毕业论文：普通车床的数控化改造2 ㊣ 精品文档 值得下载

程序和数据的输入以及显示存储和打印。

数控装置数控装置是数控机床的核心。

它接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算逻辑判断和输入输出控制等功能。

伺服系统伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驭动部件。

它包括伺服电路和伺服电机组成。

般来说，数控机床的伺服驱动要求有好的快速响应性能，能灵敏而准确地跟踪由数控装置发出的指令信号。

测量反馈装置该装置由测量部件和响应的测量电路组成，其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

机床本体机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分。

数控机床的分类按伺服系统的控制原理可分为开环控制的数控机床半闭环控制的数控机床和闭环控制的数控机床。

开环控制的数控机床这类数控机床不带有位置检测装置，数控装置将零件程序处理后，输出数字信号给伺服系统驱动机床运动。

指令信号的流程是单向的。

如图所示。

图开环控制的数控机床闭环控制的数控机床这类机床带有检测装置。

它随时接受在工作台端测得的实际位置反馈信号，将其与数控装置发来的指令位置信号相比较，由其差值控制进给轴运动，直到差值为零，进给轴停止运动。

如图。

图闭环控制的数控机床闭环控制可以消除包括工作台传动链带在内的误差，从而定位精度高速度调节快，但由于工作台惯量大，给系统的设计和调整带来很大的困难，主要是系统的稳定性受到不利影响。

半闭环控制的数控机床半闭环控制的数控机床与闭环控制得到数控机床的区别在于检测反馈信号不是来自工作台。

而是来自电动机端或丝杠端连接的测量元件。

如图。

图半闭环控制的数控机床实际位置的反馈是通过间接测得的伺服电动机的角位移算出来的，因而控制精度没有闭环高，但机床工作的稳定性却由于大惯盆工作台被排除在控制环外，调试方便，因而广泛用于数控机床中。

数控机床的特点加工零件的适应性强，灵活性好。

加工精度高，产品质皿稳定。

生产率高。

减少工人的劳动强度。

生产管理水平高。

车床数控改造技术参数最大工件直径最大工件长度溜板及刀架重力纵向轴横向轴刀架快速移动速度纵向横向最大进给速度纵向横向定位精度主电动机功率启动加速时间第二章车床的总体改造和设计车床改造的总休方案图数控系统的总体框架总体框架说明机可采用工控机，可满足该控制系统的控制要求。

运动控制卡采用运动控制卡，该卡是种高速三轴步进电机运动控制卡，它有位的数字输入输出口，可实现三轴联动。

因此，它可以满足车床轴联动，实现直线，圆弧插补。

光电耦合电路的作用是能够隔离外部干扰信号对运动控制卡的信号冲击，提高系统的稳定性。

机床本体是由改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等。

步进电机及其驱动器要能够达到的加工精度要求。

各种限位开关减速开关，回零开关均安装在机床本体上，限位开关起着硬件硬限位的作用，当车床加工工件超出加工范围时，车床自动停止加工。

减速开关的作用是当车床刀架回零并走到车床零点附近时，减速开关被开启并通知车床减速走到零位置。

进给系统的设计考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统尽可能的要减少中间传动环节。

本车床的两轴进给系统去掉了原来的进给系统的中间传动环节，直接采用了步进电机刚性联轴器滚珠丝杆的传动方案。

拆除原来的丝杆，增加少量的机械附件，就可安装步进电机及滚珠丝杆螺母副。

控制系统的软件部分该车床控制系统采用系统。

其功能主要有读取零件的加工代码，编辑和编译代码，仿真加工包括加工前仿真和与加工同步仿真，回参考点，手工对刀，加工中断，超程软限位等功能。

它可处理进给速度，主轴速度及转速方向，刀具信息，功能等多种加工信息。

加工过程中，软件界面的状态栏还可以显示出刀具当前的坐标，加工状态，加工时间等信息。

改造后机床的特点具有与原机床致的刚度与强度具有与原机床致的加工范围。

纵向进给直线度与原机床样，其运动精度则有数控系统和纵向电机滚珠丝杠的精度保证。

横向进给的直线度和运动精度全部有改造部分的制造和装配精度保证。

可充分利用机床床身部分的已加工表面作为改造部分的定位和测量基准。

改造后的机床外型将类似于国产经济型数控车床，整体较美观大方。

第三章机床的电气改造数控系统的选择机床数控系统系统是数控机床的控制核心，随着机床数控技术的不断发展与进步，提高了数控机床的整体性能，尤其是它的加工精度和生产效率提高得更为显著，现在，数控机床已在机械工业生产中得到广泛应用。

目前市场上流行的数控系统，如各种控制。

程序启停子程序模块图程序起停控制梯形图当按下键，且三轴使能都加上时，发出循环脉冲当循环灯没亮，且循环在进行时，灯亮。

当按下键，且三轴使能都加上时，则发出加工停请求当循环停显示，则循环停止。

自动换刀控制程序模块刀架有刀架电机驱动，刀具盘上有个均匀分布的刀具位，程序完成对刀架正图反转及换刀图等控制。

图刀架正转梯形图图换刀梯形图报誉控制程序模块报警等控制程序主要有状态报警般故障报警低油位报警伺服报警主轴报警等图。

图状态报警梯形图主轴控制程序模块主轴控制主要包括对主轴正反转主轴风扇主轴使能等的控制图。

图主轴正反转控制梯形图代码表指令名功能指令名功能定位快速移动精加工循环直线插补切削进给内外圆粗车复合循环顺时针圆弧插补后刀座端面粗车复合循环逆时针圆弧插补后刀座封闭切削复合循环暂停准停轴向切槽循环返回机械零点径向切槽循环螺纹切削螺纹切削复合循环攻丝循环内外圆切削循环变螺距螺纹切削螺纹切削循环取消刀尖半径补偿端面切削循环刀尖半径左补偿后刀座恒线速控制刀尖半径右补偿后刀座恒转速控制坐标系设定每分进给宏指令每转进给第五章主运动传动系统总体方案的确定主运动传动系统的设计主传动系统的设计主要是根据变速传动系统的不同类型而决定的，而变速系统的类型应兼顾缩短变速所需的时间并能简化传动系统机构等因素综合来选择设计。

变速系统的类型主要有三种无级变速传动系统无级变速传动系统是指执行件的转速或速度在定的范围内连续地变化，这样可以使执行件获得最有利的速度，能在系统运转中变速，也便于实现自动化等。

机械系统中常用的无级变速装置有以下三种。

机械无级变速器机械无级变速器有钢球式科普型宽带式等多种结构，它们是依靠摩擦力来传递转矩，通过连续地改变摩擦传动副的工作半径来实现无级变速。

由于其结构简单传动平稳噪声小使用维修方便效率高，所以在各类机械如机床印刷机械电工机械钟表机械轻工机械纺织机械塑料机械化工机械等中得到了广泛的应用。

但由于摩擦副的弹性滑动，存在转速损失，故不能用于调速精度高的场合。

另外，它的变速范围小，通常变速范围为，少数可达，因此，为了满足执行件变速范围的需要，常串联有级变速机构如齿轮变速箱。

液压无级变速装置液压无级变速装置是利用油液为介质来传递动力，通过连续改变输入液动机或油缸的油液流量来实现无级变速。

它的传动平稳运动换向冲击小易于实现直线运动。

因此，常用于执行件要求直线运动的机械系统中。

如刨床拉床的主运动以及组合机床的动力滑台等。

电气无级变速装置电气无级变速装置是以直流并励电动机交流变频电动机或交直流伺服电动机步进电动机等为动力源，通过连续地变换这些电动机的转速来实现无级调速。

机械系统中的执行件在工作过程中，要求在整个变速范围内为功率转矩特性不同，而电动机的功率转矩特性必须与之适应，但是，不论是直流并励电动机交流变频电动机或是交直流伺服电动机，只是在额定转速以上至最高转速之间为恒功率调速，变速范围小，而在额定转速以下为恒转矩的，变速范围很宽。

如果执行件要求在整个变速范围内为恒功率调速，上述的无级调速器均不能适应，则须串联个有级变速装置来扩大恒功率调速范围，如些大型机床立式车床龙门刨床镗床等和数控机床以及数控纤维缠绕机，数控布带缠绕机等的主运动。

而对于数控机床的直线进给运动，则要求在整个变速范围内为恒转矩，此时可通过简单的固定传动链与执行件相连来满足要求。

有级变速传动系统由滑移齿轮交换齿轮交换皮带轮等变速传动副组成的传动系统可使执行件得到若干个所需要的转速，这种变速在范围内不能连续地变速，属于有级变速。

它传递的功率大，变速范围宽，传动比准确，工作可靠，但有转速损失。

有级变速较广泛地应用于通用机床，尤其是中小型通用机床中。

固定传动比的传动系统如果机械系统的执行件要求以固定的转速速度工作，则连接动力源与执行件的传动系统属于固定传动比的传动系统，既该系统是由若干个固定传动比串联组成。

经过调研查阅资料可知，大部分数控机床采用分级变速机构，并采用电磁离合器进行自动变速，而经济型数控机床大多数是在原有普通机床的基础上进行改进，并采用简单的数控系统变速进给机构，自动刀架，具有经济的突出特点，现在这种机床在小型私营企业正被大量使用，但也存在些如在加工过程中不能自动变速等缺点，为了使能设计的机床在时常上更具竞争力，因此采用无级变速传动系统中的机械无级变速器。

但是光靠机械无级变速器变速范围较窄，不能满足的设计要求，为了扩大机床的变速范围，常在无级变速系统后面串联分级变速机构。

在本设计中，我采用的是无级变速与分级变速综合的分级变速系统。

这种变速方式是在大中型数控机床中采用较多的种变速方式，常通过几对齿轮降速，增大输出扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。

部分小型数控机床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需的扭矩。

其传动原理如下图所示图电动机的选择电动机工作方式的确定电动机工作时会发热，它不仅取决于负载的大小，也和负载持续的时间的长短密切相关，这是选择额定功率时必须考虑的。

按电动机的不同发热情况，可以分为三种工作方式或称工作制，即连续工作方式短时工作方式和断续周期性工作方式。

我设计的数控仪表车床其工作时间般较长，温升可以达到稳定值，电机的负载可能是恒定或大小基本恒定的常值负载或变化负载，因此属于连续工作方式。

电动机类型的确定由于电动机为连续工作方式，负载平稳，且经常启动制动和正反转，因此因优先采用鼠笼式异步电动机。

电动机型号的选择根据设计要求主电动机功率为，且电动机类型为异步电动机，根据参考书籍机械零件设计手册，选择电动机型号为的电动机。

其主要技术数据为额定功率，转速，电流，效率为，功率因素，最大额定转矩，堵转转矩额定转矩，转子转动惯量，重量。

箱体的结构设计箱体材料选用中等强度的灰铸铁。

箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸而定，其外形尺寸为长宽高。

为了减少材料减轻重量，应选择较小尺寸。

而为了减小箱体的传声作用，降低噪声，则应适当增加箱壁厚度，以增加阻尼系数。

为此，选取壁厚为。

由于箱体轴承孔的影响，将使扭转刚度下降，弯曲刚度也将下降。

为了使其有足够的刚度，凸台厚度为。

箱体在床身上的安装方式，采用固定式安装。

用箱体底部平面与底部突起的两个小垂直面定位，并用螺钉和压板固定。

第六章机床进给传动系统的总体设计车床的进给系统由横向和纵向运动组成，横向进给系统如图所示图设计和选用进给系统应注意充分减少摩擦阻力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙以及减小运动件的惯性。

摩擦阻力主要来自丝杠和导轨，因此，丝杠的导轨的滚动化是减小摩擦的重