机械一体化毕业设计CA6140车床主传动系统的数控改造.doc
《机械一体化毕业设计CA6140车床主传动系统的数控改造.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械一体化毕业设计CA6140车床主传动系统的数控改造.doc(16页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、 毕业设计说明书(机电一体化工程)CA6140车床主传动系统的数控改造毕业设计任务书1. 题目 CA6140车床主传动系统的数控改造 一、 本环节自 2010 年 3 月 3 日起至 2010 年 4 月 14 日止二、 进行地点 三门峡职业技术学院 三、 内容要求 指导教师:王莉静批准日期:摘 要 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造中发挥着巨大的作用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题,且能稳定产品的加工质量,大幅度提高生产效率。但是,发展数控技术的最大障碍就是添置设备的
2、初期投资大,这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床,而去购买昂贵的数控机床,势必造成巨大的浪费。因此,普通机床的数控化改造大有可为。改造旧机床、配备数控系统,把普通机床改装成 数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。关键词:数控改造,主轴,可编程控制器,进给系统,传动系统 ABSTRACTCNC technology level and CNC equipment have much to measure a country has become an important symbol of modern industry. CNC machine as the typical
3、 electromechanical products, machinery manufacturing plays an enormous role, very good solution to the complex structure of modern machinery manufacturing, precision, small batch and changeable parts processing, and stable product quality can greatly improve the production efficiency. However, the d
4、evelopment of numerical control technology is the biggest obstacle to acquire the initial investment of equipment, which many small and medium enterprises to bear. If the elimination of common tools, and to buy expensive nc machine tools, will cause enormous waste. Therefore, the reform of the CNC l
5、athes. Reforming the old machine, CNC system with the ordinary CNC machine is converted into improving nc rates efficient way.KEY WORDS cnc transformation, spindle, programmable controller, feeding system and transmission system目 录 目 录5 前 言6 第一章 数控机床优势概述6 第二章 普通车床主要结构的数控改造82.1 数控系统82.2 纵向(Z向)进给系统的改造
6、102.2.1 改造思路102.3 横向(X向)进给系统的改造112.4 刀架122.5 主轴传动系统与滑动导轨副的改造122.6 编码器13第三章 光栅尺安装与调试133.1 光栅尺的安装133.2 光栅尺的校正14第四章 参考点的建立14第五章 结论14前 言 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前,采用先进的数控机床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数
7、控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学,对CA6140车床进行了数控化改造。 第一章 数控机床优势概述1.普通车床数控化改造的优点 机床作为机械制造业的重要基础装备,它的发展一直引起人们的关注,由于计算机技术的兴起,促使机床的控制信息出现了质的突破,导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用,为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展,数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用,同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化
8、的功能引起世人瞩目,并开创机械产品向机电一体化发展的先河。 数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置,机床电机的启动和停止,主轴变速,工件松开和夹紧,刀具的选择,冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上,然后将数字信息送入数控装置或计算机,经过译码,运算,发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件,加工出所需的工件。 数控机床与普通机床相比,其主要有以下的优点: (1) 适应性强,适合加工单件或小批量的复杂工件;在数控机床上改变加工工件时,只需重新编制新工件的加工程序,就能实现新工件加工。 (2) 加工精度高,具有稳定的加
9、工质量; (3) 可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;(4) 加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间; (5)机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产效率高(一般为普通机床的35倍);(6) 机床自动化程度高,可以减轻劳动强度改善劳动条件; (7) 对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成: (8) 主机,他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。(9) 数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于
10、输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 (10) 驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。(11)辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。(12) 编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。还具有良好的
11、经济效益;有利于生产管理的现代化;数控改造费用低;机械性能稳定可靠,结构受限;可充分利用现有的条件;可以采用最新的控制技术;交货期短,可满足生产急需等优点。数控机床已成为我国市场需求的主流产品,需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步,特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是,国产数控机床与先进国家的同类产品相比,还存在差距,还不能满足国家建设的需要。随着数控机床越来越多的普及应用,数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中,机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床
12、,并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限,国家大,机床需要量大,因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床,而我国的旧机床很多,用经济型数控系统改造普通机床,在投资少的情况下,使其既能满足加工的需要,又能提高机床的自动化程度,比较符合我国的国情。 2.我国车床的数控化改造的现状与国内背景 我国是一个机床大国,有三百多万台普通机床。但机床的素质差,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。 旧机床的数控化改造,顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置,使其具有一定的自动化能力,以实现预定的加工工艺目标。 普通机床进行数控改造后,系统应能控制主轴转速并实
13、现其正反转;控制工作台实现纵向、横向和垂直方向的进给运动(车床刀架能实现纵向和横向的进给运动并自动转位换刀;加工螺纹时应保证主轴转1 转,刀架移动1 个被加工螺纹的导程);控制冷却和润滑;通过键盘输入加工程序;由显示器显示加工状态等。第二章 普通车床主要结构的数控改造 2.1 数控系统数控系统是数控机床的灵魂,其性能的稳定性直接影响零件的加工的尺寸精度、位置精度及操作工人的人身安全。一般的,普通车床数控改造时,由于需要加工圆锥、圆弧等曲面,需要选择两轴联动控制的数控系统。采用MCS51 系列单片机组成控制系统,由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X、Y、Z 三轴(亦可用联轴器将步进电机与丝杠直接
14、联结起来,以减小径向尺寸)。机床中的主轴、冷却、润滑、刀架等均需系统自动控制,为此需设计接口转换电路和强电控制电路。电器元件可保留使用原机床中的变压器、自动断路器、接触器等。拆除原电控箱,原位安装改制后的电控箱。数控系统改造硬件原理连接如图 1 所示图 1 数控系统改造硬件框图2.1.1 数控系统的选择 数控系统主要有三种类型,改造时,应根据具体情况进行选择。 1、步进电机拖动的开环系统 该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲,经驱动电路控制和功率放大后,使步进电机转动,通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及
15、通电顺序,便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端,故称之为开环系统,该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度,齿轮丝杠等传动元件的节距精度,所以系统的位移精度较低。 该系统结构简单,调试维修方便,工作可靠,成本低,易改装成功。 2、 异步电动机或直流电机拖动,光栅测量反馈的闭环数控系统 该系统与开环系统的区别是:由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号,随时与给定值进行比较,将两者的差值放大和变换,驱动执行机构,以给定的速度向着消除偏差的方向运动,直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开
16、环进给系统复杂,成本也高,对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度,更快的速度,驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求,决定是否采用这种系统。 3、 交/直流伺服电机拖动,编码器反馈的半闭环数控系统 半闭环系统检测元件安装在中间传动件上,间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差,因此,它的精度比闭环系统的精度低,但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。 当前生产数控系统的公司厂家比较多,国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司;
17、国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。 选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。2.1.2电气控制原理1、主轴控制系统: 主轴采用三相异步电机驱动由西门子440变频器US控制,其动力由U、V、W三相电源经变频器US提供,主轴电机的正反转由指令控制经PLC输出再经变频器US控制主轴电机的正反转,主轴电机转速由数控系统经XS9口直接连到变频器US控制电机转速,若出现故障,则由变频器US发出信号经PLC输入到数控系统,经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。 2、Z轴进给伺服控制系统: Z轴采
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 一体化 毕业设计 CA6140 车床 传动系统 数控 改造
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2944866.html