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數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文-在線瀏覽

2024-10-10 17:49本頁面
  

【正文】 河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010屆畢業(yè)論文第四章 數(shù)控車的工藝與工裝削 9 10 加工路線與加工余量的聯(lián)系 10 11 12 13 第六章 數(shù)控技術(shù) 16結(jié)語 致謝 / 27河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010屆畢業(yè)論文參考文獻(xiàn)第一章 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生在機(jī)械制造工業(yè)中并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量,單件與小批量生產(chǎn)的零件(批量在10~100件)約占機(jī)械加工總量的80%以上。為了滿足多品種,小批量的自動化生產(chǎn),迫切需要一種靈活的,通用的,能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機(jī)床。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化的加工手段。用計(jì)算機(jī)控制加工功能,稱計(jì)算機(jī)數(shù)控(puterized numerical,縮寫CNC)。從應(yīng)用來說,數(shù)控機(jī)床就是將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、松加工件、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等)和步驟,以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示,通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送入專用的或通用的計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)對輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算,發(fā)出各種指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件,是機(jī)床自動加工出所需要的零件。其中前三代為第一階段,稱作為硬件連接數(shù)控,簡稱NC系統(tǒng);后三代為第二階段,乘坐計(jì)算機(jī)軟件數(shù)控,簡稱CNC系統(tǒng)。(1)工序集中 20世紀(jì)50年代末期,在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上開發(fā)了數(shù)控加工中心,即自備刀具庫的自動換刀數(shù)控機(jī)床。目前,加工中心機(jī)床的刀具庫容量可達(dá)到100多把刀具,~2秒。(2)高速、高效、高精度高速、高效、高精度是機(jī)械加工的目標(biāo),數(shù)控機(jī)床因其價(jià)格昂貴,在上述三方面的發(fā)展也就更為突出。1)加工編程方便手工編程和自動編程已經(jīng)使用了幾十年,有了長足的發(fā)展,在手工編程方面,開發(fā)了多種加工循環(huán)、參數(shù)編程和除直線、圓弧以外的各種插補(bǔ)功能,CAD/CAM的研究發(fā)展,從技術(shù)上來講可以替代手工編程。近年來,發(fā)展起來的圖形交互式編程系統(tǒng)(WOP,又稱面向車間編程),很受用戶歡迎。圖形交互編程方法在制定標(biāo)準(zhǔn)后,有可能成為各種型號的數(shù)控機(jī)床統(tǒng)一的編程方法。有的數(shù)控機(jī)床將采用說明書、編程指南、潤滑指南等存入系統(tǒng)共使用者調(diào)閱。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別,具體的控制方式也各不相同,但機(jī)床的動作和運(yùn)動都是數(shù)字化控制的,具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動化程度和生產(chǎn)效率。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差,減少了機(jī)床的臺數(shù)和占地面積,縮短了輔助時(shí)間,大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。.板材加工類數(shù)控機(jī)床常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等。/ 27河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010屆畢業(yè)論文 按控制運(yùn)動軌跡分類.點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床位置的精確定位,在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。可以幾個(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動,也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。直線控制的簡易數(shù)控車床,只有兩個(gè)坐標(biāo)軸,可加工階梯軸?,F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng),驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工,它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。.輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制,使合成的平面或空間的運(yùn)動軌跡能滿足零件輪廓的要求。常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜,在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算,然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。因此,除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令,經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后,驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn),通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的,即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后,實(shí)際移動值不再反饋回來,所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。但是,系統(tǒng)對移動部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測,也不能進(jìn)行誤差校正。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床,特別是簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。從理論上講,閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度,也與傳動鏈的誤差無關(guān),因此其控制精度高。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。這類控制的數(shù)控機(jī)床,因把機(jī)床工作臺納入了控制環(huán)節(jié),故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置(如光電編碼器等),通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實(shí)際位移,然后反饋到數(shù)控裝置中去,并對誤差進(jìn)行修正。由于工作臺沒有包括在控制回路中,因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機(jī)設(shè)計(jì)成一體,這樣,使結(jié)構(gòu)更加緊湊?;旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床,因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度,其傳動鏈慣量與力矩大,如果只采用全閉環(huán)控制,機(jī)床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中,閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。它的基本控制選用步進(jìn)電動機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu),另外附加一個(gè)校正電路。(2)半閉環(huán)補(bǔ)償型。其中A是速度測量元件(如測速發(fā)電機(jī)),B是角度測量元件,C是直線位移測量元件。對于高效率的金屬切削加工來說,被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。伴隨著切削速度的提高,刀尖溫度會上升,會產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。它受機(jī)床坐標(biāo)軸機(jī)械特性的制約,一旦導(dǎo)軌和機(jī)械傳動鏈 的狀態(tài)發(fā)生變化,就需重調(diào)速度環(huán)調(diào)節(jié)器。但是一些進(jìn)口機(jī)床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況,一旦這類元件出現(xiàn)故障,除了更換之外,還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之,但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解,還要對機(jī)床的PLC語言與程序深入掌握才行。它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床各種動作的執(zhí)行者和機(jī)床各種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的報(bào)告員。/ 27河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010屆畢業(yè)論文(8)速度測量通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動機(jī)中的測速機(jī)來完成。這里應(yīng)注意測速反饋電壓的匹配聯(lián)接,并且不要拆卸測速機(jī)。(9)位置測量較早期的機(jī)床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)變壓器,而現(xiàn)代機(jī)床多采用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件。位置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障,例如位置測量元件受到污染,導(dǎo)線連接故障等。使用中的主要問題與輸入裝置一樣,是匹配問題。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)(已很少使用),CNC鍵盤(一般輸入操作),數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護(hù))、磁帶機(jī)(較少使用)、PC計(jì)算機(jī)等等。數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力,日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作,而日常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。它將來自CNC的各種運(yùn)動及功能指令進(jìn)行邏輯排序,使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行;同時(shí)將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC,使CNC能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令,如此實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)床的控制。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的,一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址,由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)加以分析判斷,據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令,完成對運(yùn)動或功能的控制。(4)主軸驅(qū)動系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動指令,經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機(jī)轉(zhuǎn)動,同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。主軸驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定,這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性,其中有些不可丟失或改變的,例如指示電動機(jī)規(guī)格的參數(shù)等,有些是可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的,例如零漂等。(5)進(jìn)給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對每個(gè)運(yùn)動坐標(biāo)軸分別提供的速度指令,經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動,同時(shí)接受速度反饋信號實(shí)施速度閉環(huán)控制。進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的,應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié),既不過沖又要保持一定的硬特性。(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大,電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器(繼電器、接觸器),很少還有繼電器邏輯電路的存在。(7)機(jī)床(電器部分)包括所有的電動機(jī)、電磁閥、制動器、各種開關(guān)等。這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。它將電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號,與指令速度電壓值相比較,從/ 27河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010屆畢業(yè)論文而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量,將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置,從而實(shí)現(xiàn)對位置的精確控制。(10)外部設(shè)備一般指PC計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等輸出設(shè)備,多數(shù)不屬于機(jī)床的基本配置。(1)數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置。(2)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的中樞,它將接到的全部功能指令進(jìn)行解碼、運(yùn)算,然后有序地發(fā)出各種需要的運(yùn)動指令和各種機(jī)床功能的控制指令,直至運(yùn)動和功能結(jié)束。(3)可編程邏輯控制器是機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心。當(dāng)代PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中,這主要是指控制軟件的集成化,而PLC硬件則在規(guī)模較大的系統(tǒng)中往往采取分布式結(jié)構(gòu)。不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達(dá)形式,因此,力求熟悉某一機(jī)床PLC程序的前提是先熟悉該機(jī)床的PLC語言。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)通告CNC用以完成對主軸的各項(xiàng)功能控制。通常CNC中也設(shè)有主軸相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù),并且與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)作用相同,因此要注意二者取一,切勿沖突。它也通過PLC與CNC通信,通報(bào)現(xiàn)時(shí)工作狀態(tài)并接受CNC的控制。它受機(jī)床坐標(biāo)軸機(jī)械特性的制約,一旦導(dǎo)軌和機(jī)械傳動鏈 的狀態(tài)發(fā)生變化,就需重調(diào)速度環(huán)調(diào)節(jié)器。但是一些進(jìn)口機(jī)床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況,一旦這類元件出現(xiàn)故障,除了更換之外,還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之,但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解,還要對機(jī)床的PLC語言與程序深入掌握才行。它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床各種動作的執(zhí)行者和機(jī)床各種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的報(bào)告員。(8)速度測量通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動機(jī)中的測速機(jī)來完成。這里應(yīng)注意測速反饋電壓的匹配聯(lián)接,并且不要拆卸測速機(jī)。(9)位置測量較早期的機(jī)床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)變壓器,而現(xiàn)代機(jī)床多采用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件。位置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障,例如位置測量元件受到污染,導(dǎo)線連接故障等。使用中的主要問題與輸入裝置一樣,是匹配問題。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)(已很少使用),CNC鍵盤(一般輸入操作),數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護(hù))、磁帶機(jī)(較少使用)、PC計(jì)算機(jī)等等。數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力,日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作,而日常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。它將來自CNC的各種運(yùn)動及功能指令進(jìn)行邏輯排序,使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行;同時(shí)將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC,使CNC能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令,如此實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)床的控制。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的,一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址,由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)加以分析判斷,據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令,完成對運(yùn)動或功能的控制。(4)主軸驅(qū)動系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動指令,經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機(jī)轉(zhuǎn)動,同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。主軸驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定,這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性,其中有些不可丟失或改變的,例如指示電動機(jī)規(guī)格的參數(shù)等,有些是可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的,例如零漂等。(5)進(jìn)給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對每個(gè)運(yùn)動坐標(biāo)軸分別提供的速度指令,經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動,同時(shí)接受速度反饋信號實(shí)施速度閉環(huán)控制。進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的,應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié),既不過沖又要保持一定的硬特性。(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大,電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器(繼電器、接觸器),很少還有繼電器邏輯電路的存在。(7)機(jī)床(電器部分)包括所有的電動機(jī)、電磁閥、制動器、各種開關(guān)等。這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。它將電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號,與指令速度電壓值相比較,從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量,將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置,從而實(shí)現(xiàn)對位置的精確控制。(10)外部設(shè)備一般指PC計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等輸出設(shè)
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