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購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目: 430數(shù)控車床總體設(shè)計 及橫向進(jìn)給設(shè)計 學(xué) 生 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 二零一 三 年 十 一 月 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 業(yè)設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目: 430數(shù)控車床總體設(shè)計 及橫向進(jìn)給設(shè)計 學(xué) 生 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 二零一三年十 一 月 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 州 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 胡世軍 班 級 職 稱 副教授 一 畢業(yè)設(shè)計題目 430 430 430 430二、主要設(shè)計參數(shù)及技術(shù)指標(biāo) 1、 X 軸 (橫向 )、 縱向 )改為微機(jī)控制,采用步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)驅(qū)動,滾珠絲杠傳動。其中 X 軸 (橫向 )脈沖當(dāng)量: 沖, Z 軸 (縱向 )脈沖當(dāng)量: 沖。 2、 實現(xiàn)功能:車削外圓、端面、圓弧、圓錐及螺紋加工 3、 操作要求:起動 、點(diǎn)動、單步運(yùn)行、自動循環(huán)、暫停、停止 4、 采用回轉(zhuǎn)刀架及液壓尾座 5、 其余參數(shù)見原機(jī)床 三、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及工作量 (一) 設(shè)計計算說明書 一份 字 (二)、 圖紙部分 1、普通車床數(shù)控化總體方案圖 2、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 3、主要部件裝配圖(主軸箱等) 4、數(shù)控機(jī)床硬件電路圖 做) 四 畢業(yè)設(shè)計的基本要求: 能按時獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的全部 內(nèi)容,方案選擇正確,論據(jù)充購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 ,對設(shè)計中的主要問題分析深入,解決合理,有獨(dú)立見解,能很好運(yùn)用所學(xué)理論和提供的資料解決設(shè)計中的問題,能獨(dú)立查閱和正確引用中外文參考資料,說明書文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計算準(zhǔn)確,圖面整潔。 五、 進(jìn)程安排 序號 主 要 任 務(wù) 時間 備注 1 查閱文獻(xiàn)、調(diào)研、收集資料、實習(xí) 2 總體方案圖 3 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 4 主要部件裝配圖 5 編寫設(shè)計計算說明書 6 準(zhǔn)備答辯 六 數(shù)控機(jī)床設(shè)計 陳嬋娟主編 化學(xué)工業(yè)出版社 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計張新義主編 機(jī)械工業(yè)出版社 新編機(jī)床數(shù)控技術(shù) 任玉田主編 北京理工大學(xué)出版社 機(jī)床設(shè)計圖冊 上海紡織工學(xué)院等主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社 機(jī)械設(shè)計手冊 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社 七、 設(shè)計書的裝訂及格式 裝訂必須采用橫向翻頁方式。內(nèi)容順序為:封面,任務(wù)書,目錄,中文摘要,中文關(guān)鍵詞,引言,正文,結(jié)論(計算結(jié)果),參考文獻(xiàn),致謝。 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 V 摘 要 本課題的目的在于設(shè)計出與數(shù)控臥式車床 430數(shù)控車床 相匹配的 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 。本課題將以臥式車床 430數(shù)控車床 的 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 為研究對象,設(shè)計出 符合數(shù)控臥式車床 430數(shù)控車床 的 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 。 為了完成本課題的設(shè)計,在設(shè)計之前的準(zhǔn)備工作必須做好,首先是搜集和分析資料,包括國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢;液壓技術(shù)和液壓傳動系統(tǒng)的基本資料;同等機(jī)床 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 的圖紙和資料等。其次是初步確定的總體布局,包括配置形式、液壓系統(tǒng)的布置及選擇液壓能源及相應(yīng)的配套元件等。最后主要是關(guān)于 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 的設(shè)計。 關(guān)鍵詞: 430數(shù)控車床 , 數(shù)控 , 滾珠絲杠 , 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 錄 第 1 章 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概述 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 . 6 . 6 . 7 . 7 . 8 . 9 . 9 . 9 . 10 . 12 第 2 章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較 . 13 體方案比較 . 13 計要求 . 13 控車床方案確定 . 16 床設(shè)計的總體任務(wù) . 16 動系統(tǒng)方案確定 . 16 服系統(tǒng)的選擇 . 16 動方式的選擇 . 17 控系統(tǒng)軟硬件總體設(shè)計 . 17 控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) . 18 控系統(tǒng)軟 件結(jié)構(gòu) . 18 第 3 章 確定切削用量及選擇刀具 . 19 . 19 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 . 20 . 20 . 20 . 24 第 4 章 傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計計算 . 24 數(shù)的確定 . 24 定參數(shù)的步驟和方法 . 25 限切削速度 . 25 軸的極限轉(zhuǎn)速 . 25 電機(jī)功率 動力參數(shù)的確定 . 25 定結(jié)構(gòu)式 . 25 定結(jié)構(gòu)網(wǎng) . 26 制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 . 26 定各變速組此論傳動副齒數(shù) . 27 算主軸轉(zhuǎn)速誤差 . 28 傳動設(shè)計 . 29 算轉(zhuǎn)速的計算 . 30 輪模數(shù)計算及驗算 . 31 動軸最小軸徑的初定 . 36 軸合理跨距的計算 . 37 第 5 章 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 . 38 給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 38 向進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計算與選型 . 38 定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 . 39 向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核步驟 . 39 輪有關(guān)計算 . 41 第 6 章 步進(jìn)電動機(jī)的計算與選型 . 47 進(jìn)電動機(jī)選用的基本原則 . 47 距角 . 47 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 精度 . 47 矩 . 48 動頻率 . 48 430. 48 第 7 章 安裝調(diào)整中應(yīng)注意的問題 . 49 珠絲杠螺母副的選擇 . 49 珠絲杠螺母副的調(diào)整 . 49 軸器的安裝 . 49 軸脈沖發(fā)生器的安裝 . 50 總 結(jié) . 50 參考文獻(xiàn) . 51 致 謝 . 52 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 X 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 1 第 1 章 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概述 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令),控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工的機(jī)床 ,簡稱數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床最早是從美國開始研制的。 1948年,美國帕森斯公司在研制加工直升機(jī)槳葉輪廓用檢查樣板的加工機(jī)床任務(wù)時,提出了研制數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想。 1949年,帕森斯公司與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實驗室合作,開始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。并于 1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機(jī)床實驗性樣機(jī)。這是一臺采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床。經(jīng)過三年改進(jìn)和自動編程研究,于 1955年進(jìn)入實用階段。一直到 20世紀(jì) 50年代末,由于價格和技術(shù)原因,品種多為連續(xù)控制系統(tǒng)。到了 60年代,由于晶體管的應(yīng)用,數(shù)控系 統(tǒng)提高了可靠性且價格開始下降,一些民用工業(yè)開始發(fā)展數(shù)控機(jī)床,其中多數(shù)是鉆床、沖床等點(diǎn)位控制的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)不僅在機(jī)床上得到實際應(yīng)用,而且逐步推廣到焊接機(jī)、火焰切割機(jī)等,使數(shù)控技術(shù)不斷的擴(kuò)展應(yīng)用范圍。 控機(jī)床 的 特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性,加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令;加工性能比一般自動機(jī)床高,可以精確加工復(fù)雜型面,因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件,并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多,有車床、車床、鏜床、鉆 床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等。 控機(jī)床 的 發(fā)展簡史 1948 年,美國帕森斯公司接受美國空軍委托,研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣,精度要求高,一般加工設(shè)備難以適應(yīng),于是提出計算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。 1949 年,該公司在美國麻省理工學(xué)院( 服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下,開始數(shù)控機(jī)床研究,并于 1952 年試制成功第一臺由大型仿形車床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控車床,不久即開始正式生產(chǎn),于 1957 年正式投入使用。 這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個重大突破,標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時代的開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 2 術(shù)的基礎(chǔ),這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言,具有劃時代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。 自 1952年,美國研制成功第一臺數(shù)控機(jī)床以來,隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制和精密測量等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床也在迅速地發(fā)展和不斷地更新?lián)Q代,先后經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。 第一代數(shù)控: 1952采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置。 第二代數(shù)控:從 1959 年開始采用晶體管電路的 。 第三代數(shù)控:從 1965 年開始采用小、中規(guī)模集成電路的 第四代數(shù)控:從 1970 年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機(jī)控制的系統(tǒng)。 第五代數(shù)控:從 1974 年開始采用微型電子計算機(jī)控制的系統(tǒng)。 目前,第五代微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)基本上取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng),形成了現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)。它采用微型處理器及大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路,具有很強(qiáng)的程序存儲能力和控制功能。這些控制功能是由一系列控制程序來實現(xiàn)的。這些數(shù)控系統(tǒng)的通用性很強(qiáng),幾乎只需改變軟件,就可以適應(yīng)不同類型機(jī)床的控制要求,具有很大的柔性。隨著集成電路規(guī)模的日益擴(kuò)大,光纜通信技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控裝置中,使其體積日益縮小,價格逐年下降,可靠性顯著提高,功能也更加完善。 近年來,微電子和計算機(jī)技術(shù)的日益成熟,它的成果正在不斷滲透到機(jī)械制造的各個領(lǐng)域中,先后出現(xiàn)了計算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng),柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。所有這些高級的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)均是以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ),它們代表著數(shù)控機(jī)床今后的發(fā)展趨勢。 控機(jī)床 的 分類 數(shù)控機(jī)床的品種很多,根據(jù)其加工、控制原理、功能和組成,可以從以下幾個不同的角度進(jìn)行分類。 一、按加工工藝方法分類 1金屬切削類數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng) 的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別,具體的控制方式也各不相同,但機(jī)床的動作和運(yùn)動都是數(shù)字化控制的,具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 3 在數(shù)控數(shù)控機(jī)床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了數(shù)控數(shù)控機(jī)床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心, 它是在數(shù)控車床基礎(chǔ)上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的,工件一次裝夾后,可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工 序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、 鉸以及攻螺紋等多工序加工,特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差,減少了機(jī)床的臺數(shù)和占地面積,縮短了 輔助時間,大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 2特種加工類數(shù)控機(jī)床 除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外,數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 3板材加工類數(shù)控機(jī)床 常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等。 近年來,其它機(jī)械設(shè)備中也大 量采用了數(shù)控技術(shù),如數(shù)控多坐標(biāo)測量機(jī)、自動繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。 二、按控制運(yùn)動軌跡分類 1點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床移動部件只能實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確定位,在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo) 值,不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡,因此幾個坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動無任何聯(lián)系。可以幾個坐標(biāo)同時向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動,也可以各個坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動。 這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 2直線控制數(shù) 控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度,沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動和切削加工,進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床,只有兩個坐標(biāo)軸,可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控車床,有三個坐標(biāo)軸,可用于平面的銑削加工?,F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng),驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工,它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 4 數(shù)控鏜車床、加工中心等機(jī)床,它的各個坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整,兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能,這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位 /直線控 制的數(shù)控機(jī)床。 3輪廓控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上運(yùn)動的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制,使合成的平面或空間的運(yùn)動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo),而且能控制整個加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移,將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位 /直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜,在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算,然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控 制。 現(xiàn)在計算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn),增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此,除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外,現(xiàn)代計算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 三、按驅(qū)動裝置的特點(diǎn)分類 1開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件,伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給指令,經(jīng)驅(qū)動電路 功率放大后,驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個角度,再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn),通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸 入脈沖的頻率與脈沖數(shù) 所決定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的,即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后,實際移動值不再反饋回來,所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單,成本較低。但是,系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進(jìn)行監(jiān)測,也不能進(jìn)行誤差校正。因此,步進(jìn)電動機(jī)的失步、步距角誤差、齒 輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床,特別是簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 2閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在機(jī)床移動部件上直接安裝直線位移檢測裝置,直接對工作臺的實際位移進(jìn)行檢測,將測量的實際 位移值反饋到數(shù)控裝置中,與輸入的指令位移 值購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 5 進(jìn)行比較,用差值對機(jī)床進(jìn)行控制,使移動部件按照實際需要的位移量運(yùn)動,最終實現(xiàn)移動部件的精確運(yùn)動和定位。從理論上講,閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動精度主要取決于 檢測裝置的檢測精度,也與傳動鏈的誤差無關(guān),因此其控制精度高。圖 1中 A 為速度傳感器、 C 為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時,若工作臺沒有移動,則沒有反饋量,指令值使得伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動,通過 過 C 將工作臺實際位移量反饋回去,在位置比較電路中 與位移指令值相比較,用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制,直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床,因把機(jī)床工作臺納入了控制環(huán)節(jié),故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高,但調(diào)試和維修都較困難,系統(tǒng)復(fù)雜,成本高。 3半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置(如光電編碼器等),通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移,然后反饋到數(shù)控裝置中去,并對誤差進(jìn)行修正。圖 1中速度傳感器、角度傳感器。 通過測速元件 可間接檢測出伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而推算出工作臺的實際位移量,將此值與指令值進(jìn)行比較,用差值來實現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中,因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便,并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機(jī)設(shè)計成一體,這樣,使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 4混合控制數(shù)控機(jī)床 將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來,就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床。混合控制數(shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床,因為大型或重型數(shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速 度與相當(dāng)高的精度,其傳動鏈 慣量與力矩大,如果只采用全閉環(huán)控制,機(jī)床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中,閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?;旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形 式: ( 1)開環(huán)補(bǔ)償型。圖 1開環(huán)補(bǔ)償型控制方式。它的基本控制選用步進(jìn)電動機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu),另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 ( 2)半閉環(huán)補(bǔ)償型。圖 1半閉環(huán)補(bǔ)償型控制方式。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制,再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現(xiàn)全閉環(huán)修正,以獲得高速度購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 6 與高精度的統(tǒng)一。其中是速度測量元件(如測速發(fā)電機(jī)), 元件, 控機(jī)床 的 組成 數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機(jī)械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)算、管理和控制,通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和運(yùn)算并對機(jī)床產(chǎn)生作用;伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動機(jī)床,把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動部件的運(yùn)動指令,使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運(yùn)動;檢測系統(tǒng)則是用來檢測機(jī)床執(zhí)行件 (工作臺、轉(zhuǎn)臺、滑板等 )的位移和速度變化量,并將檢測結(jié)果反饋到輸入端,與輸入指令進(jìn)行比較,根據(jù)其差別調(diào)整機(jī)床運(yùn)動;機(jī)床傳動系統(tǒng)是由進(jìn)給伺服驅(qū)動元件至機(jī)床執(zhí)行件之間的機(jī)械進(jìn)給傳動裝置;輔助系統(tǒng)種類繁多,如:固定循環(huán) (能進(jìn)行各種多次重復(fù)加工 )、自動換刀 (可交換指定刀具 )、傳動間隙補(bǔ)償償機(jī)械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差 )等等。 控機(jī)床 的 數(shù)字控制 數(shù)控裝置包括程序讀入裝置和由電子線路組成的輸入部分、運(yùn)算部分、控制部分和輸出部分等。數(shù)控裝置按所能實現(xiàn)的控制功能分為點(diǎn)位控制、直線控制、連續(xù)軌跡控制三類。 點(diǎn)位控制是只控制刀具或工作臺從一點(diǎn)移至另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位,然后進(jìn)行定點(diǎn)加工,而點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑不需控制。采用這類控制的有 數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床和數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。 直線控制是除控制直線軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外,還要控制在這兩點(diǎn)之間以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線切削。采用這類控制的有平面銑削用的數(shù)控車床,以及階梯軸車削和磨削用的數(shù)控車床和數(shù)控磨床等。 連續(xù)軌跡控制(或稱輪廓控制)能夠連續(xù)控制兩個或兩個以上坐標(biāo)方向的聯(lián)合運(yùn)動。為了使刀具按規(guī)定的軌跡加工工件的曲線輪廓,數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算的功能,使刀具的運(yùn)動軌跡以最小的誤差逼近規(guī)定的輪廓曲線,并協(xié)調(diào)各坐標(biāo)方向的運(yùn)動速度,以便在切削過程中始終保持規(guī)定的進(jìn)給速度。采用這類控制的有能加 工曲面用的數(shù)控車床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床和加工中心等。 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 7 控機(jī)床 的 伺服機(jī)構(gòu) 伺服機(jī)構(gòu)分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種類型。開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動線路,和步進(jìn)電機(jī)組成。每一脈沖信號使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一定的角度,通過滾珠絲杠推動工作臺移動一定的距離。這種伺服機(jī)構(gòu)比較簡單,工作穩(wěn)定,容易掌握使用,但精度和速度的提高受到限制。 半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由比較線路、伺服放大線路、伺服馬達(dá)、速度檢測器和位置檢測器組成。位置檢測器裝在絲杠或伺服馬達(dá)的端部,利用絲杠的回轉(zhuǎn)角度間接測出工作臺的位置。常用的伺服馬達(dá)有寬調(diào)速 直流電動機(jī)、寬調(diào)速交流電動機(jī)和電液伺服馬達(dá)。位置檢測器有旋轉(zhuǎn)變壓器、光電式脈沖發(fā)生器和圓光柵等。這種伺服機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的精度、速度和動態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機(jī)構(gòu),為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。 閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)的工作原理和組成與半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)相同,只是位置檢測器安裝在工作臺上,可直接測出工作臺的實際位置,故反饋精度高于半閉環(huán)控制,但掌握調(diào)試的難度較大,常用于高精度和大型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)所用伺服馬達(dá)與半閉環(huán)相同,位置檢測器則用長光柵、長感應(yīng)同步器或長磁柵。 控機(jī)床 的 關(guān)鍵零部件 為了保證機(jī)床具有 很大的工藝適應(yīng)性能和連續(xù)穩(wěn)定工作的能力,數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)是具有足夠的剛度、精度、抗振性、熱穩(wěn)定性和精度保持性。進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動鏈采用滾珠絲杠、靜壓絲杠和無間隙齒輪副等,以盡量減小反向間隙。機(jī)床采用塑料減摩導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌,以提高運(yùn)動的平穩(wěn)性并使低速運(yùn)動時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 由于采用了寬調(diào)速的進(jìn)給伺服電動機(jī)和寬調(diào)速的主軸電動機(jī),可以不用或少用齒輪傳動和齒輪變速,這就簡化了機(jī)床的傳動機(jī)構(gòu)。機(jī)床布局便于排屑和工件裝卸,部分?jǐn)?shù)控機(jī)床帶有自動排屑器和自動工件交換裝置。大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用具有微處理器的 可編程序控制器,以代替強(qiáng)電柜中大量的繼電器,提高了機(jī)床強(qiáng)電控制的可靠性和靈活性。 隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化,具備完善的自診斷功能;可靠性也大大提高;數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實現(xiàn)自動編程。 購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 8 控機(jī)床 的 發(fā)展方向 未來數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化,多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來越多;激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上,從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍;數(shù)控機(jī)床的自動化程度更加提高,并具有多種監(jiān)控功能,從而形成一個柔性制造單元,更加便于納入 高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。 數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目,它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河,成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項核心技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供了條件。當(dāng)前,數(shù)控機(jī)床的發(fā)展主要體現(xiàn)為以下幾方面: (1) 高速高精高效化 速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速 片、片、多 制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng),同時采取了改善機(jī)床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措 施,機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。 (2) 柔性化 包含兩方面:數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性,數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,功能覆蓋面大,可裁剪性強(qiáng),便于滿足不同用戶的需求;群控系統(tǒng)的柔性,同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求,使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (3) 工藝復(fù)合性和多軸化 以減少工序、輔助時間為主要目的 的 復(fù)合加工,正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后,通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施,完成多工 序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸,西門子 880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá) 24 軸。 (4) 實時智能化 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境,其作用是如何調(diào)度任務(wù),以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為??茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天,實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合,人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展,而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展,由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域,實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個購買文檔送 子版圖紙, Q 11970985 或 401339828 9 主要分支發(fā)展:自適應(yīng)控制、模糊控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),在高速加工時的綜合運(yùn)動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能,在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制,使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高,從而達(dá)到最佳控制的目的。 藝范圍 數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動化機(jī)床,也是使用數(shù)量最多的數(shù)控機(jī)床,約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的 25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、輪廓形 狀復(fù)雜的軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件的加工,能夠通過程序控制自動完成園柱面、圓錐面、圓弧面和各種螺紋的切削加工,并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等加工。 工精度 由于數(shù)控車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補(bǔ)功能,有些數(shù)控車床還具有非圓曲線插補(bǔ)功能以及加工過程中具有自動變速功能等特點(diǎn),所以它的工藝范圍要比數(shù)控車床要寬得多。 由于數(shù)控車床剛性好,制造和對刀精度高,以及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動補(bǔ)償,所以能加工精度要求高的零件,甚至可以以車代磨。 零件 數(shù)控車床具有恒線速切削功能,能加工出表面粗糙度小的均勻的零件。使用恒線速切削功能,就可選用最佳速度來切削錐面和端面,使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。數(shù)控車床還適合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位選用較大的進(jìn)給量,要求小的部位選用小的進(jìn)給量。 由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能,部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線和平面曲線插補(bǔ)功能,所以可以加工形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的
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