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1、目 录摘要2ABSTRACT2引言3第1章 总体方案的设计51.1 设计任务51.2 总方案的论证51.2.1 机械局部的改造设计81.2.2 伺服进给系统的改造设计91.2.3 数控系统的硬件电路设计9 总体方案确实定10第二章 机械局部的改造102.1 主轴转动的改造设计102.1.1 主轴驱动单元112.1.2 主轴的传动连接122.1.3 主轴的检测装置122.2 纵向进给系统的改造设计122.2.1 纵向滚珠丝杆螺母副的选用132.2.2 伺服电机的选用192.3 横向进给系统的改造设计192.3.1 横向进给系统滚珠丝杆螺母副的选用20第三章 数控系统的改造设计253.1 数控系统
2、的选择253.2 SINUMERIK 802C base line263.2.1 操作面板结构263.2.2 系统接口布局283.2.3 数字输入/输出接口X100X105，X200和X20129结论30参考文献31致谢32CK5116A立式车床数控的数控化改造摘要针对现有常规CK5116A立式车床数控的缺点提出数控改造方案和西门子802CBL系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通机床的数控化改造的设计过程，较详细地介绍了CK5116A机械改造局部的设计及数控系统局部的设计。采用以西门子802CBL的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出模拟信号，经伺服驱动
3、器驱动伺服电机，带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。改造过程如下：1机械局部的改造，包括纵向进给方向和横向进给的改造。主要包括对滚珠丝杠螺母副及反响式伺服电机的计算选择及纵向、横向机构装配图方案的制定。2电气控制局部的设计，主要包括西门子802CBL 内置PLC I/O接口的分配和电气控制图的设计。关键字：数控 西门子802CBL 伺服电机 滚珠丝杠 改造ABSTRACTTo remedy the defects of ordinary lather CK5116A,a design of data processing system and its SINUMERIK 802C
4、base line system program is put forward to raise the processing precision and extend she machines usage ,and to improve production rate. This paper pressnts the process of designing numerical control reform, and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control systems reforms. We
5、 adopt control system which has SINUMERIK 802C base line to cope with the signal, and output the stepf pulse through the I/O interface. After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll. Thus achieve the verticalmovement and the crosswise movement.R
6、eform process as follows:The reformation of machine part,include to enter lengthways to the reformation of the direction with horizontal enter to direction of reformation . Mainly include to roll the ball screw shaft nut and the calculation choice of reaction stepping motor and the establishment of
7、lengthways,horizontal organization assemble diagram project.The reformation of electricity part, mainly include the choice of and expand chip and the design of electric control chart. Key words:numerical control SINUMERIK 802C base line servo motor ball screw haft reform引言毕业设计是机械设计制造及其自动化专业教学方案的一个重要
8、组成局部，是各教学环节的继续深化和检验，其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的，通过毕业设计使学生获得综合训练，对培养学生的实际工作能力具有十分重要的作用。毕业设计还是高等学校工科学院学生毕业前进行的全面综合训练，是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练时机，也是对学生在校期间所获得知识的检验。这次设计的题目是：用802C base line系统进行CK5116A立式车床数控设计现代工业技术的开展，特别是能源部门的需求，是高温高压环境广泛的出现在相关的领域中，对国民生产和人民的生活起着越来越重要的作用。例如：机床作为机械制造业的重要根底装备，它的开展
9、一直引起人们的关注，由于计算机的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床数控机床的诞生和开展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的开展，数控机床也得到迅速的开展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化开展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、机床电机的启动和停止、主轴变速、工件松开和夹紧、刀具的选择、冷却泵的启停等各种操作和顺序动
10、作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码、运算、发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1. 适应性高，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2. 加工精度高；3. 生产效率高；4. 减轻劳动强度，改善劳动条件；5. 良好的经济效益；6. 有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机床近几年的产业化开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面
11、进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进国家的1/10左右，差距太大，系带改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标，随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大机床需要量大，因此
12、不可能拿出相当大的资金去购置新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比拟符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速开展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。第1章 总体方案的设计 设计任务本设计任务是对CK5116A普通车床进行数控改造。利用西门子802CBL对纵、横向进给系统进行控制，驱动元件采用伺服驱动器，执行元件采用伺服电机，传动系统采用滚珠丝杠副。 总方案的论证对于
13、普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低本钱。一般数控系统应包括以下五大要素和功能，其图如下：此五个要素的工作结构示意图如下：1、 输入、输出设备主要作用：编制程序、输入数据、程序输出、显示器2、 微机控制设备可选用专用计算机PC、数控系统、PLC、或者单片机功能：完成零件的测量及精度的保证，产生控制信号。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是西门子系列CPU，主要是因为它们的价格廉价，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计是以西门子802CBL为数控系统，802CBL相对802S指令更
14、丰富，相对802D价格更廉价。 SINUMERIK 802C base line 是在SINUMERIK 802C 根底上新开发的全功能数控系统。它可以控制2到3个伺服电机进给轴和一个伺服主轴或变频主轴，连接SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base line。当系统匹配SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base line时，连接1FK7系列伺服电机。SINUMERIK 802C base line系统组成：集成式、紧凑型CNC控制器，配置液晶显示器，全功能操作键盘、机床操作键面。本设计以SINUMERIK 802C base line为控制系统。3、 伺服系统
15、包括：伺服驱动器、伺服电机、伺服控制系统线路、驱动电路、执行机构功能：将微机控制设备产生的控制信号转化为电机执行机构的速度和位移。伺服驱动器有：松下A4系列伺服驱动器、 。Panasonic MINAS A4 SERIES 松下全数字交流伺服系统 DIGITAL AC SERVO MOTOR & DRIVER松下伺服电机 1.松下伺服电机智能化的调整根据负载惯量的变化与自适应滤波器配合，从低刚性到高刚性都可以自动的调整增益。在因旋转方向不同而产生的不同负载转矩的垂直轴情况下，也可以进行自动调整，具备异常速度检测功能，因此可以将增益调整过程中产生的异常速度调整到正常。 2松下伺服电机高速高响应响应频率最高可达1khz。内置瞬时速度观测器。可以快速高分辨率的检测出电机转速。无论是易震动的传送带驱动机械还是高刚性的丝杆传动机械，都可以用自动调整功能实现高速定位. 3松下伺服电机超低振动内置自适应滤波器，可根据机械振动频率不同而自动的调整滤波器频率。可以控制由于机械不稳定以及共振频率变化而发生的噪音。内置两个通道的振动抑制滤波器，可以以0.1hz为单位.分别设置振动频率，也可以抑制刚性较低的机械在启动和停止时产生的振动。两个通道的振动
