3604 臥式車床數控化改造設計—縱向進給系統(tǒng)設計,臥式,車床,數控,改造,設計,縱向,進給,系統(tǒng) 題目:臥式車床數控化改造設計——縱向進給系統(tǒng)設計,答辯人:閆紅旗 指導老師:張衛(wèi) 張少文,2009. 5. 16,2,主要內容,一、課題研究的背景和現狀 二、課題研究的目的和意義 三、課題研究的主要內容 四、課題研究的展望,3,一、課題研究的背景和現狀,目前機床數控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現在我國機床數控化率不到3％。用普通機床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機床的數控化率。,4,一、課題研究的背景和現狀,1.1 國內數控機床的發(fā)展現狀: 1) 除少量機床以FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2) 國產數控機床不能滿足市場的需求 1.2 國外數控機床的發(fā)展現狀: 1) 國際機床市場的消費主流是數控機床 2) 國外數控機床的網絡化,5,一、課題研究的背景和現狀,1.3 數控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢: 1)繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 2)向高速化和高精度化發(fā)展 3)向智能化方向發(fā)展,6,二、課題研究的目的和意義,,2.1 本課題研究的目的： 要求在對臥式車床的改造任務和功能需求作出認真分析的基礎上，做好總體改造方案設計及縱向進給系統(tǒng)的詳細設計。通過這一典型機電一體化產品的開發(fā)設計，培養(yǎng)綜合運用所學專業(yè)知識改造開發(fā)新產品及解決工程實際問題的能力。,7,二、課題研究的目的和意義,,2.2 本課題研究的意義： 數控機床是制造業(yè)實現生產現代化的主機,數控技術的水平高低和機床的數控化率是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。目前我國機床的數控化率還不到5%,新機床的數控化率也僅為6%。無論從數控技術水平和機床的數控化率都大大落后于西方發(fā)達國家。 由于機床以及技術的不斷進步,機床改造已是個”永恒”的課題。我國的機床改造業(yè),也從老的行業(yè)進入到以數控技術為主的新的行業(yè),具有重要的現實意義和使用價值: （1）節(jié)省資金。 （2）性能穩(wěn)定可靠。 （3）提高生產效率。,8,三、課題研究的主要內容,3.1 CA6140普通車床介紹 CA6140 C--類代號(車床類機床) A--結構特性代號 6--組代號(落地及臥式車床組) 1--系代號(臥式車床系) 40--主參數(最大工件回轉直徑的1/10),9,,C6140普通臥式車床的結構布局,10,三、課題研究的主要內容,CA6140普通車床各部分功能介紹 主軸箱是支撐主軸并帶動工件作回轉運動。 進給箱是進給傳動系統(tǒng)的變速機構。 交換齒輪箱是用來將主軸的回轉運動傳遞到進給箱。 溜板箱是接受光桿傳遞的運動，驅動床鞍和中、小滑板及刀架實現車刀的縱橫進給運動。,11,主要結構及運動特點,由主軸變速箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿、光桿、床身等組成,12,主軸變速箱 功能： 支承主軸和傳動其旋轉,13,進給箱： 變換被加工螺紋的種類和導程，以及獲得所需的各種進給量,14,溜板箱： 將絲杠或光杠旋轉運動變?yōu)榱锇搴蛙嚨兜闹本€進給運動,15,CA6140臥式車床的功能,16,三、課題研究的主要內容,3.2 總體方案的確定 C6140型普通車床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會擁有量較大的普通型車床。經過大量實踐證明，將其改造為數控機床，無論是經濟上還是技術都是確實可行了。一般說來，如果原有車床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數控車床，同時具有數控控制和原機床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破?？傮w方案設計應考慮機床數控系統(tǒng)的類型，計算機的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機構的選擇等。,17,三、課題研究的主要內容,普通車床數控化改造后應具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此數控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。 車床數控化改裝后屬于經濟型數控機床，在保證一定加工精度的前提下應簡化結構、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 根據普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經濟性要求，經濟型數控機床一般采用8位微機。在8位微機中，MCS—51系列單片機具有集成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高的性價比，因此，可選 MCS—51系列單片機擴展系統(tǒng)。,18,三、課題研究的主要內容,根據系統(tǒng)的功能要求，微機數控系統(tǒng)中除了CPU外，還包括擴展程序存儲器，擴展數據存儲器、I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數據和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅動電路，此外，系統(tǒng)中還應包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。 設計自動回轉刀架及其控制電路。 縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應滿足機床所要求的分辨率。 為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。 采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。,19,三、課題研究的主要內容,3.3 機械系統(tǒng)的改造設計方案 進給系統(tǒng)的改造與設計方案。 主傳動系統(tǒng)的改造方案 。 安裝電動卡盤。 換裝自動回轉刀架。 螺紋編碼器的安裝方案。,20,三、課題研究的主要內容,3.4 縱向進給系統(tǒng)的詳細設計與計算 脈沖當量的確定 。 切削力的計算。 滾珠絲杠螺母副的設計及計算。 齒輪傳動的計算。 步進電動機的選擇。,21,三、課題研究的主要內容,3.5 數控系統(tǒng)硬件電路設計和軟件設計 數控系統(tǒng)基本硬件組成。 單板機控制系統(tǒng)的設計 。 軟件設計 。,22,四、課題研究的展望,全功能的數控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國的一般中小企業(yè)購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產，希望對原有機床進行改造，進行數控化、自動化、以提高生產效率。經濟型數控機床系統(tǒng)就是結合現實的生產實際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價格。目前我國經濟型數控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡易NC系統(tǒng)，有力地促進了我國數控事業(yè)的發(fā)展。 改造后的車床，可手動、機動操作，操作簡單，使用方便，價格低廉，其性能價格比適中；而且還能解決復雜零件的加工精度控制問題，節(jié)約大量工裝費用，減輕工人的勞動強度，提高工人素質。,23,致 謝,我的論文寫作和課題研究是在各位老師和同學的關心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識，對教育的執(zhí)著，嚴謹的治學態(tài)度，使我終身受益。感謝我周圍的同學們，他們給了我無微不至的關心和幫助，他們勤奮嚴謹的學習態(tài)度是我學習的榜樣。,24,謝 謝,