數(shù)控機(jī)床的改造論文

摘要 了解數(shù)控機(jī)床的概念，所謂數(shù)控是按照含有機(jī)床 (刀具 )運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過程。而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多 ,如 可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)， is in in as by is it is is a lf on in is 目錄 車床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四軸聯(lián)動(dòng)電控系統(tǒng) 數(shù)控車床主軸的電氣設(shè)計(jì) 床的總體介紹 車床主軸需要重新設(shè)計(jì)的部分 數(shù)控系統(tǒng)控制電路的的總體分析 數(shù)控系統(tǒng)電路的部分設(shè)計(jì) 三菱 控系統(tǒng)的總體連線圖 三菱 控系統(tǒng)的輸出與輸入接口連接 機(jī)床控制電路的設(shè)計(jì) 機(jī)床部分電路的設(shè)計(jì) 第一章：緒 論 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際，解決生產(chǎn)實(shí)際問題能力的重要步驟，它系統(tǒng)的檢驗(yàn)了我們是否是合格的畢 業(yè)生。它通過對機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)總體方案的擬定，計(jì)算控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，使我們綜合運(yùn)用所學(xué)的電子和微機(jī)的知識(shí) ,進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全面訓(xùn)練，從而培養(yǎng)了我們的自學(xué)能力，初步設(shè)計(jì)計(jì)算的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)電方面技術(shù)問題的能力。 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1、車床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四軸聯(lián)動(dòng)電控系統(tǒng) 2、機(jī)床總體設(shè)計(jì)（以 床為例） 3、數(shù)控系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì) 4、機(jī)床控制電路的設(shè)計(jì) 第二章 ： 車床由傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四周聯(lián)動(dòng)電控系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行在數(shù)控系統(tǒng)的嚴(yán)密監(jiān)控下，處在不斷的計(jì)算、輸入、輸出、反饋等控制過程中，從而保證數(shù)控機(jī)床能嚴(yán)格按照輸入程序的要求來執(zhí)行動(dòng)作 。 主軸運(yùn)動(dòng) ： 和普通機(jī)床一樣，主軸運(yùn)動(dòng)主要完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)機(jī)床動(dòng)力的70%80%?；究刂乒δ苁侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，課自動(dòng)換擋及無級(jí)變速；對于有些數(shù)控車床，還要求主軸進(jìn)行高精度準(zhǔn)停和分度功能。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是 數(shù)控車床區(qū)別于普通車床最主要的地方，即用電氣驅(qū)動(dòng)替代了機(jī)械驅(qū)動(dòng)，數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是伺服系統(tǒng)完成的進(jìn)給伺服系統(tǒng)由進(jìn)給伺服驅(qū) 動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給傳動(dòng)連及位置反饋裝置等組成，如圖 1 所示 圖 1 數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng) 一般來說，數(shù)控車床功能的強(qiáng)弱主要是取決于計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ 置，而數(shù)控機(jī)床性能的優(yōu)劣，如運(yùn)動(dòng)精度等，主要 是取決于進(jìn)給伺服伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而我們本次所用于設(shè)計(jì)的 控機(jī)床本身就具有良好的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及伺服驅(qū)動(dòng)裝置 。而用于設(shè)計(jì)的 控系統(tǒng)本身就具有四軸聯(lián)動(dòng)控制能力 ，我們只需要對車床的伺服系統(tǒng)與數(shù)控裝置的連接以及優(yōu)化設(shè)計(jì)就能得到相應(yīng)的四軸聯(lián)動(dòng)控制能力。 本次用于設(shè)計(jì)的車床型號(hào)為 控車床 ， 控臥式車床的電氣控制 系統(tǒng)是由 控裝置、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、強(qiáng)電控制部分等構(gòu)成。本次 控系統(tǒng)采用內(nèi)含 64 位 高性能數(shù)控系統(tǒng)，型號(hào)為三菱 控系統(tǒng)。 裝上該系 統(tǒng)后， 使機(jī)床的性能價(jià)格比十分的優(yōu)越。機(jī)床的主視圖如圖 2 圖 2 如何實(shí)現(xiàn) 控車床的又傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) ， 第 三章： 機(jī)床的總體設(shè)計(jì)（以 床為例） 1、概述 數(shù)控機(jī)床本體結(jié)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的主體部分，雖然也有普通機(jī)床所具 的床身、立柱、導(dǎo)軌、工作臺(tái) 、刀架等部件，但是為了與數(shù)控加工的高加工精度、高速切削性能相匹配，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)性能方面形成了獨(dú)特的風(fēng)格： （ 1） 為了簡化機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，縮短傳動(dòng)鏈，數(shù)控機(jī)床多數(shù)采用了高性能的無級(jí)變速主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)。 （ 2） 為了適應(yīng)連續(xù)的自動(dòng)化加工和提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動(dòng)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小。 （ 3） 為了減少摩擦、消除傳動(dòng)間隙和獲得高加工精度，數(shù) 控機(jī)床更多地采用了高效傳動(dòng)部件，如：滾珠絲桿螺母副、靜壓蝸桿副、塑料導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌等。 （ 4） 為了改善勞動(dòng)條件、改善操作性能、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，數(shù)控機(jī)床采用了多刀架結(jié)構(gòu)以及刀具與工件的自動(dòng)夾緊裝置、自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)排屑裝置及自動(dòng)潤滑冷卻裝置等。 （ 5） 為了保證機(jī)床精度的穩(wěn)定性、獲得可靠的加工質(zhì)量，數(shù)控機(jī)床多采取減小熱變性的措施。 2、數(shù)控車床的優(yōu)點(diǎn) 工對象改型的適應(yīng)性強(qiáng)： 由于在數(shù)控車床上加工零件時(shí)，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具 ，更不需要重新調(diào)整車床。因此 數(shù)控車床可以快速地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這樣就為單件、小批以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，它不僅 縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費(fèi)用。 工精度高： 數(shù)控車床是以數(shù)字的形式給出的指令進(jìn)行加工的，由于 目前數(shù)控裝置的 脈沖當(dāng)量一般達(dá)到了 且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控車床能夠達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。 產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)效率比一般車床都高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量得范圍比普通車床的范圍大，每一道工序否能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性準(zhǔn)許數(shù)控車床驚醒大切削用量的強(qiáng)力切削，有效的節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控車床西東部件的快速移動(dòng)和定位采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，小號(hào)在快速、快進(jìn)和定位的時(shí)間要比一般機(jī)床少得多。 動(dòng)化程度高 數(shù)控車床對零件的加工是按照事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了 操作面板、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工完畢，都是自動(dòng)來連續(xù)完成，不需要進(jìn)行繁重的、重復(fù)的手工性操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均大為減小，勞動(dòng)強(qiáng)度也得到相應(yīng)的改善。 好的經(jīng)濟(jì)效益 使用數(shù)控車床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是非常昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用數(shù)控車床加工零件，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算加工工時(shí)，并且有效的簡 化了檢驗(yàn)和夾具、半成品的管理工作。這點(diǎn)有利于使生產(chǎn)管理更加的現(xiàn)代化。 3、數(shù)控車床的設(shè)計(jì)步驟 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟大致可以概括為如圖 示 圖 要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì) 注意啊技術(shù) 設(shè)計(jì)指標(biāo)是后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù) 。設(shè)計(jì)任務(wù)的來源不同，如工廠的規(guī)劃產(chǎn)品，或用用戶訂貨等，雖然具體的要求不同，但所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要有以下技術(shù)指標(biāo)。 （ 1） 用途：之?dāng)?shù)控車床的工業(yè)范圍，包括加工對象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。 （ 2） 生產(chǎn)率：包括加工對象的種類、批量及所要求的生產(chǎn)率。 （ 3） 性能指標(biāo)：包括加工對象所要求的精度（用戶訂貨設(shè)計(jì)）或數(shù)控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標(biāo) （ 4） 主要參數(shù)：即確定數(shù)控車床的加工空間和主要參數(shù) （ 5） 驅(qū)動(dòng)方式：數(shù)控車床驅(qū)動(dòng)方式分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的確定不僅與機(jī)床的成本 有關(guān)，還將直接影響傳動(dòng)方式的確定。 （ 6） 生產(chǎn)成本及生產(chǎn)周期：無論是訂貨還是工廠規(guī)劃的產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及身產(chǎn)周期 方面的指標(biāo)。 體方案設(shè)計(jì) 總體方案的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面設(shè)計(jì) （ 1） 運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)：包括確定數(shù)控車床所需要運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)、形式（直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、功能（主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、其他運(yùn)動(dòng)）及排列順序，最后畫出數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)功能圖。 （ 2） 基本參數(shù)設(shè)計(jì)：包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù) 和動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)。 （ 3） 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括傳動(dòng)方式、傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。 （ 4） 總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：包運(yùn)動(dòng)功能 分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方 案圖設(shè)計(jì)。 （ 5） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。 體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇：在總體方案設(shè)計(jì)階段，對其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案。 體方案的設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化：對所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，最終確定方案。 機(jī)綜合評(píng)價(jià)：對所設(shè)計(jì)的數(shù)控那個(gè)車床進(jìn)行整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)。 4、此 次數(shù)控車床的總體設(shè)計(jì) 控車床所要達(dá)到的基本設(shè)計(jì)要求以及外形尺寸 術(shù)參數(shù) 床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑 520托板上的最大回轉(zhuǎn)直徑 250最 大加工長度 8501500 可選） 主軸頭形式 主軸通孔直徑 75X Z 軸重復(fù)定位精度 X 軸最大行程 320Z 軸最大行程 920X 軸快進(jìn)速度 10m Z 軸快進(jìn)速度 10m 主軸轉(zhuǎn)速 150尾座套筒直接 75尾座套筒行徑 110尾座套筒錐度莫氏 5 號(hào) 刀架形式 4 工位電動(dòng)刀架 主電機(jī)功率 機(jī)床外形尺寸（廠寬高）（ 2940 1300 1680） 機(jī)床重量 2800次我們的機(jī)床總體設(shè)計(jì)主要是在 控車床的基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)的，所以只需要對機(jī)床的某些 第三章 ：數(shù)控系統(tǒng)控制電路的設(shè)