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课程设计说明书
C6140普通车床数控化改造设计
专业: 机电一体化工程(本)
姓名:
准考证号:
课程名: C6140普通车床数控化改造设计
指导教师:
日期: 2011年七月十一日~八月一日
第一节设计任务 2
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第三节总体体方案的确定 3
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第三节主传动系统的改造方案 4
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第四节进给传动部件的计算和选型 6
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(纵向) 7
(纵向) 8
(纵向) 10
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第五节绘制进给传动机构的装配图 16
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第六节控制系统硬件电路设计 17
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第七节步进电动机驱动电源的选用 18
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第八节控制系统的部分软件设计 19
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第一节设计任务
题目
C6140普通车床数控化改造设计
任务
将一台C614普通车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下:
(1)床身上最大加工直径400mm;
(2)最大加工长度1000mm;
(3)X方向(横行),Z方向(纵向);
(4)X方向最快移动速度vmax3000mm∕min,Z方向为vmax6000mm∕min;
(5)X方向最快工进速度vmax400mm∕min,Z方向为vmax800mm∕min;
(6)X方向定位精度±,Z方向定位精度±;
(7)可以车削柱面,平面,锥面与球面等;
(8)安装螺纹编码器,可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹,最大导程为24mm;
(9)主动控制主轴的正转,反转与停止,并可输出主轴有级变速与无极变速信号;
(10)安装四工位立式电动刀架,系统自动控制选刀;
(11)自动控制冷却泵的起与停;
(12)安装电动卡盘,系统控制工件的夹紧与松开;
(13)纵,横安装限位开关;
(14)数控系统可与PC机串行通信;
(15)显示界面采用LED数码管,编程采用ISO数控代码。
第三节总体体方案的确定
总体方案应考虑车床数控系统的运行方式,进给伺服系统的类型,数控系CPU的选择,以及进给传动方式和执行机构的选择等。(1)普通数控车床数控化改造后应具有单坐标定位,两坐标直线插补,圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此,数控系统应设计成连续控制型。
(2)普通数控车床数控化改造后属于经济型数控机床,在保证一定加工精度的前提下,应简化结构,降低成本。因此,进给伺服系统常采用步进电动机的开环系统。
(3)根据技术指标中的最大加工尺寸,最高控制速度,以及数控系统的经济性要求,决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多,速度快,抗干扰能力强,性/价比高等优点
(4)根据系统的功能要求,需要扩展程序存储器,数据存储器,键盘与显示电路,I∕O接口电路,D∕A转换电路,串行接口电路等;还要选择步进电动机的驱动电动以及主轴电动机的交流变频器。
(5)为了达到技术指标中的速度和精度要求,纵,横向进给传动应选择摩擦力小,传动效率高的滚珠丝杠螺母副;为了消除传动间隙提高传动刚度,滚珠丝杠螺母应有预紧机构等。
(6)计算选择步进电动机,为了圆整脉冲当量,可能需要减速齿轮副,且应有消间隙机构。
(7)选择四工位自动回转刀架与电动卡盘,选择螺纹编码器等。
第三节主传动系统的改造方案
对普通车床进行数控化改造时,一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构,这样可减少机械改造的工作量。。
若要提高车床的自动化程度,需要在加工中自变换转速,可用2-4档的多速电动机代替原有的单速主电动机;当多速电动机仍不能满足要求时,可用交流变频器来控制主轴电动机以实现无级变速(工厂使用情况表明,使用变频时,若工作频率低于70Hz,原来的电动机可以不更换,但所选变频器的功率要比电动机大)。
本例中,当采用有级变速时,,实现24档变速;当采用无级变速时,应加装交流变频器,推荐型号为:F1000-G0075T3H,,生产厂