，翻新公司或改造公司，承担旧机床数控改造的任务，并成功地改造了一些大型和重型机床。 德国的 Schiess 公司在 1981 年吧一台加工直径为 19m 的超重型立式车床改装成数控机床。该机床是 1929 年生产的，当时曾是世界上最大的机床，其改造内容有：工作
20、台导轨改装成静压导轨，承载能力增加了 50%；主传动采用半导 体可控硅控制，取代老式机组的传动刀架的滑动导轨改为滚动导轨；增加测量显示装置，配置数控系统等。该机床的全部改造费用仅为当时同类规格新机床价格 1200 万马克的 28.9%，其中大修费用占 7.9%数控改造费占 20.8%。该公司还改造了一台最大直径为 14m 的超重型立式车床，全部改造费用为当时同类规格新机床价格 800 万马克的 19.1% 。 我国常柴股份公司曾改造一台仿形铣床，改造费用 40 万，节约投资近 250 万元，用其加工 N485 柴油机铸造用模具，每套外协加工费用 270 万元，不到三个月时间，此台仿形铣床完成了两套 N485 模具和 20 套空调模具的加工。根据常柴股份公司对已完成数控化改造的 11台加工中心和 1台仿形铣床投入运行后统计，新增产值达到 3000多万元，取得了良好的经济效益。 我国从八十年代初期开始进行数控化改造技术研究和推广，到现在已有三十多年
