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第二章 普通車床的數控改和可行性論證 對于普通車床的經濟型數控改造 在考慮總體設計方案時 應遵循的原則是 在滿足 設計要求的前途下 對機床的改動應盡可能的少 以降低成本 一 車床的數控改造 一 數控機床工作原理及組成 1 數控機床工作原理 數控機床加工零件時 首先應編制零件的加工程序 這是數控機床的工作指令 將加 工程序輸入到數控裝置 再由數控裝置控制機床主運動的變化 起停 進給運動的方向 速度和位移量以及其它如刀具選擇交換 工件夾緊松開和冷卻潤滑的開 關等動作 使刀 具與工件及其它輔助裝置嚴格的按照加工程序規(guī)定的順序 軌跡和參數進行工作 從而加 工出符合要求的零件 2 數控機床的組成 數控機床主要由控制介質 數控裝置 伺服系統和機床本體等四部分組成 其組成框 圖如圖 2 1 圖 2 1 數控機床的組成圖 二 設計內容及任務 普通車床 C618 的數控改造設計內容包括 總體方案的確定和驗證 機械改造部分 的設計計算 包括縱向 橫向進給系統的設計與計算 主運動自動變速原理及改造后的機 床傳動系統圖的設計 機床調速電動機控制電路的設計 電磁離合器的設計計算 本設計任務是對 C618 臥式車床進行數控化改造 實現微機對車床的數控化控制 利用 微機對車床的縱向 橫向進給系統進行數字控制 并要達到縱向最小運動單位為 0 01 脈沖 橫向最小運動單位 0 005 脈沖 主運動要實現自動變速 刀架要改mm 造成自動控制的自動轉位刀架 要能自動的切削螺紋 三 數控部分的設計改造 1 數控系統運動方式的確定 數控系統按其運動軌跡可分為 點位控制系統 連續(xù)控制系統 點位控制系統只要求 控制刀具從一點移到另外一點的位置 而對于運動軌跡原則上不加控制 連續(xù)控制系統能 對兩個或兩個以上坐標方向的位移進行嚴格的不間斷的控制 由于 C618 車床要加工復雜輪 數 控 裝 置控 制 介 質 測 量 裝 置伺 服 系 統 機 床 廓零件 所以本微機數控系統采用連續(xù)控制系統 2 伺服進給系統的設計改造 數控機床的伺服進給系統按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統 半閉環(huán)伺服系 統 閉環(huán)伺服系統 閉環(huán)控制方案的優(yōu)點是可以達到和好的機床精度 能補償機械傳動系統中的各種誤差 消除間隙 干擾等對加工精度的影響 但他結構復雜 技術難度大 調式和維修困難 造 價高 半閉環(huán)控制系統由于調速范圍寬 過載能力強 又采用反饋控制 因此性能遠優(yōu)于以 步進電動機驅動的開環(huán)控制系統 但是 采用半閉環(huán)控制其調式比開環(huán)要復雜 設計上也 要有其自身的特點 技術難度較大 開環(huán)控制系統中沒有位置控制器及反饋線路 因此開環(huán)系統的精度較差 但其結構簡 單 易于調整 所以常用于精度要求不高的場合 經過上序比較 由于所改造的 C618 車床的目標加工精度要求不高 所以決定采用開環(huán) 控制系統 3 數控系統的硬件電路設計 數控系統都是由硬件和軟件兩部分組成 硬件是控制系統的基礎 性能的好壞直接影 響整體數控系統的工作性能 數控裝置的設計方案通常有 可以全部自己設計制作 可以采用單板機或 STD 模塊或工控機改制 可以選用現成的數控裝置作少量的適應化改動 在普通機床的經濟型數控改造中 由于第一種設計周期較長且不經濟 同時質量也難 于保證 第二種則更加不經濟 所以不課程設計將采取第三鐘方案 四 機械改造部分的設計 1 主傳動部分的改造設計 將原機床的主軸電動機換成變頻調速電動機 無級調速部分由變頻器控制 將原機床 的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構 改造后使其主運動和進給運動分 離 主軸電動機的作用只是帶動主軸旋轉 2 進給機構的改造 將原機床的掛輪機構 進給箱 溜板箱 滑動絲杠 光杠等全部拆除 縱向 橫向進 給以步進電動機作為驅動元件經一級齒輪減速后 由滾珠絲杠傳動 3 其它部件的改造 刀架部分 拆除原手動刀架和小拖板 安裝由微機控制的四工位電動機刀架 該刀架 具有重復定位精度高 剛性好 使用壽命長 工藝性好等優(yōu)點 二 可行性論證 根據 自動化制造系統 可行性論證使用戶建造自動化制造系統項目前所進行的技術 和經濟性分析報告 是上級主管部門審定和批準立項的基本依據 同樣 在進行普通車床 的經濟型數控改造之前進行合理的 科學的可行性論證是必要的 根據傳統的論證方法 普通車床的經濟型數控改造的可行性論證應圍繞以下幾個方面 進行 即企業(yè)生產經營現狀及存在的問題分析 企業(yè)生產經營目標 改造的基礎條件 目 標 技術方案 投資概算 效益分析 改造后車床的實施計劃 結論等 由于本設計僅作為大學本科生的畢業(yè)設計 故在此 設計者僅對改造的投資概算作一 簡要的可行性論證 本改造設計是對普通車床 C618 進行經濟型數控改造 在改造設計中 采用的是廣州數 控設備廠生產的 GSK980T 型數控系統 加上兩臺伺服電機 兩套滾珠絲杠副和相配的傳動 部分以及齒輪副 一臺變頻調速電動機 四個電磁離合器以及主傳動部分的齒輪副 這樣 設備改造費用和舊設備費用總計不會超過 15 萬元 因此 對普通車床作經濟型數控改造適 合我國國情 是國內企業(yè)提高車床的自動化能力和精密程度的有效選擇 它具有一定的典 型性和實用性