數控機床的改造論文

摘要 了解數控機床的概念，所謂數控是按照含有機床 (刀具 )運動信息程序所指定的順序自動執(zhí)行操作的過程。而計算機數控機床就是數控機床在計算機監(jiān)控下進行工作。它的優(yōu)點很多 ,如 可以在同一機床上一次裝夾可完成多個操作，生產率顯著提高等優(yōu)點， 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)動電控系統(tǒng) 數控車床主軸的電氣設計 床的總體介紹 車床主軸需要重新設計的部分 數控系統(tǒng)控制電路的的總體分析 數控系統(tǒng)電路的部分設計 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 機床控制電路的設計 機床部分電路的設計 第一章：緒 論 1、畢業(yè)設計的目的 畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際，解決生產實際問題能力的重要步驟，它系統(tǒng)的檢驗了我們是否是合格的畢 業(yè)生。它通過對機床數控系統(tǒng)電氣設計總體方案的擬定，計算控制系統(tǒng)硬件電路的設計，使我們綜合運用所學的電子和微機的知識 ,進行一次機電結合的全面訓練，從而培養(yǎng)了我們的自學能力，初步設計計算的能力以及分析和處理生產中所遇到的機電方面技術問題的能力。 2 畢業(yè)設計的內容 1、車床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四軸聯(lián)動電控系統(tǒng) 2、機床總體設計（以 床為例） 3、數控系統(tǒng)控制電路的設計 4、機床控制電路的設計 第二章 ： 車床由傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四周聯(lián)動電控系統(tǒng) 數控機床的運行在數控系統(tǒng)的嚴密監(jiān)控下，處在不斷的計算、輸入、輸出、反饋等控制過程中，從而保證數控機床能嚴格按照輸入程序的要求來執(zhí)行動作 。 主軸運動 ： 和普通機床一樣，主軸運動主要完成切削任務，其動力約占整臺機床動力的70%80%。基本控制功能是主軸的正、反轉和停止，課自動換擋及無級變速；對于有些數控車床，還要求主軸進行高精度準停和分度功能。 進給運動 進給運動是 數控車床區(qū)別于普通車床最主要的地方，即用電氣驅動替代了機械驅動，數控車床的進給運動是伺服系統(tǒng)完成的進給伺服系統(tǒng)由進給伺服驅 動裝置、伺服電動機、進給傳動連及位置反饋裝置等組成，如圖 1 所示 圖 1 數控車床進給伺服系統(tǒng) 一般來說，數控車床功能的強弱主要是取決于計算機數控系統(tǒng)（ 置，而數控機床性能的優(yōu)劣，如運動精度等，主要 是取決于進給伺服伺服驅動系統(tǒng)。而我們本次所用于設計的 控機床本身就具有良好的進給伺服驅動系統(tǒng)以及伺服驅動裝置 。而用于設計的 控系統(tǒng)本身就具有四軸聯(lián)動控制能力 ，我們只需要對車床的伺服系統(tǒng)與數控裝置的連接以及優(yōu)化設計就能得到相應的四軸聯(lián)動控制能力。 本次用于設計的車床型號為 控車床 ， 控臥式車床的電氣控制 系統(tǒng)是由 控裝置、交流伺服驅動系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、強電控制部分等構成。本次 控系統(tǒng)采用內含 64 位 高性能數控系統(tǒng)，型號為三菱 控系統(tǒng)。 裝上該系 統(tǒng)后， 使機床的性能價格比十分的優(yōu)越。機床的主視圖如圖 2 圖 2 如何實現 控車床的又傳統(tǒng)的兩軸改為帶 C/S 功能的四軸聯(lián)動系統(tǒng) ， 第 三章： 機床的總體設計（以 床為例） 1、概述 數控機床本體結構是數控機床的主體部分，雖然也有普通機床所具 的床身、立柱、導軌、工作臺 、刀架等部件，但是為了與數控加工的高加工精度、高速切削性能相匹配，數控機床在機械結構性能方面形成了獨特的風格： （ 1） 為了簡化機械傳動結構，縮短傳動鏈，數控機床多數采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)。 （ 2） 為了適應連續(xù)的自動化加工和提高生產效率，數控機械結構具有較高的靜、動剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小。 （ 3） 為了減少摩擦、消除傳動間隙和獲得高加工精度，數 控機床更多地采用了高效傳動部件，如：滾珠絲桿螺母副、靜壓蝸桿副、塑料導軌、滾動導軌，靜壓導軌等。 （ 4） 為了改善勞動條件、改善操作性能、提高勞動生產率，數控機床采用了多刀架結構以及刀具與工件的自動夾緊裝置、自動換刀裝置、自動排屑裝置及自動潤滑冷卻裝置等。 （ 5） 為了保證機床精度的穩(wěn)定性、獲得可靠的加工質量，數控機床多采取減小熱變性的措施。 2、數控車床的優(yōu)點 工對象改型的適應性強： 由于在數控車床上加工零件時，只需要重新編制程序就能實現對零件的加工，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 ，更不需要重新調整車床。因此 數控車床可以快速地從加工一種零件轉變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這樣就為單件、小批以及試制新產品提供了極大的便利，它不僅 縮短了生產準備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費用。 工精度高： 數控車床是以數字的形式給出的指令進行加工的，由于 目前數控裝置的 脈沖當量一般達到了 且進給傳動鏈的反向間隙與螺距誤差等均可由數控裝置進行補償，因此，數控車床能夠達到比較高的加工精度和質量穩(wěn)定性。 產效率高 零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。數控車床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產效率比一般車床都高得多。數控車床主軸轉速和進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，良好的結構剛性準許數控車床驚醒大切削用量的強力切削，有效的節(jié)省了機動時間。數控車床西東部件的快速移動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動速度，小號在快速、快進和定位的時間要比一般機床少得多。 動化程度高 數控車床對零件的加工是按照事先編好的程序自動完成的，操作者除了 操作面板、裝卸零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，其他的機床動作直至加工完畢，都是自動來連續(xù)完成，不需要進行繁重的、重復的手工性操作，勞動強度與緊張程度均大為減小，勞動強度也得到相應的改善。 好的經濟效益 使用數控車床加工零件時，分攤在每個零件上的設備費用是非常昂貴的。但在單件、小批量生產的情況下，可以節(jié)省工藝裝備費用、輔助生產工時、生產管理費用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經濟效益。 利于生產管理的現代化 用數控車床加工零件，能夠準確的計算加工工時，并且有效的簡 化了檢驗和夾具、半成品的管理工作。這點有利于使生產管理更加的現代化。 3、數控車床的設計步驟 數控車床的設計內容及步驟大致可以概括為如圖 示 圖 要技術指標設計 注意啊技術 設計指標是后續(xù)設計的前提和依據 。設計任務的來源不同，如工廠的規(guī)劃產品，或用用戶訂貨等，雖然具體的要求不同，但所要進行的內容大致相同。主要有以下技術指標。 （ 1） 用途：之數控車床的工業(yè)范圍，包括加工對象的材料、質量、形狀及尺寸等。 （ 2） 生產率：包括加工對象的種類、批量及所要求的生產率。 （ 3） 性能指標：包括加工對象所要求的精度（用戶訂貨設計）或數控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標 （ 4） 主要參數：即確定數控車床的加工空間和主要參數 （ 5） 驅動方式：數控車床驅動方式分為步進電動機驅動與伺服電動機驅動。驅動方式的確定不僅與機床的成本 有關，還將直接影響傳動方式的確定。 （ 6） 生產成本及生產周期：無論是訂貨還是工廠規(guī)劃的產品，都應確定成本及身產周期 方面的指標。 體方案設計 總體方案的設計主要包括以下幾個方面設計 （ 1） 運動功能設計：包括確定數控車床所需要運動的個數、形式（直線運動、回轉運動）、功能（主運動、進給運動、其他運動）及排列順序，最后畫出數控車床的運動功能圖。 （ 2） 基本參數設計：包括尺寸參數、運動參數 和動力參數的設計。 （ 3） 傳動系統(tǒng)設計：包括傳動方式、傳動原理圖及傳動系統(tǒng)圖設計。 （ 4） 總體結構布局設計：包運動功能 分配、總體布局結構形式及總體結構方 案圖設計。 （ 5） 控制系統(tǒng)設計：包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設計。 體方案綜合評價與選擇：在總體方案設計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案。 體方案的設計修改或優(yōu)化：對所選擇的方案進行進一步的修改或優(yōu)化，最終確定方案。 機綜合評價：對所設計的數控那個車床進行整機性能分析和綜合評價。 4、此 次數控車床的總體設計 控車床所要達到的基本設計要求以及外形尺寸 術參數 床身上的最大回轉直徑 520托板上的最大回轉直徑 250最 大加工長度 8501500 可選） 主軸頭形式 主軸通孔直徑 75X Z 軸重復定位精度 X 軸最大行程 320Z 軸最大行程 920X 軸快進速度 10m Z 軸快進速度 10m 主軸轉速 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 刀架形式 4 工位電動刀架 主電機功率 機床外形尺寸（廠寬高）（ 2940 1300 1680） 機床重量 2800次我們的機床總體設計主要是在 控車床的基礎上開展設計的，所以只需要對機床的某些 第三章 ：數控系統(tǒng)控制電路的設