CK7525數(shù)控機(jī)床的原理和設(shè)計(jì)

1、常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校畢業(yè)論文編號(hào) 論文名稱 CK7525數(shù)控機(jī)床的原理和設(shè)計(jì) 系 部 自動(dòng)化工程系 專 業(yè) 電氣自動(dòng)化 班 級(jí) 0864 姓 名 學(xué) 號(hào) 05 指導(dǎo)教師 2014年 5月 06日 摘 要CK7525數(shù)控車床是引進(jìn)國外技術(shù)制造的具有國內(nèi)先進(jìn)水平的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)市場對(duì)中、高檔數(shù)控車床的需求。其整機(jī)的強(qiáng)度、動(dòng)靜態(tài)剛度、主要部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)、防護(hù)、冷卻等均按車削中心設(shè)計(jì)，是一款高剛性、高精度、優(yōu)良的精度保持性、生產(chǎn)效率高、操作宜人性好、造型美觀、防三漏效果理想的全功能數(shù)控機(jī)床，配以日本FANUC 0i-TC數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的兩軸控制，可車削各種內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧曲面、各種

2、螺紋以及進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、滾壓及鏜削加工等。關(guān)鍵詞：、動(dòng)靜態(tài)剛度、生產(chǎn)效率高、全功能數(shù)控機(jī)床、兩軸控制 目 錄緒論21.數(shù)控機(jī)床的原理31.1數(shù)控車床的特點(diǎn)31.2數(shù)控車床的構(gòu)件41.2.1主機(jī)部分41.2.2控制部分41.2.3驅(qū)動(dòng)裝置41.2.4輔助裝置42.CK7525數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)42.1機(jī)床參數(shù)的確定42.2機(jī)床主體設(shè)計(jì)42.2.1主軸箱設(shè)計(jì)42.2.2主軸組件的設(shè)計(jì)及選用52.2.3進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選用52.2.4刀架的設(shè)計(jì)及選用62.2.5機(jī)床床身、尾座等的設(shè)計(jì)及選用62.3數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選用62.3.1PLC控制原理62.3.2FANUC數(shù)控系統(tǒng)62.4機(jī)床的配套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選用

3、62.4.1液壓裝置62.4.2氣動(dòng)、冷卻、排屑等裝置的設(shè)計(jì)及選用73.結(jié) 論7致 謝7參考文獻(xiàn)8附錄：CK7525數(shù)控機(jī)床專用工具清單9緒論制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其增加值約占我國國內(nèi)生產(chǎn)總值的40%以上，而先進(jìn)的制造技術(shù)是振興制造業(yè)系統(tǒng)工程的重要組成部分。21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)、不斷取得新突破的世紀(jì)，它是數(shù)控技術(shù)全面發(fā)展的時(shí)代。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，

4、可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。1.數(shù)控機(jī)床的原理1.1數(shù)控車床的特點(diǎn)數(shù)控車床又稱CNC車床，是電子計(jì)算機(jī)數(shù)字化信號(hào)控制的車床，主要特點(diǎn)：（1）高柔性在更換產(chǎn)品時(shí)，只需更換存在計(jì)算機(jī)內(nèi)的加工程序，調(diào)整刀具數(shù)據(jù)和裝夾工件即可（2）高精度 數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量可達(dá)到0.001mm，高精度的數(shù)控車床可達(dá)到0.0001mm，能確保工件的加工精度和批生產(chǎn)產(chǎn)品尺寸的一致性，（3）高效率能有效地減少工件的加工所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間，比

5、普通車床可提高生產(chǎn)效率35倍，對(duì)于復(fù)雜工件的生產(chǎn)效率可提高十幾倍，甚至幾十倍（4）大大地減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度：由于數(shù)控車床價(jià)格相對(duì)于普通車床要昂貴很多，自動(dòng)化程度大為提高，體力勞動(dòng)減輕，但對(duì)操作者的責(zé)任心要求卻很高，尤其是在編程、調(diào)試、過程中，萬一發(fā)生碰撞，將發(fā)生嚴(yán)重的安全事故圖1 CK7525示意圖1.2數(shù)控車床的主要構(gòu)件1.2.1主機(jī)部分是數(shù)控車床的主體機(jī)械部件，它包括主軸箱，床身，刀架，尾座，進(jìn)給機(jī)構(gòu)等1.2.2.控制部分 數(shù)控車床的核心，一般由一臺(tái)車床專用的計(jì)算機(jī)控制，包括控制面板和屏幕顯示器1.2.3.驅(qū)動(dòng)裝置 數(shù)控車床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)等1.2.4.

6、輔助裝置 數(shù)控車床輔助配套部件，包括液壓，氣動(dòng)，冷卻，排屑裝置2. CK7525數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)2.1機(jī)床參數(shù)的確定技術(shù)參數(shù)工作精度 最大車削直徑：（mm）最大車削長度：（mm）最大車削直徑：（mm）重復(fù)定位精度正反差值定位精度車削工件圓度電機(jī)功率：（kW）重量：（kg） 機(jī)床體積 長寬高：（mm）4501000450（X）0.005mm（Z）0.007mm（X）0.006mm、（Z）0.012mm（X）0.011mm（Z）0.018mm0.003mm15/18.555003655199018802.2機(jī)床主體設(shè)計(jì)機(jī)床的總計(jì)布局應(yīng)注重邊緣工藝的設(shè)計(jì)，防護(hù)可靠，強(qiáng)力切削、冷卻液強(qiáng)力高壓噴射時(shí)，無鐵

7、屑、冷卻液飛濺泄漏機(jī)床之外。2.2.1主軸箱設(shè)計(jì)主軸箱內(nèi)部裝有主軸和變速及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主軸箱的功用是支撐主軸并把動(dòng)力經(jīng)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給主軸，使主軸帶動(dòng)工件按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng) 圖2數(shù)控車床傳動(dòng)圖2.2.2主軸組件的設(shè)計(jì)及選用數(shù)控車床的主軸組件由主軸、軸承、傳動(dòng)件（如齒輪、帶輪）和固定件（如螺母）等組成，主軸夾持工件和刀具直接參加表面成行運(yùn)動(dòng)，CK7525主軸采用瑞典SKF大直徑精密角接觸推力球軸承與雙列圓柱滾子軸承組合排列，主軸主要參數(shù)為： 主軸通孔直徑：（mm）87主軸孔內(nèi)最大棒料直徑：（mm）73卡盤尺寸：（mm）254主軸頭型式：（ASA）A2#82.2.3進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選用

8、數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)多為半閉環(huán)，伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪和滾珠絲杠拖動(dòng)工作臺(tái)，反饋裝置與電動(dòng)機(jī)軸相連，發(fā)出反饋信號(hào)，其原理圖見圖3.CK7525選用X、Z軸滾珠絲杠采用預(yù)拉伸外循環(huán)螺母插管式結(jié)構(gòu)，支承軸承采用日本NSK角接觸專用軸承，大大提高了絲杠的剛度和抗熱變形的能力，并使進(jìn)給精確度大幅度提高；伺服電動(dòng)機(jī)選用30/6000iP強(qiáng)力主軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有極好的剛度和低速下的大扭矩。圖3半閉環(huán)伺服系統(tǒng)2.2.4刀架的設(shè)計(jì)及選用刀架部件由幾層組成，它的功用是裝夾車道，實(shí)現(xiàn)其縱向、橫向或者斜向的運(yùn)動(dòng)，刀架采用意大利DM公司12工位臥式電動(dòng)刀架，具有精度高、剛性好、選刀時(shí)間短的特點(diǎn)2.2.5機(jī)床床身、尾座等的

9、設(shè)計(jì)及選用機(jī)床的尾座安裝在床身右端的尾座導(dǎo)軌上，可沿導(dǎo)軌縱向調(diào)整其位置，它的功用是用后頂尖支承長工件，也可以安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進(jìn)行加工。CK7525采用床身、底座整體式結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)度鑄鐵鑄造，高剛度、寬矩形淬硬導(dǎo)軌。床鞍及滑板系高強(qiáng)度鑄鐵鑄造，導(dǎo)軌副采用日本貼塑材料，動(dòng)、靜態(tài)摩擦力小，快速移動(dòng)可達(dá)X向12m/min、Z向16m/min。床鞍、滑板跨距大， 適宜大負(fù)荷強(qiáng)力切削。2.3數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選用2.3.1PLC控制原理數(shù)控車床的動(dòng)作指令是由數(shù)控程序控制的，對(duì)于不同的機(jī)型，程序形式及程序的功能代碼有所不同，但基本方法原理是一致的。PLC采用邏輯運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)的控制，主要結(jié)構(gòu)是

10、：把運(yùn)動(dòng)控制板插入PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實(shí)時(shí)控制用，而PC機(jī)主要作非實(shí)時(shí)控制。為了增加開放性，在不改變?cè)到y(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一塊PC板，提供鍵盤使用戶能把PC和CNC聯(lián)系在 一起，大大提高了人機(jī)界面的功能。如圖4就是數(shù)控機(jī)床的PLC接線原理圖。2.3.2FANUC數(shù)控系統(tǒng)日本FANUC數(shù)控系統(tǒng)采用其與顯示器集成為一體的CNC控制單元，采用最新的數(shù)字伺服技術(shù)，支持主軸HRV控制，可與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及伺服電動(dòng)機(jī)連接，構(gòu)成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有高速、高精度、高效率和豐富的網(wǎng)絡(luò)功能。CK7525選用日本FANUC 0i-TC數(shù)控系統(tǒng)，2.4 機(jī)床配套結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選用2.4.1液壓裝置液壓壓力調(diào)整均采用面板式旋

11、扭操作，表盤顯示，調(diào)整安全、方便；液壓卡盤夾緊、松開和尾座套筒伸縮除程序控制外，均可腳踏控制，方便快捷?？刂泼姘鍒D見圖4圖4控制面板圖2.4.2氣動(dòng)、冷卻、排屑等裝置的設(shè)計(jì)及選用機(jī)床電氣單元柜密封性好，具有電器柜空調(diào)，確保機(jī)床高溫、高濕環(huán)境下數(shù)控系統(tǒng)工作正常。冷卻泵選用韓國雅龍ACP-250F系列，為便于排屑，臥式床身設(shè)計(jì)為傾斜式，2.5 CK7525數(shù)控機(jī)床專用工具清單（見附錄）3結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)床的設(shè)計(jì)原理以及機(jī)床的構(gòu)造有了深刻的認(rèn)識(shí)，也熟悉了CK7525這一數(shù)控車床的設(shè)計(jì)理念，我意識(shí)到了自己存在的不足之處，使我也清楚了自己今后應(yīng)該努力的方向，也使我對(duì)以前的知識(shí)有了更好、更全面

12、的溫習(xí)和鞏固，對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)總體有了更深入的了解。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及到很多的專業(yè)知識(shí)，如CAD制圖、公差與技術(shù)測量、金屬工藝、機(jī)械制造工藝、數(shù)控機(jī)床和夾具等等，我將會(huì)很好的總結(jié)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，并將其運(yùn)用到我日后的工作中去。致謝本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個(gè)人智慧的產(chǎn)品，首先要感謝我的老師蔣珂老師的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)過程中，自始至終凝聚著老師的心血。蔣老師那治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)感染著我。她那誨人不倦、寬厚樸實(shí)的作風(fēng)給我們留下了不可磨滅的影響，是我學(xué)習(xí)的榜樣，使我終生受益無窮。在此論文完成之際，特向恩師表達(dá)誠摯的謝意同時(shí)以最崇高的敬意。另外，也非常感謝所有的關(guān)

13、心我的其他老師們和同學(xué)們，他們的關(guān)心也是我學(xué)習(xí)過程中不可缺少的組成部分。感謝時(shí)時(shí)刻刻關(guān)心、愛護(hù)我的父母，他們對(duì)我的支持和鼓勵(lì)，使我得以完成學(xué)業(yè)的支柱。參考文獻(xiàn)1、戴曙編 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981第1版，1985第2版2、機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 第5冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 19803、戴曙編 機(jī)床設(shè)計(jì)分析，第一集第二集、機(jī)械工業(yè)部北京機(jī)床研究所，1985，1987 4. 明興祖主編，數(shù)控加工技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社20025. 鄭修文,機(jī)械制造工藝學(xué)，北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.56. 喬世民,機(jī)械制造基礎(chǔ)，北京高等教育出版社,2003.87于春生，韓旻 .數(shù)控編程及應(yīng)用，北京:高等教育出版社,2001.78FANUC.AC Servo-motor series（Catalog）附錄：CK7525數(shù)控機(jī)床專用工具清單 序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量備注1雙 頭 呆 扳 手671件2雙 頭 呆 扳 手8101件3雙 頭 呆 扳 手9111件4雙 頭 呆 扳 手12141件5雙 頭 呆 扳 手14171件6雙 頭 呆 扳 手19221件7雙 頭 呆 扳 手24271件8單 頭 呆 扳 手301件9內(nèi) 六 角 扳 手21件10內(nèi) 六 角 扳 手2.51件11內(nèi) 六 角 扳 手31件12內(nèi) 六 角 扳