畢業設計論文普通銑床數控化改造設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 生產及使用數控機床 1974 年微處理機直接用于數控機床進一步促進了數控機床的普及應用和大力發展隨著數控機床的功能越來越完善可靠性和性能越來越高它在制造業中逐漸擔當了越來越重要的角色 我國數控機床的研制是從 1958年開始的經歷了幾十年的發展直至 80年代后引進了日本美國西班牙等國數控伺服及伺服系統技術后我國的數控技術才有質的飛躍應用面逐漸鋪開數控技術產業才逐步形成規模 近年來我國企業的數控機床占有率逐年上升在大中企業已有較多 的使用在中小企業甚至 個體企業中也普遍開始使用 2021 年國內數控金切機床產量已達 1 8 萬臺比上年增長 28 5 機床行業產值數控化率從 2021 年的 17 4提高到 2021 年的 22 72021 年我國機床工業產值己進入世界第 5 名機床消費額在世界排名上升到第 3 位達 47 39 億美元僅次于美國的 53 67 億美元消費額比上一年增長 25 但由于國產數控機床不能滿足市場的需求使我國機床的進口額呈逐年上升態勢 2021 年進口機床躍升至世界第 2 位達 24 06 億美元比上年增長 27％近年來我國出口額增幅較大的數控機床有數控車床數控磨床數控特種加工機床數控剪板機數 控成形折彎機數控壓鑄機等普通機床有鉆床鋸床插床拉床組合機床液壓壓力機木工機床等出口的數控機床品種以中低檔為主 由于現代工業的飛速發展市場需求變的越來越多樣化多品種中小批量甚至單件生產占有相當大的比重普通機床已越來越不能滿足現代加工工藝及提高勞動生產率的要求如果設備全部更新替換不僅資金投入太大成本太高而且原有設備的閑置又將造成極大的浪費如今科學技術發展很快特別是微電子技術和計算機技術的發展更快應用到數控系統上它既能提高機床的自動化程度又能提高加工精度所以最經濟的辦法就是進行普通機床的數控改造這樣既可以提高加工 生產率改善加工工藝還可以減少資金投入減輕工人的勞動強度縮短訂購新的數控機床的交貨周期時間實踐已經證明普通銑床的經濟型數控改造具有重大的實際價值為此在舊有銑床上進行數控改造有著較好的市場前景 我國目前機床總量 380 余萬臺而其中數控機床總數只有 1134 萬臺即我國機床數控化率不到 3％近 10年來我國數控機床年產量約為 06～ 08萬臺年產值約為18 億元機床的年產量數控化率為 6％我國機床役齡 10 年以上的占 60％以上 10年以下的機床中自動半自動機床不到 20％ FMCFMS 等自動化生產線更屈指可數美國和日本自動和半自動機床占 60％以上可見我們的大多數制造行業和企業的生產加工裝備絕大數是傳統的機床而且半數以上是役齡在 10 年以上的舊機床用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差品種少檔次低成本高供貨期長從而在國際國內市場上缺乏競爭力直接影響一個企業的產品市場效益影響企業的生存和發展所以必須大力提高機床的數控化率我國自改革開放以來很多企業從國外引進技術設備和生產線進行技術改造據不完全統計從 1979～ 1988年 10年間全國引進技術改造項目就有 18446 項大約 1658 億美元這些項目中大部分項目為我國的經濟建設發揮了應有的作用但是有的引進項目由 于種種原因設備或生產線不能正常運轉甚至癱瘓使企業的效益受到影響嚴重的使企業陷入困境一些設備生產線從國外引進以后有的消化吸收不好備件不全維護不當結果運轉不良有的引進時只注意引進設備儀器生產線忽視軟件工藝管理等造成項目不完整設備潛力不能發揮有的甚至不能啟動運行沒有發揮應有的作用有的生產線的產品銷路很好但是因為設備故障不能達產達標有的因為能耗高產品合格率低而造成虧損有的已引進較長時間需要進行技術更新種種原因使有的設備不僅沒有創造財富反而消耗著財富這些不能使用的設備生產線是個包袱也是一批很大的存量資產修好了就是財富 只要找出主要的技術難點解決關鍵技術問題就可以最小的投資盤活最大的存量資產爭取到最大的經濟效益和社會效益這也是一個極大的改造市場 小型企業為了發展生產常希望對原有舊機床進行改造實現數控化自動化經濟型數控銑床系統就是結合現實的的生產實際結合我國國情在滿足系統基本功能的前提下盡可能降低價格價格便宜性能價格比適中是其最主要的特點特別適合在設備中占有較大比重的普通銑床改造適合在生產第一線大面積推廣企業應用經濟型數控型系統對設備進行改造后將提高產品加工精度和批量生產的能力同時又能保持萬能加工和專用高效這兩種屬性提高設 備自身對產品更新換代的應變能力增強企業的競爭能力利用微機改造現有的普遍銑床主要應該解決的問題是如何將機械傳動的進給和手工控制的刀架轉位進給改造成由計算機控制的刀架自動轉位以及自動進給加工銑床即經濟型數控銑床 進行數控機床的改造是非常有必要的數控機床可以很好地解決形狀復雜精密小批量及多變零件的加工問題能夠穩定加工質量和提高生產效率但是數控機床的運用也受到其他條件的限制如數控機床價格昂貴一次性投資巨大等因此普通銑床的數控改造大有可為它適合我國的經濟水平教育水平和生產水平已成為我國設備技術改造主要方向之一并且目 前在機械行業中隨著市場經濟的發展產品更新周期越來越短中小批量的生產所占有的比例越來越大對機械產品的精度和質量要求也在不斷地提高與推進 μ 015 靜摩擦系數μ 0 02 機床的工作壽命為 20210h 切削狀況如表所示 銑床的切削狀況 切削方式 進給速度 mmin 時間比例 備 注 強力切削 06 10 主電動機滿功率條件下切削 一般切削 08 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速進給 18 10 空載條件下工作臺快速進給 總體方案設計 為了滿足以上技術要求采取以下技術方案 工作臺工作面尺寸寬度179。長度 800mm179。 200mm 工作臺的導軌采用矩形導軌在與之相配的動導軌滑動面上貼聚四氟乙烯PTFE 導軌板同時采用斜鑲條消除導軌導向面的間隙在背板上通過設計偏心輪結構來消除導軌背面與背板的間隙并在與工作臺導軌相接觸的斜鑲條接觸面上合背板接觸面上貼塑 對滾珠絲杠螺母副采用預緊措施并對滾珠絲杠進行預拉伸 采用伺服電動機驅動 采用膜片彈性聯軸器將伺服電動機與滾珠絲杠直連 第二章 設計計算 分力及其額定功率 1 計算各切削力分力 取垂向方向最大切削分力是 1100N 即垂向切削力 Fv 1100N 主切削力 Fz Fv 055 2021N 縱向切削力 F1 04Fz 800N 橫向切削力 Fc 095Fz 1900N 2 計算電動機的額定功率 若主傳動的機械效率 m 08 V πDn60 178ms PE FzVm 445KW 所以取電動機的額定功率 PE 445KW 表 11 鑲條緊固力推薦值 導軌形式 主電動機功率 kw 22 37 55 75 11 15 18 貼塑滑動導軌 500 800 1500 2021 2500 3000 3500 滾動直線導軌 25 40 75 100 125 150 175 22 導軌摩擦力的計算 1 按式 28a 計算在切削狀態下的導軌摩擦力 Fμ導軌的動摩擦系數μ 015查表 23 的鑲 條的緊固力 fg 1500N Fμ μWfg FvFc 10875N 2 按式 29a 計算在不切削狀態下的導軌摩擦力 Fμ 0 和導軌靜摩擦力 F 0 Fμ0 μW fg 6375N F 0 μ0W fg 850N 23 計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載力 1 按式 210a 計算最大軸向負載力 Fa Fa F1 Fμ 18875N 2 按式 211a 計算最小軸向負載力 Faｍｉｎ Faｍｉｎ Fμ 0 6375N 24 滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算 珠絲杠的導程 根據已知條件題目給的工作臺的快移速度 18mmin 實在過小所以 在接下來的計算中工作臺的快移速度都用 1800rmin 來計算取電動機的最高轉速 n 1800rmini 1 則由式 216 得 L0 Vi n 10mm 珠絲杠螺母副的平均轉速和平均載荷 1 估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷 將強力切削時的軸向載荷定位最大軸向載荷 Fa 快速移動的和鉆鏜定位時的軸向載荷定位最小軸向載荷 Famin 一般切削粗加工精銑切削精加工時滾珠絲杠螺母副的軸向載荷 F2F3 分別可按下式計算 F2 Faｍｉｎ 20 Fa F3 Faｍｉｎ 5 Fa 并將計算結果填入表中 切削方式 軸向載荷 N 進給速度 mmin 時間比例 備注 強力切削 18875 V1 06 10 F1 Fa 一般切削粗加工 1015 V2 08 30 F2 Famin20Fa 精細