普通銑床的數(shù)控化改造(已修改)
2025-05-28 06:23 本頁面
【正文】 普通銑床的數(shù)控化改造 系部： 班級： 姓名： 學(xué)號：2011134018第一章 普通銑床的數(shù)控化改造總體方案的設(shè)計(jì)一：普通銑床的數(shù)控化改造方案的設(shè)計(jì)原XQ6125B臥式萬能升降臺銑床是屬于通用機(jī)床，主要適用于加工單件、小批量生產(chǎn)和工具修理部門，也可以用于成批生產(chǎn)部門?？衫酶鞣N圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀和端面銑刀等，銑削各種平面、斜面、成型表面、溝槽及齒輪等。還可以利用分度頭，可以加工各種螺旋槽。外觀如圖11。對于它的數(shù)控化改造用于擴(kuò)大加工范圍，提高加工精度，提高工作效率，滿足生產(chǎn)急需是非常必要的，從經(jīng)濟(jì)角度上也是可行的。 圖11 XQ6125B普通升降臺銑床外觀圖將原來的X6132要改造成加工精度高、定位準(zhǔn)確、可靠，擴(kuò)大其加工范圍，提高加工效率，各性能參數(shù)有所提高，使其可以銑削圓弧面與斜面等形狀復(fù)雜的高精度零件(如凸輪軸)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床的改造，為了保證被改造后的性能不低于原銑床，選X、水平拖動力按15KN計(jì)算，則所需的功率為： P=FV=15=如果采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動元件，步進(jìn)電機(jī)達(dá)不到此功率要求。 例如：200BF001反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，最大靜轉(zhuǎn)矩為，最高運(yùn)行頻率為11000step/s，步距角為1/6176。，若取最高工作頻率下的工作扭矩為靜扭矩的1/4，則高速小的功率為：因此，如果選用步進(jìn)電機(jī)，必須相應(yīng)地降低機(jī)床的某些性能，主要是快速性。另一方面由于步進(jìn)電機(jī)在低速工作時有明顯的沖動，易自激振蕩，而且激振頻率很可能落入銑削加工所用的進(jìn)給速度范圍內(nèi)，著對加工極為不利，造成工件超差。此外，由于步進(jìn)電機(jī)沒有過載能力，高速時扭矩下降很多，容易丟失，大功率步進(jìn)的驅(qū)動較困難等，選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動是不合適的。若采用直流或交流伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難得多，造價也高。閉環(huán)控制可以達(dá)到很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動系統(tǒng)中各種誤差，消除間隙，干擾等對加工精度的影響，一般應(yīng)用于要求高的數(shù)控設(shè)備中，由于所改造數(shù)控銑床工件的加工精度不十分高，采用閉環(huán)系統(tǒng)的必要性不大。若采用直流或交流伺服電機(jī)的半閉環(huán)控制,過載能力強(qiáng),有采用反饋控制因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制。反饋環(huán)節(jié)不包括大部分機(jī)械傳動元件,調(diào)試比閉環(huán)簡單,系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證,調(diào)試比開環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)要困難些,交流調(diào)試逐漸擴(kuò)大了其使用范圍,技術(shù)難度高,普及不廣,控制系統(tǒng)技術(shù)比較成熟,普及廣。用直流伺服電動機(jī)的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成如圖12。數(shù)控裝置NC發(fā)出的位置指令在位置控制器內(nèi)與位置反饋信號比較，然后轉(zhuǎn)換成位置誤差的模擬電壓。這個電壓是速度指令電壓。速度指令電壓與速度反饋電壓在速度控制器內(nèi)比較和放大后轉(zhuǎn)換成速度控制電壓并輸給伺服電動機(jī)，使電機(jī)得到一定的轉(zhuǎn)速。直流伺服電動機(jī)的基本性能是：轉(zhuǎn)速決定于輸入電壓，電流決定于負(fù)載力矩。因此，輸入直流伺服電動機(jī)的，必須是速度模擬電壓。速度環(huán)的作用在于把位置誤差模擬電壓變成一個比較穩(wěn)定的速度模擬電壓。速度反饋的作用在于使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。位置控制則用以檢查伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)角是否符合位置指令的要求。圖12 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成圖13是直流伺服電動機(jī)的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)原理。數(shù)控裝置來的位置指令D0與位置反饋系統(tǒng)檢測出的實(shí)際位置檢測值Da在位置偏差監(jiān)測器1中比較。其差值為位置偏差值ΔD。ΔD經(jīng)位置控制放大器2放大后成為速度指令值v0。D0、Da、ΔD、v0都是數(shù)字量。v0經(jīng)數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器3成為模擬電壓Uc。位置偏差越大，則要求伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，這時的Uc也越大。因此，Uc是速度指令電壓。Uc于速度反饋電壓Ug在速度偏差監(jiān)測器4內(nèi)比較，其差值為速度偏差電壓Ua。設(shè)置速度反饋的目的是穩(wěn)定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速還受負(fù)載的影響，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化（如切深發(fā)生變化）時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。加上速度反饋后轉(zhuǎn)速可以比較穩(wěn)定。速度偏差電壓Ua經(jīng)速度控制放大器5放大后，成為速度控制電壓Um。這個電壓加在伺服電機(jī)6上，使它得到角速度θm。與伺服電動機(jī)相聯(lián)系的有速度反饋裝置7和位置反饋裝置8。速度反饋裝置發(fā)出與伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的速度反饋電壓Ug，與速度指令電壓Uc相比較。位置反饋裝置8發(fā)出與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)角成正比的實(shí)際位置檢測值Da，與位置指令值D0相比較。圖13 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)原理控制部分的設(shè)計(jì)要能控制三個坐標(biāo)軸的運(yùn)動,根據(jù)加工要求,至少要控制兩軸聯(lián)動完成圓弧插補(bǔ),為了在加工中使用不同尺寸的刀具,數(shù)控裝置應(yīng)具有刀具的半徑和長度的補(bǔ)償功能,以便數(shù)控加工按輪廓編程程序而能適應(yīng)刀具尺寸的變化。綜上所述，銑床數(shù)控改造方案確定為：直流伺服半閉環(huán)控制，整個改造方案如圖14圖14 總體改造方案示意圖4傘齒輪 10直流伺服電機(jī) 11—滾珠絲杠 12滾珠絲杠螺母 圖15 數(shù)控改造設(shè)計(jì)總圖二：普通銑床的數(shù)控化進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 減少數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，采用步進(jìn)電機(jī)+剛性聯(lián)軸器+滾珠螺母絲杠的傳動方案。并進(jìn)行計(jì)算安裝。三：普通銑床的數(shù)控化系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) CNC裝置是一個機(jī)床計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其數(shù)控軟件必須完成管理和控制兩種不同性質(zhì)的任務(wù)。數(shù)控系統(tǒng)的管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體，它管理著數(shù)控加工程序從輸入、預(yù)處理，到插
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