題目:普通車床的數(shù)控技術(shù)改造及橫向機構(gòu)設(shè)計,答辯人: 指導老師:,主要內(nèi)容,一、課題研究的背景和現(xiàn)狀 二、課題研究的目的和意義 三、課題研究的主要內(nèi)容 四、課題研究的展望,一、課題研究的背景和現(xiàn)狀,目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機床數(shù)控化率不到3。用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)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(shù)控化率。,一、課題研究的背景和現(xiàn)狀,1.1 國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)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(chǎn)數(shù)控機床不能滿足市場的需求 1.2 國外數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀: 1) 國際機床市場的消費主流是數(shù)控機床 2) 國外數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化,一、課題研究的背景和現(xiàn)狀,1.3 數(shù)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,三、課題研究的主要內(nèi)容,3.1 普通車床介紹 C-類代號(車床類機床) W-結(jié)構(gòu)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) 63-主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10),普通臥式車床的結(jié)構(gòu)布局,三、課題研究的主要內(nèi)容,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(zhuǎn)運動。 進給箱是進給傳動系統(tǒng)的變速機構(gòu)。 交換齒輪箱是用來將主軸的回轉(zhuǎn)運動傳遞到進給箱。 溜板箱是接受光桿傳遞的運動，驅(qū)動床鞍和中、小滑板及刀架實現(xiàn)車刀的縱橫進給運動。,主要結(jié)構(gòu)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,主軸變速箱 功能： 支承主軸和傳動其旋轉(zhuǎn),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,溜板箱： 將絲杠或光杠旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榱锇搴蛙嚨兜闹本€進給運動,CXXX臥式車床的功能,三、課題研究的主要內(nèi)容,3.2 總體方案的確定 CXXX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(jīng)過大量實踐證明，將其改造為數(shù)控機床，無論是經(jīng)濟上還是技術(shù)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(shù)控車床，同時具有數(shù)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(shè)計應(yīng)考慮機床數(shù)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(gòu)的選擇等。,三、課題研究的主要內(nèi)容,普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)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(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。 車床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)、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)。,三、課題研究的主要內(nèi)容,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(yīng)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(yīng)有預緊機構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機構(gòu)。 采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。,三、課題研究的主要內(nèi)容,3.3 機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案 進給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案。 主傳動系統(tǒng)的改造方案 。 自動回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計,二、總體方案的確定 總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運動方式、進給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進給傳動方式和執(zhí)行機構(gòu)的選擇等。 （1）普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標定位，兩坐標直線插補、圓弧插補以及螺紋插補的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成連續(xù)控制型。,（2）普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進給伺服系統(tǒng)常采用步進電動機的開環(huán)控制系統(tǒng)。 （3）根據(jù)技術(shù)指標中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求，決定選用MCS-51系列的8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS-51系列8位機具有功能強、速度快、抗干擾、性/價比高等優(yōu)點。,（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等；還要選擇步進電動機的驅(qū)動電源以及主軸電動機的交流變頻器等。 （5）為了達到技術(shù)指標中的速度和精度要求，縱、橫向的進給傳動應(yīng)選用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙提高傳動剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預緊機構(gòu)等。,（6）計算選擇步進電動機，為了圓整脈沖當量，可能需要減速輪副，且應(yīng)有消除間隙機構(gòu)。 （7）選擇四工位自動回轉(zhuǎn)刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。,三、機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案 1主傳動系統(tǒng)的改造方案 對普通車床進行數(shù)控化改造時，一般可保留原有的主傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)，這樣可減少機械改造的工作量。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來控制。,若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉(zhuǎn)速，可用2速的多速電動機代替原有的單速主電動機；當多速電動機仍不能滿足要求時，可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現(xiàn)無級變速。,2安裝電動卡盤 為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動卡盤，選用呼和浩特機床附件總廠生產(chǎn)的KD11250型電動三爪自定心卡盤?？ūP的夾緊與松開由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)信控制。,3換裝自動回轉(zhuǎn)刀架 為了提高加工精度，實現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動刀架換成自動回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達機床數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LD4B-CK6140型四工位立式電動刀架。實現(xiàn)自動換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成。,4螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。數(shù)控車床加工螺紋時，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車床主軸位置信號的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動。,螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但它堵住了主軸的通孔。異軸安裝是指將編碼器安裝在床頭箱的后端。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無間隙柔性聯(lián)接，且車床主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。,5進給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案 （1）拆除掛輪架所有齒輪，在此尋找主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。 （2）拆除進給箱總成，在此位置安裝縱向進給步進電動機與同步帶減速箱總成。 （3）拆除溜板箱總成與快走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝縱向滾珠絲杠的螺母座與螺母座托架。,（4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式電動刀架。 （5）拆除橫溜板下的滑動絲桿螺母副，將滑動絲桿靠刻度盤一段鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄，保留刻度盤附近的兩個推力軸承，換上滾珠絲杠副。 （6）將橫向進給步進電機通過法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。 （7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。,四、進給傳動部件的計算和選型 縱、橫向進給傳動部件的計算和選型主要包括： 1、確定脈沖當量 2、計算切削力 3、選擇滾珠絲杠螺母副 4、設(shè)計減速箱 5、選擇步進電動機,五、繪制進給傳動機構(gòu)的裝配圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和步進電動機的計算、選型后，就可以著手繪制進給傳動機構(gòu)的裝配圖了。在繪制裝配圖時，需要考慮以下問題： （1）了解原車床的詳細結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。 （2） 根據(jù)載荷特點和支承形式，確定絲杠兩端軸承的型號、軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承的預緊和調(diào)節(jié)方式。,（3）考慮各部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應(yīng)保證絲杠兩端支承與螺母座同軸，保證絲杠與機床導軌平行，考慮螺母座、支承座在安裝面上的聯(lián)接與定位，同步帶減速箱的安裝與定位，同步帶的張緊力調(diào)節(jié)，步進電動機的聯(lián)接與定位等。 （4）考慮密封、防護、潤滑以及安全機構(gòu)等問題。例如，絲杠螺母的潤滑、防塵防鐵屑保護、軸承的潤滑及密封、行程限位保護裝置等。,（5）在進行各零部件設(shè)計時，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮裝配的順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 （6）注意繪制裝配圖時的一些基本要求。比如，制圖標準，視圖布置及圖形畫法要求，重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標注，重要配合尺寸的標注，裝配技術(shù)要求，標題欄等。,致 謝,我的論文寫作和課題研究是在各位老師和同學的關(guān)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：老師，他們淵博的知識，對教育的執(zhí)著，嚴謹?shù)闹螌W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(guān)心和幫助，他們勤奮嚴謹?shù)膶W習態(tài)度是我學習的榜樣。,謝 謝,