C618普通车床数控化改造 毕业论文.doc
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1、学 号 _1010111028_ 毕 业 设 计 课 题 C618普通车床数控化改造 学生姓名 系 别 机械工程学院 专业班级 2010级机械设计及其自动化2班 指导教师 二 0 一 四 年 五 月方向阳: C618普通机床数控化改造目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1 数控机床的产生和国内外数控系统发展概况11.1.1 数控机床的产生11.2.1 性能发展方向21.2.2 机电一体化系统的基本组成要素21.3 普通机床数控化改造的必要性41.4 数控在改造中的机械部件改造和电气部分改造4第2章 C618普通车床数控改造总体方案的设计要求62.1 总体方案62.2 主传动系统和进给系
2、统的改造72.3 步进电机选择8第3章 C618普通车床进给伺服机械部分设计与计算93.1 设计要求93.2 横向进给系统的计算设计以及设计93.3 齿轮传动比的计算113.3.1 效率计算113.3.2 刚度验算113.3.3 齿轮及转矩的有关计算12第4章 C618普通机床数控改造步进电机的设计154.1 C618数控改造步进电机的设计154.2 横向进给步进电机计算154.2.1 初选步进电机154.2.2 效转动惯量计算16第5章 C618普通机床自动回转刀架的选型215.1 基本要求刀架数控车床215.2 自动回转刀架工作原理215.3 刀架的总体设构22 参考文献23致 谢24C6
3、18普通车床数控化改造摘 要 20世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着生产和控制领域的一个崭新时代的到来。科学技术和社会生产力的迅速发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化成为实现上述要求的最重要的措施之一。它不仅能够提高产品的质量、提高生产率、降低生产成本,还能够极大地改善生产者的劳动条件。本设计是对C618普通卧式车床进行数控化改造。为了实现把C618普通卧式车床改造成经济型数控车床,针对此车床的主传动系统,X向进给系统进行数控改造,并增加了CNC装置和伺服系统。对进给系统,通过把滑动丝杠换成滚珠丝杠,以提高精度和效率,为了保证系统有稳定的转矩,需要对
4、数控改造步进电机设计。车床刀架由原先的手动控制,改造成由电动机控制的自动回转刀架。通过变频器实现主轴传动和进给机构的无级变速。通过单片机的设计,构成控制系统。通过对普通机床的数控改造,从国外成熟经验来看,再制造是数控机床再次利用的最有效办法。数控机床改造就是运用技术创新与技术改造相结合,改造传统产业与发展新兴产业相结合,突出重点与全面提升相结合,并将促进安全生产作为技术改造的重点任务。关键词:数控改造;步进电机;自动回转刀架C618 ordinary lathe numerical control transformationABSTRACTMid-20th century birth of
5、CNC machine tool CNC technology and marks the arrival of the production and control of a new era. The rapid development of science and technology and social productivity, quality and productivity of machinery products made increasing demands. Automated machining process has become one of the most im
6、portant measures to achieve the above requirements. It can not only improve product quality , increase productivity , reduce production costs, but also can greatly improve the working conditions of producers .The C618 is designed to be an ordinary CNC horizontal lathe transformation . In order to ac
7、hieve the transformation into an economic C618 ordinary horizontal lathe CNC lathe , lathe main transmission system for this , X system to feed numerical transformation and increased CNC unit and servo systems. On the feed system , replaced by the sliding screw ball screw , to improve the accuracy a
8、nd efficiency of the system in order to ensure a stable torque , the need for numerical transformation stepper motor designs. Manual control lathe turret from the original , transformed into rotation by a motor -controlled automatic turret . Stepless spindle drive and feed through the drive mechanis
9、m . By microcontroller design , constitute a control system .By numerical transformation of general machine tools from foreign mature experience, remanufacturing is the most effective way to re-use of CNC machine tools. Transformation of CNC machine tools is to use a combination of technological inn
10、ovation and transformation, the transformation of traditional industries and emerging industries combined, focused and combine to enhance and promote the safe production as a key task of technological transformation.Keywords: NC transformation; stepper motor; automatic rotary knife 第1章 绪论1.1数控机床的产生和
11、国内外数控系统发展概况1.11数控机床的产生 为了满足多品种,小批量的生产自动化,迫切需要一个灵活的,多功能的,能够适应频繁变化,产品的灵活的自动化工具。数控机床是产生这样的背景。它提供了处理一个单件,小批量生产的精密零件的自动化方法。然而数控机床的应用也同时受到限制的其他条件。首先,数控机床价格比较昂贵,庞大的一次性投资,中小企业往往心有余而力不足。目前,公司有大量的普通机床,数控机床是完全不可能取代,但该机在要被替换闲置会造成浪费,在国内,订购新数型控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产的迫切需要;普及型数控机床的具体生产冗余的存在。为了更好地解决上述问题。离开道路的普通的数控改造。低
12、成本的数控车床是先进适用技术中国的实际情况适当的改造,也为机床数控化率提高的有效途径。 机床作为机械装备制造业的重要基础,它的发展一直备受关注的原因,因为计算机技术,机器控制信息的兴起,促进了质的突破的出现,导致了数字技术的应用,为新一代的灵活的自动化机器控制数控机床的诞生和发展。 随着计算机技术的飞速发展,在制造业的根本性转变了传统的开始,工业化国家巨资现代制造技术的研究和开发投入,提出了一种新的制造模式。在现代制造系统,数字化技术是一项关键技术,它集微电子,计算机,信息处理,自动检测,自动控制等等高新技术于一体,具有高精度,高效率,柔性自动化等一些特点制造业实现柔性自动化,集成化,智能化起
13、着举足轻重的作用。目前,数字技术正在发生根本性的变化,由一种特殊类型的开环控制模式为通用开环控制模式的实时动态发展的封闭。基于集成的数控系统实现了超薄,超小型的,在智能,基于计算机,多媒体,模糊控制,神经网络等多学科技术的组合,数控系统实现了高速,高精度,高效率控制,过程可自动纠正,调节和补偿参数,实现在线智能故障诊断和故障处理,在网络化的基础上, CAD / CAM和CNC系统集成,网络设备,实现了集中群控过程控制。 长期以来,中国的数控系统为传统的封闭式体系结构,数控机床仅作为非智能运动控制器。在预先设定过程变量基于固定参数,通过手工或CAD / CAM自动编程系统的实际加工前的准备处理程
14、序的形式体验。没有CAD / CAM和CNC之间的反馈控制环节,数控整个制造过程仅仅是一个封闭的开环执行机构。在复杂的环境和加工工具组合中变化的条件下,工件材料,主轴转速,进给速度,刀具轨迹,切削深度,步长,津贴及其他加工参数,而不是根据现场环境的外部干扰和实时随机因素的动态调整,而不能由随机的CAD / CAM中的设定量的反馈控制部分纠正,从而影响CNC的效率和加工质量。因此,传统的数控系统,固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC控制的智能多变量的发展,已经不能满足日益复杂的制造过程,因此,数字技术革命的实施是势在必行。1.2数控技术发展趋势1.2.1性能发展方向 (1)高速高精高效
15、 速度,精度和效率是关键绩效指标的机械制造技术。由于高速CPU芯片,交流数字伺服系统的RISC芯片,多CPU控制系统具有很高的分辨率和绝对传感元件,同时采取有效措施,提高了机器的动态和静态特性,如高速高的结果精密机床已经有效地大大增加。 (2)弹性 包括两个方面:数控系统它本身的柔性数控系统是采用模块化的设计,他具有功能覆盖面大,可裁剪性强,同时便于满足不同用户的需求;灵活的组群管理系统,该控制系统可以基于同一组需要不同的生产过程,从而使材料流以及信息流自动进行动态调整,从而最大限度群控制系统的有效性。 (3)复杂性 以减少处理时间为辅助的复合处理的主要目的,是朝多轴,多系列控制方向。数控机床
16、技术是指在一台机器上,通过各种措施,如转盘旋转主轴头或完整的多进程,多面复合加工自动换刀一次装夹复合材料的工件。五轴联动数控技术,西门子880系统的控制轴最多24轴。 (4)实时智能 早期的实时系统的一个相对简单的,通常理想的环境,它的作用是如何调度任务,以确保任务在规定期限内完成。认可机构正试图实现各种与计算模式的智能人的行为。科学技术发展到今天,相互结合,实时系统和人工智能,人工智能与实时响应是向着开发更逼真的地区,并与朝更复杂的应用程序开发的智能行为实时系统,从而产生这一新领域的实时智能控制。数控技术,研究和应用以及积极发展的几大分支的实时智能控制:自适应控制,模糊控制,神经网络控制,专
17、家控制,学习控制,前馈控制。例如与编程专家系统,故障诊断专家系统,参数自动设定和刀具自动适应性管理和薪酬制度在数控系统中,当集成运动控制的高速加工是在早期预测和预算功能介绍,动态前馈功能,压力,温度,位置,速度控制和模糊控制等方面,对数控系统的控制性能大大提高,从而达到最佳的控制。1.2.2机电一体化系统的基本组成要素一个更完整的机电一体化系统,他包括以下基本要素:机械本体,执行机构动力学和驱动部分,测试,控制和信息处理单元的传感部分。我们总结了以下几个部分:结构组件,动态组件,组件感知,智能组件;内和之间互相这些构成要素,通过该接口耦合,远程传输,物质流,信息控制,有机融合的能量转换集成了一
18、个完整的系统。 (1)机械本体 系统中的所有的功能元件,包括主体,支架,连接等的机械支撑结构体。由于改进了技术性能水平和功能的机电一体化产品,机械本体,以适应机械结构,材料,加工工艺和高效,多功能,可靠,高效节能,结构紧凑,重量轻,外观等方面的要求等方面的产品几何。 (2)动力部分 该系统的功能要求,该系统提供了系统的能量和动量的正常运行。用尽可能小的输入功率,以获得最大可能的输出,是机电一体化产品的显着特征之一。在驾驶中提供的动力驱动执行机构完成各种操作和功能的控制信息部分的作用。面对一个机电一体化系统需要高效率,快速响应驱动的,而水的适应性和可靠性,油性,温度,灰尘和其他外部环境。由于高功
19、率技术的发展,高性能步进驱动器,交直流伺服驱动器的大量应用和机电一体化系统。 (3)测试传感部分 对系统运行中所需要的内部和外界环境的各种参数及状态进行检测,变成可识别信号,传输到信息处理单元,经过分析,处理后产生相应的控制信息。其功能一般由专门的传感器和仪器仪表功能。 (4)执行机构 根据控制信息和指令,驱动对象完成要求的动作,执行机构是运动部件,一般采用机械,电磁,电液等机构。根据机电一体化系统的匹配性要求,需要考虑改善性能,如提高刚性,减轻重量,实行主件化,标准化和系列化,提高系统整体可靠性。 (5)控制及信息单元 从各传感器和一个外部输入的命令集,存储,分析,处理,信息处理结果,通过目
20、标系统的一个相应的操作中按照一定的程序和节奏发出的控制命令的检测信息。通用计算机,可编程逻辑控制器(PLC ) ,数控装置和一个逻辑电路, A / D和D / A转换, I / O接口及电脑周边设备。在信息处理单元以及机电一体化系统的控制的基本要求是:提高 信息处理的速度,提高可靠性,增强了抗干扰能力,提高了系统的自诊断功能,信息处理智能化和小型化和标准化。 (6)接口耦合,能量转换1.变换 需要两个信息交换和传输链路,由于信息通过接口或能量的不同模式,信息不能直接实施或能量交换的信息之间的转换来完成统一。2.放大 扩增的视差的两个方面之间的信号强度差,通过该接口进行放大,以符合能源。3.耦合
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