【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）課題名稱 X5032 普通銑床的數(shù)控化改造姓 名學(xué) 號(hào)系(分院)專 業(yè)班 級(jí)指導(dǎo)教師企業(yè)指導(dǎo)教師 2022年 5月 10日目 錄摘 要 ....................................................I第一章 緒 論 ...............................................................................................1 國內(nèi)外數(shù)控化改造的現(xiàn)狀 .................................1 項(xiàng)目的來源及研究意義 ...................................2 改造方案的可行性分析 ...................................2 本文研究的主要內(nèi)容 .....................................3第二章 X5032 立式銑床總體設(shè)計(jì) ..............................................................4 X5032立式銑床數(shù)控化改造的調(diào)查研究與方案設(shè)計(jì) .......................4 國內(nèi)立式銑床數(shù)控改造的成功案例調(diào)查 .........................4 數(shù)控系統(tǒng)及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇 ...........................5 主傳動(dòng)軸系統(tǒng)改造方案 .......................................6 X5032立式銑床數(shù)控改造的總體方案 .......................7 本章小結(jié) ...............................................8第三章 X5032 立式銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 .............................................9 交流主軸驅(qū)動(dòng)裝置的特性 ..................................................................9 交流變頻主軸驅(qū)動(dòng)裝置的特性 .................................9 交流伺服主軸裝置的特性 ....................................10 主軸驅(qū)動(dòng)裝置的接口 ....................................10 主軸驅(qū)動(dòng)裝置的選型 ....................................13 主軸系統(tǒng)的特點(diǎn)和適用范圍 ...................................13 功率選擇 ..................................................15 數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng) ........................................................................15 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 ..................................16 主軸的傳動(dòng)方式 ............................................16 主軸換擋 ..................................................17 主軸定向功能 ..............................................18 主軸進(jìn)給功能 ..............................................21 本章小結(jié) ...........................................................................................22第四章 X5032 立式銑床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造 .......................................23 伺服進(jìn)給系統(tǒng)基礎(chǔ) ......................................23 滾珠絲杠螺母副 ........................................24 X5032立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)的改造思路 ......................25 進(jìn)給部件的配置計(jì)算與選配 ...........................................................26 X、Y 軸滾珠絲杠和伺服電機(jī)的選擇與計(jì)算 ......................26 Y、Z 軸絲杠和伺服電機(jī)選擇與計(jì)算 [4]..........................35 本章小節(jié) ............................................................................................35第五章 X5032 立式銑床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................37 華中世紀(jì)星 21M數(shù)控系統(tǒng)簡介 ............................37 數(shù)控電氣系統(tǒng)的組成及連接 ..............................37 主控電路的設(shè)計(jì) ........................................39 數(shù)控系統(tǒng)中的 PLC程序設(shè)計(jì) ..............................41 數(shù)控系統(tǒng)中 PLC 的作用 ......................................41 X5032 銑床數(shù)控系統(tǒng) PLC 控制框架設(shè)計(jì) .........................42 系統(tǒng)調(diào)試與誤差補(bǔ)償 ........................................................................43 HNC21M 系統(tǒng)調(diào)試步驟 .......................................43 改造后數(shù)控系統(tǒng)的初上電 ....................................44 PLC 編制程序的調(diào)試 .........................................44 華中 HNC21M 參數(shù)設(shè)定 ......................................44 本章小結(jié) ............................................................................................48第六章 結(jié)論和展望 .....................................................................................49 結(jié)論 ......................................................................................................49 操控性與機(jī)床精度方面 ......................................49 加工范圍與經(jīng)濟(jì)性方面 ......................................49 工作展望 ..............................................................................................50參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................52致謝 ..................................................................................................................53吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院I摘 要本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定可靠性等方面考慮對(duì) X5032 普通立式銑床進(jìn)行數(shù)控改造立項(xiàng)研究時(shí)，結(jié)合 X5032 型立式銑床進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、電路改造設(shè)計(jì)、PLC 設(shè)計(jì)與編程、數(shù)控裝置分析、計(jì)算以及選型匹配。使機(jī)床數(shù)控改造后，數(shù)控銑床具備程序存儲(chǔ)和編輯等功能；主軸變頻交流電機(jī)達(dá)到 503000RPM/min 的無級(jí)調(diào)速；機(jī)床實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)；系統(tǒng)可控制起止和故障報(bào)警；能夠進(jìn)行微機(jī)通訊等；數(shù)控化改造的機(jī)床具有剛性良好；摩擦小，傳動(dòng)間隙可以控制等。 X5032 數(shù)控銑床改造主要包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滾珠絲杠螺母傳動(dòng)副設(shè)計(jì)的計(jì)算，傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型與參數(shù)計(jì)算。去除原機(jī)床縱、橫向與垂向的齒輪進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給手柄等，將伺服電機(jī)與滾珠絲杠連接。主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)拆除機(jī)床主軸，重新設(shè)計(jì)主軸。使用交流變頻調(diào)速器來對(duì)主軸電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。配置的華中世紀(jì)星 HNC21M 數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)基于開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè) PC 數(shù)控系統(tǒng)。具備低價(jià)格、配置靈活、高性能、使用簡單容易的特點(diǎn)。華中數(shù)控系統(tǒng)由輸入輸出模塊、主軸變頻驅(qū)動(dòng)模塊、三軸伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)控傳遞模塊、潤滑與冷卻系統(tǒng)等模塊?？朔酝喴讛?shù)控系統(tǒng)功能的缺點(diǎn)，具備手工編程簡單，機(jī)床操作容易、加工適用范圍廣，并可通過 CAM 軟件編程實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜曲面的軌跡邏輯控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜零件曲面的完美加工。此項(xiàng)改造通過試運(yùn)行、試切以及機(jī)床誤差調(diào)整，總結(jié)出該機(jī)床系統(tǒng)存在的問題，以及相對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施方案與實(shí)施。從而系統(tǒng)地進(jìn)行了軟、硬件的聯(lián)合調(diào)試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面分析與總結(jié)；并提出了改進(jìn)的措施。通過不斷的完善與修正，達(dá)到更可靠、安全與穩(wěn)定運(yùn)行的使用目的需要。關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造 伺服驅(qū)動(dòng) 數(shù)控系統(tǒng) 調(diào)試與檢測(cè) 誤差調(diào)整吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1第一章 緒 論 國內(nèi)外數(shù)控化改造的現(xiàn)狀現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的一次偉大的革命那就是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用及快速發(fā)展，東西方工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相繼都把發(fā)展應(yīng)用數(shù)控技術(shù)作為工業(yè)技術(shù)革新的重點(diǎn)戰(zhàn)略。數(shù)控機(jī)床的設(shè)備狀況、機(jī)床分布情況，以及制造企業(yè)數(shù)控機(jī)床的擁有量，標(biāo)志著一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的高低。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于在國內(nèi)的航空軍事、機(jī)械加工、汽車制造、化工生產(chǎn)、公共交通、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域等方面得到迅速而廣泛地應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床己經(jīng)覆蓋金屬切割機(jī)床的大多數(shù)品種，為國民經(jīng)濟(jì)提供了一批先進(jìn)適用的技術(shù)裝備。隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)正面臨著解決零件批量小，產(chǎn)品形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多變，加工精度要求卻較高的生產(chǎn)工藝要求，所以越來越多的企業(yè)將目光投向數(shù)控機(jī)床設(shè)備。這樣做一方面造成生產(chǎn)成本的增加，另一方面又造成原有普通機(jī)床設(shè)備的浪費(fèi)。因此，從企業(yè)的實(shí)際需求與經(jīng)濟(jì)性來看，對(duì)普通機(jī)床的數(shù)控化改造就顯得尤為重要，主要表現(xiàn)在：1．?dāng)?shù)控機(jī)床可加工形狀復(fù)雜的曲線表面零件；2．?dāng)?shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)效率可提高 37 倍；3．可有效實(shí)訓(xùn)工序的集中，減少零件加工的生產(chǎn)輔助時(shí)間；4．加工零件的精度高，產(chǎn)品尺寸與形狀精度一致性好；5．具備自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)保護(hù)等多種強(qiáng)大功能，可實(shí)現(xiàn)有限時(shí)長的無人值守 [1]。當(dāng)前我國大多數(shù)企業(yè)所使用的加工設(shè)備多為普通機(jī)床，并且多數(shù)為超年限工作，更有甚者是上個(gè)世紀(jì)五、六十年代的產(chǎn)品。使用這些機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍質(zhì)量低，成本高，在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響企業(yè)生存與發(fā)展。自改革開放以來，我國引進(jìn)了大量的國外技術(shù)與裝備，這些設(shè)備了普遍存在技術(shù)更新的必要。因此就必須大力提倡普通機(jī)床的數(shù)控化改造 [2]。我們提出的對(duì) X5032 型銑床的數(shù)控改造是一個(gè)典型的銑床數(shù)控化改造實(shí)例，對(duì)于提升機(jī)械加工生產(chǎn)效率，改善操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高零件加工精度與生產(chǎn)效益吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2具有重要的意義，能夠創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 項(xiàng)目的來源及研究意義我國是機(jī)械加工機(jī)床設(shè)備的產(chǎn)銷大家。但國內(nèi)的機(jī)床設(shè)備產(chǎn)品總體技術(shù)水平還很低，在國際上不具備競爭力，占有率也不高。但是國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床的品種和規(guī)格很多。在產(chǎn)品周期進(jìn)行變換的生產(chǎn)企業(yè)，選擇一種適應(yīng)零件加工周期性變化的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，用來確保生產(chǎn)零件的精度，零件尺寸的一致性，提高生產(chǎn)效率。而采用數(shù)控機(jī)床可以解放一些勞動(dòng)強(qiáng)度大的手工操作。所以通過普通機(jī)床改造而成的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，是一個(gè)低成本，高回報(bào)的普通機(jī)床設(shè)備升級(jí)方法。因此，我們提出了這一普通機(jī)床數(shù)控化改造的研究課題。當(dāng)前，針對(duì)陳舊普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造國內(nèi)、外還未有統(tǒng)一的方法，這樣，怎樣針對(duì)企業(yè)的陳舊機(jī)床的現(xiàn)有設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行數(shù)控化改造是研究的主要內(nèi)容。數(shù)控機(jī)床改造的評(píng)定指標(biāo)是改造后數(shù)控機(jī)床的可靠性、可維修性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性等方面；對(duì)改造后的數(shù)控機(jī)床的設(shè)備狀態(tài)、精度與性能、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行全面的評(píng)估，給出進(jìn)一步調(diào)整與精度控制的思路與方法。 改造方案的可行性