題目:普通車床的數(shù)控技術(shù)改造及橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),答辯人: 指導(dǎo)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(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。用普通機(jī)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(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。,一、課題研究的背景和現(xiàn)狀,1.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀: 1) 除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2) 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求 1.2 國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀: 1) 國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床 2) 國(guó)外數(shù)控機(jī)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(shì): 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(hào)(車床類機(jī)床) W-結(jié)構(gòu)特性代號(hào) 6-組代號(hào)(落地及臥式車床組) 1-系代號(hào)(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(dòng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給箱是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的變速機(jī)構(gòu)。 交換齒輪箱是用來將主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到進(jìn)給箱。 溜板箱是接受光桿傳遞的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)床鞍和中、小滑板及刀架實(shí)現(xiàn)車刀的縱橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),由主軸變速箱、進(jìn)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(dòng)其旋轉(zhuǎn),進(jìn)給箱： 變換被加工螺紋的種類和導(dǎo)程，以及獲得所需的各種進(jìn)給量,溜板箱： 將絲杠或光杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榱锇搴蛙嚨兜闹本€進(jìn)給運(yùn)動(dòng),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(huì)擁有量較大的普通型車床。經(jīng)過大量實(shí)踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)都是確實(shí)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(shí)具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)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(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，還要求能暫停，進(jìn)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(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)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(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。 為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。 采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。,三、課題研究的主要內(nèi)容,3.3 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案 。 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì),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(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)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(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。 （3）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)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(jì)性要求，決定選用MCS-51系列的8位單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS-51系列8位機(jī)具有功能強(qiáng)、速度快、抗干擾、性/價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。,（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。 （5）為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。,（6）計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速輪副，且應(yīng)有消除間隙機(jī)構(gòu)。 （7）選擇四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架與電動(dòng)卡盤，選擇螺紋編碼器等。,三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，一般可保留原有的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)，這樣可減少機(jī)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(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，可用2速的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)；當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不能滿足要求時(shí)，可用交流變頻器來控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。,2安裝電動(dòng)卡盤 為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動(dòng)卡盤，選用呼和浩特機(jī)床附件總廠生產(chǎn)的KD11250型電動(dòng)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(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 為了提高加工精度，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動(dòng)刀架換成自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達(dá)機(jī)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(dòng)刀架。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。,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(jiǎn)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(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)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(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(dòng)刀架。 （5）拆除橫溜板下的滑動(dòng)絲桿螺母副，將滑動(dòng)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(gè)推力軸承，換上滾珠絲杠副。 （6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)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(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括： 1、確定脈沖當(dāng)量 2、計(jì)算切削力 3、選擇滾珠絲杠螺母副 4、設(shè)計(jì)減速箱 5、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī),五、繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算、選型后，就可以著手繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖了。在繪制裝配圖時(shí)，需要考慮以下問題： （1）了解原車床的詳細(xì)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(diǎn)和支承形式，確定絲杠兩端軸承的型號(hào)、軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承的預(yù)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(jī)床導(dǎo)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接與定位等。 （4）考慮密封、防護(hù)、潤(rùn)滑以及安全機(jī)構(gòu)等問題。例如，絲杠螺母的潤(rùn)滑、防塵防鐵屑保護(hù)、軸承的潤(rùn)滑及密封、行程限位保護(hù)裝置等。,（5）在進(jìn)行各零部件設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)的一些基本要求。比如，制圖標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)注，重要配合尺寸的標(biāo)注，裝配技術(shù)要求，標(biāo)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(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對(duì)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(shí)，對(duì)教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。感謝我周圍的同學(xué)們，他們給了我無微不至的關(guān)心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣。,謝 謝,