《C6140普通车床地数控化改造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C6140普通车床地数控化改造（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、word机电一体化系统设计任务书总汇课题：C6140普通机床的数控化改造 姓 名： 青松（第7组） 班 级： 112040205 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 院 系：机械工程学院 2015年6月任务一一：总体方案的确定总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。1.普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。2.普通车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的
2、开环控制系统。、最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多、速度快、抗干扰能力强、性/价比高等优点。4.根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等，还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。5.为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。6.计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间
3、隙机构。二：机械本体滤波传感检测系统螺纹编码ZSF-6215-007CW-1024BZ3-5L型最大电压5V控制系统（8位的单片机AT89S5120+DSP)功率放大采样AD接口接口控制系统（8位的单片机AT89S5120+DSP)执行系统（主轴：YD系列7.5KW变级多速三相异步电动机，实现2-4档变速；刀架：LD4B-CK6140型四型回工位立式电动刀架）滚珠丝杠（FL4006型）初步原理框图数控原理框图三：问题说明 1：连续控制系统：由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速度相对于工件沿加工路径运动（因为点位控制系统要求工件相对于刀具运动过程不进
4、行切削），所以选择之； 2：开环控制系统：该改造属于经济型数控机床，加工精度要求不高，没有加入反馈系统，为了简化系统，降低成本，所以选择之。 3：机床选择X，Z两轴联动。 4：由于是开环控制，而且结构简单，适用于普通数控机床，功能水平低。任务二一. 主传动系统(主轴驱动+传动)方案设计1：机床主轴变速方式： 数控机床需要自动换刀、自动变速；且在切削不同直径的阶梯轴，曲线螺旋面和端面时，需要切削直径的变化,主轴必须通过自动变速，以维持切削速度基本恒定。这些自动变速又是无级变速，以利于在一定的调速围选择理想的切削速度，这样有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率:因此此次改造采用分段无极变速。 目
5、前，无级变速系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种:由于实际操作问题，采用交流变频主轴+交流主轴电机。通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱的减速齿轮带动主轴旋转。由于主轴电机调速围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。2：主传动系统方案： 本次改造保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样可减少机械改造的工作量。 主轴采用三相异步电动机进行驱动，由变频器进行控制。主轴的正反转、停止以及变速，由指令控制经过单片机输出，进而传给变频器来控制电动机的转速以及方向 ，电机类型：YD系列7.5KW变级多速三相异步电动机，实现2-4档变速。 对车床主轴传动系统进行改造时，驱动器采用变频器，保
6、留旧车床主轴箱齿轮变速换档机构，只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制改为变频器控制，实现自动。变频器的选配采用经验法，主要以车床的主轴驱动电机功率、主轴速度等参数，结合变频器生产厂家提供的产品目录和参数来选择，最终选配TD 2000型的变频器。3：螺纹车削功能的实现为了能够准确的加工螺纹工件，必须要安装相应的主轴编码器，作为主轴位置信号的反馈元件，用来测量电机的转速位移和转向，采用与主轴同步的光电脉冲发生器，另外，为了重复车削同一螺纹时不乱扣，编码器还需每转输出一个零位脉冲Z，同时，根据输出信号为数字量（任务一的控制系统已选为单片机）因此，本次选用ZSF-6215-007CW-1024B
7、Z3-5L型号的螺纹编码器。传动原理图主轴电路控制图：主轴的正反转、停止以及变速，由指令控制经过单片机输出，进而传给变频器来控制电动机的转速以及方向。二：进给传动系统方案设计1：总体方案纵、横向传动全部用滚珠丝杠（传动效率高，达到90%）。（拆除原有的挂轮系统、进给箱、溜板箱、光杆），在溜板下加装滚珠丝杠螺母托架，在滚珠丝杠的头、尾部加装接套、接杆、支承及限位开关。 纵向进给：步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架台左右移动。 横向进给：步进电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠,使刀架横向运动。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高传动
8、精度。 进给系统电机选择以及驱动器选择：通过计算比较，并考虑到经济适用性能，在满足其转矩和功率等各种性能要求下，选用90BF002三相步进电机，驱动器型号为CH250驱动.快速响应：主要体现在导轨设计上，我们将普通导轨改为滑动导轨，其具有结构简单，刚性好，抗振性强等优点。并且可以采用原机床导轨进行修整后贴塑，使其成为贴塑导轨，或者添加润滑油等措施提高响应要求。2：自动刀具的选择：机床刀架改造，是将车床原手动转位刀架，替换成电动刀架来实现自动换刀切削功能。电动刀架也是标准化生产。根据企业零件加工工艺的要求，车床加工零件最多时，需要4把刀才能完成零件加工，可直接按C6140型车床结合电动刀架生产厂
9、提供的产品目录和刀架中心高等相关参数，进行物美价廉地选配。最终选用LD4B-CK6163型号的四工位电动刀架，该刀架带有120W小容量交流电动机，控制选刀和定位，结构紧凑，刚性好，可承受大负荷，完全满足车床改造加工要求。系统原理框图电气控制图3：X、Z轴进给原理单片机X、Z向进给三级晶体管多谐振荡器CH25090BF20型说明：脉冲分配器中由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路，它根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加在脉冲放大器上，使步进电动机按确定的运行方式工作。任务三传感检测系统设计 1:传感检测系统采用螺纹编码器，ZSF-6215-007CW-1024BZ3-5L型，转速位移和转向，输出量
10、为数字信号。安装方式： 螺纹编码器通常有两种安装形式：同轴安装和异轴安装。 同轴安装是指将编码器直接安装在主轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单，但它堵住了主轴的通孔。 异轴安装是指将编码器安装在床头箱的后端，一般尽量装在与主轴同步旋转的输出轴，如果找不到同步轴，可将编码器通过一对传动比为1：1的同步齿形带与主轴联接起来。 因此，根据改造的经济型要求，选择异轴安装。 需要注意的是：编码器的轴头与安装轴之间必须采用无间隙柔性联接，且车床主轴的最高转速不允许超过编码器的最高许用转速。2:行程开关，用来限制进给轴运动的位置或行程，使其按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动，起行程
11、保护作用。其中X、Z轴各二个，型号为LX19系列中的LX19-001/111。安装位置：安装在进给轴行程的极限位置，防止其超过行程运行。任务四控制系统设计说明一：控制器选用8位的AT89S51单片机；二：人机联系设备：配置FANUC系统的数控机床人机操作界面，主要包括三部分1、显示器根据系统所处的状态和操作命令的不同，显示的信息可以是正在编辑的程序、机床的加工状态、机床坐标轴的坐标值、加工轨迹的图形仿真和故障报警信号等2、NC键盘：主要用于零件程序的编辑、参数输入、MDI和系统管理操作等3、机床操作面板：用于直接控制机床的动作或加工过程，如启动/暂停零件程序的运行、手动进给坐标轴、调整进给速度等 功能主要包括以下几个方面：（1）操作方式选择键。如自动、编辑、MDI、JOG、手摇等（2）轴进给键。如+X、-X、+Z、-Z等（3）倍率开关。如进给倍率、主轴倍率等（4）急停按钮（5）程序调试键。如单段、空运行等（6）主轴开关。如正转、停止、反转等（7）辅助功能开关。如冷却、排屑等（8）系统开关。如系统启动、系统停止 /
