ca6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-01 08:38 本頁面
【正文】 CA6140車床數(shù)控化改造設(shè)計目 錄第一章 設(shè)計任務(wù) 5： 5 任務(wù) 5第二章 總體方案的確定 6第三章 機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案 7 7 7 8 8 9第四章 進給傳動部件的計算和選型 10 10 10 11 12 12 18第五章 繪制進給傳動機構(gòu)的裝配圖 19第六章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 21第七章 步進電動機驅(qū)動電源的選用 22第八章 內(nèi)容總結(jié) 29參考文獻 30摘 要我國目前機床總量為380萬余臺，這說明我國機床數(shù)控化率不到3%。我們大多數(shù)制造業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工設(shè)備大多數(shù)是傳統(tǒng)機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、成本高等缺點，因此這些產(chǎn)品在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭了，這直接影響了企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須提高機床的數(shù)控化率。對于我國的實際情況，大批量的購置數(shù)控機床是不現(xiàn)實也是不經(jīng)濟的，只有對現(xiàn)有的機床進行數(shù)控改造。數(shù)控改造相對于購置數(shù)控機床來說，能充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，改造后的機床比傳統(tǒng)機床有很多突出優(yōu)點，由于數(shù)控機床的計算機有很高的運算能力，可以準(zhǔn)確的計算出每個坐標(biāo)軸的運動量，加工出較復(fù)雜的曲線和曲面。其計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記憶和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可以實現(xiàn)另一工件的加工，從而實現(xiàn)“柔性自動化”。改造后的機床不象購買新機那樣，要重新了解機床操作和維修，也不了解能否滿足加工要求。改造可以精確計算出機床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，操作和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。另外，數(shù)控改造可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新機那樣需要重新構(gòu)筑地基，還可以根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和檔次，將機床改造成當(dāng)今水平的機床。數(shù)控技術(shù)改造機床是以微電子技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合為基礎(chǔ)，不但技術(shù)上具有先進性，同時在應(yīng)用上比其他傳統(tǒng)的自動化改造方案有較大的通用性和可用性，且投入費用低，用戶承擔(dān)得起。由于自投入使用以來取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益，已成為我國設(shè)備技術(shù)改造中主要方向之一，也為我國傳統(tǒng)機械制造技術(shù)朝機電一體化技術(shù)方向過渡的主要內(nèi)容之一。第一章 設(shè)計任務(wù)：CA6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計 任務(wù)將一臺CA6140普通車床改造成經(jīng)濟型數(shù)控車床。主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1） 床身上最大加工直徑。（2） 最大加工長度；（3） X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量，Z方向（縱向）；（4） X方向最快移動速度，Z方向為；（5） X方向最快工進速度，Z方向為；（6） X方向定位精度，Z方向；（7） 可以車削柱面、平面、錐面與球面等；（8） 安裝螺紋編碼器，可以車削公/英制的直螺紋與錐螺紋，最大導(dǎo)程；（9） 安裝四工位立式電動刀架，系統(tǒng)控制自動選刀；（10） 自動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級變速與無級變速信號；（11） 自動控制冷卻泵的啟/停。（12） 安裝電動卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開；（13） 縱、橫向安裝限位開關(guān)；（14） 數(shù)控系統(tǒng)可與PC機串行通信；（15） 顯示界面采用LED數(shù)碼管，編程采用ISO數(shù)控代碼。第二章 總體方案的確定總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運動方式、進給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進給傳動方式和執(zhí)行機構(gòu)的選擇等。1． 普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補、圓弧插補以及螺紋插補的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成連續(xù)控制型。2． 普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)結(jié)構(gòu)簡化，降低成本。因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進電動機的開環(huán)控制系統(tǒng)。3． 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求，決定選用MCS51系列的8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性/價比高等優(yōu)點。4． 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等，還要選擇步進電動機的驅(qū)動電源以及主軸電動機的交流變頻器等。5． 為了達到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進給傳動應(yīng)選用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙提高傳動剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機構(gòu)等。6． 計算選擇步進電動機，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速齒輪副，且應(yīng)有消間隙機構(gòu)。7． 選擇四工位自動回轉(zhuǎn)刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。第3節(jié) 機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案 對普通機床進行數(shù)控化改造時，一般可保留原有的主傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)，這樣可以減少機械改造的工作量。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來控制。 若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉(zhuǎn)速，可用2~4速的多速電動機代替原有的單速主電動機；當(dāng)多速電動機仍不能滿足要求時，可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現(xiàn)無級變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時，若工作頻率低于，原來的電動機可以不更換，但所選變頻器的功率應(yīng)比電動機大）。 改造C6140車床時，若采用有級變速，可選用浙江超力有限公司生產(chǎn)的YD系列變級多速三相異步電動機，實現(xiàn)檔變速；若采用無級變速，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號為：F100G0075T3B,適配電動機，生產(chǎn)廠家為煙臺惠豐電子有限公司。為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動卡盤，選用呼和浩特附件總廠生產(chǎn)的KD11250型電動三爪自定心卡盤。卡盤的夾緊與松開由數(shù)控系。為了提高加工精度，實現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動刀架換成自動回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達機床數(shù)控設(shè)備有限公司
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