普通铣床X6132的数控化改造设计

毕业设计题目:X6132普通铣床数控改造姓名；学号：专业：年级：指导教师：完成时间：内容摘要普通铣床数控化改造是运用现代数控技术，对现有普遍铣床进行局部结构改造，以实现半自动化或全自动，改善铣床的技术性能指标，解决机械制造中普通铣床，其加工精度较低、不能批量生产、自动化程度不高，自适应性差的问题，拓展加工结构复杂、精密、批量、零件多变的功能，提高质量稳定和生产效率，使之局部或全部达到新数控铣床的水平。

同时，普通铣床数控化改造，能解决许多企业在短时间内无法实现全部更新数控设备，是一条投资少、提升产品质量、生产效率和企业竞争力的捷径。

通过对X6132普通铣床的数控化改造，掌握数控设备改造的基本方法, 学会分析设备机械、电气部分的改造方案和零部件选用规则，对将来到企业中进行普通铣床的数控化改造具有一定的指导意义，为促进我国数控设备运用和发展, 提高民族高技术机电设备的技术水平, 具有良好的社会效益和经济效益。

关键词：数控；改造；铣床目录1. 普通铣床数控化改造概论1.1 普通铣床数控化改造的意义1.2 普通铣床数控化改造优点2．X6132普通数控改造总体方案的设计2.1设备改造后的要求2.2.数控铣床改造的总方案设计3.机械传动部分的改造与设计3.1主电动机功率的计算3.2 纵向进给系统的改造与设计3.2横向进给系统的改造与设计4.电控系统的改造与设计4.1国内外数控系统的发展趋势4.2数控系统的类型和特点4.3数控系统选型因素4.4西门子数控系统的特点、功能、主要参数4.5变频器选择4.5.1变频器的作用和类型4.5.2变频器的选择原则和方法4.6驱动器的选型4.7编码器的选型4.8铣床数控化改造的数控系统功能5. X6132普通数控化的电控改造与设计5.1主电机控制电路设计5.2进给系统的控制设计6.X6132数控化铣床安装与调试6.1 X6132数控化铣床机、电系统的安装6.2 X6132数控化铣床的调试与运行7.设计小结8.致谢9.参考文献10.X6132普通数控化改造的主要零配件的清单11. 附X6132普通铣床控化改造的主要图纸11.1．X6132普通数控化的接口电路图、控制电路图、主电路图11.2．X轴进给系统的机械装配图；11.3．Z轴进给系统的机械装配图；11.4、主要零件的零件图X6132普通铣床数控改造1.普通铣床数控化改造概论1.1 普通铣床数控化改造的意义随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通铣床已不能适应这些要求，数控铣床应运而生。

这种新型铣床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。

它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后铣床控制的发展方向。

在过去的几十年，虽然金属切削的基本原理变化不大，但随着社会生产力的发展，要求制造业向自动化和精密化方向发展，而刀具材料和电子技术的进步，特别是微电子技术、电子计算机的技术进步，运用到控制系统中，既能帮助铣床的自动化，又能提高加工精度。

这些都要求对旧铣床进行改造。

另外，在经济方面，用铣床的数控改造比更新设备节约50%的资金。

再加上市场的原因，由于目前铣床市场供给无法满足大量的铣床设备的更新需要，因此更显示出铣床数控改造的必要性。

对于我国的实际情况，大批量的购置数控铣床是不现实也是不经济的，只有对现有的铣床进行数控改造。

数控改造相对于购置数控铣床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的铣床比传统铣床有很多突出优点，由于数控铣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。

数控铣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”。

改造后的铣床不象购买新机那样，要重新了解铣床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。

改造可以精确计算出铣床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对铣床的特性早已了解，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，将铣床改造成当今水平的铣床。

数控技术改造铣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内容之一。

1.2 普通铣床数控化改造的优点铣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，促使铣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铣床－数控铣床的诞生和发展。

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。

随着计算机的发展，数控铣床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的铣床传动及结构的概念发生了根本的转变。

数控铣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发展的先河。

数控铣床是以数字化的信息实现铣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，铣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，冷却泵的起停等各种操作和顺序动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，发出各种指令控制铣床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。

数控铣床与普通铣床相比，其主要有以下的优点：(1) 适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控铣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，具有稳定的加工质量；(3) 可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；(4) 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；(5)铣床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产效率高（一般为普通铣床的3~5倍）；(6) 铣床自动化程度高，可以减轻劳动强度改善劳动条件；(7) 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

数控铣床一般由下列几个部分组成：(8) 主机，他是数控铣床的主题，包括铣床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。

他是用于完成各种切削加工的机械部件。

(9) 数控装置，是数控铣床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

(10) 驱动装置，他是数控铣床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。

他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。

当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

(11)辅助装置，指数控铣床的一些必要的配套部件，用以保证数控铣床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。

它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和(12) 编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

还具有良好的经济效益；有利于生产管理的现代化；数控改造费用低；机械性能稳定可靠，结构受限；可充分利用现有的条件；可以采用最新的控制技术；交货期短，可满足生产急需等优点。

数控铣床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。

我国数控机铣床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在铣床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。

但是，国产数控铣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。

我国是一个铣床大国，有三百多万台普通铣床。

但铣床的素质差，性能落后，单台铣床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。

旧铣床的数控化改造，顾名思义就是在普通铣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。

随着数控铣床越来越多的普及应用，数控铣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，铣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铣床一面利用数控、数显、PC技术改造普通铣床，并取得了良好的经济效益。

我国经济资源有限，国家大，铣床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控铣床，而我国的旧铣床很多，用经济型数控系统改造普通铣床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高铣床的自动化程度，比较符合我国的国情。

从上世纪，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧铣床。

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，铣床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

所以说，对我们本科毕业设计进行设备改造具有典型性和实用性。

2．X6132普通铣床数控改造总体方案的设计2.1设备改造后的要求对X6132普通铣床在我国机械制造业中得到广泛的应用, 它的床身上最大工件回转直径400mm, 最大工件长度 750 mm,主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工,数控化改造后应具备如下的工作性能：( 1) 实现齿轮正反转和齿轮变速。

( 2) 刀架能实现纵向和横向的进给运动, 可自动改变刀位, 完成刀具的选择。

( 3) 冷却泵、润滑泵的启停。

( 4) 刀具回参考原点的对刀方式。

( 5 ) 在 x, z 轴正、反向极限位置具有硬件限位保护。

( 6) 加工过程中的故障显示并报警。

对X6132普通铣床进行数控化改造的铣床能进行生产加工，其加工质量和精度（误差δ≤0.03mm）达到或改造前铣床出厂时的水平，接近同档次数控铣床的水平，数控改造的铣床其生产效率、安全性超过改造前普通铣床出厂是的水平。

因此, 对普通铣床X6132数控化的改造, 在确定总体改造方案的前提下, 对现有的机械、电气部分结构进行重新设计, 并选用性能可靠、价格合理的零配件。

2.2.数控铣床改造的总方案设计2.2.1项目调研通过到学校实训基地参观各类数控铣床结构和市场数控铣床配件调研，走访相关老师、以及网上访问、网上查资料等形式，基本搞清楚了用普通铣床改为数控铣床的基本结构、大体技术规范、数控系统与相关配件及零件等种类、型号、性能及大体价格，为方案初步设计及预算创造了条件，并为以后项目实施作技术准备。

2.2.2主要配置该方案采用德国的西门子802D数控系统，主轴电机为7KW步进电机，LF2000-G5-5R5T3变频器（国产技术），主轴传动直接实现无级变速；纵向、横向采用伺服电动机+弹性联轴器+滚珠丝杠副的传动方式，可实现自动换刀控制，带螺纹加工方式，整机采用半防护设计，外形美观大方、操作方便。