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C618數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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C618數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

.第一章 概論一、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī),這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比,起了質(zhì)的飛躍,為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后,即在1952年,計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上,在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此,傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來,數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。二、國內(nèi)數(shù)控機(jī)床狀況分析(一)國內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升,在大中企業(yè)已有較多的使用,在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中,除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外,大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài),并且相當(dāng)部分處于使用效率不高,管理方式落后的狀態(tài)。2001年,我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名,機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位,達(dá)47.39億美元,僅次于美國的53.67億美元,消費(fèi)額比上一年增長25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求,使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢,2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位,達(dá)24.06億美元,比上年增長27.3%。近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等,普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。(二)國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1、新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破,技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。 2、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長,數(shù)控化率顯著提高。 2001年國內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)1.8萬臺(tái),比上年增長28.5%。金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率 從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破。三、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1.繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn),更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī),來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題,由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面,將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊,遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。2.向高速化和高精度化發(fā)展這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。3.向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。(1)應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息,并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù),達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。(2)引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn),加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中,以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐,建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。(3)引入故障診斷專家系統(tǒng)(4)智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載,而自動(dòng)調(diào)整參數(shù),使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。四、機(jī)床數(shù)控化改造的必要性(一)微觀看改造的必要性從微觀上看,數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性,而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 1 、可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力,可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量,因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。2 、可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化,而且是柔性自動(dòng)化,從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力,可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來,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,就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化,從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化,故被稱為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動(dòng)化"。3、 加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要"修配"。4 、可實(shí)現(xiàn)多工序的集中,減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。5、 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能,因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看 管加工。6、 由以上五條派生的好處。如:降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床),減少 了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對(duì)市場需求作出快速反應(yīng)等等。(二)宏觀看改造的必要性從宏觀上看,工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè),在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。由于采用信息技術(shù)對(duì)國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化),最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中,數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9,而日本在1994年已達(dá)20.8,因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。數(shù)控化改造的市場空間 機(jī)床的數(shù)控制化改造是一個(gè)方興未的行業(yè),從各種統(tǒng)計(jì)數(shù)字上看前途應(yīng)該是十分光明的,例如:"在美國,日本和德國等發(fā)達(dá)國家,它們的機(jī)床改造人作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè),生意盎然,正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)床改造是一個(gè)"永恒"的課題。我國的機(jī)床改造業(yè),也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)所以不難看出:1國內(nèi)的市場我國目前機(jī)床總量380余萬臺(tái),而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺(tái),即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來,我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺(tái),年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6。我國機(jī)床役齡10年以上的占60以上;10年以下的機(jī)床中,自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20,F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60以上)??梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床,而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長,從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力,直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 2. 進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場我國自改革開放以來,很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從19791988年10年間,全國引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng),大約165.8億美元。這些項(xiàng)目中,大部分項(xiàng)目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因,設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn),甚至癱瘓,使企業(yè)的效益受到影響,嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進(jìn)以后,有的消化吸收不好,備件不全,維護(hù)不當(dāng),結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良;有的引進(jìn)時(shí)只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線,忽視軟件、工藝、管理等,造成項(xiàng)目不完整,設(shè)備潛力不能發(fā)揮;有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行,沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用;有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好,但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo);有的因?yàn)槟芎母?、產(chǎn)品合格率低而造成虧損;有的已引進(jìn)較長時(shí)間,需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財(cái)富,反而消耗著財(cái)富。這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱,也是一批很大的存量資產(chǎn),修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn),解決關(guān)鍵技術(shù)問題,就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn),爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場。機(jī)床改造的效益分析提高機(jī)床數(shù)控化效率有兩個(gè)途徑:一是購買新的數(shù)控機(jī)床;二是對(duì)舊的機(jī)床進(jìn)行改造而對(duì)于一個(gè)機(jī)床擁有量大,經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足的發(fā)展中國家來說,采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率是一個(gè)極其有效和使用的途徑,采用第二中方法有以下的優(yōu)點(diǎn):1、 減少了投資和交貨的期限 同購置新的數(shù)控機(jī)床相比,一般可以節(jié)省60%到80%的費(fèi)用,改造的費(fèi)用大大減低。2、機(jī)械的穩(wěn)定性可靠 機(jī)床的床身,立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄鐵構(gòu)件,而鑄件越久自然失效充分,內(nèi)應(yīng)力的消除使得比新的鑄件更穩(wěn)定,這些鑄件的使用又可以節(jié)約社會(huì)資源,又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時(shí)對(duì)環(huán)境的污染。3、熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能,便于操作維修,購買的新設(shè)備,事先很難前面了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能,以至很難預(yù)算是否完全適合加工要求,而改造則完全可以避免這種情況,并且大大縮短了對(duì)數(shù)控機(jī)床在使用和維修方面的培訓(xùn)時(shí)間,機(jī)床一旦改裝完成,很快就可以投入使用,見效較快。 4、可以充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有的地基,不必像購新機(jī)時(shí)重新構(gòu)筑新基,同時(shí)工夾具、樣板和外設(shè)備也可以在利用。5、可更好的因地制宜合理篩選功能 購買現(xiàn)成的通用型機(jī)床,往往對(duì)一個(gè)具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能,又可能缺少某一個(gè)專用的特殊功能,如向機(jī)床制造廠提出特殊定貨要求,增加某些特殊的加工要求,往往費(fèi)用大,交貨的日期又長。而采用改造方案就可以根據(jù)生產(chǎn)加工要求,采用組合的方法再某些部件設(shè)計(jì)改造成專用的數(shù)控機(jī)床。6、可及時(shí)采用最新技術(shù),充分利用社會(huì)資源 由于技術(shù)進(jìn)步和我國機(jī)床功能部件專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展,目前已有眾多的疏忽資源支持機(jī)床方面的改造 ,如隨意采購各種尺寸的滾珠絲杠副,且交貨期短;采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù),可使傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來防止爬行,還可以使得刮研極容易,等等例子說明有一大批社會(huì)資源,可根據(jù)技術(shù)更新的發(fā)展速度,及時(shí)地采用最新技術(shù)來提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率,提高設(shè)備質(zhì)量和檔次,將舊機(jī)場改造成當(dāng)今水平的機(jī)床。第二章 普通車床的數(shù)控改和可行性論證對(duì)于普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造,在考慮總體設(shè)計(jì)方案時(shí),應(yīng)遵循的原則是:在滿足設(shè)計(jì)要求的前途下,對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能的少,以降低成本。一 車床的數(shù)控改造(一)、數(shù)控機(jī)床工作原理及組成1. 數(shù)控機(jī)床工作原理:數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí),首先應(yīng)編制零件的加工程序,這是數(shù)控機(jī)床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置,再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的變化、起停,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑的開、關(guān)等動(dòng)作,使刀具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作,從而加工出符合要求的零件。2.數(shù)控機(jī)床的組成:數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成,其組成框圖如圖2-1 圖2-1 數(shù)控機(jī)床的組成圖(二)、設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)普通車床(C618)的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算(包括縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算)、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理及改造后的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)、機(jī)床調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)、電磁離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)C618臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造,實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)車床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對(duì)車床的縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制,并要達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.01/脈沖,橫向最小運(yùn)動(dòng)單位0.005/脈沖,主運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速,刀架要改造成自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架,要能自動(dòng)的切削螺紋。(三)、數(shù)控部分的設(shè)計(jì)改造1、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為:點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)的位置,而對(duì)于運(yùn)動(dòng)軌跡原則上不加控制。連續(xù)控制系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復(fù)雜輪廓零件,所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。2、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度,能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差,消除間隙、干擾等對(duì)加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價(jià)高。半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬,過載能力強(qiáng),又采用反饋控制,因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)。但是,采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜,設(shè)計(jì)上也要有其自身的特點(diǎn),技術(shù)難度較大。開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路,因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差,但其結(jié)構(gòu)簡單,易于調(diào)整,所以常用于精度要求不高的場合。經(jīng)過上序比較,由于所改造的C618車床的目標(biāo)加工精度要求不高,所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。3、數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成,硬件是控制系統(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。數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)方案通常有:l 可以全部自己設(shè)計(jì)制作l 可以采用單板機(jī)或STD模塊或工控機(jī)改制l 可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動(dòng) 在普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造中,由于第一種設(shè)計(jì)周期較長且不經(jīng)濟(jì),同時(shí)質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。所以不課程設(shè)計(jì)將采取第三鐘方案。(四)、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)1、主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì) 將原機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)換成變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī),無級(jí)調(diào)速部分由變頻器控制。將原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機(jī)構(gòu)。改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離,主軸電動(dòng)機(jī)的作用只是帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。2、進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造將原機(jī)床的掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等全部拆除??v向、橫向進(jìn)給以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)一級(jí)齒輪減速后,由滾珠絲杠傳動(dòng)。3、其它部件的改造 刀架部分:拆除原手動(dòng)刀架和小拖板,安裝由微機(jī)控制的四工位電動(dòng)機(jī)刀架,該刀架具有重復(fù)定位精度高、剛性好、使用壽命長、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)。二 可行性論證 根據(jù)自動(dòng)化制造系統(tǒng),可行性論證使用戶建造自動(dòng)化制造系統(tǒng)項(xiàng)目前所進(jìn)行的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析報(bào)告,是上級(jí)主管部門審定和批準(zhǔn)立項(xiàng)的基本依據(jù)。同樣,在進(jìn)行普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造之前進(jìn)行合理的、科學(xué)的可行性論證是必要的。根據(jù)傳統(tǒng)的論證方法,普通車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的可行性論證應(yīng)圍繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行,即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀及存在的問題分析,企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo),改造的基礎(chǔ)條件、目標(biāo)、技術(shù)方案、投資概算、效益分析,改造后車床的實(shí)施計(jì)劃,結(jié)論等。由于本設(shè)計(jì)僅作為大學(xué)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì),故在此,設(shè)計(jì)者僅對(duì)改造的投資概算作一簡要的可行性論證。本改造設(shè)計(jì)是對(duì)普通車床C618進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。在改造設(shè)計(jì)中,采用的是廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T型數(shù)控系統(tǒng),加上兩臺(tái)伺服電機(jī),兩套滾珠絲杠副和相配的傳動(dòng)部分以及齒輪副,一臺(tái)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī),四個(gè)電磁離合器以及主傳動(dòng)部分的齒輪副。這樣設(shè)備改造費(fèi)用和舊設(shè)備費(fèi)用總計(jì)不會(huì)超過15萬元。因此,對(duì)普通車床作經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造適合我國國情,是國內(nèi)企業(yè)提高車床的自動(dòng)化能力和精密程度的有效選擇。它具有一定的典型性和實(shí)用性。第三章 總體設(shè)計(jì)方案的確定經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的論證后,確定的C618的車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的總體方案示意圖如下圖所顯:C618車床的主軸轉(zhuǎn)速部分采用了變頻調(diào)速交流異步電機(jī),有級(jí)變速部分采用電磁離合器控制機(jī)構(gòu);車床的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),齒輪減速后帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng);刀架改成由微機(jī)控制,經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能,需安裝主軸脈沖發(fā)生器。此處省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和CAD圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系扣扣 二五一一三三四零八 另提供全套機(jī)械設(shè)計(jì)地址。,編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn),數(shù)控裝置控制進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確地配合主軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),螺紋車刀移動(dòng)一個(gè)螺紋導(dǎo)程,同時(shí)還保證每次走刀都在工作的同一點(diǎn)切入,而不亂扣。 第八章 數(shù)控系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)在應(yīng)用工作中,軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)重要方面。實(shí)際設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)是不可分割的,二者必須結(jié)合, 哪些能由硬件完成,那些能由軟件完成,在硬件設(shè)計(jì)基本定型后,分工也就基本確定下來了,這時(shí)軟件設(shè)計(jì)工作才開始進(jìn)行。 軟件設(shè)計(jì)工作,按其功能可分二類:一類是執(zhí)行軟件,它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能,如步進(jìn)電機(jī)控制,插補(bǔ),誤差補(bǔ)償計(jì)算,反饋量的處理,零件加工程序,顯示輸出等;另一類是監(jiān)控軟件,它是控制微機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序,它完成人機(jī)通信,并協(xié)調(diào)執(zhí)行程序和操作者之間的關(guān)系,在軟件系統(tǒng)中充當(dāng)組織調(diào)度的角色,如系統(tǒng)自檢,初始化,處理鍵盤命令,處理揭開命令等。但執(zhí)行軟件和監(jiān)控軟件沒有明確的界限和固定的功能劃分,。習(xí)慣上把鍵盤解釋程序作為監(jiān)控程序,其它任務(wù)都分散在特定功能執(zhí)行程序中,并由監(jiān)控程序來調(diào)用必要的功能模塊,完成預(yù)定的任務(wù)。 在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)從全局著眼,先將整個(gè)系統(tǒng)按功能分成一個(gè)一個(gè)的模塊,并為每一個(gè)執(zhí)行模塊定義,然后設(shè)計(jì)出每一個(gè)具體模塊的程序,最后組成一個(gè)系統(tǒng)。不僅整個(gè)系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)可具有模塊化的特性,而且其模塊內(nèi)部有可以細(xì)分為小模塊。模塊特性對(duì)測試很有利,功能擴(kuò)充也很方便,要增加新功能,只要增加新模塊就能實(shí)現(xiàn),象搭積分木一樣。因此,這樣的模塊程序設(shè)計(jì)方法, 思路清晰,邏輯性強(qiáng),柔性較強(qiáng)一、典型機(jī)床數(shù)控裝置的硬件組成CNC系統(tǒng)(數(shù)控系統(tǒng))是在硬件的支持下,通過運(yùn)行軟件來進(jìn)行工作的。所以,CNC裝置的功能強(qiáng)弱首先取決于其硬件系統(tǒng)的組成及配置。圖8.1典型數(shù)控機(jī)床的CNC系統(tǒng)圖二、典型CNC系統(tǒng)(數(shù)控系統(tǒng))技術(shù)性能在本設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際情況選擇了廣州數(shù)控設(shè)備廠的GSK980T數(shù)控系統(tǒng)。其技術(shù)性能如表8.1所示; 表8.1 GSK980T數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能CPU:80C186XL12顯示器:320 240點(diǎn)陣液晶控制坐標(biāo)軸:2軸(X、Z)聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸:2軸(X、Z)最小設(shè)定單位:X軸:0.0005mmZ軸:0.001mm最小移動(dòng)單位:X軸:0.0005mmZ軸:0.001mm最大行程:9999.999mm軟件行程限位:9999.999mm最大快速速度:(0.001mm當(dāng)量)X軸:4m/minZ軸:8m/min最大快速速度:(0.002mm當(dāng)量)X軸:8m/minZ軸:16m/min每分進(jìn)給速度:1-8000mm/min每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度:0.0001-500mm/r快速倍率:F0、25%、50%、100%四檔實(shí)時(shí)可調(diào)進(jìn)給倍率:0-150%十六檔實(shí)時(shí)可調(diào)快速加減速方式:直線型進(jìn)給加減速方式:指數(shù)型插補(bǔ)功能:直線/全圓圓弧插補(bǔ)電子齒輪比:1-127/1-127螺紋功能:公/英制直螺紋、錐螺紋、端面螺紋,帶退尾螺紋導(dǎo)程:0.0001-500mm 0.06-254000牙/英寸用戶程序編輯:可存儲(chǔ)40KB、63個(gè)程序,ISO代碼、相對(duì)/絕對(duì)混合編程,全屏幕編輯G功能:二十二種G代碼,包括十二種固定/復(fù)合循環(huán);八種用戶宏指令可讀/寫最多16點(diǎn)輸入/6點(diǎn)輸出子程序、宏程序二重子程序調(diào)用;(選配功能)M、S、T代碼調(diào)用宏程序用戶數(shù)據(jù)保存:程序、參數(shù)、刀補(bǔ)、坐標(biāo)掉電保護(hù)(非易失RAM);程序、參數(shù)、刀補(bǔ)后備保存(Flash-EEPROM)通訊功能:(選配功能)RS232接口,與PC機(jī)通訊:交換程序、參數(shù)、刀補(bǔ)數(shù)據(jù)主軸功能:手動(dòng)/程序控制二檔或四檔主軸變速;選配:0-10V模擬輸出,控變頻主軸;50%-120%主軸倍率實(shí)時(shí)可調(diào),恒線速切削刀具功能:控4-8位刀,手動(dòng)/程序換刀;刀具長度補(bǔ)償,16組刀補(bǔ)設(shè)置;定點(diǎn)對(duì)刀/試切對(duì)刀生成刀補(bǔ)輔助功能手動(dòng)/程序控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、停止;手動(dòng)/程序控制冷卻、潤滑;程序控制夾頭手動(dòng)功能:手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給十六檔修調(diào);手動(dòng)單步進(jìn)給四檔可調(diào):0.001/0.01/0.1/1mm;手輪(選件)進(jìn)給三檔可調(diào):0.001/0.01/0.1mm操作方式:編輯、自動(dòng)、錄入、手動(dòng)、手輪/單步、回機(jī)械零點(diǎn)、回程序零點(diǎn)其它功能:機(jī)床鎖住、輔助功能鎖住、空運(yùn)行、單程序段運(yùn)行、程序鎖、參數(shù)鎖、外接倍率開關(guān)(選件)、外接急停/進(jìn)給保持/循環(huán)啟動(dòng)開關(guān)(選件)外形尺寸:320 240 136mm重量:6.0Kg(含開關(guān)電源)GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)(CNC),是廣州數(shù)控設(shè)備廠于1998年推出的普及型數(shù)控系統(tǒng)。作為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控,GSK980T具有以下技術(shù)特點(diǎn):系統(tǒng)的升級(jí)換代產(chǎn)品. 采用高級(jí)處理器(CPU)和可編程門陣列(PLD)進(jìn)行硬件插補(bǔ),實(shí)現(xiàn)高速m級(jí)控制 采用四層線路板,集成度高,整機(jī)工藝結(jié)構(gòu)合理,可靠性高 液晶(LCD)中文顯示、界面友好、操作方便 加減速可調(diào),可配套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器 第九章 典型零件的加工程序設(shè)計(jì) 圖中100mm處不加工。編制加工程序步驟如下:(一)、數(shù)控機(jī)床的選擇 被加工零件為回轉(zhuǎn)體零件,需進(jìn)行倒角,螺紋,錐度,圓弧加工,選書空車床可滿足要求。(二)、加工程序劃分 經(jīng)分析確定工藝路線如下:從右到左切削外輪廓,其路線為:平端面車90的外圓車80的外圓車70的外圓車60的外圓車55的外圓倒角245錐度圓弧加工切槽螺紋。(三)、選擇刀具、確定換刀點(diǎn) 根據(jù)加工要求選用三把刀具,T01號(hào)刀 車外圓,T02 號(hào)刀車螺紋,T03 號(hào)刀切槽,。繪制零件車削圖(如下圖所示),要注意正確選用換刀點(diǎn),以避免刀具與車床、工件、夾具在換到時(shí)發(fā)生碰撞現(xiàn)象,本例換刀點(diǎn)選A(200,100)(四)、正確切削用量 根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn),本例切削用量確定如下:車外圓時(shí),主軸轉(zhuǎn)速取600r/min(S600),進(jìn)給量取0.15mm/r。切槽時(shí),主軸轉(zhuǎn)速取300r/min(S315)。進(jìn)給量取0.16mm/r。車螺紋時(shí),主軸轉(zhuǎn)速取200r/min(S200),進(jìn)給量為1.5mm/r,螺距F1.5),切削深度為精加工余量。 圖8-1 車削零件圖1.

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