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.湖南大学毕业设计（论文）第1页目录第一章系统总体方案的分析与拟订..................................................................41.1系统总体改造方案的确定.......................................................................41.2机械传动系统的改造方案的确定...........................................................41.3设计参数...................................................................................................4第二章进给传动系统传动方案设计..................................................................62.1进给系统的概论.......................................................................................62.2进给伺服系统机械部分的结构改造设计方案.......................................6第三章运动设计..................................................................................................83.1机床主传动设计及参数的确定...............................................................8第四章丝杆螺母机构的选择和计算................................................................134.1计算主切削力极其切削力计算.............................................................134.2导轨摩擦力的计算.................................................................................144.4确定滚珠丝杠副的导程.........................................................................14第五章向步进电动机的计算和选型................................................................165.1等效转动惯量计算.................................................................................16第六章丝杆螺母刚度计算................................................................................206.1杠抗压刚度.............................................................................................206.2支承轴承组合刚度.................................................................................20第七章数控系统设计........................................................................................257.1数字控制系统........................................................................................257.2数控系统的硬件特点：........................................................................257.3控制系统图及芯片的选择....................................................................267.4I/O接口的扩展...................................................................................267.5存储器及系统扩展设计。....................................................................277.6键盘及键盘接口设计............................................................................297.7显示器接口设计....................................................................................307.8步进电机控制电路................................................................................32参考文献..............................................................................................................38致谢..................................................................................................................39.湖南大学毕业设计（论文）第2页摘要本文介绍了普通数控机床中CA6140车床进给系统的设计过程，主要为机械元件的设计，包括滚珠丝杠、轴承、步进电机、和齿轮传动比的计算、选择与应用。针对现有常规CA6140普通车床的数控改装方案，纵向、进给系统进行数控控制，并要求达到纵向最小运动单位为0.01mm每脉冲，刀架要是自动控制的自动转位刀架，要能自动切削螺纹。关键词：齿轮；进给丝杠；步进电机；.湖南大学毕业设计（论文）第3页前言我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国内市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要内容之一。.湖南大学毕业设计（论文）第4页第一章系统总体方案的分析与拟订1.1系统总体改造方案的确定目前，在机械加工工业中，绝大多数是旧式机车，如果改用微机控制，实现机电一体化的改造，会使机床适应小批量、复杂零件的加工，不但提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短，适合我国国情。利用微机实现机车的机电一体化改造的方法有两种：一种是以微机为中心设计控制部分；另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。后者选用国内标准化的微机数控系统，比较简单。这种标准的微机数控系统通过采用单片机、驱动电源、步进电机及专用的控制程序组成开环控制系统。起结果简单、价格低廉。对机床的控制过程大多是由单片机按照输入脉冲的加工程序进行插补运算，产生进给，由软件或硬件实现脉冲分配，输入一系列脉冲，经功率放大、驱动刀架、纵横轴运动的步进电机，实现刀具按规定的轮廓轨迹运动。微机进行插补运算的速度较快，可以让单片机每完成一次插补、进给，就执行一次延时程序，由延时程序控制进给速度。1.2机械传动系统的改造方案的确定在熟悉原机床的操作过程及传动系统后，根据设计要求确定系统的机械传动系统改造方案。(1)工作台工作面尺寸（宽度长度）确定为520mm1200mm。(2)工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动面上贴聚四氟乙烯(pt-fe)导轨板。同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴塑。(3)对滚珠丝杆螺母副采用预紧措施，并对滚珠丝杆进行预拉伸。(4)采用伺服电机驱动。(5)采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杆直连。1.3设计参数加工最大长度1500mm主轴孔径50mm机床定位精度+0.03mm最大回转直径400mm使用寿命(h)=14400h启动加速时30ms传动精度要求=+0.02mm或=-0.02m溜板及刀架重力（纵向）800N最大进给速度（纵向）0.6m/min.湖南大学毕业设计（论文）第5页丝杠长（纵向）3.6m=1600r/min丝杠转速（纵向）60r/min根据机床精度要求确定脉冲当量：（纵向）0.01mm/步,.湖南大学毕业设计（论文）第6页第二章进给传动系统传动方案设计2.1进给系统的概论进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。因此，在设计传动结构，选用传动零件时应充分注意减小摩擦阻力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙和减小运动惯量。数控机床的进给运动采用无级调速的伺服驱动方式，伺服电机的动力和运动只需经过由最多一两级齿轮或带轮传动副和滚珠丝杠螺母副或齿轮齿条副或蜗杆蜗条副组成的传动系统传动给工作台等运动执行部件。传动系统的齿轮副或带轮副的作用主要是通过降速来匹配进给系统的惯量和获得要求的输出机械特性，对开环系统，还起匹配所需的脉冲当量的作用。近年来，由于伺服电机及其控制单元性能的提高，许多数控机床的进给传动系统去掉了降速齿轮副，直接将伺服电机与滚珠丝杠连接。滚珠丝杠螺母副或齿轮齿条副或蜗杆蜗条副的作用是实现旋转到直线的运动形式的转换。2.2进给伺服系统机械部分的结构改造设计方案数控改造中主要机械部件改装探讨一台新的数控机床，在设计