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车床毕业设计论文篇一
[摘要]机床的数控化改造主要是将现代化技术应用到车床机械中，让传统形式下的机床操作转变为自动化的操作系统，实现预期的工艺目标。在我国逐步开展的机床数控化范围内，近些年，由于先进技术的出现，使得大批老式传统化机床的效率和潜在能力开始被逐渐地开发出来，在保证节约成本和降低资金的情况下，将现代传统式的机床结构，转变为数字化的结构改造是必须要实施的内容。
[关键词]车床机械结构；数字化技术；数控化改造
现阶段的车床在进行机械结构的数控化改造过程中，将一些传统的优势功能进行保留，在一些能够影响精度和进度的方面进行细致的改造，将机床机械的几何精度和运动精度方面的内容加入数字化技术，实现操作中的数控化，既能在成本上实现节约，又能够保证车床机械的改造，实现双赢的局面[1]。
1主传动系统的改造
在实际的改造过程中，需要保留原有的主传动系统以及变速操纵机构，将主运动、进给运动部分这两个系统采用分离的方式，从而使主电动机的作用变为主轴旋转。另外，将双速或者四速的电动机代替原车床中的主电动机，保证能够最大限度地提升车床的自动化程度，、批量较为集中的一些加工程序变成自动的切削速度转变。让原本传统机械中的大量无法精准操作的内容通过数控化的技术实现。在进行螺纹或者丝杠的加工程序时，需要将主轴和刀具之间的配合实现精准化，保证主轴一周运转之后，刀具能随之移动一个导程。一般实现这样的操作需要在主轴之上安装一个脉冲编码器，采用同轴安装或者异轴安装的方式，将脉冲编码器安装到主轴后方，或者箱内和箱后上方。一般异轴安装的方式需要设置成1：1的传动比[2]，将齿轮和同步齿轮与主轴相联系，保证同步的运转。而在连接的选材上一般是选用尼龙齿轮、波纹管、橡胶管等几种材料，这样既能够满足连接中的刚性条件，又能够保证柔性条件的辅助作用，使得角位移信号在传递的过程中，能够有效的将车床机械主轴部分的震荡吸收，使机械整体的运转能够保持平稳的状态，实现信号的准确传递。另外，在进行主轴脉冲编码器的安装时，需要注意不能够产生较大的冲击或震动，要保证光栅盘的完整性，且在主轴转速的设置中，要小于脉冲编码器所在主轴的最高允许转速以内，这样，才能够最大限度地保证脉冲编码器的使用寿命。
2纵横向进给系统的安装内容
纵向的进给系统中，传统机床中的走刀箱上方的丝杠轴承以及轴承座，还有双螺母的.位置都能够成为滚珠丝杠中的支承部分，将滚珠丝杠中的两端部分与床身尾部的进电动机相连，使支承、接杆、接套部分协调完善，同时采用减速箱的辅助实现速度的控制[3]。而在进行横向的进给系统安装时，需要将横向的进电动机步距设置在0.45°，并且保留传统机械中的手动装置，在支承的部分将滚珠丝杠螺母安装之后，再进行步进电动机的安装。另外，根据操作范围的距离还需要采取不同的方式进行布置，在靠近操作范围的地方，将一端设置一个支承短轴，与滚珠丝杠之间仅需要一个联轴套连接即可，而在远离操作范围之外的区域，则需要将滚珠丝杠和减速箱输出轴连接起来，选用的连接内容会在一个联轴套之上，添加一根连接短轴，这样，会将丝母座固定在中滑板中，实现横向的进给运动[4]。
3改造自动回转刀架
原有的刀架在进行改造之后，一般会出现多种自动刀架类型，现代在经济型的数控车床机械中一般会出现四方、五方、六方这三种自动转位刀架，在实际运行的过程中，通常采用的运转方式是根据不同的工作内容进行统一的分类设计。但目前使用的最广泛的一种方式是螺旋转位刀架，这种刀架在进行改造时会将原本的刀架拆下，重新设计一种自动电动的刀架作为主要的运转工具，通常情况下，刀架的运转需要依靠电动机的带动，而经济型车床机械的电动机一般会选用三相异步电动机。原本的卧式车床刀架被拆除之后，会直接安装微控的四工位电动刀架，根据不同车床中的主轴中心高度，以及车床的型号内容，将电动刀架的安装进行详细的分析之后，才能够选用，同时，安装时需要将原有的小溜板撤除，将电动机的风罩去除，逆时针转动电动机，将刀架的角度位置固定在45°之后[5]，即可进行运转。
4滚珠丝杠副的防护内容
在进行滚珠丝杠副的防护时，可以采用毛毡圈将螺母部分进行密封设置，在内孔位置做成螺纹的形状，实现两者之间的紧密包裹，一般毛毡圈的厚度会控制在螺距的2-3倍之间，并且会将其安装在内部的槽孔中，而外部的丝杠则直接可以用折叠式的塑料防护罩进行防护即可，有效地防止了磨粒和尘埃的粘附。
5结语
根据以上内容，对车床机械结构方面的数控化改造内容进行了系统性的分析，在现代车床机械的实际应用中，一般会根据不同生产内容进行特殊化改造，这样的改造方式不仅能够促进经济发展的有效进行，更能够让相关的技术人员进一步实现经济型的改造创新，在不断的技术发展和创新中，实现现代车床机械的进步发展。从而为我国整体经济的发挥在那做出宝贵的贡献。
参考文献
[2]张金龙,周楷京.普通车床数控化机械部分的改造设计[j].环球市场,2017,54(18):90.
[3]刘辉.c6140c1普通车床的数控化改造设计[d].青岛：青岛理工大学,.
[5]胡会娟,张华.普通车床机械结构的数控化改造[j].科技与创新,2016,14(8):70,72.
车床毕业设计论文篇二
随着我国市场经济的发展，国内、外际市场竞争口益激烈，产品更新更为迅速，中、小批量的生产越来越多。而普通机床己不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需更换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
对于机械制造企业，单纯靠购买新的数控机床，所需投资大。为了节约资金，降低成本，利用原来的部分普通机床进行数控化改造，提高机械设备的数控化率，是一种有效的途径、本文主要讨论对ca6140型普通车床的数控化改造。
1总体改造方案
ca6140车床，主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工、对该机床的数控化改造分为机械和数控两部分，具体方案如：
1.2数控车床的结构改造要求
主轴进给系统采用伺服电机驱动，实现了无级调速、主轴和进给系统结构得到简化，传动刚度也大为提高，主轴后端安装了同步运转的脉冲编码器，用于加工各种螺纹。
1.2数控机床的布局要求
结构要紧凑以节省占地面积和空间，并采用全封闭或防护装置。
1.3床身的结构布局要求
床身是机床主要承载部件，本改造采用平床身，因为平床身是在普通机床上稍加改造而成的，价格相对较低，而且它的工艺性好，加工方便，并且刀架处于水平位置，易于保证刀具运动精度。
1.4数控车床的进给系统要求
进给调速范围大、定位准确、无间隙误差、有较高的传动效率。所以，为满足低摩擦要求，选用滚珠丝杠、螺母传动副做传动和导向元件，伺服电机与丝杠间采用一级减速器连接，以缩小传动链，提高系统刚度，并减少传动链误差。丝杠、电机与联轴器之间采用凸轮联轴器连接、采用2台伺服电机分别驱动纵向(z轴)和横向(x轴)的滚珠丝杠带动刀架完成进给运动。
1.5转塔式刀架
刀架系统采用电机转塔式刀架，可使机械结构简单，省去大量液压管路。
1.6数控系统采用开环控制系统
系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号单方向传递、开环伺服系统主要由步进电机驱动，结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维护比较方便简单，已广泛应用于经济型数控机床。
2机械部分改造
2.1主传动系统
为了降低改装费用，保持原机床精度，主传动系统基本不变，保留原机床的主轴手动变速，改造后使主运动和进给运动分离，数控系统只控制主轴的起、停和正、反转及冷却液开、关。主传动系统仍采用原电机驱动，只是安装一个光电脉冲编码器，通过主轴一编码器一控系统一步进电机的信息转换系统来实现工件转一转，刀具进给一个导程的运动关系，以便完成车削螺纹运动。
根据机床主轴箱具体传动结构，编码器采用异轴联接方法，这样既能使编码器主轴与车床主轴按1:1的速比联接传动，又不破坏原车床结构，主轴孔仍能使用。主轴脉冲编码器安装时注意事项：小心轻放，不能有较大的冲击和振动，以防损坏玻璃光栅盘，造成报废；车床主轴的转速必须小于主轴脉冲发生器的最高允许转速，以免损坏脉冲编码器。
2.2进给系统
原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除，纵向进给系统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承，与床身尾部步进电机相联接。步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机构，在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，步进电泪l及减速器安装在横向溜板后方。
2.3刀架部分
拆除原手动刀架和小拖板，安装由数控系统控制的四工位电动刀架，效率高、工艺性能可靠、根据改造车床的型号及主轴中心高度，选用常州宏达机床数控设备厂生产的ld4-c6140型四工位电动刀架，利用系统内置固定式plc控制刀架的运动。
电动刀架安装时注意事项:电动刀架的两侧面与原车床纵、横向的进给方向平行；电动刀架与系统的连线在安装时应合理，以免加工时切屑、冷却液及其它杂物磕碰电动刀架连线，故电动刀架与系统的连线可沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床导轨下方拉出一铁丝滑线，走线到系统。
2.4导轨部分
由于是普通机床改造，原普通机床导轨表面可能有明显的划痕，这样就使摩擦系数变大，容易产生进给运动的失动。为了恢复机床导轨的精度，增加耐磨性，提高机床的稳定性，提高机床的防爬行和吸振功能，降低成本，对机床导轨选用聚四氟乙烯基软带改造机床导轨，现有许多资料详细阐述了聚四氟乙烯基软带的`粘贴工艺，可供用户参考。
3数控部分改造
在选择数控化改造中，数控装置的型号选择至关重要，因为机床改造后的可靠性和性能都和数控装置有关。本文根据机床数控系统选择的3步曲，即选档次、选厂家、选型号，最后选用了南京华兴数控有限责任公司生产的wa-21sn通用车床经济型数控系统，该系统是基于微处理器d70208h(nec公司生产的工控用通用cpu)的高性能经济型车床数控系统。具有普及型数控系统应有的大多数功能，如于轮、图形跟踪和模拟、主轴模拟量输出、内置固定式plc等。
4结语
改造后的结果：一是对ca6140普通车床进行数控技术改造后，机床的进给最大速度x，z轴分别为1200mm/min和3000mm/min；二是通过控制软件可以实现更加灵活、复杂的控制方法，在不增加或很少增加工人劳动强度的情况下，可满足不同场合的加工需要，充分体现数字控制高度智能化和柔性的优点；三是改造后的车床能大批量车削加工工件，产品合格率高，基本达到了原设计的要求。实践证明，这种改造后的车床，非常适用于加工中小批量、半青度要求较高的产品。
参考文献
[1]丁明军，宋丹.c6132普通车床的数控化改造[j].机电一体化，
[2]余英良.机床数控改造设计与实例[m].北京:机械工业出版社，
[3]张新义.经济型数控机床系统设计[m].北京:机械工业出版社，1994
车床毕业设计论文篇三
摘要：随着机械制造行业快速发展，为做大做强数控专业，提高师生在科研水平和技能操作水平，我们积极探究普通车床的数控化改造。主轴系统的数控化改造包括主轴机械部件改造、主轴电气系统改造和主轴参数设置三个方面。完成改造后基本可以满足数控机床主轴相应使用功能。
关键词：数控化改造;主传动系统;主轴电气系统
一、机械部件改造
(一)主传动系统
改造主传动系统的时候，应尽量保存原主轴箱齿轮换档机制，只有主轴的正转、反向和制动从原来的机械控制更改为电气数控系统控制。为了扩大速度范围，多速电机以取代原始的单速电动机，这样可以更好的机器性能。但由于多速电机的转速的变化带动功率变化，导致电机功率很大且改装相当麻烦。所以一般不打采用这种方法进行普通机床数控化改造。普通车床数控化改造可以降低转换成本，维持原机的精度，主传动系统本质上是相同的，并保留了原有的机床主轴手动变速功能。改造后，主轴与进给运动分离，数控系统控制主轴启动、停止、反向和冷却液的开、关。c616车床保留原有的主传动系统和变速操纵机构。一方面保留车床原有功能;另一方面减化了改造量。
(二)主轴编码器的安装
光电脉冲编码器是常用于数控车床走刀和螺纹加工系统。它与主轴相连，主轴每转发出的固定脉冲，零位标志输出用于记录的旋转，对输出脉冲数的'主轴转速，用于确定的零标记，进刀在固定位置的方向的相位，可以得到主轴每转所需的走刀量使该通量是等于被加工螺距，也就是螺纹加工。
本次改造机床的主轴直接联接驱动，以确保同步旋转的编码器和主轴，主轴的角位移转换的光电编码器的脉冲信号被发送到数控系统，数控系统控制交流伺服电机的进给速率，以确保速度的主轴进给量具有恒定值。主轴转动纵向进给运动一个螺纹导程。利用主轴手动脉冲发生器来准确对刀和手动调节精度。而主轴脉冲发生器的安装，通常采用良种方式：一是同轴安装;二是异轴安装。我们根据机床结构，在改造中采用同轴按的形式，传动连接为刚性连接方式。这样既能满足车床主轴和主轴光电脉冲编码器的传动比为1：l，也未破坏车床原来主轴结构。安装主轴光电脉冲编码器时要特别注意：小心轻放，不可以有较大的碰撞和振动，以免损坏玻璃光栅盘导致报废;车床主轴的转速必须小于主轴光电脉冲编码器最大允许速度，以免损坏编码器。
二、电气系统改造
(一)主回路设计
(1)强电主回路的控制。强电主回路的控制以qf1为电源总开关。qf2为主轴强电的空气开关，它的作用是接通电源及短路、过流时起保护作用;km3为主轴电机交流接触器，由它们的主触点控制相应电机。
24v直流电源提供电源;vc1为24v直流电源，将ac220v转换为ad24v电源，给世纪星数控系统、plc输入/输出、24v继电器线圈、伺服模块、电源模块等提供电源。
(二)控制电路设计
控制电路设计包括交流控制回路图和直流控制回路图。先将qf1、qf2空开合上，km3主轴交流接触器线圈通电，接触器主触点吸合，主轴变频器加上ac380v电压，若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时(手动或自动)，plc输出主轴正转y10或主轴反转y11有效，主轴按指令值的转速正转或反转;当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给plc输入x31，主轴转动指令完成。
三、主轴相关的参数设置
与主轴控制相关的输入/输出开关量与数控装置其他部分的输入/输出开关量的参数统一设置，不需要单独设置参数。主轴控制接口(xs9)中包含两个部件：主轴速度控制输出(模拟电压)和主轴编码器输入。需要在硬件配置参数、pmc系统参数和通道参数中设定。
四、总结
通过数控化改造后的机床具有主轴功能有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴无级变速;利用主轴光电编码器加工螺纹，保证主轴转一转，工作台移动一个被加工螺纹的螺距或导程。为c616型普通车床数控化改造完成加工中小型轴类、盘类以及螺纹零件打下基础。
参考文献：
[1]刘战术，窦凯.数控机床及其维护[m].北京：人民邮电出版社，
[2]陈子银，屈海军.数控机床电气控制[m].北京理工大学出版社，
[3]陈子银，陈为华.数控机床结构原理与应用[m].北京理工大学出版社，2008
车床毕业设计论文篇四
【关健词】机床;数控化改造;改造方案;机械系统;选型和设计;参数设计;
1引言
近年来，我国机械制造业得到了很快的发展，提高工业产品的质量及提高生产效率已经非常重要。
在各中、大型制造企业中也有相当数量的传统机床，且50%都是使用超过以上的旧机床，数控系统的使用寿命一般在5～10年，而我国大多数机床都在超期服役。
由于使用时间长，无法满足技术的进步和产品革新的要求。
要解决以上问题，提高企业加工能力和产品竞争力，有两种根本途径:(1)重新购置数控机床，淘汰旧设备;(2)对旧设备进行数控改造。
后者与前者相比，更具优势，主要表现在:
(1)交货期短。
尤其是大型机床和特殊专用机床优势更加明显。
(2)性能更稳定。
(3)设计风险小。
新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在;
(4)可以更充分地体现用户的意愿。
(5)更有利于使用与维护。
(6)可以更快地获取最新的更实用的'备件;
(7)节省大量投资;
(8)降低投资风险。
车床毕业设计论文篇五
该类型的车床改造完成后由数控系统、伺服驱动、伺服电机、原有普通车床各功能部件以及电动刀架等几部分组成。横向和纵向采用伺服电机驱动，其中横向的伺服电机固定在床鞍的后端面上，通过一对同步带轮将运动传送到普通车床原有的横向丝杆副，实现横向的快进和快移;纵向伺服电机则固定在进给箱的左端，通过联轴器将运动传递到普通车床的进给箱，在纵向丝杆的带动下实现纵向快移和进给。该类型的车床数控化改造保留了普车大部分的功能部件，改造后车床的精度不受影响，适用于零件的粗加工过程中。
2.2保留普通车床功能部件
该类型车床在改造过程中要拆除原有车床的挂轮、进给箱、溜板箱、三杆、托架以及横向丝杆副，安装相应的纵向和横向滚珠丝杆组件、数控系统、驱动装置以及驱动电机。该类型的车床数控化改造后能够保证其加工精度，但是改造设计过程中的工作量较大，周期较长，适用于距离较近，能够长时间停机的用户。
2.3采用相关系列数控滑台机构
该类型车床改造过程中只借助原有车床的导轨，安装新的数控系统、驱动装置以及电机即可。改造后的机床克服了原来机床的精度低、可靠性差以及改造周期长的缺点，实现了对车床快速、大规模的改造，适用于对盘、套类零件的加工。
3对ca6140改造的总体方案
ca6140车床(图1所示为其结构简图)主要用来完成对小型轴类、盘类以及螺纹类零件的加工，要求机床能够控制其主轴的正反转，以适应零件对切削速度的要求;刀架要能够在横向和纵向完成进给运动，并且在换刀点能够完成四个到位的自动改变;加工螺纹时还要保证刀架移动一个逻辑或导程时主轴能够转一圈。在对ca6140进行改造的过程中首先要解决的问题就是要实现对机械传动进给和手动控制转位刀架的数控化改造，使其能够实现自动转位刀架和自动进给。
根据ca6140车床的主要性能指标和工作状况，其改造方案如图2所示。
(1)拆除原有车床的横向和纵向丝杠光杠、溜板箱以及挂轮箱中的齿轮，增加滚珠丝杠。其中滚珠丝杠采用分体方式，用套筒联轴器连接在一起，横向滚珠丝杠的两端采用原有的固定和支承方式，纵向滚珠丝杠通过托架安装在原来溜板箱跟床鞍连接的部位上。
(2)横向驱动电机及齿轮减速器相对于操作者来说安装在床鞍的后部，纵向驱动电机及齿轮减速器安装在机床右端靠近尾座的位置。
(3)拆除原有手动刀架，在小托板上安装数控转位刀架。
(4)在挂轮箱内加装主轴脉冲编码器，实现对主轴转速的同步检测来完成对螺纹类零件的加工。
(5)在纵向和横向安装行程限位开关，保证加工过程中不超程。
(6)在横向安装接近开关，保证零件在加工过程中能够返回参考点。
(7)纵向和横向齿轮箱和丝杠要加装防护罩，防止油污和切屑等赃物的进入。
(8)根据机床的使用要求和改造成本，加装合适的数控系统。
4结论
随着数控技术的发展，ca6140车床已经不能满足对零件加工的要求，数控机床作为机电一体化产品在机械制造业中发挥着非常重要的作用，解决了目前零件形状结构复杂，精度要求高以及小批量生产的问题。在改造过程中拆除了原有车床上的挂轮、进给箱、溜板箱等部件实现了其数控化改造，确定了其数控化改造的基本方案，其中传动系统采用了滚珠丝杠副，刀架采用的自动转位刀架，采用伺服电机对其进行驱动，实现了机床主轴的快进和快移。
参考文献
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