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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)-機(jī)床數(shù)控改造機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)(編輯修改稿)

2025-01-08 18:43 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 向面 (工段車間獨(dú)立制造島、 FA)、體 (CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng) )的方向發(fā)展,另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段,是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢,是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提,以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo),注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓和完善。 CNC 單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與 CAD、 CAM、 CAPP 及 MTS 等聯(lián)結(jié),向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展 。 第二章 總體方案的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)任務(wù)是對 CA6140 普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制,縱向( Z 向)脈沖當(dāng)量為 ,橫向( X 向)脈沖當(dāng)量為 ,驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī),傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副,刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 機(jī)床的數(shù)控改造,主要是對原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì),最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型代表,其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī) 床有諸多相似之處。然而,現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可,也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上,僅對局部加以改進(jìn)而成。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn),如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等,難以勝任數(shù)控機(jī)床對加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求?,F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù),特別是加工中心,無論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu),還是整體布局、外部造型等都 已經(jīng)發(fā)生了很大變化,已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此,我們在對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的 過程中,應(yīng)在考慮各種情況下,使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近。 另外,車床數(shù)控改造的總體原則是在滿足使用要求的前提下,對原機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少,以降低成本。改造過程中,為了充分發(fā)揮改造后數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能,保證改造后車床在系統(tǒng)控制下有較高的重復(fù)定位精度,減少低速爬行,并使其外型美觀,性能穩(wěn)定,機(jī)械裝 置的合理改造就顯得異常重要。其中進(jìn)給系統(tǒng)的改造又是整個(gè)機(jī)械裝置改造的關(guān)鍵。一般進(jìn)給系統(tǒng)改造方案是:用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,解除原傳動(dòng)系統(tǒng),通過一級減速齒輪和滾珠絲杠螺母副帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng),保留手動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于微進(jìn)給和機(jī)床刀具的對零操作。 經(jīng)過經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造后的 CA6140 型普通車床 , 采用以 8031 單片機(jī)為核心的數(shù)控裝置對加工過程進(jìn)行控制處理,其橫向( X 向) 進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 /脈沖,進(jìn)給速度范圍為 3 ~ 1000mm/min (無級調(diào)速),快進(jìn)速度可以在 1000 ~ 3000mm/min 內(nèi)任意 設(shè)定。而且運(yùn)行可靠,抗干擾能力強(qiáng)。 改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床不但實(shí)現(xiàn)了 CA6140 型普通車床的原有功能,而且在機(jī)床的加工精度、性能、自動(dòng)化程度等方面也有所提高,利用數(shù)控方法可以準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。它滿足了現(xiàn)代加工工藝的要求 ,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 總體方案的論證 對于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造,在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí),應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,對機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少,以降低成本。 ( 1)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為 點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求 CA6140 車床加工復(fù)雜輪廓零件,所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng)。 ( 2)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以,本設(shè)計(jì)決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 ( 3)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ),性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。 有了硬件,軟件才能有效地運(yùn) 行。 在設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中, CPU 的選擇是關(guān)鍵,選擇 CPU 應(yīng)考慮以下要素: 1. 時(shí)鐘頻率和字長與被控對象的運(yùn)動(dòng)速度和精度密切相關(guān); 2. 可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量與數(shù)控功能的強(qiáng)弱相關(guān); 3. I/O 口擴(kuò)展的能力與對外設(shè)控制的能力相關(guān)。 除此之外,還應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用場合、控制對象以及各種性能、參數(shù)要求等,綜合起來考慮以確定CPU。 在我國,普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的是 Z80CPU 和 MCS51 系列單片機(jī),主要是因?yàn)樗鼈兊呐涮仔酒阋?,普及性、通用性?qiáng),制造和維修方便,完全能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 的改造需要。 本設(shè)計(jì)中是以 MCS51 系列單片機(jī), 51 系列相對 48 系列指令更豐富,相對96 系列價(jià)格更便宜, 51 系列中,是無 ROM 的 8051, 8751 是用 EP
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