数控系统的数控车床电气毕业设计.doc

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1、审定成绩： 成都电子机械高等专科学校毕 业 设 计 （论 文） 设计（论文）题目： 基于三菱E68数控系统的数控车床电气设计 系 部 名 称： 机电工程系 学 生 姓 名： 曾力攀 专 业： 数控技术 班 级： 08425 学 号： 29 指 导 教 师： 黎帆 答辩组负责人： 填表时间： 年 月摘要了解数控机床的概念，所谓数控是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。它的优点很多,如可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，Numerical Control (NC) is any machini

2、ng process in which the operations are executed automaticallu in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages

3、over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased.目录车床主轴由传统的两轴改为带C/S功能的四轴联动电控系统数控车床主轴的电气设计CDK6150机床的总体介绍车床主轴需要重新设计的部分数控系统控制电路的的总体分析数控系统电路的部分设计三菱E68数控系统的总体连线图三菱E68数控系统的输出与输入接口连接机床控制电路的设计机

4、床部分电路的设计第一章：绪 论1、毕业设计的目的 毕业设计是培养我们理论联系实际，解决生产实际问题能力的重要步骤，它系统的检验了我们是否是合格的毕业生。它通过对机床数控系统电气设计总体方案的拟定，计算控制系统硬件电路的设计，使我们综合运用所学的电子和微机的知识,进行一次机电结合的全面训练，从而培养了我们的自学能力，初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇到的机电方面技术问题的能力。2 毕业设计的内容1、车床主轴由传统的两轴改为带C/S功能的四轴联动电控系统2、机床总体设计（以CDK6150机床为例）3、数控系统控制电路的设计4、机床控制电路的设计第二章：车床由传统的两轴改为带C/S功能的四周

5、联动电控系统数控机床的运行在数控系统的严密监控下，处在不断的计算、输入、输出、反馈等控制过程中，从而保证数控机床能严格按照输入程序的要求来执行动作。主轴运动：和普通机床一样，主轴运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的70%80%。基本控制功能是主轴的正、反转和停止，课自动换挡及无级变速；对于有些数控车床，还要求主轴进行高精度准停和分度功能。进给运动进给运动是数控车床区别于普通车床最主要的地方，即用电气驱动替代了机械驱动，数控车床的进给运动是伺服系统完成的进给伺服系统由进给伺服驱动装置、伺服电动机、进给传动连及位置反馈装置等组成，如图1所示 图1 数控车床进给伺服系统一般来说，数控车床功

6、能的强弱主要是取决于计算机数控系统（CNC）装置，而数控机床性能的优劣，如运动精度等，主要是取决于进给伺服伺服驱动系统。而我们本次所用于设计的CDK6150数控机床本身就具有良好的进给伺服驱动系统以及伺服驱动装置。而用于设计的E68数控系统本身就具有四轴联动控制能力，我们只需要对车床的伺服系统与数控装置的连接以及优化设计就能得到相应的四轴联动控制能力。本次用于设计的车床型号为CDK6150数控车床，CDK6150数控卧式车床的电气控制系统是由CNC主控装置、交流伺服驱动系统、主轴系统、强电控制部分等构成。本次CNC主控系统采用内含64位CPU的高性能数控系统，型号为三菱E68数控系统。装上该系

7、统后，使机床的性能价格比十分的优越。机床的主视图如图2 图2如何实现CDK6150数控车床的又传统的两轴改为带C/S功能的四轴联动系统，第三章：机床的总体设计（以CDK6150车床为例）1、概述数控机床本体结构是数控机床的主体部分，虽然也有普通机床所具的床身、立柱、导轨、工作台、刀架等部件，但是为了与数控加工的高加工精度、高速切削性能相匹配，数控机床在机械结构性能方面形成了独特的风格：（1） 为了简化机械传动结构，缩短传动链，数控机床多数采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统。（2） 为了适应连续的自动化加工和提高生产效率，数控机械结构具有较高的静、动刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热

8、变形小。（3） 为了减少摩擦、消除传动间隙和获得高加工精度，数控机床更多地采用了高效传动部件，如：滚珠丝杆螺母副、静压蜗杆副、塑料导轨、滚动导轨，静压导轨等。（4） 为了改善劳动条件、改善操作性能、提高劳动生产率，数控机床采用了多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置、自动排屑装置及自动润滑冷却装置等。（5） 为了保证机床精度的稳定性、获得可靠的加工质量，数控机床多采取减小热变性的措施。2、数控车床的优点2.1加工对象改型的适应性强： 由于在数控车床上加工零件时，只需要重新编制程序就能实现对零件的加工，它不同于传统的车床，不需要制造、更换许多工具、夹具和检具，更不需要重新调整车床。

9、因此数控车床可以快速地从加工一种零件转变为加工另一种零件，这样就为单件、小批以及试制新产品提供了极大的便利，它不仅缩短了生产准备周期，而且节省了大量工艺装备费用。2.2加工精度高： 数控车床是以数字的形式给出的指令进行加工的，由于目前数控装置的脉冲当量一般达到了0.001mm，而且进给传动链的反向间隙与螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控车床能够达到比较高的加工精度和质量稳定性。2.3生产效率高 零件加工所需要的时间包括机动时间与辅助时间两部分。数控车床能够有效地减少这两部分时间，因而加工生产效率比一般车床都高得多。数控车床主轴转速和进给量得范围比普通车床的范围大，每一道工序否能选用最

10、有利的切削用量，良好的结构刚性准许数控车床惊醒大切削用量的强力切削，有效的节省了机动时间。数控车床西东部件的快速移动和定位采用了加速与减速措施，因而选用了很高的空行程运动速度，小号在快速、快进和定位的时间要比一般机床少得多。2.4自动化程度高 数控车床对零件的加工是按照事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动来连续完成，不需要进行繁重的、重复的手工性操作，劳动强度与紧张程度均大为减小，劳动强度也得到相应的改善。2.5良好的经济效益 使用数控车床加工零件时，分摊在每个零件上的设备费用是非常昂贵的。但在单

11、件、小批量生产的情况下，可以节省工艺装备费用、辅助生产工时、生产管理费用及降低废品率等，因此能够获得良好的经济效益。2.6有利于生产管理的现代化 用数控车床加工零件，能够准确的计算加工工时，并且有效的简化了检验和夹具、半成品的管理工作。这点有利于使生产管理更加的现代化。3、数控车床的设计步骤数控车床的设计内容及步骤大致可以概括为如图3.2.1所示 图3.2.13.1主要技术指标设计 注意啊技术设计指标是后续设计的前提和依据。设计任务的来源不同，如工厂的规划产品，或用用户订货等，虽然具体的要求不同，但所要进行的内容大致相同。主要有以下技术指标。（1） 用途：之数控车床的工业范围，包括加工对象的材

12、料、质量、形状及尺寸等。（2） 生产率：包括加工对象的种类、批量及所要求的生产率。（3） 性能指标：包括加工对象所要求的精度（用户订货设计）或数控车床的精度、刚度、热变形、噪声等性能指标（4） 主要参数：即确定数控车床的加工空间和主要参数（5） 驱动方式：数控车床驱动方式分为步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响传动方式的确定。（6） 生产成本及生产周期：无论是订货还是工厂规划的产品，都应确定成本及身产周期方面的指标。3.2总体方案设计总体方案的设计主要包括以下几个方面设计（1） 运动功能设计：包括确定数控车床所需要运动的个数、形式（直线运动、回转运动

13、）、功能（主运动、进给运动、其他运动）及排列顺序，最后画出数控车床的运动功能图。（2） 基本参数设计：包括尺寸参数、运动参数和动力参数的设计。（3） 传动系统设计：包括传动方式、传动原理图及传动系统图设计。（4） 总体结构布局设计：包运动功能分配、总体布局结构形式及总体结构方案图设计。（5） 控制系统设计：包括控制方式及控制原理、控制系统图设计。3.3总体方案综合评价与选择：在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案。3.4总体方案的设计修改或优化：对所选择的方案进行进一步的修改或优化，最终确定方案。3.5整机综合评价：对所设计的数控那个车床进行整机性能分析和综合评价。4

14、、此次数控车床的总体设计1.1数控车床所要达到的基本设计要求以及外形尺寸CK6150技术参数 床身上的最大回转直径520mm 托板上的最大回转直径250mm 最大加工长度 850mm（1500可选） 主轴头形式 A2-8 主轴通孔直径75mm XZ轴重复定位精度 0.01mm X轴最大行程 320mm Z轴最大行程 920mm X轴快进速度 10mmin Z轴快进速度 10mmin 主轴转速 150-1000rmin 尾座套筒直接75mm 尾座套筒行径 110mm 尾座套筒锥度莫氏5号 刀架形式 4工位电动刀架 主电机功率 7.5kw 机床外形尺寸（厂宽高）（294013001680）mm 机

15、床重量 2800kg此次我们的机床总体设计主要是在CDK6150数控车床的基础上开展设计的，所以只需要对机床的某些第三章：数控系统控制电路的设计1、三菱E68数控构成1.1系统构成如下图1.2构成单元一览表（1）控制单元型号构成模块型号功能FCU6-MU072（E68）HR761/HR763卡主卡HR742卡存储卡Q6-BAT电池金属基板外壳（2）控制单元选件HR751卡PLC加速器卡(3) 显示单元AA084VC068.4英寸彩色LCDHR722卡LCD中继卡CXA-L0605-VJL背光灯变频器F090 L0.1M电缆HR761-HR722间电缆F098 电缆HR722-LCD间电缆F484 L0.25M电缆变频器电缆菜单按键操作面板外壳金属基板（4）键盘单元屏蔽套带中心加工机专用sheetKS-6MB911B-P键盘开关F054电缆HR761键盘间电缆金属基板（6） 基本I/O单元