C6132型车床用微机数控系统改造的设计【含4张CAD图纸】【JC系列】
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材料制备机械设计理论中的新趋势和新问题王艾伦,段吉安,黄明辉,钟 掘(中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083)摘 要: 在全面综述材料制备机械技术及设备发展动态的基础上,提出了研究领域的几个新问题和发展方向,如通过集成和融合现代相关前沿科学和技术,生产具有超常和特殊性能的新概念材料等,并进行了简要分析和讨论.关键词: 界面;超常物理场;制备机械;功能材料1机械材料加工的时代背景在人类进步的一段长时间范围内,许多工具、机械和方法被提出来;不同的原料用不同的工具来加工。原料及其处理过程已经变成了推动人类进步不可缺的一部份。在当前世界中日益激烈的竞争和人们追求幸福生活的今天,物质的功能已经远远超出了人类现有的并不断增长的知识及想象。例如:神秘原料功能,半导体材料,原料能量有吸力的材料,在航空领域中占有70%份额的强力铝合金45um的薄金属片,用各向异性深冲压金属板在1%以下;电子铝箔与强耐热铝合金已经被应用到航空、宇宙及深海领域中,等等;在原料加工加工领域中不同的时间段里,材料重要发展趋势就这样形成了: (1)在特殊的物理领域里制造原料加工机械,是为了能有特殊的质地结构和辅助性的加工功能。例如:运用热能和机械能能够突破科学技术的极限,将一些不常用的能量,例如:微波、化学能、生物能等等,一个接一个的被引入到材料加工中来,因此一些加工特殊能量原材料的加工设备就被制造出来了。 (2)突破传统的物质限制,将溶化、凝固、造型一体化,然后加热得到具有特殊功能的原料,这样就可以降低加工费用。例如:材料加工整形技术,比如像快速翻滚,喷雾处理、塑胶成型、喷射造型法、高能量射束等等被应用。 (3)原料加工处理正在向高速、重载和高精度在线控制方向上迈进。例如:轧制速度达到130m/s,压力变形已达到300MPa,尺寸精度达到了0.1um,成型精度已达到0.1i;浓度精度已达到0.1MPa。由于这些原因,原料加工机械设备设计理论将科学与技术相关联的领域有机的结合起来设计生产一中新概念材料加工设备是可能的。2对于新概念材料加工设备的期望功能 (1)要有能力生产具有特殊物质的领域;能传送那些对于新概念材料加工在特定的物质环境下是非常必要的特殊能流。例如:在高温环境下能使那些高温波或者脉冲以超过104106K/s的速度冷却下来;将外表面的凝固、变形合成一体,然后在将超强接触面应力重新组合成新的分界面;融化的大金属薄片的湍流;随机的低频率磁场用于金属末加热的微波、用于大量凝固的超声波等等都已经被应用了。 (2)有能力在临界状态下工作,因此高稳定性和理想性能的处理设备是在加强技术条件和室外操作的保证。例如:禁止在润滑状态下边界上的摇晃;在特有的摩擦状态下的抗震能力;有韧性的连接管的合力稳定性和干扰稳定性与轴相比更易驱动系统。 (3)有能力精确的控制原料加工而获得低损耗、高功率、高性能的原料加工。例如:精确的在线监测产品成型;在线监测和在线调整产品品质和器具还有在线控制金属、塑胶成型的程序。产品的精确度指数可以列举如下:宏观上精确度可达到0.1um,微观上的晶状体结构非常均匀,浓度误差在0.1MPa 。简而言之,拥有特别功能的新概念原料加工设备应该被设计和生产出来。这样的话,那些特别性能的原料就能被处理加工了。3在特殊的物理领域和环境下金属材料加工设备的问题和需要学习的内容由于这些原因和以上提到的背景,如下的一些新的研究主题应该被改进:3.1 连接传热装置和温度应力场的相界面当融化金属处于液体和固体的临界状态时通过连续的变形和快速凝固,一种全新的微观结构可以被获得。在这个非常时刻,高浓度的热流和动态的热阻力在材料加工处理中成了主要事项。关于设计这个设备的基本理论问题是要学习核心传动系统合能量转化和建立数学模型。3.2 材料加工设备表面粘流摩擦力的抑制操作装置和工件的连接是相当复杂的因为粘流阻挡了加工表面界面态由周转速度、热力学处理工作量、操作装置的弹性、工件的可塑性、滑性界面的动态行为、局部水力的润滑油等等来决定。它们影响着材料加工设备抗摩擦装置的成型。因为它们会会强制其产生很大的非线性,这种强制会在瞬间被损坏或者是失谐,最后会导致动态不稳定性。因此提出了以下的问题:机械装置的噪声可能在晃动的界面引起滑动摩擦、不稳定状态;在高速、重载和边界润滑状态下在光滑表面和旋转式喷灌器之间的装置抑制。润滑油薄膜吸收装置和不断再生的表面的物理化学行为;流变学的特征和操作参数之间的关系。3.3 在高压场条件下非线性接触式机械装置在大范围内组建一个超强力压力场是材料加工设备的一个基本功能。当然形成一个大结构的元素也是可能的(例如太空船、大陆洲际间的交通工具、汽车、飞机)。组建一个超强压力场是最重要的特征之一,也是保卫国家独立最基本的装备。在强压力场环境下,接触式和非线性摩擦将会产生;因此将会导致局部的永久的变形和不好的因素。在强压力场下设计过程中,将会涉及到设备的设计新理论,例如:非接触式、非线性摩擦机构。3.4 负荷分配规律关于超静定结构,抑制点的负荷分配规律由相容性条件决定。虽然,关于那些大尺寸的、不定的、静止的结构在真实空间中是自由变化的,但负荷分配规律是不能决定相容性条件。因此新的基础理论由分析接触行为和变形装置获得(例如:摩擦力、变形相容性条件,等等)。3.5 耦合装置和在材料加工系统中物理领域内的稳定性随着系统的功能越来越多元化;许多限制材料加工进度的传统技术正在不断的被改善;系统结构也逐渐变得越来越复杂,系统性能变得越来越好。例如:钢扎厂的快速瞬间反转受弹性形变、粘流、散热处理、水动力润滑处理的,物理化学分子状态的影响。另外,机电的耦合在处理系统中已经超出了传统的概念;例如,一些奇特的现象(微小的变化可以引起很大的变化)已经出现;因此,滚筒操作的不稳定性可能会导致混乱。所以,这个主题将会在机械装置的物理领域中,在处理系统稳定性的影响和加工助剂质量上被提及和充分关注;3.6 技术综合和合并精准的控制在特定的物理条件下进行操作的材料加工设备是一个相当复杂系统,一些系统的参数在领域的边界上也是可以改变的;因此在领域环境下精确的控制与调整,调和尺寸,能量转换,信息传递,界面耦合等等是非常重要的。因为在控制模型中多种交互作用的存在,根据退耦控制模型而建立综合框架是必要的;精确的控制基于综合技术。3.7 优化的和创新的设计基于创新的知识材料加工技术能促进产品的设计质量的提高。最优化的材料加工技术和材料加工设备意味着实现实质的仿真通过类似的设计和一致的设计是我们学习的主题。3.8 在特殊的领域里机械装置的特殊功能和应用一些重要的元素和部分在材料加工设备中常常在强力场、温度场、电磁场和流场中工作,有建造特别物理界面的功能;虽然对那些普通单一的物质象金属、陶瓷等拥有单一的高指数和卓越的总质量是很困难的。因此我们需要在重要部位采用具有新功能的原料;例如:尺度功能有倾向的材料是想当可贵的。由于这些原因,学习基本法律和以上提到的具有这些功能的机械装置;例如:强调分配功能、破坏机理和在特定领域中的设计标准,静态(动态)的硬度和阻尼,模糊设计和明朗设计处理系统构成了有斜度的材料,等等。今天,材料加工科学和技术正在快速的向前发展;把学习的目标瞄准材料加工设备的技术问题将会为21世纪的制造业提供技术支持。 组合机床行业现状与发展思考摘要: 我国组合机床技术装备的现状和行业的发展,并提出了本人的一些观点关键词:组合机床 发展思路 技术创新我国加入WTO以后,制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调整战略,采取了积极的应对策略,出现了产、销两旺的良好势头,截至2002年9月份,组合机床行业企业仅组合机床产品一项,据不完全统计产量已达800余台,产值达3个亿以上,较2001年同比增长了10%以上,另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长,新产品、新技术较去年均有大幅度提高,可见行业企业运营状况良好”1 组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备,它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业.我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额),完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等.组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床,柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱!可换主轴箱!编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC) 、数字控制(NC)等,随着市场竞争的加剧和对产品需求的,高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业,因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高,在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距,因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向”2 组合机床行业的发展思考近两年虽然组合机床行业产销呈现上升趋势,但行业内一些企业同样存在负债经营的情况,主要原因是传统的组合机床产品不能满足用户柔性化、高精度、短周期的市场需求,同时组合机床行业一些企业存在现代化管理水平低、人才流失严重、科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷。为此提出如下建议:(1) 提高现代化管理水平,中国加入WTO后,迫切要求企业提高现代化管理水平,进一步深化企业内部改革,建立健全适应市场经济的运行机制,建立企业的科学的管理体制,做到集权有道、分权有序、授权有章、用权有度的责权利内在统一的有机结合,是提高企业控制力所必须的“要彻底改变落后的体制,必须树立全球化经营理念,提高国际市场竞争能力,建立市场快速反应机制,以适应日趋发展的市场需求”(2) 亟待提高企业创新能力“企业的生存,关键在于产品的生命力”已步入电子时代的今天,传统的组合机床已经不能适应高速发展的国内外市场需要,这就要求企业必须适应科学技术的飞速发展,建立技术创新体系,推进企业的技术进步,加速向柔性化、数控化、高精度、短周期方向发展,提高组合机床适用范围和市场覆盖面;同时实施名牌战略,争创世界品牌,加速我国组合机床的发展进程,使我国组合机床行业企业在世界制造领域里立于不败之地。综上所述,组合机床行业要开展科技攻关攻克当前行业企业技术发展上的难题;二要加强与国外的合资合作,利用和学习国外的先进技术,提高企业的现代化管理水平和技术水平;三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新,发展自己的产品“通过我们的努力,使我国真 正由制造大国变成制造强国”。3 科技译文 Modular machine tool profession present situation and development ponder ABSTRACT Present state and development direction of modular machine tool technology and equipment at home and abroad are summarized. Some concepts of the author are set forth。 Keywords: Modular machine Development thinking Technological innovation Our country joins after WTO, the manufacturing industry faces opportunity and challenge coexisting. The Modular machine tool profession enterprise at the right moment adjusts the strategy, adopted positively should to the strategy, appeared has produced! Sells two prosperous good tendencies, up to September, 2002, an Modular machine tool profession enterprise only Modular machine tool product item, the output has reached 800 according to incomplete statistics, the output value reaches 3 above the hundreds million, in 2001 the same ratio grew above 10%, moreover Modular machine tool profession industry increase in value! Product sales rate! Whole staff total wages! The exportation delivery value and so on the economic indicator has the varying degree growth, new product! The new technology goes to the yearly average to have the large scale enhancement, the obvious profession enterprise operation condition is good” 1 Modular machine-tool technical equip present situation and trend of development The Modular machine tool and from the generation is the collection mechanical and electrical in a body synthesis automatic high technique of manufacture and the complete craft equipment, Its characteristic is highly effective! High-grade! The economy is practical, thus is widely applied in the project machinery! Transportation! Energy! War industry! Light industry! Professions and so on electrical appliances. Our country tradition Modular machine tool and the Modular machine tool mainly use from the generation machine! Electricity! Gas! The hydraulic control, its processing object mainly produces the Modular machine tool processing connecting rod which the batch quite big major and medium flask body class and the axis class components (the recent years developed! The board and so on also occupies certain share), completes the drill hole! Broaching! Reams, processes each kind of thread! Bore! Surfacing and lug boss, in hole boring each kind of shape trough, as well as milling plane and formed surface and so on. he Modular machine tool classification is many, has the large-scale Modular machine tool and the small Modular machine tool, has one-sided! Two-sided! Three! Horizontal type! Vertical! Inclined type! Compound expression, but also has the multi-location rotation table model Modular machine tool and so on; Along with the technical unceasing progress, one kind of new Modular machine tool, the flexibility Modular machine tool more and more receives peoples favor, it applies the multi-position headstock! May trade the headstock! The code retinue jig and the cutting tool automatic replacement, matches by programmable controller (PLC)!Numerical control (NC) and so on, Along with market competition aggravating and to product demand, high accuracy! High productivity! Flexibility! Multi-varieties! Short period! The numerical control engine bed and is attacking the traditional Modular machine tool profession from the generation, therefore the Modular machine tool equips the development mentality must be by increases the group bed processing precision! Modular machine tool flexibility! The Modular machine tool operational reliability gathers the engine bed technology the complete set for the main attack direction. At the same time, the enhancement technology application, enhances the Modular machine tool product numerical control rate; On the other hand further develops the new part, the multi-coordinates part, causes its modulation in particular! Flexibility, adaptation adjustable invariable! Multi-variety processing market demand. Super velocity and super elevation precision processing technical equip and compound! Multi-purpose! The multiple spindle control device and so on is welcome deeply. However more essential is the Modern Communication Technology in the engine bed equipment application, the information communication introduction causes the modern engine bed the automatic further to enhance, also has the quite big disparity in these aspect our country Modular machine tool equipment, therefore our country Modular machine tool technical equip high velocity! High accuracy! Flexibility! Modulation! Adjustable invariable! Random workable as well as the communication application will be the next development direction” 2 Modular machine tool profession development ponders in the recent two years although the Modular machine tool profession production and marketing presents the trend of escalation, but in the profession some enterprise similar existence debt management situation, the primary cause is the traditional Modular machine tool product can satisfy the user flexibility! High accuracy! The short period market demand, simultaneously Modular machine tool profession some enterprises have the modern management level to be low! The brain drain is serious! The achievements in scientific research cannot transform rapidly as flaws and so on productive forces. For this proposed suggested as follows: (1) enhancement modern management level, after China joins WTO, the urgent need enterprise raises the modern management level, further deepens the enterprise interior reform, establishes the perfect adaptation market economy the operational mechanism,/The establishment enterprises science management system, achieves the centralization to be correct! Decentralization order! The authorization has the chapter! With the power having responsibility right intrinsic unification organic synthesis, is enhances the enterprise controlling force to have “must completely change the backward system, must set up the globalization management idea, sharpens the international market competitive ability, establishes the market rapid reaction mechanism, adapts the market demand which develops day by day” (2) urgently awaited to sharpen the enterprise innovation ability “enterprises survival, the key lies in the product the vitality” to march into Electronic Age today, the traditional Modular machine tool already cannot meet the high speed development domestic and foreign market requirement, this request enterprise had to adapt the science and technology rapid development, established the technological innovation system, the advancement enterprises technology advancement, accelerated to the flexibility! Numerical control! High accuracy! The short period direction develops, enhances the Modular machine tool applicable scope and the market coverage; Simultaneously implements the name brand strategy, the struggle creates the world brand, accelerates our country Modular machine tool development advancement, causes Our country Modular machine tool Profession Enterprise to be in an impregnable position in the world manufacture domain. In summary, the Modular machine tool profession must develop the technical attack attacking and capturing current profession enterprise technological development difficult problem; Two must strengthen and the overseas joint capital cooperation, the use and the study overseas vanguard technology, enhances the enterprise the modern management level and the technical level; Three must through to introduce technical the digestion absorption to carry on innovates again, develops own product “through ours endeavor, causes our country truly by to make the great nation to turn makes the powerful nation” 湖南工学院2011届毕业设计(论文)课题任务书系:机械工程 专业: 机械设计制造及其自动化 指导教师陶卫民学生姓名袁仁炼课题名称用微机数控系统改造C6132型车床的设计内容及任务内容:将C6132车床改造成用MCS51系列单片机控制的经济型数控车床。要求该车床有自动回转刀架,具有切削螺纹的功能。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向:0.01mm横向:0.005mm。 任务: 机床改造总图; 进给伺服系统的机械装配图; 单片机控制系统电路原理图; 设计计算说明书。拟达到的要求或技术指标(1) 统一要求:按任务书要求完成规定的任务,撰写设计说明书(论文),一律采用计算机编辑。内容包括设计的意义与作用、设计方案选择和计算、主要零件的受力分析和强度校核、经济技术分析等。写出不少于400字的中文摘要;至少翻译一篇本专业外文文献(10000个以上印刷符号),并附译文。需完成不少于3张零号图纸的结构设计图、装配图和零件图,其中应包含一张以上用计算机绘制的具有中等难度的1号图纸,同时至少有折合1号图幅以上的图纸用手工绘制,查阅到10篇以上与题目相关的文献,按要求格式独立撰写不少于12000字的设计说明书。(2) 主要技术参数:最大加工直径:在床面上:320mm;在床鞍上:175mm 最大加工长度: 1000mm快进速度:纵向:2.4m/min;横向:1.2m/min最大进给速度:纵向: 0.8m/min;横向: 0.4m/min代码制:ISO脉冲分配方式:逐点比较法输入方式:增量值,绝对值通用。控制坐标数:2最小指令值: 纵向: 0.01mm/step;横向: 0.005mm/step刀具补偿量:099.99mm进给传动链间隙补偿量:纵向:0.15mm;横向:0.075mm自动升降速性能:有进度安排起止日期工作内容备注2011年1月2011年2月2011年3月2011年4月2011年5月选定课题,调研并收集相关资料,进行设计前的准备工作。 确定整体设计方案,并开始按照整体设计方安进行设计计算。主要是对横向进给系统机械部分的计算和结构的设计。对纵向进给伺服系统机械部分的计算。包括丝杆螺母副和齿轮的计算,电机的选取以及机械部分的计算和结构分析设计。进行微机数控系统硬件电路的设计。包括对芯片的选取和个控制线路的连接,以完成设计任务的要求的技术要求。检查机械和控制部分的设计,并输入电脑进行排版。交排版好的说明书叫老师审查,修改。绘制设计图纸。把绘制好的图纸交有老师检查并修改,完善设计说明书,进行后期工作,完成说明书。打印说明书及设计图纸。主要参考资料1 周鹏翔,刘振魁.工程制图M.高等教育出版社,2000.5 2 唐增宝,刘元俊.机械设计课程设计M华中理工大学出版社,1995.13机械设计手册编写组.机床设计手册2M.机械工业出版社,1980.84机械设计手册编写组.机床设计手册3M.机械工业出,1986.125 东北大学机械零件设计手册编写组.机床零件设计手册第三版M.冶金工业出版社,1994.56 华东纺织工学院,哈尔滨工业大学,天津大学.机床设计图册M.上海科学技术出版社,1979.67 雷晓玲.综合作业指导书M.机械工业出版社,2000.118 石光源,周积义,彭福荫.机械制图M.高等教育出版社,1988.49 张建钢,胡大泽.数控技术M.华中科技大学出版社, 2000.810顾维邦.金属切削机床概论M.机械工业出版社,1997.611 林俊主编, 机床数控系统课程设计指导书M. 中国科学技术出版社,1991, 9.教研室意见年 月 日系主管领导意见年 月 日3 2011 届毕业设计 材 料 系 、 部: 机械工程系 学生姓名: 袁仁炼 指导教师: 陶卫民 职 称: 副教授 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机本0704班 学 号: 214070420 2011 年 5 月湖南工学院2011届毕业设计(论文)工作中期检查表题目用微机数控系统改造C6132型车床的设计学生姓名袁仁炼班级学号机本0704班214070420专业机械设计制造及其自动化指导教师填写学生开题情况学生调研及查阅文献情况毕业设计(论文)原计划有无调整学生是否按计划执行工作进度学生是否能独立完成工作任务学生的英文翻译情况学生每周接受指导的次数及时间毕业设计(论文)过程检查记录情况学生的工作态度在相应选项划“”认真一般较差尚存在的问题及采取的措施:指导教师签字: 年 月 日系部意见: 负责人签字:年 月 日湖南工学院2011届毕业设计(论文)开题报告 题目用微机数控系统改造C6132型车床的设计学生姓名袁仁炼班级学号机本0704班214070420专业机械设计制造及其自动化文献综述 目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间,现在我国机床数控化率不到3。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大力提高机床的数控化率。而机床数控改造有以下意义: 1)节省资金。 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用,大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用,并可以利用现有地基。 2)性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效,几乎不会产生应力变形而影响精度。 3) 提高生产效率。 机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装,不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。 十几年来,随着科学技术的发展,经济型数控技术也在不断进步,数控系统产品不断改进完善,并且有了阶段性的突破,使新的经济型数控系统功能更强,可靠性更稳定,功率增大,结构简单,维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力,根据我国国情,该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床,特别是80年代末期改造的设备,由于种种原因闲置的很多,浪费很大;在用的设备使用至今也十几年了,同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平,大大提高生产效率,创造更大的经济效益。当工件随主轴回转时,通过刀架的纵向和横向移动,能加工出内外圆柱面,圆锥面,端面,螺纹面等,借助于成型刀具,还能加工各种回转表面。普通车床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来,通过进给箱变速后,由光杆或丝杆带动纵溜板、横溜板的移动。进给参数要靠手工预先调整好,改变参数时要停车进行操作,刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动,切削次序也由人工控制。对普通车床进行数控化改造,主要是将纵向和横向进进给系统改造成为微机控制的,能独立运动的进给系统,刀架改造为能自动换刀的回转刀架。这样,利用数控装置,车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于切削过程中切削参数,切削次序和刀具都会按程序自动运行,调节和更换,再加上纵向和横向联动的功能,数控改装后的车床就可以加工出各种形状复查的回转零件,并能实现多工序自动加工车削,从而提高了生产效率和加工精度,也能适合小批量多品种复查零件的加工。C6132车床改造属于经济型数控车床的改造,主要针对进给系统进行数控化改造,利用数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制,驱动元件采用步进电动机,车床通过步进电动机带动滚珠丝杠转动。数控化改造提高了原机床的生产速度,降低了劳动强度,同时缩短了生产周期,提高了产品质量和生产率。 经数控化改造后的优越性(1)数控化改造提高了加工精度和生产率。 (2)数控化改造提高了机床的性能和质量,加工出原机床难以加工或者不能加工的复杂轴类零件。 (3)机床数控化改造后可以实现加工的柔性自动化,效率可比原机床提高3倍。(4)机床数控化改造后拥有自动报警、车床自动监控、自动补偿等多种自检功能,更好地调节了机床加工状态,还可以提示操作者机床摇臂钻床故障或编程错误等机床运行中出现的问题。 C6132车床总体改造方案为:增配车床数控系统,更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动,采用步进电动机驱动进给轴运动,加装编码器,配置自动回转刀架实现自动换刀功能。具体的改造主要从数控系统的选择,机械结构的改造设计、自动回转刀架的选择设计、编码盘的选用和安装、电气系统的改造设计、车床液压系统的清洁与维护等几个方面来进行,通过改造使其具有数控机床的一般特性。总体设计方案的确定 本设计属经济型数控化改造,基本原则是在满足使用要求的前提下,对车的改动尽可能少,总体方案如下: (1)数控系统选用连续控制系统,普通车床数控化改造后应具有定位,纵向和横向的直线插补及圆弧插补功能,还要能暂停,进行循环加工和螺纹加工等。 (2)进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。车床数控化改造设计后属于经济型数控车床,在保证一定加工精度的前提下,既简化了结构又降低了成本。 (3)选择MCS-51系列单片机扩展系统,根据普通车床最在加工尺寸,加工精度,控制速度以及经济性要求,经济型数控改造一般采用8位微机。在8位微机中,MCS-51系列单片机具有集成度高,可靠性好,功能强,速度快,抗干扰能力强,具有很高的性能价格比。 (4)根据系统的功能要求,微机数控系统中除了CPU外,还包括扩展程序存储器,扩展数据存储器,I/O接口电路;包括输入加工程序和控制命令的键盘,能显示加工数据和机床加工状态信息的显示器,包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外,系统中还应包括螺纹加工中用到的光电脉冲编码器和其它辅助电路。 (5)设计自动回转刀架其控制电路。 (6)纵向进给机构的改造:由于用步进电机作驱动元件,所以要拆除原车床上的进给箱、溜板箱、刀架光杆、操作杆等,用滚珠丝杆螺母副代替原梯形螺纹丝杆螺母副。滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置上,两端采用推力球轴承和深沟球轴承定位,减速机构的固定仍采用原方式。由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠,使纵向进给整体刚度增加。齿轮箱固定在尾座端床身上。 (7)横向进给机构保留手动机构,用于微进给及手动操作,原来支承结构也保留,步进电机及减速箱体安装在车床的后侧。溜板箱上安装了纵、横向快速进给按钮和急停开关,以适应机床调整时的操作需要和意外情况时紧急停车。 (8)纵向进给机构采用一级齿轮减速,而横向进给机构为了便于电机的安装而采用两级齿轮减速,两者均采用双片齿轮消除间隙。 (9)主轴系统保留原车床主轴部件,但在主轴上另外安装主轴脉冲编码器,以便于实现螺纹加工。 方案如下: (1)纵向、横向进给机构的改造:用步进电机作驱动元件,拆除原车床上的进给箱、溜板箱、刀架、光杆、操作杆等,用滚珠丝杆螺母副代替原梯形螺纹丝杆螺母副。 (2)在主轴上另外安装主轴脉冲编码器,以便于实现螺纹加工。 (3)选择MCS-51系列单片机扩展系统,根据普通车床最在加工尺寸,加工精度,控制速度以及经济性要求,经济型数控改造一般采用8位微机。在8位微机中,MCS-51系列单片机具有集成度高,可靠性好,功能强,速度快,抗干扰能力强,具有很高的性能价格比。 (4)根据系统的功能要求,微机数控系统中除了CPU外,还包括扩展程序存储器,扩展数据存储器,I/O接口电路;包括输入加工程序和控制命令的键盘,能显示加工数据和机床加工状态信息的显示器,包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。系统中还应有螺纹加工中用到的光电脉冲编码器。工作进度及具体安排2011年1月至2月 调研并收集相关资料,确定整体设计方案;2011年3月至4月 开始按设计方案进行计算部分的设计;并设计相关图纸;2011年5月 把设计内容整理成册交给指导老师指出错误,并作相应修改;指导教师批阅意见 指导教师(签名): 年 月 日注:可另附A4纸
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