C620車床的數(shù)控化改造VIP

1、 唐 山 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計題目：C620車床的數(shù)控化改造 系 別： 機電系 班 級： 10級機電一體化?？瓢?姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2012年11月3日唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題 目C620車床的數(shù)控化改造專 業(yè)機電一體化班級2010級學(xué)生姓名承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱高級講師一、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容1）完成對原機床縱、橫向進給系統(tǒng)改造方案的確定，實現(xiàn)改造后機床的交流伺服電機驅(qū)動的半閉環(huán)伺服進給，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)計算；2）對原機床的主軸進行改裝，在主軸上安裝光電編碼器，以檢測主軸轉(zhuǎn)速，保證主軸運動和刀具進給運動的關(guān)系，以實現(xiàn)對螺紋的切削；3）選擇適宜的數(shù)控系統(tǒng)，作為本次數(shù)控改造的

2、控制系統(tǒng)，要求達到縱向脈沖當(dāng)量0.001mm，橫向脈沖當(dāng)量0.0005mm；4）將原手動刀架改為電動刀架，實現(xiàn)四工位自動換刀。二、基本要求1）設(shè)計內(nèi)容應(yīng)符合國家和行業(yè)設(shè)計規(guī)范；2）畢業(yè)學(xué)員要收集相關(guān)資料并與生產(chǎn)實際相結(jié)合；3）設(shè)計說明書符合要求，設(shè)計圖紙符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。三、設(shè)計組成圖紙總裝圖、橫縱伺服進給系統(tǒng)圖共3 張，說明書46頁左右。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻1）C620車床典型加工條件；2）C620車床橫、縱進給裝置原始數(shù)據(jù)；3）C620主軸參數(shù)，C620刀架參數(shù)；4）C620機床說明書。教研組主任簽字時 間 年 月 日注：可根據(jù)內(nèi)容加頁。四、進度計劃：2012年9月2日：進行畢業(yè)設(shè)計

3、指導(dǎo)，組織學(xué)員選擇設(shè)計題目。2012年9月2日10日：審定學(xué)員畢業(yè)設(shè)計大綱，發(fā)放畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書。2012年9月11日17日：審查學(xué)員畢業(yè)設(shè)計開題報告，開始撰寫畢業(yè)設(shè)計。2012年9月18日10月6日：學(xué)員組織材料，撰寫初稿。2012年10月7日14日：審查初稿，指導(dǎo)學(xué)員修改論文。2012年10月15日20日：進行二次論文修改指導(dǎo)、定稿。2012年10月21日25日：審訂論文格式，告知打印一式兩份。2012年10月26日11月3日：最終定稿，告知準(zhǔn)備論文答辯。教研組主任簽字時 間 年 月 日唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目C620車床的數(shù)控化改造專 業(yè)機電一體化班級2010級學(xué)生姓名一、立論依據(jù)1

4、、工程意義： 機床作為機械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計算機技術(shù)的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進行柔性自動化控制的新一代機床數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。      數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具

5、和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。   數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：  （1） 適應(yīng)性強，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；  在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。  （2） 加工精度高；  （3） 生產(chǎn)效率高；  （4） 減輕勞動強度，改善勞動條件

6、；  （5） 良好的經(jīng)濟效益；  （6） 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。  數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。  我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。  舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化

7、能力，以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。  隨著數(shù)控機床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機床的技術(shù)經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機床的微機數(shù)控化改指導(dǎo)教師簽字時 間 2012 年9月17 日造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。 2、應(yīng)用前景：數(shù)控技術(shù)綜合應(yīng)用了自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)、液壓

8、傳動和機床結(jié)構(gòu)等方面的最高成就。自第一臺數(shù)控機床問世以來，數(shù)控技術(shù)發(fā)展非常迅速，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。對加工企業(yè)講，普遍存在著市場變化快，產(chǎn)品改型頻繁，生產(chǎn)壓力大的問題，而傳統(tǒng)設(shè)備的適應(yīng)性和生產(chǎn)能力，都遠(yuǎn)不如數(shù)控機床，他們希望設(shè)備裝備的提高，數(shù)控技術(shù)改造是提高裝備水平的重要途徑之一，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和推廣有著廣闊的前景。 3、國內(nèi)外研究狀況：1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎(chǔ)。6年后，即在1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上，在美國誕生了第一

9、臺數(shù)控機床。自上世紀(jì)五十年代初第一臺數(shù)控機床誕生以來，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，特別是隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)發(fā)展到了計算機數(shù)控階段，柔性好，功能強，可靠性高，易于實現(xiàn)機電一體化，經(jīng)濟性好。我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6。我國機床役齡10年以上的占60以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝

10、備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國

11、，機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司等。 在我國，數(shù)控技術(shù)發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，大部分系統(tǒng)采用PC機作為控制核心，系統(tǒng)檔次全、品種多，可靠性有了很大提高。我國的數(shù)控機床在精度、品種、數(shù)量和數(shù)控化率方面與世界先進水平相比，還有很大差距，高檔次數(shù)控機床還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和普及任重道遠(yuǎn)

12、。4.參考文獻：1關(guān)穎.數(shù)控應(yīng)用技術(shù).西南交通大學(xué)出版社，2006.2陳玲.工程力學(xué).西南交通大學(xué)出版社，2005.3殷樹友 齊彥利.新編計算機文化基礎(chǔ)教程.北京工業(yè)大學(xué)出版社，2003.4占永平.計算機原理.科學(xué)普及出版社，2007.5周崢.工程材料與熱處理.山東大學(xué)出版社，2004.6楊立峰 宮成立.金屬工藝學(xué).西南交通大學(xué)出版社，2007.7陳于平 高曉康.互換性與測量技術(shù)（第二版）.高等教育出版社，2005.8黃安貽 董起順.液壓傳動.西南交通大學(xué)出版社，2005.9王兆明.電氣控制與PLC技術(shù).清華大學(xué)出版社，2005.10崔永亮.Visual Foxpro6.0數(shù)據(jù)庫與程序設(shè)計（上

13、冊）.科學(xué)普及出版社，2007.11全國計算機信息高新技術(shù)考試教材編寫委員會 編寫.AutoCAD 2002/2004職業(yè)技能培訓(xùn)教程.紅旗出版社 北京希望電子出版社，2005.12周健.機械制圖.中國物資出版社，2000.13王淑坤.機械設(shè)計基礎(chǔ).西南交通大學(xué)出版社，2007.14李淑清.機械制造基礎(chǔ).西南交通大學(xué)出版社，2008.15李丹娜 劉智 李春茂.電工與電子技術(shù).西南交通大學(xué)出版社，2006.16 機床設(shè)計手冊編寫組.機床設(shè)計手冊、冊.北京:機械工業(yè)出版社,1986.17成大先.機械設(shè)計圖冊 第5卷.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.二、研究內(nèi)容，預(yù)期目標(biāo)或成果研究內(nèi)容：數(shù)控技術(shù)的應(yīng)

14、用，要考慮其發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用水平，改裝的經(jīng)濟型數(shù)控機床，應(yīng)在一段時間內(nèi)，保持其先進性，改裝應(yīng)保證機床精度和穩(wěn)定性，考慮資金的節(jié)省和對生產(chǎn)的影響。具體研究內(nèi)容如下：（1）對我國數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀有較全面的了解；了解企業(yè)生產(chǎn)狀況、加工產(chǎn)品對象和工藝特點；了解改造對象的結(jié)構(gòu)特點和使用狀況，保證有足夠的殘余價值；（2）對進給系統(tǒng)提出可行性的改裝方案；（3）對機床主軸速度的控制或協(xié)調(diào)；（4）選擇合理的數(shù)控裝置和檢測元件，并能夠和進給系統(tǒng)配合，保證加工精度，滿足生產(chǎn)要求；（5）完成電動刀架的選型設(shè)計，實現(xiàn)自動換刀，滿足工藝集中的要求。達到目標(biāo)：（1）將原機床進給系統(tǒng)改造成交流伺服電機驅(qū)動的半閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)定位精度

15、2030m,重復(fù)定位精度10m，脈沖當(dāng)量0.0050.01mm。（2）主軸安裝編碼器，實現(xiàn)主軸運動和進給運動有確定的關(guān)系。（3）進行電動刀架的選型設(shè)計，實現(xiàn)自動換刀。（4）導(dǎo)軌貼塑，改善其摩擦性能。關(guān)鍵問題：（1）伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計，做到動力源合理，慣量匹配合適，響應(yīng)快，靜、動態(tài)性能好，低速穩(wěn)定性好，空載速度高，精度高；（2）主軸和伺服進給系統(tǒng)的運動關(guān)系，實現(xiàn)螺紋的切削；（3）電動刀架的選型設(shè)計，滿足換刀快、工藝集中的數(shù)控加工特點。三、擬采取的研究方法、技術(shù)路線、試驗方案及可行性分析研究方法：本課題主要以某機械廠C620機床為對象進行數(shù)控化改裝，通過對該廠產(chǎn)品和工藝分析，確定典型加工條件，并據(jù)

16、此進行力和功率計算，確定伺服系統(tǒng)型式，完成C620機床的數(shù)控改造。技術(shù)路線及實驗方案：本課題主要以某機械廠C620為對象進行數(shù)控化改裝，通過對該廠產(chǎn)品和工藝分析，確定典型加工條件，實現(xiàn)對C620的數(shù)控改裝?？尚行苑治觯簲?shù)控技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)成為制造業(yè)中成熟的技術(shù)，借鑒其它型式的機床成功改裝的經(jīng)驗，此次機床改裝是可行的。此次改造突出的問題是縱向絲杠長度較大，進給系統(tǒng)最高轉(zhuǎn)速和固有頻率都會比較小要滿足高速加工不會成問題，但空載運行速度會比較低，盡管如此總效率還會比較高。四、與課題有關(guān)的理論學(xué)習(xí)、資料查閱及工作基礎(chǔ)：（1）通過實習(xí)，對機加工生產(chǎn)過程、生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備工作狀況比較了解，對機加工設(shè)備的運

17、行、維護、檢修、參數(shù)整定等方面比較熟悉，為課題的完成奠定了實踐基礎(chǔ)；（2）通過幾年來的學(xué)習(xí)，對數(shù)控技術(shù)的理論已初步掌握，使自己的理論水平有 了很大提高，為課題的研究準(zhǔn)備了一定的理論基礎(chǔ)。（3）通過大量文獻的查閱，對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、數(shù)控技術(shù)應(yīng)用等都有了一定的了解，為本次數(shù)控技術(shù)改造做了較充分的準(zhǔn)備工作。我有信心、有能力，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，圓滿完成該課題。唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評語及成績學(xué)生姓名專業(yè)機電一體化班級2010級學(xué)號畢業(yè)設(shè)計題目C620車床的數(shù)控化改造指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱高指導(dǎo)教師評語：該同學(xué)所完成的“C620車床的數(shù)控化改造”的論文，選題正確，有一定的實用價值。論文根據(jù)企業(yè)的實際需

18、求，對C620型普通車床進行了數(shù)控化改造，使其能夠達到中檔數(shù)控車床的性能；改造了原車床的縱、橫向進給系統(tǒng)，利用伺服電動機、脈沖遍碼器及滾珠絲杠等部件實現(xiàn)了進給系統(tǒng)的半閉環(huán)控制，所采用的改造方案合理可行。論文結(jié)構(gòu)合理，格式規(guī)范、圖表清楚。理論分析正確，論文達到了專業(yè)層次論文的要求。設(shè)計過程中能夠按要求合理使用設(shè)計資料和工具書，認(rèn)真努力，表現(xiàn)出較強的工作能力。專家評語：簽字：年 月 日答辯小組意見：答辯小組組長簽字： 年 月 日成績：院長（主任）簽字： 年 月 日摘 要利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，對C620車床進行了數(shù)控化改造，解決企業(yè)設(shè)備老化與設(shè)備更新資金不足的矛盾，提高了企業(yè)裝備水平。設(shè)計中對C620進

19、給系統(tǒng)進行了數(shù)控改造，拆除原機床的進給箱、溜板箱、滑動絲杠和光杠等，將原機床的縱、橫進給系統(tǒng)改造成由交流伺服電機驅(qū)動的半閉環(huán)伺服進給系統(tǒng)，電機通過齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)縱、橫進給運動，由光電編碼器實現(xiàn)半閉環(huán)控制，進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)計算。主軸脈沖編碼器與主軸異軸相連，同步轉(zhuǎn)動以檢測主軸轉(zhuǎn)速，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，保證主軸轉(zhuǎn)速和進給速度的匹配，實現(xiàn)對螺紋的切削。數(shù)控系統(tǒng)的功能主要是精確度高，容易操作，使用范圍廣，依據(jù)車床改造的功能要求，選擇了FANUC 0-TD數(shù)控系統(tǒng)，控制精確度達到了縱向脈沖當(dāng)量0.001mm，橫向脈沖當(dāng)量0.0005mm的要求。為保證數(shù)控加工工藝的集中性。針對數(shù)控加工工藝特點，將原手動刀架拆除，選用LD4數(shù)控電動回轉(zhuǎn)刀架，實現(xiàn)了四工位自動換