C6140普通車床的數(shù)控化改造

1、體化系統(tǒng)設計任務書總匯課題C6140普通機床得數(shù)控化改造蔣青松（第7組）級：112040205號:11204020512業(yè)：機械設計制造及其自動化機械工程學院2015年6月任務一:總體方案得確定總體方案應考慮車床數(shù)控系統(tǒng)得運動方式、進給伺服系統(tǒng)得類 型、數(shù)控系統(tǒng)CPU得選擇，以及進給傳動方式與執(zhí)行機構得選擇等。1、普通車床數(shù)控化改造后應具有單坐標定位，兩坐標直線插補、圓弧插補以及螺紋插補得功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應設計成 連續(xù)控制型。2、普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度得前提下，應結構簡化，降低成本。 因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進 電動機得開環(huán)控制系統(tǒng)。3、根據(jù)技術指標中

2、得最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)得經(jīng)濟性要求，決定選用MCS-51系列得8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng) 得CPU。MCS-51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、 性/價比高等優(yōu)點。a4、根據(jù)系統(tǒng)得功能要求，需要擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉換電路、串行接口電路等，還要 選擇步進電動機得驅動電源以及主軸電動機得交流變頻器等。5、為了達到技術指標中得速度與精度要求，縱、橫向得進給傳動應選用摩擦力小、傳動效率高得 滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙 提高傳動剛度，滾珠絲杠得螺母應有預緊機構等。6計算選擇步進電動機，為了圓整脈沖當量，可能需要減速齒輪副，

3、且應有消間隙機構。:機械本體濾波現(xiàn)2-4檔變速;架：LD4B-CK6140型四傳感檢測系統(tǒng)螺紋編碼ZSF-6215-007CW-1024BZ3-5L型最大 電壓5接口執(zhí)行系統(tǒng)（主軸:YD系列7、5KW變級 多速三相異 步電動機,實功率放大AD滾珠絲杠原理框圖控制系統(tǒng)（8位得單片機AT89S5120+DSP)控制系統(tǒng)（8位得單片機AT89S5120+DSP)數(shù)控原理框圖三:問題說明1:連續(xù)控制系統(tǒng)：由于在銑削加工中，要求工作臺或刀具沿各坐標軸運動有確定得函數(shù)關系,即刀具以給定得速度相對于工件沿加工路徑運動（因為點位控制系統(tǒng)要求工件相對于刀具運動過程不進行切削）,所以選擇之;2:開環(huán)控制系統(tǒng):該改

4、造屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床,加工精度要求不高,沒有加入反饋系統(tǒng),為了簡化系統(tǒng),降低成本,所以選擇之。3:機床選擇X,Z兩軸聯(lián)動。4:由于就是開環(huán)控制,而且結構簡單,適用于普通數(shù)控機床,功能水平低。任務.主傳動系統(tǒng)（主軸驅動+傳動）方案設計1:機床主軸變速方式:數(shù)控機床需要自動換刀、 自動變速;且在切削不同直徑得階梯軸,曲線螺旋面與端面時,需要切削直徑得變化,主軸必須通過自動變速,以維持切削速度基本恒定。這些自動變速又就是無級變速,以利于在 一定得調速范圍內選擇理想得切削速度,這樣有利于提高加工精度,又有利于提高切削效率:因此此次改造采用 分段無極變速 。目前,無級變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)與伺服主軸

5、系統(tǒng)兩種:由 于實際操作問題,采用交流變頻主軸+交流主軸電機 。通過帶傳動帶動 主軸旋轉,或通過帶傳動與主軸箱內得減速齒輪帶動主軸旋轉。由于 主軸電機調速范圍廣,又可無級調速,使得主軸箱得結構大為簡化。2:主傳動系統(tǒng)方案:本次改造 保留原有得主傳動機構與變速操縱機構,這樣可減少機械改造得工作量。主軸采用三相異步電動機進行驅動,由變頻器進行控制 。主軸得正反轉、停止以及變速,由指令控制經(jīng)過單片機輸出,進而傳給變頻器 來控制電動機得轉速以及方向，電機類型：YD系列7、5KW變級多速 三相異步電動機,實現(xiàn)2-4檔變速。對車床主軸傳動系統(tǒng)進行改造時,驅動器采用變頻器,保留舊車 床主軸箱齒輪變速換檔機構

6、,只把主軸得正轉、反轉與停轉由原來得 機械控制改為變頻器控制,實現(xiàn)自動。變頻器得選配采用經(jīng)驗法,主要 以車床得主軸驅動電機功率、主軸速度等參數(shù),結合變頻器生產(chǎn)廠家 提供得產(chǎn)品目錄與參數(shù)來選擇,最終選配TD 2000型得變頻器 。3：螺紋車削功能得實現(xiàn)為了能夠準確得加工螺紋工件,必須要安裝相應得主軸編碼器,作為主軸位置信號得反饋元件,用來測量電機得轉速位移與轉向,采 用與主軸同步得光電脈沖發(fā)生器,另外,為了重復車削同一螺紋時不亂扣,編碼器還需每轉輸出一個零位脈沖Z,同時,根據(jù)輸出信號為數(shù)字量（任務一得控制系統(tǒng)已選為單片機）因此,本次選用ZSF-6215-007CW-1024BZ3-5L型號得螺紋

7、編碼器。PEPE主軸電路控制圖：主軸得正反轉、停止以及變速，由指令控制經(jīng)過單片機輸出，進而 傳給變頻器來控制電動機得轉速以及方向。二:進給傳動系統(tǒng)方案設計 1：總體方案傳動原理圖SA-*SA.SA-*SA.2JO2JOSB+SB-SB+SB-15 1 1 1111A A ClCl譏I IL2 2柔性聯(lián)接,且車床主軸得最高轉速不允許超過編碼器得最高許用轉速。2:行程開關,用來限制進給軸運動得位置或行程,使其按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動,起行程保護作用。其中X、Z軸各二個,型號為LX19系列中得LX19-001/111。安裝位置:安裝在進給軸行程得極限位置,防止其超過行程運行。任務四控制系統(tǒng)設計說明一:控制器選用8位得AT89S51單片機;二:人機聯(lián)系設備：配置FANUC系統(tǒng)得數(shù)控機床人機操作界面，主要包括三部分1、顯示器根據(jù)系統(tǒng)所處得狀態(tài)與操作命令得不同,顯示得信息可以就是正在編輯得程序、機床得加工狀態(tài)、機床坐標軸得坐標值、加工軌跡得圖形 仿真與故障報警信號等2、NC鍵盤:主要用于零件程序得編輯、參數(shù)輸入、MDI與系統(tǒng)管理 操作等3、機床操作面板:用于直接控制機床得動作或加工過程,如啟動/暫停零件程序得運行、手動進給坐標軸、調整進給速度等功能主要包括以下幾個方面:(1)操作方式選擇鍵。如自動、編輯、MDI