车床数控化改造设计.doc

1、- 1 -2604130359目 录第一章 设计方案的确定 - 9 -一、总体设计方案的确定 - 9 -二、机械部分的改造设计与计算 - 10 -（一）纵向进给系统的设计选型 - 10 -(二) 横向进给系统的设计与计算 - 15 -第二章 步进电动机的选择 - 19 -一、步进电动机选用原则 - 19 -二、步进电机的选型 - 20 -（一）C6140 纵向进给系流步进电机的确定 .- 20 -（二）C6140 横向进给系流步进电机的确定 .- 20 -（三）110BF003 型直流步进电机主要技术参数 - 20 -（四）110BF004 型直流步进电机主要技术参数 - 21 -第三章 经济

2、型数控系统选型 - 21 -第四章 电动刀架的选型 - 22 -第五章 编制零件工序及数控程序实例 - 23 -一、机床改造参数的选择 - 23 -（一）车床纵向运动由 Z 向步进电动机控制 - 23 -（二）车床横向运动由 X 向步时电动机控制 .- 23 -二、程序设计 - 23 -（一）数控机床参数及约定 - 23 - 2 -(二) 编程参数说明 - 23 -参考文献 - 27 -体会 - 28 - 3 -0 引言回顾即将过去的 20 世纪，人类取得的每一项重大科技成果，无不与制造技术，尤其与超精密加工技术密切相关。在某种意义上，超精密加工担负着支持最新科学发现和发明的重要使命。超精密加

3、工技术在航天运载工具、武器研制、卫星研制中有着极其重要的作用。有人对海湾战争中美国及盟国武器系统与超精密加工技术的关系做了研究，发现其中在间谍卫星、超视距空对空攻击能力、精确制导的对地攻击能力、夜战能力和电子对抗技术方面，与超精密加工技术有密切的关系。可以说，没有高水平的超精密加工技术，就不会有真正强大的国防。超精密车床要求其数控系统具有高编程分辨率（1nm）和快速插补功能（插补周期 0.1ms） 。基于 PC 机和数字信号处理芯片（DSP）的主从式硬件结构是超精密数控的潮流，如美国的 NAN OPATH 和 PRECITECHS ULTRAPATH TM 都采用了这一结构。数控系统的硬件运动

4、控制模块（PM AC）开发应用越来越广泛，使此类数控系统的可靠性和可重构性得到提高。我国国防科技大学研制开发的 YH1 型数控系统采用 ASW824 工业一体化 PC 工作站为主机，用 ADSP2181 信号处理器模块构成高速下位伺服控制器。模块化、构件化是超精密车床进入市场的重要技术手段，如美国ANORAD 公司生产各种主轴、导轨和转台，用户可根据各自的需要组成一维、两维和多维超精密运动控制平台和车床。研制超精密车床时，布局就显得非常关键。超精密车床往往与传统车床在结构布局上有很大差别，流行的布局方式是“T”型布局，这种布局使车床整体刚度较高，控制也相对容- 4 -易，如 Pneumo 公司

5、生产的大部分超精密车床都采用这一布局。模块化使车床布局更加灵活多变，如日本超硅晶体研究株式会社研制的超精密车床，用于车削超大硅晶片,采用三角菱形五面体结构，用于提高刚度；德国蔡司公司研制了 4 轴精密车床 AS100，用于加工自由形式表面，该车床除了X、Z 和 C 轴外，附加了 A 轴，用于加工自由表面时控制砂轮的车削点。此外，一些超精密加工车床是针对特殊零件而设计的，如大型高精度天文望远镜采用应力变形盘加工，一些非球面镜的研抛加工采用计算机控制光学表面成形技术（CCOS）加工，这些车床都具有和通用车床完全不同的结构。由此可见，超精密车床的结构有其鲜明的个性，需要特殊的设计考虑和设计手段。为保

6、证超精密车床有足够的定位精度和跟踪精度，数控系统必须采用全闭环结构，高精度运动检测是进行全闭环控制的必要条件。双频激光干涉仪具有高分辨率（如 ZYGO AX10MTM 2/20 分辨率为 1.25nm）与高稳定性，测量范围大，适合作车床运动线位移传感器使用。但是双频激光干涉仪对环境要求过于苛刻，使用和调整非常困难，使用不当会大大降低精度。根据我们的使用经验，德国 Heidenhain 公司生产的光栅尺更适合超精密车床运动检测，如该公司 LI P401,材料长度 220mm，分辨率为 2nm，采用Zerodur 材料制成几乎达到零膨胀系数（0.1ppm/k） ，动静尺间隙为0.60.1mm，对环

7、境要求低，安装和使用方便，如 Nanoform2500 和 Opt imum2400 超精密车床都使用了 Heidenhain 光栅尺。在数控软件方面，开放性是一个发展方向。国外有关开放性数控系统的研究有欧共体的 OS ACA、美国的 OMAC 和日本的 OSEC。我国国防科技大学在- 5 -此基础上提出了构件化多自由度运动控制软件，可根据车床成形系统的布局任意组装软件，符合车床模块化发展的方向。1.序言课题简介：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

8、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

9、。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- 6 -方向之一。现我选用 CA6140 普通车床为例进行数控改造。第一章 设计方案的确定C6140 型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能

10、良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。本设计主要是对 C6140 普通型车床进行数控改造，用微机对纵、横进给系统进行控制。系统可采用开环控制和闭环控制，开环控制虽然有不稳定、振动等缺点，但其成本较低，经济性较好，车床本身所进行的加工尺寸是粗、半精加工。驱动原件采用步进电动机。系统传动主要有：滑动丝杠螺母传动和滚珠丝杠螺母传动两种，经比较分析：前者传动效率及精度较低，后者精度和效率高，但成本高，考虑对车床的性能要求，故采用滚珠丝杠螺母传动。刀架性能要求是准确快速的换刀，因此采用自动转位刀架。一 总体设计方案的确定由于是对

11、车床进行数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用前提下，对同床的改动尽可能少，以降低成本。根据这一原则，决定数控系统采用开环控制；传动系统采用滚珠丝杠螺母传动；驱动元件采用步进电动机；数控系统采用 JWK型系统；刀架采用自动转位刀架。这样车床既保留原有功能，又减少了改造数量。二 机械部分的改造设计与计算将普通车床改造成数控机床，除了增加控制系统外，机械部分也应进行相应的改造，其中包括：纵向和横向进给系统的设计选型，以及自动转位刀架的选型。（一）纵向进给系统的设计选型1、经济数控车床的改造，采用步进电动驱动纵向进给，有两种方案：一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上；第二种是纵丝杠

12、固定、电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的改造而言，采用第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。从改装方便，实用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。2、纵向进给系统的设计计算，已知条件：- 7 -工作台重量：W=80kgf=800N时间常量： T=25ms行 程： s=640mm步 驱 角： 2=0.75 o/step快速进给速度：Vmax=2m/ms脉冲当量： 8p=0.01mm/8tep（1）切削力的计算由机床设计手册得公式 No=Nd （公式一）其中 N O 为传动件的额定功率Nd主电机的额定功率，见使用说明书得：Nd=4.5 kw 从电机到所计算

13、的传动轴的传动效率（不含轴承的效率）从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以=n 1n2 由机床设计手册得 n1 =0.96 n2=0.99所以：=0.960.99=0.9504 取 =0.95 即 N=40.95=3.8（kw）又因为主传动系统效率一般为 0.60.7 之间，所以取 0.65所以 NC（进给效率）=3.80.65=2.47（kw）由机械加工工艺手册得 Pm= 9.8 （公式二）3106VsFZ 2z式中 Vs 切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等时，如 D=40mm 时，取 Vs=100m/min主切削力FZ = =151.164（Rgf）=1511.64N6

14、120.47由机床设计手册得主切削力FZ=CFzapxfxfyfzkfz(经验公式) CFza pxfx fyfz kfz (公式三)对于一般切削情况，切削力中的指数 xfx1- 8 -FZ=0.75 Kfz0CFZ=188kg/ 2=1880MpaF2 的计算结果如下：- 9 -ap() 2 2 2 3 3 3f() 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4Fz(N) 105 1524 1891 1681 2287 2837为便于计算,所以取 Fz=1511.7N,以切削深度 ap=2走刀量 f=0.3为以下计算以此为依据。由机械床设计手册得，在一般外圆车削时，Fx（0.10.6）FZ

15、Fy(0.150.7)Fz取 Fx=0.5 Fz Fy=0.6FzFx=0.51511.7=755.9(N)Fy=0.6 Fz=0.61511.7=907.0(N)（2）滚珠丝杠的设计计算由经济型数控机床总设计 ，综合车床导轨丝杠的轴向力得P=RGx+f（Fz+w） (公式四)其中 R=1.15 , f=0.150.18 取 f=0.16P=1.15755.9+0.16(1511.7+800)=1239.2(N)强度计算 1寿命值 Li= （公式五）60nTini= （公式六）oDvf由机床设计手册得 Ti=15000h,原机床丝杠螺距为 60， D=80ni= =19.920(r/min)1

16、4.3680Li= =1852最大动负Q= PfwfH (公式七)3Li其中 运载系数 fw=1.2硬度系数 Fh=1Q= 1.21239.21318=3897.1(N)根据最大动力负载荷 Q 的值，查表选择滚珠丝杠的型号为 W50103.51，查表得数控车床的纵向精度为 B 级，左旋即型号为 W50103.51/B9001000其额定载荷是 3970N效率计算 2- 10 -根据机械基础得，丝杠螺母副传动效率为= (公式八)4(rtg由机床设计手册得 4 一般为 812取 4=10即：摩擦角 4=10，螺旋升角（中径处）r=3 O25则 = =0.953)01523(tg刚度验算 3滚珠丝杠

17、受工作负载 P 引起的导程变化量L1= (公式九)EFLo其中 L O=10=1E=20.6106N/ 2滚珠丝杠横截面积F=( ) d 为滚珠丝杠外径2a=（ ） 23.145.48=18.47( 2)则L1= =3.25610-63.27um47.1806.39查机床设计手册 ，B 级精度丝杠允许的螺距误差（900螺丝长度）为 25nm/m ，因此，丝杠的刚度符合要求。即刚度足够。稳定性验算由于原机床杠径为 30，现选用的滚珠丝杠为 50，支承方式不变。所以，稳定性不成问题，无需验算。齿轮及转矩的相关计算 5此齿轮为普通减速器的齿轮且减速器为一般机器，没有特殊要求，从降低成本，减小结构尺寸

18、和易于取材的原则出发，决定小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬定为217255HBS。大齿轮选用 45 正火，齿面硬度 169217 HBS。传动比 i= 360892OL其中 2 表示步驱角，89 表示脉冲当量i= =2.11.75取齿数 z1=30, Z2=63模数 m=2mm, 啮合角为 200，小齿轮齿宽为 25，大齿轮齿宽 20。d1=mz1=230=30- 11 -d2=mz2=263=126da1=m(z1+2)=2(30+2)=64a= = =9321d160齿轮传动精度计算齿轮圆周速度 VV= = =4.2(m/s)4106dn4061.3根据齿轮圆周速度和对噪音的要求确定齿轮精

19、度等级侧隙分别为：小齿轮：8GJ大齿轮：8FL传动惯量的选择 6工作台质量折算到电机轴上的转动惯量J1=( )2W8910兀 =( )28075.43= 0.467kg. 2丝杠的转动惯量Js=7.810-4D4L1=7.8-4(50) 414.9=7.26(kg. 2)齿轮的转动惯量JZ1=7.810-4(60) 42=2.02(kg. 2)JZ1=7.810-4(126) 42=39.32(kg. 2)由于电机的传动惯量很小，一般可忽略不记所以总的传动惯量为J 总= (Js+Jz2)+Jz1+J121i= (7.26+39.32)+2.022+0.467.=14.50(kg. 2)=145

20、.0(N. 2)所需转动力矩的计算 7快速空载启动时所需力矩M=Mmamx+Mf+MO （公式十二）最大切削负载时所需力矩M=Mat+Mf+MO+Mt （公式十三）快速进给时所需力矩- 12 -M=Mf+MO （公式十四）式中 Mmamx 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩。Mf 折算到电机轴上的磨擦力矩。MO 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= 10-4（N.m）其中 T=0.025 (公式十五)TJn6.9当 n=nmax 时，Mamax=Manmax= = = =400(r/min)lo

21、iVmax102Mamat= 10-4=24.17(kgf.cm)5.694=241.7(N.cm)nt= lofiDV10= =25.08(r/min)84.31.2Mat= 10-4=1.51(kgf.cm)05691=15.1(N.cm)Mf= =iFoL2iWf当 =0.8，f=0.16 时，Mf= =1.213(kg.cm)1.2804.3216m=12.13(kg.cm)MO= (1-o2)iPL6当 =0.9 时，预加荷 PO= Fx31MO= =6)(2FxLo1.2904.6)(57m=0.40334.03(N.cm)Mt= =ifx2.1.39=6.368(kg.cm)=6

22、3.68(N.m)所以，快速空载启动所需力矩- 13 -M 快空= Mamax+Mf+M O 241.7+1.213+4.03=257.86(N.cm)切削时所需力矩M 切= Mat+ Mf+ M O +Mt=15.1+12.13+4.03+63.69=94.95(N.cm)快速进给时所需力矩M 快速= Mf+M O=12.13+4.03=16.16(N.cm)由以上计算可得所需最大力矩 Mamax 发生快速启动时Mamax= M 快速=257.86(N.cm)(二) 横向进给系统的设计与计算（1） 横向进给系统的设计经济数控车床改造的横向进给系统一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠,使刀架横向

23、运动.步进电机安装在大拖板上,用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来,以保证其同轴度,提高传动精度。（2） 横向进给系统的设计计算，已知条件工作台重量：W=30kgf=300N时间常量：T=25ms行 程：s=190mm步 驱 角：2=0.75 度/step脉冲当量：8p=0.005mm/step快速进给速度：Vmax=2m/min切削力的计算 1横向进给量约为纵向的 ,取 则横向切削约为 纵向切削力21321Fz= F 纵 z= 1511.642=755.82(N)在切断工件时 Fy=0.6 F 纵 z=0.6755.82=453.492(N)(3) 滚珠丝杠的计算强度的计算 1对于燕尾型导

24、轨P=Kfy+f(Fz+W)其中，K=1.4，f=0.2P=1.4453.492+0.2(755.82+300)=846.05(N)寿命值 Li= = =13.5610nTi6150- 14 -最大动负载 Q= fwfr1p3Li其中 fw（运载系数）=1.2fh(硬定系数)=1Q= 1.21846.0535.1=2417.4(N)根据最大动负载荷的值,可选择滚珠丝杠的型号,其公称直径为 35,型号为 W3508-3.51/B 左 190290，额定动负载荷为 2520W，所以强度够用。效率计算 2= )4(rtgr（螺纹升角）=3 O38 4（磨擦角）=10= =0.956)0183(ot刚

25、度验算 3滚珠丝杠受工作负载，P 引起的导程变化量L1= =EFpLOF610.28.54F=（ ） 2 其中为滚珠丝杠的外径d=（ ） 2 3.1434=9.0746 L1 = =3.6210-6()0746.916.85因为滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化化量L2 很小，可忽略不计，即L=L1，即导程变化总误差为= L= 3.6210. -6Lo108.=4.52(min/m)查表知 B 级精度丝杠允许的螺矩误差（在 300之内）为 15um/n ，所以刚度足够。稳定性验算 4由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相等，而支承方式由原来的一端固定，一端悬空变为一端一端固定，一端径向支承，所以稳定性

26、增强，故不再验算。、齿轮及转矩的相关计算减速器为一般机器，没有什么特殊要求，从降低成本，减小结构、尺寸和易于取材等原则出发，决定小齿轮选用 45 钢、调质，齿面硬度为 217255HBS；大齿轮选用- 15 -45 钢正火、齿面硬度为 169217HBS传动比 i = 0368lP其中 8 表示步驱角； 8P 表示脉冲当量i= .75.3所以，取 Z1=30，Z2=99M=2mm，啮合角为 20小齿轮齿宽为 25mm；大齿轮齿宽为 20mm。d1=mZ1=230=60d2=mZ2=299=198da1=m(Z1+2)=2(30+2)=64da2=m(Z2+2)=2(99+2)=202a= 12

27、6478129d齿轮传动精度计算齿轮圆周速度 VV= 1443.0.(/)061nms根据圆周速度和对噪音的要求确定齿轮精度等级及侧隙分别为：小齿轮：8GJ大齿轮：8FL、传动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的传动惯量J1=280180.5304347PW=0.04378(Kg.cm2)丝杠转动惯量：JS=7.810-4D4L1=7.810-43.5413.3=1.556(. 2)齿轮的传动的惯量JZ1=7.810-4D4M=7.810-4642=2.02(. 2)JZ2=7.810-4D4M=7.810-4（198） 22=239.76(. 2)由于电机传动惯量很小，可以忽略不计，因此总的转

28、动惯量J= (JS+JZ2）+JZ 1+J11i= (1.556+239.76）+2.022+0.04378 3.=24.22(. 2)所需转动力矩的计算- 16 -nmax= 0max.13.412.5(/min)8VirLMamax= 44.09696JT=4.16(N.m)nt 01103.2.486VfiDL=43.79(r/min)Mat= 4479109.625JhltT=0.4419(N.m)Mf= 0012FLfWii其中，f=0.2 =0.8 时Mf= .3.8.295(.)140kgfcm=0.029（N.m）M0=220.(10.)()6FLi=0.13860.0139（

29、N.m）Mt= 045.3821.i=2.19(kgf.cm)0.219（N.m）所以，快速空载启动时所需转矩M=Mamax+Mf=Mo=4.16+0.029+0.0139=4.2079(N.m)切削的所需力矩M 切=Mat+Mf+Mo+Mt=0.4419+0.029+0.0139+0.219=0.6938(N.m)快速启动时所需力矩M 快进= Mf+Mo=0.029+0.0139=0.0429(N.m)即最大转矩发生在快速启动时 即 Mamax=4.2079(N.m)- 17 -第二章 步进电动机的选择一步进电动机选用原则合理选用步进电机是比较复杂的问题，需根据电机在整个系统中的实际工作情况

30、，经过分析后才能正确的选择。（一），步距角应满足：= mina式中 i传动比amin系统对步进电机所驱动部件的最小转角（二） 精度步进电机的精度可用步距误差或积累误差衡量。积累误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用积累误差衡量精度比较实用，所选用的步进电机应满足。QmiQs式中Qm步进电机的积累误差。Qs系统对步进电机驱动部分允许的角度误差。（三）转距为了使步进电机正常运行（不失步、不越步）正常启动并满足对转速的要求，必须考虑；启动力矩，一般启动力矩选取为Mq 0.35lM式中 Mq电机启动力矩ML0电机静负载力矩在要求在运行频率范围内，电机运行力矩

31、应大于电动机的静载力矩与电动机的转动惯量（包含负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。(四) 启动频率由于步进电机的启动频率随负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足：fifopm其中 fi极限启动频率fopm要求步进电机最高启动频率二步进电机的选型- 18 -（一）C6140 纵向进给系流步进电机的确定Mq= 取参数为 0.40.35lM= 27864=644.6（N.m）为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式。查手册得知：Mq/Mjm=0.866，所以步进电机最大静转矩 Mjm 为fmax= = =3333.3（HZ）max6089V2.1综合考虑

32、，查表选用 110BF003 型直流步进电机能满足使用要求。（二）C6140 横向进给系流步进电机的确定Mq= 04.27105.()lMNcm电动机选用三相六拍工作方式查手册得 Mq/mjm=0.866Mjm= .2.()0.86qc=1.215(N.m)步进电机的最高工作频率fmax= max103.()9.5VHZ综合考虑，查表选用 110BF004 型直流步进电机，能够满足使用要求。（三）110BF003 型直流步进电机主要技术参数电机型号 相数 步驱角 电压 相电流 最大转矩 最高空载启动率110BF003 3 0.75 80 6 7.84（80）1500运行频率 转子转动惯量 线圈

33、电阻 分配方式 重量 外径 长度 轴径7000 46.06(4.7) 0.37 三相六拍 6 110 160 11参考价 原型号350 BFG090811（四）110BF004 型直流步进电机主要技术参数电机型号 相数 步驱角 电压 相电流 最大转矩 最高空载启动率110BF004 3 0.75 30 4 4.9（50） 500运行频率 转子转动惯量 线圈电阻 分配方式 重量 外径 长度 轴径- 19 -34.3(3.5) 0.76 三相六拍 5.5 110 110 11参考价 原型号350 BFG09041111第三章经济型数控系统选型用数控机床工工件时，首先应编制零件加工程序。这是数控机床

34、的工作指令。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主动的变速、启动、停止、进给运动的方向速度和位移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、运行轨迹和运行参数进行工作，从而达到加工出符含合要求零件的目的。C6140 数控车床改造后联动轴数为二轴联动且传动精度要求比较高，主要有A850CNC 系统和 JWK 两种系统。经过实际比较分析，JWK 系统的核心是 MCS-51 系列的8031 单片微机，其采用 ISO 国际标准数控代码编程，能自动完成车削端面、内外圆、倒角等功能，并配有完备的 S、T、M 功能。该系统尔采用

35、模块化设计，内部有计算机等四种模块。更换维修方便快速。A850CNC 系统结构简单，集成度高，工艺先进，性能稳定，可维修性很大。根据实际生产需要，以及数控系统的要求，经过实际比较分析，选用 JWK 系列。其中又以 JWK-15T 型系统应用最广、功能较强、操作使用更方便。所以，决定使用JWK-15T 型数控系统。JWK-15T 主要性能参数如下：生产厂家 南京微分电机厂江南机床数控工程公司型 号 JWK-15T用户容量 24K设定单位 X=0.005，Z=0.01控制轴数 X、Z联动轴数 二轴编程尺寸 9999.99快速（X/Z）向 3/6m/minG 功能 M00M09，M20M29，M97

36、M99S 功能 S01S04，S05S10T 功能 T、XT8X步进电机 110BF003工作电源 220V10% 50HZ控制精度 1 步功耗 W 360环境温度 040相对湿度 80%（25）外形尺寸（mm） 340400200- 20 -系流重量（kg） 17第四章 电动刀架的选型自动转位刀架的设计是普通机床，数控改造的关键。它要求刀架要具有抬起、回转、下降、定位和压紧这一系功能。尽管其结构复杂，各方面要求不，但它保持了原本床工件最大回转直径的条件下，提供选用的多把刀的可能性。电动刀架的安装较方便，只要将原车床上的刀架拆下将电动刀架装即可但要注意两点：1) 电动刀台的两侧面应与车床的横向

37、进给方向平行。2) 电动刀台与系统的连线建议如下安装：沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床后导轨下方拉出的铁丝滑线，走线到系统。其好处在于：避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑、冷却液以及其它杂物磕碰电动刀架系统。综合各方面因素，选用常州武进机床数控设备厂生产的 LD4-I 型系列四工位自动刀架。机床型号 C6140刀位数 4电机功率（W） 120电机转速 1400r/min夹紧力 1切体尺寸 152152下刀体尺 161171LD4-I 型刀架技术指标配车床型号 C6140重复定位精度 0.005mm工作可靠性 30000 次换刀时间 90 2.9（秒）180 3.4（秒）270 3.

38、9（秒）第五章 编制零件工序及数控程序实例- 21 -一机床改造参数的选择（一）车床纵向运动由 Z 向步进电动机控制110BF003 型直流步进电动机配套丝杠螺距为 10泳冲当量：0.01改造后的泳冲当量：0.01（二）车床横向运动由 X 向步时电动机控制110BF003 型步进电动机配套丝杠螺距为 8脉冲当量：0.05改造后的脉冲当量：0.05二程序设计（一）数控机床参数及约定脉冲当量：X 向（横向）为 0.05Z 向（纵向）为： 0.01坐标原点为：0 点加工起点为：A 点安装方法：零件装夹于床头主轴与尾座顶尖之间。采用专用芯轴方式定位。使用方法：专用组合车刀、切刀加工工序说明：此工序为精

39、车加工，零件外部形状尺寸全部成型。零件各部分尺寸预留精车余量 0.81.2(二) 编程参数说明加工编程中以球头车刀圆心与加工起点相重合 187 外圆处侄角计算，见图一。- 22 -因为 AO1=R=2所以 BC=22sin45=0.585784CD=O1O=BC/sin45=0.828O2E=10.828=0.17202F=03F=2+0.172=2.172见立体图3、编制程序JWK-15T 型数控装置零件加工程序如下：- 24 -NO10NO20N030N040N050N060N070N080N090N110F140N120N130N140N150N160N170F140N180G92M03

40、 G04G01X38、48G04G01G04G01G03G04G01G04G01G021G02G04X300 Z76F2.0X44 F400F80 F2.0X42、48 F80F2.0V4 W4 F140 N100 G04 F2.0V17.52 W-22 I46.48 K-22 F2.0X76 F100F2.0W-8 F100F2.0V6 W-3 I6 K0 F2.0- 25 -N190N200N210N220N230N240N250N260N270N280N290N300N310N320N330N340N350N360N370N380N390N400G01G04G01G04G01G01G04

41、G01G04G01G04G01G01G04G01G04G01T22G04G01G04G01X188.98 F80F2.0V4.344 W-2.172 F100G04 F2.0W-28.828 F100X187 F80F2.0V2 W-1 F100F2.0X57 F100F2.0W-5 F80X201 F260F2.0W52 F260F2.0W4 F80F2.0X73 F260F2.0X66 F80N410N420N430N440N450N460N470N480N490N500N510N520G04G01G04G01G04G01G04G01T01G01Z76M02F2.0X60 F80F2.0X

42、58 F80F2.0X201 F260F2.0V108 W32 F300X300 F100- 26 -参考文献1、 实用数控加工技术 作者实用数控加工技术编委会出版社：北京、兵器工业出版社 1995 年2、 实用数控机床技术手册 作者实用数控加工技术编委会出版社：北京出版社 1993 年3、 机床数控改造设计与实例 作者：余英良出版社：机械工业出版社 1998 年4、 数控加工程序编制 作者：范炳炎出版社：航空工业出版社 1992 年5、 经济型数控系统设计 作者：张新义出版社：机械工业出版社 1994 年6、 机床设计手册 作者：机床设计手册编委会出版社：机械工业出版社 1979 年7、 毕

43、业设计指导书 作者：李恒权出版社：青岛海洋大学出版社 1993 年8、 数控机床技术手册 作者：李福生出版社：北京出版社 1996 年9、 AutoCAD 习题精解 作者：姜勇出版社：人民邮电出版社 2000 年10、 机床数控技术应用 作者：李宏胜出版社：高等教育出版社 2001 年11、 机械制造工艺设计简明手册作者：李益民- 21 -体 会毕业设计是对我们四年学知识的一次总结和应用，是对我们自身能力的一次检验，通过这次检验，能让我们知道自己的不足，在以后的工作生活中，不断的改进、学习、以原野高自己的综合能力。四年专业知识的学习，其间也做过课程设计，对所学课程进行过知识的系统运用，但各课程

44、综合运用较少。本次设计，让我们对四年的知识有了总体的综合运用，提高了我们综合能力和灵活运用所学的基础理论的能力。各科之间的联系有了清晰的认识。机械专业虽然是一门很成熟的专业，然而对我们来说，我们懂得知识还很有限。要在这方面有所提高。我们还必须在基础理论上下功夫，以理论联系实际，才能使我们的知识有一个量变到质变的飞跃。以后的学习道路还很长，人生就是在不断地学习中提高自己，而毕业设计也给了我们自信，让我们相信以后会做得更好。在这次的毕业设计中，由于首先接触这灯课题的设计和设计的资料准备不足，时间的紧迫可能在设计中出现很大的问题。尽管在指导老师的全力指导下，错误也再所难免，这样，让我有了一次知识的重新积累。