普通車床數(shù)控化改造畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 21:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)過計算處理 , 發(fā)出一系列的組合脈沖,經(jīng)過驅(qū)動功放,驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī),拖動機(jī)械負(fù)載分別控制縱、橫兩個方向的運動方向、運動速度、位移長度,實現(xiàn)車床的微機(jī)控制。當(dāng)程序執(zhí)行到換刀指令時,指令只給四個霍爾元件中的一個提供電源, 并同時接通電機(jī)電源使電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)位完成,霍爾元件反饋, 控制電機(jī)反轉(zhuǎn),夾緊完成。然后執(zhí)行下面的加工程序。 我們選用的J WK 15T型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程,能自動完成車削端面、內(nèi)外圓柱面、倒角、任意錐面、球面、圓弧逼近的任意曲面以及公英制的螺紋加工,并配有完備的S、M、T功能。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,內(nèi)部設(shè)有計算機(jī)、電源、接口、驅(qū)動等模塊,具有體積小、重量輕、功耗低、功能多、速度高、操作維修方便等特點。2． 保留原機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)運動，在主軸安裝一個脈沖發(fā)生器圖22 主軸箱改造圖 在改造時，一般不改造主軸箱。因為若改造主軸箱，必然使機(jī)床改造的總費用加大，改造周期也將延長，這樣會降低中、小型普通機(jī)床的改造的經(jīng)濟(jì)價值。在主軸加脈沖發(fā)生器，是為了保證車螺紋時嚴(yán)格的運動關(guān)系，在主抽上安裝GD7072光電脈沖發(fā)生器，通過主軸—脈沖發(fā)生器—數(shù)控系統(tǒng)—步進(jìn)電機(jī)的信息交換系統(tǒng)，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架縱向進(jìn)給一個螺紋導(dǎo)程的車螺紋運動。 進(jìn)給系統(tǒng)的改造 取消原進(jìn)給箱，將原絲杠換成滾珠絲杠，并在其尾端聯(lián)結(jié)一對齒輪進(jìn)行減速, 然后與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)。普通車床的進(jìn)給傳動多半為齒輪傳動，隨著進(jìn)給變換級數(shù)的增多，齒輪對數(shù)和操縱機(jī)構(gòu)顯著增加。傳動鏈的增長，不僅使進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還因齒輪間隙的多個累積，反向間隙增大，急驟地降低了反向定位精度。進(jìn)給系統(tǒng)的改造主要是減少進(jìn)給箱內(nèi)的齒輪對數(shù)，縮短進(jìn)給傳動鏈。所以一般改造時，是去掉進(jìn)給箱。 用滾珠絲杠副代替普通絲杠副是因為滾珠絲杠副具有傳動精度高、效率高、運動平穩(wěn)、壽命長以及可以預(yù)緊以消除間隙并提高系統(tǒng)剛度，反向定位精度高等特點。 導(dǎo)軌副設(shè)計 在導(dǎo)軌上粘接軟帶?；瑒訉?dǎo)軌的靜摩擦因數(shù)大，動摩擦因數(shù)隨速度變化而變化，摩擦損失大，在低速時易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，直接影響運動部件的定位精度。在原移動部件的導(dǎo)軌L粘接聚四氟乙烯軟帶，該軟帶具有下述優(yōu)點：摩擦因數(shù)小，動、靜摩擦因數(shù)差別小，部件運行平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，定位精度高。沒有振動，提高了工件表面加工質(zhì)量，延長了刀具使用壽命。軟帶耐磨損，且嵌入性能好，與其配合的金屬導(dǎo)軌面不會拉傷。軟帶有自潤滑性，當(dāng)機(jī)械潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，導(dǎo)軌不會拉傷。 刀架選型 綜上所述，普通車床數(shù)控化改造后的總圖如下： 圖23 普通車床數(shù)控化改造方案圖三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計 步進(jìn)電機(jī)的控制方案．基于電子電路控制 步進(jìn)電機(jī)受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)。由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動電路。步進(jìn)電機(jī)與控制電路、功率放大驅(qū)動電路組成一體，構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。此種控制電路設(shè)計簡單，功能強(qiáng)大，可實現(xiàn)一般步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分任務(wù)。這個系統(tǒng)由三部分組成：脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號分配電路、功率放大驅(qū)動電路。系統(tǒng)組成如下所示。圖31 基于電子電路控制系統(tǒng) 此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本低，設(shè)計簡單，但未能實現(xiàn)高精度細(xì)分。采用閉環(huán)控制，即能實現(xiàn)高精度細(xì)分，實現(xiàn)無級調(diào)速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?，自動給出脈沖鏈，使步進(jìn)電機(jī)每一步響應(yīng)控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機(jī)不可能輕易失步。 該方案多通過一些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù)，功能相對較單一，如需改變控制方案，必須需重新設(shè)計，因此靈活性不高。 基于單片機(jī)控制 采用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)，實現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法,達(dá)到了對步進(jìn)電機(jī)的最佳控制。系統(tǒng)中采用單片機(jī)接口線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動線路。由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能，還可設(shè)計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設(shè)置了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來調(diào)用中斷服務(wù)程序，完成對步進(jìn)電機(jī)的最佳控制，顯示器及時顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。 本方案有以下優(yōu)點(1)單片機(jī)軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響：(2)大大提高了接口電路的靈活性和通用性:(3)單片機(jī)的強(qiáng)大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機(jī)的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。 基于以上優(yōu)點，本次設(shè)計采用基于單片機(jī)的控制方案。 基于PLC的控制 PLC也叫可編程控制器，是一種工業(yè)上用的計算機(jī)。PLC作為新一代的工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程簡單易學(xué)和可靠性高等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動電路組成。控制系統(tǒng)采用PLC來產(chǎn)生控制脈沖。通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量，同時通過編程控制脈沖頻率來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分配器。采用軟件環(huán)
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