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C6140車床數(shù)控化改造.ppt

上傳人:san****019 文檔編號:17184082 上傳時間:2020-11-13 格式:PPT 頁數(shù):35 大?。?17.10KB
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1、 成都紡織高等??茖W(xué)校 機械工程學(xué)院 C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計 班級: 機設(shè) 112班 姓名 :蒲顯東、李純偉、楊偉林、楊啟東、杜卿瑋 一、 C6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計 二、總體方案的確定 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 2安裝電動卡盤 3換裝自動回轉(zhuǎn)刀架 4螺紋編碼器的安裝方案 5進給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案 四、進給傳動部件的選型 1脈沖當(dāng)量的確定 2滾珠絲杠螺母副的選型(縱向) 3. 同步帶減速箱的設(shè)計(縱向) 五 、步進電動機驅(qū)動電源的選用 六 、進給伺

2、服系統(tǒng)機械部分設(shè)計 引 言 普通車床(如 C616/C6132、 C618/C6136、 C620/C6140、 C630等)是金屬切削加工最常用的一類機床。當(dāng)工件 隨主軸回轉(zhuǎn)時,通過刀架的縱向和橫向移動,能加工 出內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等,借助成型 刀具,還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。 圖 C6140普通車床的結(jié)構(gòu)布局 1-床腳 2-掛輪 3-進給箱 4-主軸箱 5-縱溜板 6-溜板箱 7-橫溜板 8-刀架 9-上溜板 10-尾座 11-絲杠 12-光杠 13-床身 車床數(shù)控化改造,顧名思義就是在車床上增加微型 計算機控制裝置,使其具有一定的自動

3、化能力, 以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝要求。 CNC系統(tǒng) 伺服系統(tǒng) 變頻器主軸控制 機床本體 CNC 變頻器 驅(qū)動器 伺服電機 普通車床刀架的縱向和橫向進給運動,是 由主軸回轉(zhuǎn)運動經(jīng)掛輪傳遞而來,通過進給箱 變速后,由光桿或絲桿帶動溜板箱、縱溜板以 及橫溜板產(chǎn)生移動。進給參數(shù)依靠手工調(diào)整, 改變參數(shù)時需要停車。刀架的縱向進給和橫向 進給不能聯(lián)動,切削次序需要人工控制。 對普通車床 進行數(shù)控化改造, 主要是將縱向和 橫向進給系統(tǒng)改 成用微機控制的、 能獨立運動的進 給伺服系統(tǒng);將 手動刀架換成能 自動換刀的電動 刀架。 一、 C6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計

4、主要 技術(shù)指標 如下: ( 1)床身上最大加工直徑 400 mm; ( 2)最大加工長度 1000 mm; ( 3) X方向 (橫向 )的脈沖當(dāng)量 x = 0.005 mm/脈沖 , Z方向 (縱向 ) z = 0.01 mm/脈沖; ( 4) X方向最快移動速度 vxmax = 3000 mm/min, Z方向 為 vzmax = 6000 mm/min; ( 5) X方向最快工進速度 vxmaxf = 400 mm/min, Z方向 為 vzmaxf = 800 mm/min; ( 6) X方向定位精度 0.01 mm, Z方向 0.02 mm ( 7)可以車削柱

5、面、平面、錐面與球面等; ( 8)安裝螺紋編碼器,可以車削公 /英制的直螺紋與 錐螺紋,最大導(dǎo)程為 24 mm; ( 9)安裝四工位立式電動刀架,系統(tǒng)控制自動選刀; ( 10)自動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止,并可輸出 主軸有級變速與無級變速信號; ( 11)自動控制冷卻泵的啟 /停; ( 12)安裝電動卡盤,系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開; ( 13)縱、橫向安裝限位開關(guān); ( 14)數(shù)控系統(tǒng)可與 PC機串行通信; ( 15)顯示界面采用 LED數(shù)碼管,編程采用 ISO數(shù)控代 碼。 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

6、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。 二、總體方案的確定 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成 連續(xù)控制型。 進給伺服系統(tǒng)常采用步 進電動機的開環(huán)控制系 統(tǒng)。 8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的 CPU。 ( 5)用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺 母副 ( 6)計算選擇步進電動機,為了圓整脈 沖當(dāng)量,可能需要減速輪副,且應(yīng)有消間 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。 1主傳動系統(tǒng)的改造方案 三、機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案 保留原有的主傳 動機構(gòu)和變速操縱 機構(gòu) 用 2速的多速電動機代替原有的單速主電動機;

7、 用 交流變頻器 來控制主軸電動機,以實現(xiàn)無級變速 采用有級變速時,可選用 7.5kW變極多速 三相異步電動機,實現(xiàn) 2檔變速 ; 選 用電動三爪自定心卡盤 2安裝電動卡盤 3換裝自動回轉(zhuǎn)刀架 選用四工位立式電動刀 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 它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動。 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

8、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(長 216 mm)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)將橫向進給步進電動機通過法 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。 其 公稱直徑為 40 mm,基本導(dǎo)程為 6 mm,雙螺母滾珠總?cè)?shù)為 3 2 = 6 圈,精度等級取 4級,額定動載荷為 13200 N,滿足要

9、求。 初選型號 四、進給傳動部件的計算和選型 控制系統(tǒng)的操作面板布置如圖所示。面板設(shè)置了 48個微動按鍵, 三個船形開關(guān),一只急停按鈕,顯示器包括 1組數(shù)碼顯示管和 7只發(fā) 光二極管。 圖 車床數(shù)控系統(tǒng)操作面板布置圖 六、控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 螺紋編碼器通常有兩種安裝形式 :同軸和異軸安裝。 X向步進電機的型號 110 BYG 5802, Z向步進 電機的型號為 130 BYG 5501. 七、步進電動機驅(qū)動電源的選用 為 5相混合式, 5線輸出,電機供電電壓 DC120 310V,電流 5A,驅(qū)動器型號 BD5A 1

10、、進給系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計 掛輪架系統(tǒng):全部拆除,在原掛輪主動軸處安裝光電脈沖 發(fā)生器。 進給箱部分:全部拆除,在該處安裝縱向進給步進電機與 齒輪減速箱總成絲杠、光杠和操作杠拆去,齒輪箱連接滾珠絲杠, 滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原來裝軸承座的部分。 溜板箱部分:全部拆除,在原來安裝滾珠絲杠中間支撐架 和螺母以及部分操作按鈕。 橫溜板箱部分:將原橫溜板的絲杠的、螺母拆除,改裝橫 向進給滾珠絲杠螺母副、橫向進給步進電機與齒輪減速箱總成安 裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連。 刀架:拆除原刀架,改裝自動回轉(zhuǎn)四方刀架總成 。 八、進給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計與計算 2、進給

11、伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型 進給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型內(nèi)容包括:確定脈沖當(dāng)量、計算切削力 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計、計算與選型、齒輪傳動計算、步進電機的計算和選型 等。計算簡圖如下圖所示: 1、確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量是指一個進給脈沖使機床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進給量 ,它是衡量數(shù)控機 床加工精度的一個基本參數(shù)。因此 ,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機床精度的要求來確定。 2、縱向滾珠絲杠螺母副的副的型號選擇 ( 1)滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球為滾動體的螺旋傳動元件。滾珠絲杠副 的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖所示 3、橫向滾珠絲杠螺母副的型號選擇 經(jīng)濟型數(shù)控改造的橫向進給的設(shè)計比較簡單,一 般是步進電機經(jīng)減速后驅(qū)動滾珠絲杠,使刀架橫向運動。 步進電機安裝在大拖板上,用法蘭盤將步進電機和機床 大拖板連接起來,以保證其同軸度,提高傳動精度。 4滾珠絲杠螺母副的精度等級: 數(shù)控機床根據(jù)定位精度的要求通常選用 1---5級精度的滾珠絲杠, 1---5級精度絲杠的行程公差數(shù)值如下表所示:

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