ca6140普通車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-01 08:38 本頁(yè)面
【正文】 CA6140車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 5： 5 任務(wù) 5第二章 總體方案的確定 6第三章 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 7 7 7 8 8 9第四章 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 10 10 10 11 12 12 18第五章 繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖 19第六章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 21第七章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用 22第八章 內(nèi)容總結(jié) 29參考文獻(xiàn) 30摘 要我國(guó)目前機(jī)床總量為380萬(wàn)余臺(tái)，這說(shuō)明我國(guó)機(jī)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(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、成本高等缺點(diǎn)，因此這些產(chǎn)品在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)了，這直接影響了企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須提高機(jī)床的數(shù)控化率。對(duì)于我國(guó)的實(shí)際情況，大批量的購(gòu)置數(shù)控機(jī)床是不現(xiàn)實(shí)也是不經(jīng)濟(jì)的，只有對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。數(shù)控改造相對(duì)于購(gòu)置數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，能充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，改造后的機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有很多突出優(yōu)點(diǎn)，由于數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)有很高的運(yùn)算能力，可以準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)量，加工出較復(fù)雜的曲線和曲面。其計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記憶和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可以實(shí)現(xiàn)另一工件的加工，從而實(shí)現(xiàn)“柔性自動(dòng)化”。改造后的機(jī)床不象購(gòu)買(mǎi)新機(jī)那樣，要重新了解機(jī)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(jì)算出機(jī)床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，操作和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見(jiàn)效快。另外，數(shù)控改造可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新機(jī)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(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和檔次，將機(jī)床改造成當(dāng)今水平的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)改造機(jī)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(jìn)性，同時(shí)在應(yīng)用上比其他傳統(tǒng)的自動(dòng)化改造方案有較大的通用性和可用性，且投入費(fèi)用低，用戶承擔(dān)得起。由于自投入使用以來(lái)取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造中主要方向之一，也為我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)朝機(jī)電一體化技術(shù)方向過(guò)渡的主要內(nèi)容之一。第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)：CA6140普通車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 任務(wù)將一臺(tái)CA6140普通車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)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(zhǎng)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(dòng)速度，Z方向?yàn)椋唬?） X方向最快工進(jìn)速度，Z方向?yàn)椋唬?） X方向定位精度，Z方向；（7） 可以車(chē)削柱面、平面、錐面與球面等；（8） 安裝螺紋編碼器，可以車(chē)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(dòng)刀架，系統(tǒng)控制自動(dòng)選刀；（10） 自動(dòng)控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速信號(hào)；（11） 自動(dòng)控制冷卻泵的啟/停。（12） 安裝電動(dòng)卡盤(pán)，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開(kāi)；（13） 縱、橫向安裝限位開(kāi)關(guān)；（14） 數(shù)控系統(tǒng)可與PC機(jī)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(chē)床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類(lèi)型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。1． 普通車(chē)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(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。2． 普通車(chē)床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)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(jì)性要求，決定選用MCS51系列的8位單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS51系列8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性/價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。4． 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。5． 為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。6． 計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，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(jī)構(gòu)。7． 選擇四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架與電動(dòng)卡盤(pán)，選擇螺紋編碼器等。第3節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，一般可保留原有的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)，這樣可以減少機(jī)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(lái)控制。 若要提高車(chē)床的自動(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，可用2~4速的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)；當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不能滿足要求時(shí)，可用交流變頻器來(lái)控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時(shí)，若工作頻率低于，原來(lái)的電動(dòng)機(jī)可以不更換，但所選變頻器的功率應(yīng)比電動(dòng)機(jī)大）。 改造C6140車(chē)床時(shí)，若采用有級(jí)變速，可選用浙江超力有限公司生產(chǎn)的YD系列變級(jí)多速三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)檔變速；若采用無(wú)級(jí)變速，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號(hào)為：F100G0075T3B,適配電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)惠豐電子有限公司。為了提高加工效率，工件的夾緊與松開(kāi)采用電動(dòng)卡盤(pán)，選用呼和浩特附件總廠生產(chǎn)的KD11250型電動(dòng)三爪自定心卡盤(pán)?？ūP(pán)的夾緊與松開(kāi)由數(shù)控系。為了提高加工精度，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車(chē)床原有的手動(dòng)刀架換成自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司
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