C6140普通车床数控化改造设计方案
CA6140普通车床数控改造word资料3页
CA6140普通车床数控改造
数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造中很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题。但目前大力发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大,这使许多职业类学校和中小型企业难以承受。再者普通车床经过多次大修后,故障率仍然较高,且维修费用成本较高。因此普通车床进行数控改造势在必行。
一、改造方案
本文结合我校教学实际,针对CA6140车床机床进行数控改造。对于普通车床的经济型数控改造,总体改造方案应遵循的原则是:数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠,合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。并不是所有的旧机床都可以进行数控改造,机床的改造主要应具备两个条件:首先,机床基础件必须有足够的刚性。其次,改造的费用要合适,经济性好。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。为实现主轴自动无级变速,在主轴上增加交流异步电动机变频调速系统、主轴脉冲发生器,从而不需进行机械换档。(1)数控部分的改造。第一,数控系统运动方式的确定。数控系统按其运动轨迹可分为:点位控制系统、连续控制系统。点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置,而对于运动轨迹原则上不加控制。由于CA6140车床要加工复杂轮廓零件,所以本微机数控系统采用连续控制系统。第二,伺服进给系统的设计改造。数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度,能补偿机械传动系统中
c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统(X)轴设计说明
数控系统课程设计
C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统(X)轴设计
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一·车床横向进给系统存在的问题分析
C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中,由于磨损等原因,使丝杠与丝母间隙过大,产生轴向窜动,影响进给精度。通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙,但实践证明,这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙,而没有消除丝杠的磨损间隙。如果按丝杠磨损较大部位调整丝母,则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。
经过长期的观察和实践,发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力,所以,磨损程度较其它机床严重,如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。
几十年来,国外车床一直采用上述的传统结构,操作者在使用过程中必须经常进行调整,并把这项工作列入一级保养容。因此,增加了工人的劳动强度,降低了设备的利用率,即使这样也不能很好地保证设备的精度。
常见改进方案及存在问题
针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国外专家多采用以下三种解决方案。
1.在中修或项修过程中,更换新的横向进给丝母。必要时,对横向进给丝杠进行修复,然后再配作丝母,这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度,数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。
2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。这种方案仅提高了丝杠的刚度,虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损,但仍然没有从实质上解决问题。这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。
CA6140数控化改造的机械设计
计算机数字控制系统(Computer Numerical Control 简称为CNC 系统)。一个完整的现代化数字控制机床由数控装置,可编程控制器,电源模块,伺服模块,伺服电机,反馈系统,机床控制面板,人机通讯单元,手持单元,液压系统,润滑系统,冷却系统,机床本体,滚珠丝杠,自动换刀系统,等等组成。
数控机床的生产率高,设备柔性好,使工人的劳动强度大为减轻,具有较高的经济效益,能加工普通机床所不能加工的复杂形面。由于数控机床的优越性,在国际竞争日益激烈、产品品种变化频繁的形势下,各国都致力与开发生产各种数控机床,其中将普通机床改造为经济型数控机床,简单方便,易于实现,使系统的性能价格比大为提高。
本次的设计题目是将C6140普通车床改造成为MCS-51系列单片机控制的经济数控车床。由于是初次设计,所以经验有限,在设计过程中难免会出现不足之处,还请各位老师,同学们多多指导,帮助。设计项目设计过程及说明主要结果
一、脉冲当量的选择脉冲当量由设计任务书可知:
纵向:0.01mm/脉冲
横向:0.005mm/脉冲
纵向:
0.01mm/脉冲
横向:
0.005mm/脉冲
二、切削力计算1、设计任务书给出床面上最大加工直径为:
D MAX=400mm
2、用经验公式计算下图纵车外圆时的各切
削分力:
①主切削力:
F Z =0.67* D MAX1.5
=0.67*4001.5
=5360N
纵车外圆时的
主切削力:
F Z =5360N
设计项目设计过程及说明主要结果
二、切削力计算②再按以下比例可求出分离力F X和F Y
F X:F Y:F Z=1:0.25:0.4
C6140车床数控化改造课程设计
纵 、横 向 进 给 传 动 部 件 的 计 算 和 选 型 主 要 包 括 :确 定 脉 冲 当 量 、 计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、设计减速箱、选择步进电动机 等。
4.1 脉冲当量的确定
步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的轨型元
件 。对 于 每 一 个 电 脉 冲 ,步 进 电 机 都 将 产 生 一 个 恒 定 的 步 进 角 位 移 ,
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第一节 设计任务
1.1 题目:CA6140 车床纵、横向进给系统经济型数
控改造设计
C6140 型普通车床是一种加工效率高,操作性能好,并且社会 拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明,将其改造为数控机 床,无论是经济上还是技术都是确实可行了。
一般说来,如果原有车床的工作性能良好,精度尚未降低,改 造后的数控车床,同时具有数控控制和原机床操作的性能,而且在 加工精度,加工效率上都有新的突破。
术方向过渡的主要内容之一。 机 床 作 为 机 械 制 造 业 的 重 要 基 础 装 备 ,它 的 发 展 一 直 引 起 人 们 的
关注,由于计算机技术的兴起,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 控机床的诞生和发展。
随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革, 各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了 全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集 微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一 体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性 自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前,数控技术正 在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式 实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了 超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模 糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高 效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了 在 线 诊 断 和 智 能 化 故 障 处 理 ; 在 网 络 化 基 础 上 , C A D / C A M与 数 控 系 统集成为一体,机床联网,实现了中央集中控制的群控加工。
CA6140车床数控化改造设计解析
CA6140车床数控化改造设计解析
一、背景介绍:
CA6140车床是一种常见的传统车床,它通过手动操作来控制工件加
工过程,由于操作依赖于操作人员的经验和技能水平,加工效率低且容易
受到人为因素的影响。为了提高加工效率和加工精度,以及减少人为错误
带来的质量问题,对CA6140车床进行数控化改造是一个重要的研究方向。
二、数控化改造的目标:
1.提高加工效率:通过数字控制系统控制各个工作参数,实现工件的
自动化加工,提高加工效率。
2.提高加工精度:通过数控系统的精确控制,保证工件加工的精度和
一致性。
3.降低人为错误:将操作人员对机床的依赖度降低,减少人为错误对
产品质量的影响。
4.增加功能灵活性:数控系统可以灵活地调整参数,以适应不同工件
的加工需求。
三、设计方案:
1.数控系统选型:选择一款适合CA6140车床的数控系统,该系统应
具有稳定可靠的性能和完善的功能,能够满足车床加工的需求。
2.导轨和滑块改造:对原有的导轨和滑块进行改造或更换,以提高加
工精度和稳定性。
3.主轴改造:对原有的主轴进行改造或更换,以提高转速控制的精度和可靠性。
4.伺服电机安装:在车床的各个轴向上安装伺服电机,由数控系统控制其运动,以实现自动化加工。
5.完善的自动化装置:设计并安装自动换刀装置、自动送料装置等,以提高加工效率和减少人为操作。
6.编程软件开发:根据数控系统的特点,开发适合CA6140车床的编程软件,以便操作人员能够方便地进行程序编写和调整。
7.操作界面设计:设计一个简洁明了的操作界面,方便操作人员进行监控和调整。
四、预期效果:
C6140普通车床改造数控车床设计(实用)文档
C6140普通车床改造数控车床设
计
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C6140普通车床改造数控车床设计(有全套图纸)
目录
前言 (2)
一、设计方案的确定 (3)
1.1 总体设计方案的确定 (3)
1.2 机械部分的改进设计与计算 (3)
纵向进给系统的设计选型 (3)
横向进给系统的设计与计算 (10)
二、步进电动机的选择 (14)
2.1 步进电动机选用原则…………………………………………
14
2.2 步进电机的选型……………………………………………
15
C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15)
C6140横向进给系统步进电机的确定 (15)
110BF003型直流步进电动机主要技术参数 (16)
110BF004型直流步进电动机主要技术参数 (16)
三、经济型数控系统选型 (17)
四、电动刀架的选型 (18)
五、编制零件工序及数控程序实例 (19)
5.1 机床改造参数的选择 (19)
车床纵向运动由z向步进电动机控制 (19)
车床横向运动由X向步进电动机控制 (19)
5.2 程序设计 (19)
数控机床参数及约定 (19)
编程参数说明 (19)
结论 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
毕业设计是对机械设计制造及其自动化专业课程学习的一个总结。
针对学习的课程和实际工作,选择了蜗杆传动设计。蜗杆传动减速机设计包含了轴类零件、齿轮类零件、箱体类零件等典型零件设计,能够比较全面地运用所学知识,巩固所学习的专业知识。
减速机是在原动机和工作机之间的闭式传动装置,蜗杆减速机是一种常用的减速机,用于交错轴间传动运动及动力,特点是传动比大,工作较平稳,噪声低结构紧凑,可以自锁。
C6140普通车床数控化改造
如加工螺纹或丝杠 时, 为保证主轴每转一转 , 刀 具准确移动一个导程, 须配置主轴脉冲发生器作 为主 轴位置信号的反馈元件 。因此车床主要用于加工法 兰, 加工螺纹几乎不用 , 因此此车床改造未配置主轴 脉冲发生器 , 在此简单带过不再赘述。
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。 某钢 材加 工分公 司拥 有量 较 大 的 C 10型普 通 64
车床 , 为了节约资金 , 降低成本 , 利用原来精度高、 操 作性能好 的部分普通机床进行数控化改造 , 提高机械 设备的数控化率以下阐述改造方案及实施措施。 普 通机 床进行 数控 改造后 , 系统应 能控制 主轴转 速并 实 现其 正反转 ; 控制 工 作 台实 现 纵 向 、 向和垂 横 直方向的进给运动 ( 车床刀架能实现纵 向和横 向的 进给运动并 自动转位换刀 ; 加工螺纹时应保证 主轴转 1 , 转 刀架移动 1 个被加工螺纹的导程) 通过键盘输 ; 人加工程序 ; 由显示器显示加工状态等 。因此 , 普通 机 床 的数控 改造 内容 有 以下 两大部 分 。
图 1 伺 服进 给机构总方案
2 2 进给 系统 .
() 1 机械部分
主传动系统基本不变, 进给系统
采用滚珠丝杠螺母副代替原有普通丝杠螺母副。 () 2 数控部分 采用 J K 3 6型控制系统, B 一0 由 功率步进电机经一级齿轮减速后驱动 、 轴。 】 ,
CA6140普通车床数控化改造设计
- 12 - ....................................................................................................... 立建的点考参 5 - 12 - .............................................................................................. 正校的尺栅光 2.4 - 02 - .............................................................................................. 装安的尺栅光 1.4 - 02 - ............................................................................................... 试调与装安尺栅光 4 02 - ...............................................................................................................器码编 7.3 -
.................................................................................................造改的副轨导动滑 6.3 - 91 - .............................................................................................. 统系动传轴主 5.3 - 91 - .................................................................................................. 择选的架刀 4.3 - 81 - ................................................................................... 造改的统系给进向横 3.3 - 11 - ................................................................................... 造改的统系给进向纵 2.3 - 9 - ............................................................................................ 造改的统系控数 1.3 - 9 - .......................................................................................法方造改控数的构结要主 3 - 8 - ............................................................................................ 定确的案方造改 3.2 - 8 - ............................................................................................ 证论的案方造改 2.2 - 7 - ..................................................................................................... 务任的造改 1.2 - 7 - ................................................................................... 案方与思构的造改控数床车.2 ..........................................................性要必的造改化控数床机 3.1 。签书义定未�误错 ........................................................容内的造改化控数床车 2.1 ..................................................................................... 义意的造改化控数床车 2.1.1 ............................................................................. 状现的展发国我在床机控数 1.1.1 ...................................................................................... 义意和景背的造改床机控数 1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 论绪
CA6140普通车床的数控化改造设计
摘要
普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下,然后再对普通车床进行适当的机械改造,改造的内容主要包括:
(1) 床身的改造,为使改造后的机床有较好的精度保持性,除尽可能地减少电器和机械故障的同时,应充分考虑机床零部件的耐磨性,尤其是机床导轨。
(2) 拖板的改造,拖板是数控系统直接控制的对象,所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠,提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。
(3) 变速箱体的改造,由于采用数控系统控制,所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计,从而再对箱体进行改造。
(4) 刀架的改造,采用数控刀架,这样可以用数控系统直接控制,而且刀架体积小,重复定位精度高,安全可靠。
通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件,这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。
关键字:普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论
我国数控机床的研制是从1958年开始的,经历了几十年的发展,直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后,我国的数控技术才有质的飞跃,应用面逐渐铺开,数控技术产业才逐步形成规模。
由于现代工业的飞速发展,市场需求变的越来越多样化,多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重,普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换,不仅资金投入太大,成本太高,而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快,特别是微电子技术和计算机技术的发展更快,应用到数控系统上,它既能提高机床的自动化程度,又能提高加工精度,所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。
CA6140普通车床数控化改造设计书
CA6140普通车床数控化改造设计书1.绪论
数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造中发挥着巨大的作用,很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题,且能稳定产品的加工质量,大幅度提高生产效率。但是,发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大,这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床,而去购买昂贵的数控机床,势必造成巨大的浪费。因此,普通机床的数控化改造大有可为。
金属切削机床是加工机器零件的一个主要设备。它担负的工作量,约占机器总制造量的40-60%。机床的计术水平直接影响机械制造工业和劳动生产率。
金属切削机床是人类在改造自然的长起生产实践中,不断改进生产工具的基础上发展起来的。近些年来我国机床工业已取得很大成就。但和世界先进水平相比,还有较大的差距。主要表现在大部分高精度和超密机床的性能还不能满足要求。精度保持性也很差。特别是高效自动化和数控机床的产量,技术水平和质量等方面都明显落后。我国的技术人员素质还跟不上现代机床技术飞速发展的需要。
通过写这次毕业设计,学会了综合运用机械课程设计和其它课程地理论和实际知识,掌握了机械设计的一般能力,树立了正确的设计思想,培养了分析和解决问题的能力。
学会了从机械功能的要求出发,会合理选择传动机构类型,制定设计方案,正确计算的工作能力。确定它的尺寸,形状,结构及材料,并考虑制造工艺,使用,维护,经济和安全等问题,培养机械设计能力,机床设计是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能,运用有关的科学技术知识,所进行的创造性的劳动。随着生产的发展,使用部门对机床的要求也在不断地提高,而科学技术的发展和工艺水平的提高,又为制造部门创造了实现使用要求的条件,从而使机床的设计与制造获得了迅速的发展。
CA6140普通车床数控改装设计(纵向)
摘要
数控机床作为机电液气一体化的典型产品,能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题,加工质量稳定,生产效率较高。
购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高,许多企业在短时间内无法实现,这严重阻碍企业设备更新的步伐。为此把普通机床数控化改造,不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径,提升企业竞争力,在我国成为制造强国的进程中,占有一席之地。本文的主要内容有:
1.对普通车床数控化改造经济性评价详细论证,确定普通车床数控化改造方案;
2.对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计,支承方式的设计与轴承型号选择,步进电机选择等进行了详细研究;
3.对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较,根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号,提出选择方法;
4.为保持切削螺纹的功能,仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型,脉冲发生器直接与主轴间连接方法,并形成了相应的技术图;
5.拆卸普通机床,甩掉原有进给箱等,对主传动系统的进行大修,滑板贴塑与铲刮调试,对机床相关部件和参数进行测绘、测量;
6.绘出相应的零件图和装备图;
7.给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。
关键词:普通车床、数控、改造
I
II
Abstract
As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and pneumatic integration, numerically controlled machines have a stabilization quality and high efficiency, and can solve problems such as complex structure, high precision, mass production, part variety in machining.
机械机床毕业设计3C6140车床数控改造
机械机床毕业设计3C6140车床数控改造3C6140车床是一种常见的机械机床,通过对其进行数控改造,可以提高生产效率和加工精度,并且降低操作难度。本文将介绍3C6140车床数控改造的相关内容。
首先,数控改造的目的是将传统的手动车床转变为数控车床,通过电脑控制实现自动化加工。数控车床具有自动换刀、自动加工等功能,可以适应不同的工件加工需求。
数控改造的第一步是安装数控系统。选择合适的数控系统对于数控改造的成功至关重要。常见的数控系统有CNC、FANUC等。根据车床的结构和工艺要求选择适合的数控系统,并正确安装和调试。
第二步是更换电机和驱动装置。传统的手动车床使用交流电动机,而数控车床需要使用伺服电机或步进电机。因此,需要将原有的电机更换成适合数控车床的电机,并配备相应的驱动装置,以实现高速运动和精确定位。
第三步是添加数控零件。数控车床需要安装一些特殊的数控零件,如编码器、传感器等。编码器用于测量运动轴的位置,传感器用于检测工件的尺寸和形状。这些数控零件与数控系统相连接,通过数据传输与数控系统进行通信,使车床能够实现自动化加工。
第四步是编写数控程序。数控程序是数控车床进行加工的指令集,可以通过编程语言(如G代码)编写。编写数控程序需要了解加工工艺和机床的运动方式,以确保加工精度和效率。
最后一步是进行调试和优化。数控车床数控改造完成后,需要进行调试和优化,以确保各个部件协调运转。在调试过程中,需要检查机床运动的精度和稳定性,调整各个参数以获得最佳的加工效果。
总之,将3C6140车床进行数控改造可以提高生产效率和加工精度,适应不同的工艺要求。通过安装数控系统、更换电机和驱动装置、添加数控零件、编写数控程序以及进行调试和优化,可以将手动车床转变成数控车床,实现自动化加工。数控改造是现代化生产的必然选择,对于提高企业竞争力和产品质量有着重要的作用。
C6140C1普通车床的数控化改造设计
三、编程示例
N10 G90(绝对编程模式) N20 G00 X0 Y0(快速移动到起始点) N30 G01 X20 Y0 F100(直线插补,切削圆柱表面) N40 G01 X20 Y50(直线插补,切削 圆柱表面) N50 G01 X0 Y50(直线插补,切削圆柱表面) N60 G01 X0 Y0(直 线插补,切削圆柱表面) N70 G00 Z10(快速移动到Z轴10mm位置) N80 M30 (程序结束)
3、控制模块:基于数控系统和专用软件,实现对车床的精确运动控 制以及加工过程的实时监控。
3、经济效益:经过数控化改造后,C6140C1普通车床在降低生产成本的同时, 提高了加工效率和产品质量。改造后的车床为企业带来了显著的经济效益。
参考内容
内容摘要
随着科技的不断发展,制造业正在快速变革,向着更高精度、更高效率的目 标迈进。在这个过程中,普通车床的数控化改造成为了制造业转型升级的重要手 段。本次演示将介绍C6140普通车床数控化改造的背景和意义,分析普通车床的 不足,提出数控化改造方案,并举例说明编程方式及改造效果。
四、改造效果分析
四、改造效果分析
经过数控化改造后,C6140普通车床可以显著提升加工精度和效率。首先,数 控系统的精确控制使得加工精度得到了大幅提高,有效避免了人为误差和经验误 差。其次,数控化改造使得车床自动化程度提高,减少了人工干预和调整的时间, 从而提高了生产效率。此外,改造后的车床可以适应多种复杂零件的加工需求, 拓展了车床的应用范围。
CA6140普通车床的数控化改造设计毕业设计
目录
一、课程设计的目的和要求 (2)
二、总体方案的设计 (3)
三、机械部分设计 (5)
四、数控系统设计 (10)
五、总结与参考书 (14)
第一章课程设计的目的和要求
一.课程设计的目的
机床数控系统课程设计是机械类专业机电一体化课程的重要实践性教学环节之一.是综合运用所学过的机械、电子和计算机知识而进行的一项机电结合的基本训练。其目的是:
1.能够正确运用机床数控技术等课程的基本理论和有关知识,学会设备数控化改
造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算。
2.通过对设备改造的机械部分设计,掌握数控设备典型零件的计算方法以及正确
的结构设计方法。
3.通过设备的数控系统硬件和软件设计,掌握简单数控系统硬件及软件设计的基
本方法。
4.通过课程设计,初步树立正确的设计思想,培养分析问题和解决问题的能力。
5.提高应用手册、标准及编写文件等资料的能力。
二.课程设计的内容
完成一台CA6140普通车床的数控化改造。利用微机对纵、横进给系统进行开环控制,纵向脉冲当量0.01mm,横向脉冲当量0.005mm。刀架采用电动自动转位刀架,主轴变速采用电磁离合器有极变速。具体内容如下:
1.总体方案的分析、比较、论证。
2.机械部分设计。重点是进给传动系统机构的结构设计及伺服电机的选择计算。
3.数控系统设计。硬件部分完成微机控制系统电气原理图设计;软件部分包括主要程
序框图和部分汇编程序设计。
4.编写课程设计说明书
说明书是课程设计的总结性技术文件,应叙述整个设计的内容,包括总体方案的确定,系统框图的分析,机械传动设计计算,电气部分的设计说明,选用元器件及其参数的说明,软件设计及其说明等。
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C6140普通车床数控化改造设计方
案
有11.34万台,这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点,因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了,这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。
对于我国的实际情况,大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的,只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说,能充分发挥设备的潜力,改造后的机床比传统机床有很多突出优点,由于数控机床的计算机有很高的运算能力,可以准确的计算出每个坐标轴的运动量,加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力,可以将输入的程序记忆和存储下来,然后按程序规定的顺序自动去执行,从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序,就可以实现另一工件的加工,从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样,要重新了解机床操作和维修,也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力,另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,操作和维修方面培训时间短,见效快。另外,数控改造可以充分利用现有地基,不必像购入新机那样需要重新构筑地基,还可以根据技术革新的发展速度,及时地提高生产设备的自动化水平和档次,将机床改造成当今水平的机床。
数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础,不但技术上具有先进性,同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性,且投入费用低,用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益,已成为我国设备技术
改造中主要方向之一,也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。
第一节 设计任务
1.1题目:C6140普通车床数控化改造设计
1.2 任务
将一台C6140普通车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下:
(1)床身上最大加工直径mm 400;
(2)最大加工长度mm 1000;
(3)X 方向(横向)的脉冲当量脉冲/005.0mm x =δ,Z 方向(纵向)
脉冲/01.0mm z =δ;
(4)X 方向最快移动速度max 2500/min x v mm =,Z
方向为m in /6000max mm v x =; (5)X 方向最快工进速度min /400max mm v f x =,Z 方向为
max 700/min x f v mm =;
(6)X 方向定位精度mm 01.0±,Z 方向mm 02.0±;
(7)可以车削柱面、平面、锥面与球面等;
(8)安装螺纹编码器,可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹,最大
导程mm 24;
(9)安装四工位立式电动刀架,系统控制自动选刀;
(10) 自动控制主轴的正转、反转与停止,并可输出主轴有级变
速与无级变速信号;
(11)自动控制冷却泵的启/停;
(12)安装电动卡盘,系统控制工件的夹紧与松开;
(13)纵、横向安装限位开关;
(14)数控系统可与PC机串行通信;
(15)显示界面采用LED数码管,编程采用ISO数控代码。
第二节总体方案的确定
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开环控制系统。
3.根据技术指标中的最大加工尺寸、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,且应有消间隙机构。
7.选择四工位自动回转刀架与电动卡盘,选择螺纹编码器等。第三节机械系统的改造设计方案
3.1主轴系统的改造方案
对普通机床进行数控化改造时,一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构,这样可以减少机械改造的工作量。主轴的正转、反转和停止可由数控系统来控制。
若要提高车床的自动化程度,需要在加工中自动变换转速,可用2~4速的多速电动机代替原有的单速主电动机;当多速电动机仍不能满足要求时,可用交流变频器来控制主轴电动机,以实现无级变速(工厂使用情况表明,使用变频器时,若工作频率低于Hz
70,原来的电动机可以不更换,但所选变频器的功率应比电动机大)。
改造C6140车床时,若采用有级变速,可选用超力生产的YD 系列kW
5.7变级多速三相异步电动机,实现4
2档变速;若采用无
~
级变速,应加装交流变频器,推荐型号为:F100-G0075T3B,适配kW
5.7
电动机,生产厂家为惠丰电子。
3.2安装电动卡盘
为了提高加工效率,工件的夹紧与松开采用电动卡盘,选用呼和浩特附件总厂生产的KD11250型电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系。
3.3换装自动回转刀架
为了提高加工精度,实现一次装夹完成多道工序,将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架,选用市宏达机床数控设备生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动刀架。实现自动换刀需要配置相应