文档介绍：CK6163车床数控化改造
绪论
选题目的及意义
机床是装备制造业的工作母机,是实现制造技术和装备现代化的基石。数控机床是一种高效率、高精度,能保证加工质量,解决工艺难题,而且又有一定柔性的生产设备。自五十年代末世界上第一台数控机床在美国研制成功的半个多世纪以来,数控技术正在发生根本性变革,由专用封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在美国、日本和德国等发达国家,他们的机床改造作为新的经济增长行业,正处在黄金时代,由于技术的不断进步,机床改造是个永恒的课题。在国内,机床的数控化改造是发展我国数控设备的一个重要方面。《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》的发布和实施,是提高我国国际竞争力,实现国民经济全面、协调和可持续发展的战略举措,把发展数控装备和数控系统及功能部件作为振兴装备制造业重大突破的16个关键领域之一,对我国机床工具行业的发展,具有重要的指导意义。
车床是金属切削加工最常用的一类机床,它能够加工内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹等。普通车床由于造价低廉在我国运用十分广泛,但是因为其进给轴不能联动,切削次序需要人工控制,致其效率低下并且无法加工复杂的回转零件。对普通车床的数控化改造,主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的并能独立运动的进给伺服系统;将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。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。
改造后的车床针对性高,专业性强,可以加工出普通车床加工不了的曲线、曲面等复杂零件。加工精度高,尺寸分散度小,易于装配。可以实现多工序集中加工,提高了相关加工精度,同时减少被加工零件在机床间的频繁搬运。拥有自动补偿等功能,简化了传统机床加工工艺中的工序,机床利用率大幅度提高。由于采用自动化加工技术,可大大降低操作者的劳动强度,减少废品的产生,提高工作效率。另外其
改造成本同购置新机床相比,节省的费用十分可观,国产数控机床价格也要4~8万元,进口机床有的近20万元,而对普通车床进行数控化改造也能满足实际生产要求,其改造费用仅2~3万元,非常符合我国国情。
设计任务与总体方案的确定
将C6163普通车床(如图1-1所示)改造成采用16位单片机半闭环控制的经济型数控车床,要求该车床进给两坐标联动并且能够实现直线插补和圆弧插补并增配自动回转刀架和主轴脉冲发生器,能车削螺纹。
图1-1 普通车床C6163
已知参数及设计参数
最大加工直径:630;
床鞍上最大加工直径:350;
最大加工长度:1500;
纵向导轨长度:2000;
主电动机功率:11;
冷却泵电机功率:;
主轴通孔直径:105;
主轴转速:14级 ~1120;
托板和刀架的总重力G:1500;
最大进给速度:纵向:,
横向:;
最大刀架快移速度:纵向:6,
横向:4;
脉冲当量:纵向:,
横向:;
定位精度:纵向:,
横向:;
启动加速时间:纵向:200;
横向:100;
电动刀架转位数:4
系统总体方案设计
数控系统总体方案设计的内容包括:系统运动方式的确定,执行机构及传动方案的确定,伺服电机类型及调速方案确定,计算机控制系统的选择等。
(1)系统的运动方式:该车床改造后应具有单坐标定位,两坐标直线/圆弧插补的功能。所以数控系统应设计成连续控制型。
(2)进给伺服系统的类型:按任务要求采用直流电动机的半闭环控制系统。该系统具有精度高,动态性能良好的特点。相应的进给传动链由自带增量式光电编码器的直流电机与减速机构及滚珠丝杠螺母副组成。
(3)数控系统处理器的选择:采用TI公司推出的MSP430系列16位单片机,该系列单片功能强大,性价比高,是16位单片机中的主流芯片之一。另外采用LM629全数字专用运动控制处理器,可以进行位置与速度的反馈控制。
(4)根据系统的要求,还要设计键盘与显示电路,显示界面采用LED数码管,数控系统还可以和PC机串行通信,所以还要设计串行接口电路。
(5)为了加工安全还需安装纵向和横向限位开关。
(6)主轴电动机的交流变频器的选择及主轴脉冲发生器的选择。
(7)为了达到设计要求中的速度和精度,纵向与横向进给传动应选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副
。
(8)为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩,同时也为了是传动系统的负载惯量劲可能地减小,传动链中应设有减速机构。减速机构选则同步带,其综合了带传动、链条传动以及齿轮传动的优点,在许多领域已经替代了齿轮传动和链传动。
(9)自动回转刀架的选择及其控制电路的设计等。
(10)保留原来的冷却系统,滚珠丝杠和滑板轮滑采用手动泵注入。
根