摘要:我国是制造业大国，也是世界上拥有机床数量最多的国家，但大多数都是传统机床，数控机床的占有率水平低。随着社会上各种机械加工业迅猛发展，机床也在不断向着高精度、高效率、高自动化方向发展，数控机床已经逐渐成为主流设备，取代老旧的普通机床。   

目前的形式下，我国仍有大量的普通机床，通过普通车床数控改造，利用数控机床的特点，可以提高加工效率，且其改造成本远远低于购买新的数控机床，对于大多数企业来说，对于机床的数控改造是比较经济的选择。国外机床数控技术已经比较成熟，尤其在高精度机床方面，外国的机床制造水平与加工水平早已领先我们多年，我们应该借鉴经验，逐步提高我国数控改造行业的水平，提高数控机床的占有率。

本次设计以CA6140普通车床的为基础，对其机械结构进行部分改造，比如改造其导轨，更换原有的刀架等对其他需要改造的部分，对其进给系统进行改变。在控制方面，为其配置合适的数控系统。机械部分：进给运动部分使用滚珠丝杠螺母副替代原先的滑动丝杠传动，并且需要使用步进电机单独的控制进给运动；同时在主轴上安装脉冲发生器以便于实现螺纹加工的功能，刀架部分需要将其原有刀架更换为自动转位刀架来实现自动换刀功能。

最后使用有限元分析软件ANSYS,关键部件的动态和静态性能分析的主轴进行了,并得到了相关的特征参数，然后对其参数进行相关的分析，得出结论。

关键词:  车床；数控化改造；主轴；模拟仿真；有限元分析

 

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1研究的背景-1

1.2国内外数控系统发展概况-1

1.3数控技术发展趋势-1

1.4普通机床数控化改造的必要性-2

1.4.1数控机床相较于传统机床的优点-2

1.4.2机床数控化改造的必要性-2

1.4.3机床数控化改造的特点-3

1.5数控机床机构组成及其特点-3

1.5.1数控机床的组成-3

1.5.2数控机床机构的特点-4

2 CA6140数控化改造的总体方案-7

2.1 主传动系统和进给系统的改造-7

2.1.1. 机械部分改造步骤-8

2.1.2. 刀架部分的改造步骤-8

2.1.3编码盘的选用和安装-8

3 CA6140车床数控化改造传动装置设计-10

3.1 滚珠丝杠螺母副-10

3.2 纵向进给系统的设计计算-10

3.3 横向进给系统的设计计算-12

3.4 滚珠丝杠的设计计算-13

3.5 齿轮及转矩的有关计算-15

3.6 滚珠丝杠副轴向间隙的调整法-18

3.7  滚珠丝杠副的安装结构-19

3.7.1支承结构-20

3.8  进给系统传动齿轮的间隙-20

3.8.1采用减速箱的目的及注意事项-20

3.8.2消除空程的必要性和方法-21

4 自动刀架的选用-22

5 步进电机的设计-23

5.1 步进电机选用的基本原则-23

5.2 纵向进给系统步进电机的选用-24

5.3  横向进给系统步进电机的选用-24

6 车床导轨设计-26

6.1 导轨的作用-26

6.2 导轨的材料-26

6.3  塑料导轨软带简介-27

7 数控系统的选型-29

8 CA6140车床主轴的三维建模-30

9 基于 ANSYS Workbench的CA6140车床主轴动静态性能分析-35

9.1 分析的重要性-35

9.2 主轴结构-35

9.3 静态分析-38

9.4 模态分析-39

结论-43

致谢-44

参考文献-45