1、毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目：C616 型普通车床改造为经济型数控车床C616 型普通车床改造为经济型数控车床2目录序言 -3一、 设计方案的确定-4（一） 设计任务-4（二） 总体设计方案的确定-4二、机械部分改造与设计-4（一） 纵向进给系统的设计与计算-4（二） 横向进给系统的设计与计算-10三、步进电机的选择-13（一）步进电机选用的基本原则-13（二）步进电机的选择-14四、机床导轨改造-15五、自动转位刀架的选用-16六、经济型数控机床改造时数控系统的选用-17七、典型零件的工艺设计及应用程序的编制-18（一）工艺分析-18（二）工作坐标系的设定-19（三）手动钻孔-1
2、9（四）编制加工程序-19小结-21参考文献-22C616 型普通车床改造为经济型数控车床3序言毕业设计课题：C616 型普通车床改造为经济型数控车床课题简介：本课题是围绕将普通机床改造成经济型数控机床展开设计的，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简易数控系统的高效自动化机床。中小型企业为了发展生产，常希望对原有旧机床进行改造，实现数控化、自动化。经济型数控机床系统就是结合现实的的生产实际，结合我国国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格。价格便宜、性能价格比适中是其最主要的特点，特别适合在设备中占有较大比重的普通车床改造，适合在生产第一线大面积推广。企业应用
3、经济型数控型系统对设备进行改造后，将提高产品加工精度和批量生产的能力，同时又能保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代的应变能力，增强企业的竞争能力。利用微机改造现有的普遍车床，主要应该解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位，进给改造成由计算机控制的刀架自动转位以及自动进给加工车床，即经济型数控车床。进行数控机床的改造是非常有必要的。数控机床可以很好地解决形状复杂、精密、小批量及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产效率，但是数控机床的运用也受到其他条件的限制。如：数控机床价格昂贵，一次性投资巨大等，因此，普通车床C616 型普通车床改造为经济
4、型数控车床4的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方向之一。现我选用 C616 普通车床为例进行数控改造。一、设计方案的确定现我选用 C616 普通车床为例进行主轴传动系统数控改造C616 型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明。把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果（一）设计任务用微机数控技术，改造最大加工直径为 320 毫米普通车床的主轴系统最大加工直径（mm）： 在车床身上：320 在床鞍上：175最大加工长度（mm）： 750主轴孔径（mm）： 40主轴端部锥孔锥度：莫氏 5 号主轴转速：（r
5、/mim）：22150机械 2 级变速.伺服无级变速主电机功率（KW）： 4起动加速时间（ms） 25控制坐标数： 2二、机械部分改造设计与计算1纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。对车床改造来说，外观不必象产品设计要求那么高，而从改造方便、实用方面来考虑，一般把步进电机放在纵向丝杠的右端。2纵向进给系统的设计计算 已知条件： C616 型普通车床改造为经济型数控车床5工作台重量： W=80kgf=80N(根据图纸粗略计算 )时间常数： T=25ms滚珠丝杠基本导程：L 0=6mm行程：
6、 S=640mm脉冲当量： p=0.01mm/step步距角： =0.75/step快速进给速度： Vmax=2mm/min(1)切削计算 由机床设计手册 可知，切削功率Nc=NK式中 N电机功率，查机床说明书，N=4KW； 主传动系统总效率，一般为 0.60.7 取 =0.65； K进给系统功率系数，取为 K=0.96。则： Nc=40.650.96=2.496KW又因为NC= 6120vFZFZ= v所以 式中 v切削线速度，取 v=100m/min。主切削力FZ =152.76(kgf)=1527.6(N)由金属切削原理 可知，主切削力FZ=CFz apx Fz fYFz KFz查表得：
7、 CFz=188kgf/mm21880MpaXFz=1 YFz=0.75 KFz=1则可计算 FZ 如表（1）所示： C616 型普通车床改造为经济型数控车床6表（1） FZ 计算结果ap(mm) 2 2 2 8 8 8f(mm) 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4FZ(N) 1125 1524 1891 1687 2287 2837当 FZ=1520N 时，切削深度 ap=2mm, 走刀量 f=0.3mm，以此参数做为下面计算的依据。从机床设计手册 中可知，在一般外圆车削时：FX =（0.10.6）F Z FZ=(0.150.7) F Z取： FX=0.5 FZ=0.51527.
8、6=763.8NFY=0.6 FZ=0.61527.6=916.5N(2)滚珠丝杠设计计算综合导轨车床丝杠的轴向力： P=KFX+f(F Z+W)式中 K=1.15，f=0.150.18，取为 0.16。则P=1.15763.8+0.16(1527.6+800)=1250.8N1) 强度计算：寿命值 L1= 60iTnn1= =0f主 0Dvf取工件直径 D=80 mm,查表得 T I=15000h则：n1= =20r/min6804.3.L1= =1852最大动负载 Q= HwfP31C616 型普通车床改造为经济型数控车床7查表得： 运转系数 fw=1.2 硬度系数 fH=1则Q= 1.2
9、11250.8=39933.6N38根据最大动负载 Q 的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取 FC1B 系列，滚珠丝杠直径为 32mm,型号为 FC1B3265E2，其额定动载荷是 10689N，所以强度足够用。2）效率计算：根据机械原理 的公式，丝杠螺母副的传动效率 为：= )(vtg式中 摩擦角 =10 螺旋升角 =3 25则= )10253(tg3)刚度验算：滚珠丝杠受到工作负载 P 引起的导程的变化量 L 1= EF0式中 L0=6mm=0.6cm；E=20.6166N/ cm2。滚珠丝杠截面积 F=( )2= （ ） 23.14d8031.则L 1=
10、 =5.910-614.3)280.(6.2065滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量L 2 很小,可忽略 ,即：L= L 1。所以：导程变形总误差为 = = 5.910-6=9.8m/mL016.查表知 E 级精度丝杠允许的螺距误差（1m 长）为 15m/m ，故刚度足够。C616 型普通车床改造为经济型数控车床84）稳定性验算：由于机床原丝杠直径为 30mm，现选用的滚珠丝杠直径为 32 mm，支承方式不变，所以稳定性不存在问题。(3)齿轮及转距的有关计算1）有关齿轮计算传动比i= = =1.25PL36001.675故取 Z1=32mm Z2=40m=2mm b=20mm =20d1=m Z1
11、=232=64mmd2= m Z2=240=80mmd1 =d1 +2ha*=68mmd2 =d2+2ha*=84mm= = =7221d80642) 转动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：J1=( )2W=( )280=0.468 2p8075.01438=4.68N 2丝杠的转动惯量：JS=7.810-4D4L1=7.810-43.24140.3=11.475 2=114.75N 2齿轮的转动惯量：JZ1=7.810-46.442=2.617 2=26.17 N 2JZ2=7.810- 4842=6.39 2=63.9 N 2C616 型普通车床改造为经济型数控车床9电机转动惯量
12、很小可以忽略。因此,总的转动惯量：J= (JS+JZ2)+ JZ1+ J121i= (11.475+6.39)+2.617+0.46825.1=14.519 2=145.19N 23）所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩M=Mamax MfM 0最大切削负载时所需力矩M=Mat MfM 0M t快速进给时所需力矩M= MfM 0式中 Mamax 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩；Mf 折算到电机轴上的摩擦力矩；M0 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；Mat 切削时折算到电机轴上的加速度力矩；Mt 折算到电机轴上的切削负载力矩。Ma= 10-4NmTJn6.9当 n=nma
13、x 时 Mamax =Manmax= = =416.7r/min0maxLiv25.1Mamax= 10-4=2.52Nm=25.72f.6974当 n=nt 时 Ma=MatC616 型普通车床改造为经济型数控车床10nt= = = =24.88r/min0Lfi主 01fDvi68014.325.Mat= 10-4=0.1505Nm=1.536f25.6984Mf = =iF0iWf0当 0=0.8 f=0.16 时Mf = =1.223f25.1804.326M0 = (1- 02)iLFX当 0=0.9 时预加载荷 P0= Fx 则：3M0= = =0.462f=4.62NiLX6)1(225.1804.)9(67Mt= = =7.297f =72.97 Ni20.3所以, 快速空载启动时所需力矩：M=Mamax MfM 0=25.721.223 0.462=27.405f=274.05N切削时所需力矩：M=Mat Mf M0M t=1.5361.223 0.4627.297=10.518f=105.18 N快速进给时所需力矩：M= MfM 0=1.2230.462=1.685f=16.85 N由以上分析计算可知：
