070212050108-张洪伟-文献综述.docx

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1、CA6140一般卧式车床数控化改造文献综述专业：机械设计制造及其自动化班级：07机械设计制造及其自动化班作者：张洪伟指导老师：朱海燕1-XX.-J1.-刖三针对现有常规CA6140普遍车床的不足提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床运用范围，并提高生产率。本论文说明白一般车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采纳以8051为CPU的限制系统，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。我国经济资源有限，国家大，机床须要量大，因此不行能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床

2、，而我国的旧机床许多，用经济型数控系统改造一般机床，在投资少的状况下，使其既能满意加工的须要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满意国家建设的须要。我国是一个机床大国，有三百多万台一般机床。但机床的素养差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是复原原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并复原；其二是NC化，在一般机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进

3、行翻新，对机械部分重新装配加工，复原原精度；对其不满意生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了运用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。自改革开放以来，许多企业从国外引进技术、机床设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从1979-1988年，全国引进技术改造项目就有18446项，大约165.8亿美元。这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种缘由，不仅没有创建财宝，反而消耗着财宝，有的设备或生产线不能正常运转，使企业的效益受到影响，陷入逆境这些

4、不能运用的机床设备、生产线是一批很大的存量资产，修好了就是财宝只要找出主要的技术难点，通过数控化改造提高技术性能和装备水平，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。所以机床的数控化改造是势在必行的，我国必需提高一般机床的数控化改造率。数控将来发展的趋势接着向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高牢靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采纳PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统担当数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到全部的数控系统。远程通讯，远程诊断和修理将更加

5、普遍。向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的须要。向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。2文献资料综述1.机床数控化改造技术，罗永顺主编：机械工业出版社，2007本书主要介绍了数控机床的基本结构和工作原理，具体阐述了数控系统、伺服系统、机械结构、电气系统、液压系统改造设计中运用的技术、方法及出现的常见问题及解决方法，并简要介绍了数控机床的精度及牢靠性的分析与实现。本书能精确、具体地指导学生和技术人员实施对机床的数控化改造。1数控系统发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创建了可增加和部分代替脑力劳动的工

6、具。它与人类在农业、工业社会中创建的那些只是增加体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从今，传统机床产生了质的变更。近半个世纪以来，数控系统经验了两个阶段和六代的发展。2机床数控化改造的必要性2.1微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。2.1.1可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等困难的零件。由于计算机有超群的运算实力，可以瞬时精确地计算出每个坐标轴瞬时应当运动的运动量，因此可以复合成困难的曲线或曲面。2.

7、1.2可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储实力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的依次自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。2.1.3加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配简洁，不再须要修配。2.1.4可实现多工序的集中，削减零件在机床间的频繁搬运。2.1.5拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。2.1.6由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节约了劳动力（一个人可以

8、看管多台机床），削减了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等。2.2宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年头末、80年头初已起先大规模应用数控机床。由于采纳信息技术对国外军、民机械工业进行深化改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增加。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9%,而日本在1994年已达20.8%,因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明白机床数控化改造的必要性2机床切削机床概论贾亚洲主编.机械工业

9、出版社.1996一般卧式车床CA6140工艺范围和布局CA6140型卧床的工艺范围很广，它适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转面；车削端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、钱孔、滚花、攻螺纹和套螺纹等。一般卧式车床CA6140传动系统分析机床的传动系统时，应依据被加工工件的形态确定机床须要哪些运动，实现各个运动的执行件和运动源是什么，进而分析机床须要有哪些传动链。方法是：首先找到传动链所联系的两个端件（运动源和某一执行件，或者一个执行件和另一执行件），然后依据运动传递依次从一个端件向另一端件依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系，

10、查明该传动链的传动路途以及变速、换向、接通和断开的工作原理。机床运动计算按每一传动链分别进行，一般步骤为：(1)确定传动链的两端件，如电动机一主轴，主轴一刀架等；(2)依据传动链两端件的运动关系，确定它们的计算位移，即在指定的同一时间间隔内两端件的位移量。例如，车床螺纹进给传动链的计算位移为：主轴转一转，刀架移动工件螺纹一个导程(单位为nun)；(3)依据计算位移以及相应传动链中各个依次排列的传动副的传动比，列写运动平衡式；(4)依据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采纳的配换齿轮齿数，或确定对其他变速

11、机构的调整要求。一般卧式车床CA6140结构三箱主轴箱：内装有主轴实现主运动，主轴端部有三爪或四爪卡盘以夹持工件进给箱：作用是变换进给量，并把运动传给溜板箱溜板箱：带动刀架实现纵向、横向进给，快速移动或车螺纹刀架：装四组刀具，按须要手动转位运用尾座：支持工件或安装钻头等孔加工刀具床身：部件都安装在床身上，以保持部件间相互位置精度。基本参数床身上最大回转直径mm：400刀架上回转直径mm：210二顶尖间距离mm主轴通孔直径mm主轴头形式：A6;C8;D8床身导轨宽度mm:400床身导轨硬度RC:52主电机功率kW：705技术参数主轴转速范围(24)r/min：10-1400进给量范围（标准）mm

12、/r：进给量范围（细进给）mm/r：进给量范围（加大进给）mm/r：加工公制螺纹范围（44种）mm：1-192加工英制螺纹范围（20种）tpi：24-2加工模数螺纹范围（39种）mm：0.25-48加工径节螺纹范围（37种）DP：1-96外观参数机床净kg：1990机床轮廓尺寸（长X宽X高）mm：241810001267机床包装尺寸（长X宽X高）mm：25501260X1760性能描述本机床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，钱孔和拉油槽等工作。3机械原理，高等教化出版社，1995,孙桓等主编.一、平面四杆机构具有以下传动特点1.1、 连

13、杆机构中的运动副一一般均为低副（lowerpair）o低副运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；切有利于润滑，磨损较小；运动副元素几何形态简洁（平面或圆柱面），便于加工制造，成本低。1.2、 在连杆机构中，当原动件的运动规律不变，可用变更各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。1.3、 在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形态的曲线（称为连杆曲线），其形态还随着各构件相对长度的变更而变更，从而可以得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满意不同轨迹的设计要求。二、连杆机构的缺点2.1、 由于连杆几的运动必需经过中间构件进行传递，因而传递路途较长，易产生较大的误差积累

14、，同时，也使机械效率降低。2.2、 在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所以产生的惯性力难于用一般平衡方法加以消退，因而会增加机构的动载荷（dynamicload）,所以连杆机构不宜用于高速运动。三、机械中的力3.1、 驱动力驱使机械运动的力。特点：驱动力与其作用点速度的方向相同或成锐角。其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。3.2、 阻抗力阻挡机械运动的力。特点：阻抗力与其作用点速度的方向相反或成钝角。其所作的功为负，称为阻抗功。、有效阻力机械在运动过程中为了变更工作物的外形、位置或形态等所受到的阻力。如机床中工件作用于刀具上的切削阻力，起重机所起重物的重力。克服有效阻力所

15、作的功称为有效功或输入功。、有害阻力机械在运动过程中所受到的非生产阻力。如摩擦力、气液等介质阻力。克服有害阻力所作的功称为损失功，它纯粹是一种奢侈。3.3、 滑动导轨副对数控车床来说，导轨除应具有一般车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并削减因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以削减导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。【4】.金属切削手册M,上海金属切削技术协会编：上海科学技术出版社，19841切削力计算的阅历公式通过试验的方法，测出各种影响因素变更时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的阅历公式。在实际中运用切削力的阅历公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。1.1 指数公式主切削力FC=CFCaf广KFC(2-4)背向力4=G以产P1.K理(2-5)进给力F(2-6)式中Fc主切削力(N)；Fp背向力(N)；Fr进给力(N)；Ctc、CfpC11系数，可查表2-1；Xfc、YronfcXpy1pn1px11y11n11指数，可查表2-1oKFC、KFp、Kfi-修正系数，可查表2-5,表2-6O1.2 单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用kc表示，见表2-2okc=Fc