毕业设计（论文）基于普通机床的数控改造

《毕业设计（论文）基于普通机床的数控改造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）基于普通机床的数控改造（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 四川工程职业技术学院-毕业设计基于普通机床的数控改造专 业： 数控技术（维修方向）班 级： 07-1班 姓 名： 学 号： 200712020020指导教师： 2010年 5月30日引言2第一章数控机床的概述31.1 数控技术的产生与发展31.2数控技术的发展趋势31.2.1数控装置41.2.2伺服系统41.2.3机械结构技术41.2.4数控编程技术41.2.5向智能化方向发展5第二章 数控改造62.1机床数控改造总体方案62.2数控系统的选择62.3 车床机械结构的改造82.3.1机床改造相关项目参数82.3.2 机械部分器件选择表92

2、.3.3数控机床机械结构设计特点102.3.4主传动系统102.3.5进给系统112.3.6滚珠丝杆的选择112.4 电气部分的改造122.4.1电气部分的改造参数设计122.4.2 控制系统的改造122.4.3 驱动系统改造设计132.4.5电气改造中的PLC部分152.4.7主轴变频器电气控制172.4.8主轴及其控制182.4.8.1 主轴182.4.8.2 主轴的控制方式19第三章改造完成后的整机调试201）。电源的检查202）。 参数的设定确认213）。机床通电试车214）机床精度和功能的测试225）试运行23指令：24结论25参考文献2634引言 制造业是将制造资源（物料、能源、设

3、备、工具、资金、技术、信息和人力）通过制造过程转化为可供人们使用与利用的工业品和生活消费品的行业。机械制造业就是制造具有以一定形状和尺寸的零件或产品，并把它们装配成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其他行业的生产提供装备，这些行业的产品再被人们所使用。社会的各行各业使用的各式各样的机器、机械、仪器和工具等都是机械制造业的产品。所以说机械制造业的生产能力也是不容忽视的。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机床数控化是提高机械加工自动化的最为有效的途径。普通立式车床加工效率低，尤其对轮毂类形状相对复杂的零件的加工，要

4、通过几把刀具的配合，甚至要采用成型刀具，加工过程复杂，而且有明显的接刀迹，加工表面质量差。通过对原有普通车床的数控化改造，可以节省资金，有效提高加工的精度、效率、表面质量，实现了原有设备的技术升级。 数控机床是准备了数控系统的机床，即包括NC机床。数字控制机床，简称NC机床。数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。计算机数控机床，简称CNC机床，是利用具有专门存储程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变数、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧、松开和冷却的起停等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格按数控程序的要求进行。通过这次毕业设计，所

5、要达到的目的：1.培养在综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2.强化工程实践能力和意识，提高本人综合素质和创新能力；3.使自己受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资料手册、文字表达等各方面的能力；4.培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严格认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。第一章 数控机床的概述1.1 数控技术的产生与发展随着电子技术的发展，1946年世界上第一台电子计算机问世，由此掀开了信息自动化的新篇章。20世纪60年代以后，电子技术、信息技术和计算机技术的高速

6、发展，有力地推动了机械制造技术的发展。同时，由于金属零件的无屑和切削加工利用了材料技术和过程控制技术的最新成就，使得加工方法进一步合理化。数控技术的发展和应用使得以机床、工业机器人为代表的机械制造装备的结构发生了一系列变化。随着我国市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，中、小批量的生产越来越多，而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需更换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。对于机械制造企业，

7、单纯靠购买的数控机床所需投资大。为了节约资金，降低成本，利用原来的部分普通机床进行数控化改造，提高机械设备的数控化效率，是一种有效的途径。1.2 数控技术的发展趋势当代，数控技术的典型应用是FMC/FMS/CIM，其趋势是向高速化、高精度化、高效加工、多功能化、复合化和智能化方向发展。其主要发展动向是研制开放式全功能通用数控系统。1.2.1 数控装置（1） 向高速度、高精度方向发展 随着数控机床向高速度、高精度方向发展的需要，数控装置要能高速处理输入的指令数据并计算出伺服机构的位移量，而且要求伺服电机能高速度地作出反应。（2） 向基于个人计算机的开放式数控系统发展；（3） 配置多种遥控接口和智

8、能接口；（4） 具有很好的操作性能，洗具有“友好”的人机界面，普遍采用薄膜键钮的操作面板，减少指示灯和按钮数量，使操作一目了然。（5） 数控系统的可靠性大大提高。1.2.2伺服系统伺服驱动技术是数控技术的重要组成部分。与数控装置相配合，伺服系统的静态和动态特性直接影响基层的位移速度，定位精度和加工精度。其主要新发展的技术有：（1） 前馈控制技术；（2） 机械静止摩擦的非线性控制技术；（3） 伺服系统的位置环和速度环均采用软件控制；（4） 采用高分辨的位置检测装置；（5） 不吃技术得到了发展和应用。1.2.3机械结构技术为适应数控技术的发展，机械结构也发生了很大的变化。为缩小体积，减少占地面积，

9、更多地采用机电一体化结构。 1.2.4数控编程技术数控编程技术是思想数控加工的主要环节，当前其发展趋势有：（1） 脱机编程发展到在线编程；（2） 具有机械加工技术中的特殊工艺和组合工艺方法的程序编制功能；（3） 编程系统由只能处理几何信息发展到几何信息和工艺信息同时处理的新阶段。1.2.5向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化将不断提高。（1） 应用自适应控制技术；（2） 引入专家系统指导加工；（3） 引入故障诊断专家系统；（4） 智能化伺服驱动装置。第二章 数控改造2.1 机床数控改造总体方案普通机床的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原始功能，对机

10、床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床，CNC机床：其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原有的精度；对其不满足生产要求的CNC系统进行更新；其四是技术更新和技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺，新技术，在原有的基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度的提高水平和档次的更新改造。2.2 数控系统的选择数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。1） 步进电机拖动的开环系统；该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数

11、控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副和滚珠丝杆副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，使可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测量得到的实际位置和速度反馈到输入端，故称为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该数控结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本底，易改造成功。2） 异步电机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统：该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差

12、值放大和交换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境温度要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。3） 交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统：半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度底，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机做成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。目前，

13、市场上可供选择的数控系统类型很多，可依据价格合理、技术先进、服务方便的原则选择。在经济能力许可的情况下，尽量选用名牌产品。再选数控系统，零件筛选时一定要严格，制造工艺规范可靠、对出现因电器元件故障或提前失效引起的设备故障由几号的预防作用。其次应注重数控系统的功能选择，不应该单纯追求数控系统的高性能指标，这对于实现较高的性价比非常重要。数控系统所具有的功能要与准备改造的数控机床所能达到的功能相匹配，尽量减少过剩的数控功能。因为数控系统功能过剩，一方面浪费资金，另一方面还可产生由于数控系统复杂程序增加而带来的故障率升高的隐患。当前生产数控系统的公司比较多，国外著名的公司如德国的西门子公司，日本的法

14、拉克公司，国内公司如中国的珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司、和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。本次课题选择的是将普通的车床改造成西门子数控车床！2.3 车床机械结构的改造 2.3.1机床改造相关项目参数项目规格最大棒料直径 20mm最大零件长度200mm主轴转速范围400-8000r/min主轴通孔直径22mm主轴中心高度1050mm主电机功率3.7kw最大钻孔直径10mm最大攻螺纹M8X、Y、Z轴最小设定单位0.001mmX、Y、Z轴快速移动速度10m/minX、Y轴伺服电机额定扭矩2.6n.mZ轴伺服电机额定扭矩4.7n.m径向动力刀具电机功率0.75kw径向动力刀具最高转速4500r/min径向动力刀具最大钻孔直径7mm冷却电机功率0.12kw机床外形尺寸1670x1270x1802mm机床重量1500kg2.3.2 机械部分器件选择表名称型号、规格备注冷却泵AB-50微动开关TMD1704丝杠轴承20TAC47BDBC10PN7A用于各丝杠主轴轴