車床進給軸大學本科畢業設計

1. 關於數控機床plc的畢業設計

基於PLC數控機床上下料機械手的設計☆ [機械]
摘 要本文是設計數控機床上下料機械手〖資料來源:畢業設計論文網 www.papersay.com〗通過查閱相關資料以及對本專業知識的學習和應用，對工業機械手各部分機械結構和功能的論述和分析，設計了一種圓柱坐標形式的數控機床上下料機械手。針對機械手的腰座、手臂
http://www.papersay.com/Machine_electron/mechanical/201111/15873.html
(數控機床)加工中心高級工橢圓型零件工藝設計及程序編制 [數控]
摘要數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備,是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密加工精度高,質量容易保證,發展前景十分廣闊,因此掌握數控機床的加工編程技術尤為重要。加工中心是
http://www.papersay.com/Machine_electron/nc/201105/15638.html
軸類零件的編程與數控機床加工設計(附答辯記錄) [數控]
摘 要本次設計是進行一個直徑是80MM長120MM的軸類零件設計，這個軸由圓弧、工藝退刀槽、螺紋退刀槽、螺紋及球面構成，材料為45號鋼。其表面參數要求嚴格，比如：零件部分表面粗糙度要達到Ra1.6，其餘不重要的表面
http://www.papersay.com/Machine_electron/nc/201105/15635.html
數控機床的主軸控制系統設計與調試(PLC控制) [數控]
摘要：數控機床的主軸控制系統，它是利用數字化的信息對機床運動及工作過程進行控制的一種方法。課題採用PLC來控制這些器件，實現工業控制。以可編程式控制制器(簡稱PLC)作為控元件，替代機床繼電器連接觸器組成的電氣控制部分，是為了提高機床電氣控制系統的可靠性，這...
http://www.papersay.com/Machine_electron/nc/200909/10096.html
數控機床上下料機械手設計(PLC) [數控]
摘 要通過對機械設計製造及其自動化專業大學本科四年的所學知識進行整合，對工業機械手各部分機械結構和功能的論述和分析，設計了一種圓柱坐標形式的數控機床上下料機械手。重點針對機械手的腰座、手臂、手爪等各部分機械結構以及機械手控制系統進行了詳細的設計。...
http://www.papersay.com/Machine_electron/nc/200907/2839.html
數控機床主傳動系統設計 [數控]
摘要：數控車床又稱數字控制（Numerical control，簡稱NC）機床。它是基於數字控制的，採用了數控技術，是一個裝有程序控制系統的機床。它是由主機，CNC，驅動裝置，數控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備所組成。此次設計包括機床的主運動設計，縱向進給運...
http://www.papersay.com/Machine_electron/nc/200907/1771.html

2. 數控車床畢業論文 （畢業設計）數控加工工藝

摘要:介紹了普通車床的數控改造條件,同時介紹了對CA6140車床的主傳動系統和進給傳動系統進行了數控化改造

的過程。改造後的數控車床的加工能力、自動化水平和加工精度明顯提高。同時介紹了該車床機電聯動調試的經驗。

關鍵詞:普通車床;數控改造

中圖分類號: TG659 文獻標識碼: B 文章編號: 1001-3881 (2006) 4-208-2

企業要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發展,它必須在最短的時間內以優異的質量、低廉的成本,製造出合乎市場需要的、性能合適的產品,而產品質量的優劣,製造周期的快慢,生產成本的高低,又往往受工廠現有加工設備的直接影響。目前,採用先進的數控機床,已成為我國製造技術發展的總趨勢。購買新的數控機床是提高數控化率的主要途徑,而改造舊機床、配備數控系統把普通機床改裝成數控機床也是提高機床數控化率的一條有效途徑。我校為適應現代化生產和教學,對CA6140車床進行了數控化改造。

1 機床數控化改造的條件

1·1 機床基礎件有足夠的剛性

數控機床屬於高精度機床,工件移動或刀具移動的位置精度要求很高,必須在0·001~0·01mm之間,高的定位精度和運動精度要求原有機床基礎件具有很高的靜剛度和動剛度。本次用於改造的CA6140車床自購進後一直保養良好,機床基礎件剛性滿足要求。

1·2 機床數控改裝的總費用合適,經濟性好

機床數控改裝分兩部分進行:一是維修機械部分。更換或修理磨損零件,調試大型基礎零件,增加新的功能裝置,提高機床的精度和性能,另一方面是舍棄原有的一部分進給系統,用新的數控系統和相應的裝置來替代。改造總費用由機械維修和增加的數控系統兩部分組成。若機床的數控改造的總費用僅為同類型車床價格的50% ~60%時,該機床數控改造在經濟上適宜。經過考查,若購買同樣配置的車床約需10萬元,而我校機床數控改造的總費用為5·1萬元,僅佔51%,因此該機床數控改造在經濟上是合適的。

2 系統配置及主要技術規格

該系統由SIEMENS 802S系統、介面電路、驅動線路及步進電機等組成,另外還配有自動轉塔刀架、主軸變頻調速器及主軸編碼器等,系統屬開環控制系統。其主要技術性能和參數如下:

(1)系統控制部分。採用SIEMENS 802S系統,鍵盤和顯示部分裝在面板上。

(2)系統軟體具有若干指令。其中加工指令有

直線、斜線、螺紋、錐螺紋和圓弧等5條指令。可實現車削外圓、端面、台階、割槽、錐度、倒角、螺紋、順圓弧和逆圓弧等操作。控制指令有結束循環、暫停、延時、延時換刀、編碼換刀、通訊等,與加工指令配合,可加工出各種較復雜的零件。

(3)系統環境工作條件。溫度-10~+40℃;濕度為40% ~80%。

(4)輸入電網電壓。交流(220±22)V;頻率為50Hz;電流為1·5A。

(5)步進電機。BYG550C-2型電機兩台,驅動電壓為110V;相電流為2·5A;步距角為0·36°/步;靜力距為12N·m。

3 主傳動的數控化改造

機床主傳動的作用是把電機的轉速和轉矩通過一定途徑傳給主軸,使工件以不同的速度運動,主傳動性能的好壞,直接影響零件的加工質量和生產效率。考慮到改造的經濟性,可乘用機床原有的普通三相非同步交流電動機拖動。考慮到加工過程中當電網電壓和切削力矩發生變化時,電機的轉速也會隨之波動,直接影響加工零件的表面粗糙度。因此為提高加工精度,實現主軸自動無級變速,在主軸上增加了交流非同步電動機變頻調速系統,從而不需進行機械換檔。針對機床要求具有螺蚊切削功能,在主軸部位安裝主軸脈沖發生器,如圖1所示。為保證脈沖發生器與主軸等速旋轉,即主軸轉一周,主軸脈沖發生器也

圖1 主軸脈沖發生器安裝示意圖轉一周,主軸脈沖發生器的安裝方式很重要。改裝時,主軸傳動必須經過原有CA6140車床主軸箱中58/58和33/33兩級齒輪(實現1∶1)傳遞到原有CA6140車床的掛輪軸X,拆除掛輪留出空間,安裝脈沖發生器,並用法蘭盤固定。

4 進給傳動的數控化改造

進給傳動的作用是接受數控系統的指令,驅動刀具作精確定位或按規定的軌跡作相對運動,加工出符合要求的零件,對進給傳動的要求是高精度、高速度。改造中我們採用步進電機驅動系統實現開環控

圖2 進給傳動系統制,這樣結構簡單,安裝調試和維修都非常方便。

4·1 進給傳動鏈

圖2為普通車床改造後的進給傳動鏈,刀具縱向(Z軸)移動由步進電機,經介面箱內一對減速齒輪,轉動縱向移動的絲桿而實現。刀具的徑向(X軸)移動由步進電機,經介面箱內一對減速齒輪,轉動橫向移動絲桿而實現,該傳動鏈與原機床的傳動鏈相比,擺脫了結構復雜的進給箱和拖板箱。

4·2 介面箱內減速齒輪的齒數比

該車床要求的控制精度為: Z向0·005mm, X向為0·0025mm,即當執行一個脈沖指令時,工件的長度和直徑均變化0·005mm。BYG550C-2型步進電機的步距角為0·36°,每周步距數為360/0·36=1000(步/周), X向絲杠螺距為4mm,脈沖當量為0·0025mm,Z向絲杠螺距為6mm,脈沖當量0·005mm。按公式

主動輪齒數

從動輪齒數=步/周×脈沖當量絲杠螺距則X向:Z主/Z從=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z從=1000×5/6000=5/6

4·2 介面箱內減速齒輪的齒數比

該車床要求的控制精度為: Z向0·005mm, X向為0·0025mm,即當執行一個脈沖指令時,工件的長度和直徑均變化0·005mm。BYG550C-2型步進電機的步距角為0·36°,每周步距數為360/0·36=1000(步/周), X向絲杠螺距為4mm,脈沖當量為0·0025mm,Z向絲杠螺距為6mm,脈沖當量0·005mm。按公式

主動輪齒數

從動輪齒數=步/周×脈沖當量絲杠螺距則X向:Z主/Z從=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z從=1000×5/6000=5/6

4·3 傳動滾珠絲杠副

數控機床要求進給部分移動元件靈敏度高、精度高、反應快、無爬行,採用滾珠絲杠副可以滿足上述要求。在結構中,用普通滾珠絲杠副實現將旋轉運動變換為直線運動。滾珠絲杠螺母副安裝時需預緊,通過預緊可消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙,提高傳動剛度。預緊的方法是採用雙螺母齒差調隙式結構(圖3)。通過改變兩個螺母的軸向相對位置,使每個螺母中滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側來實現的。

圖3 雙螺母齒差調隙式結構

一般需要幾次調整才能保證機床在最大軸向載荷下,既消除間隙,又能靈活運轉。

4·4 刀架

根據需要,拆除原方刀架,安裝620型四方刀架(圖4)。該刀架由120W的三相交流非同步電機正轉驅動,使刀架正轉選刀,到預定刀位時,電機則反轉,使刀架夾緊。換刀方式有手控和機控兩種。機控時當零件在加工過程中需要換刀時,數控系統發出預先編制好的換刀控制指令,控制器接到換刀指令時,立即驅動刀架回轉。手控時,按動面板上的按鈕,刀架能轉一個刀位(90°),也可連續按動按鈕,直至任一刀位。

5 機電聯動調試

5·1 機械調試

絲杠上,側母線和橫、縱導軌的平行度誤差控制在0·01mm/全長之內;轉動絲杠,絲杠軸向竄動在0·01mm之內;絲杠螺母同軸度誤差控制在0·01mm之內。

5·2 機電聯動調試

(1)單坐標點動,主要調試其有無動作,運動方向是否符合要求,機械傳動是否正常,有無不正常響聲等。

1·上刀體 2·活動銷 3·反靠盤 4·定軸 5·蝸輪 6·下刀體 7·螺桿 8·離合器盤 9·霍爾元件 10·磁鋼

圖4 四方刀架結構圖

(2)點動合格後,做連續運動。反復多次,若出現故障或異常,排除後方可繼續進行。

(3)先試Z坐標方向,後試X坐標方向,這是因為Z坐標方向調試方便。

(4)測量兩坐標重復定位精度。在Z向坐標做連續移動時,若發現與絲杠相聯的齒

額定轉速: 2000r/min

額定輸出功率: 2kW

編碼器:絕對位置檢測方式,解析度1000000p/r 軸端形式:錐軸伺服放大器採用與電機配套的SJV2系列20型,其驅動能力為2kW。對於2kW電機,也可採用SJV2系列的10型放大器,但此時的輸出扭矩要比20型減少1/3,不利於大功率切削。I/O設備選用型號為HR341的基本I/O單元,主要用於機床操作面板及與機床間的輸入輸出控制。另外附加一個遠程I/ODX110,主要用於教學功能的「故障模擬設置」的輸入輸出。伺服及I/O單元連接原理圖如圖2所示。

圖2 電氣連接原理圖

2·2·2 主軸控制

主軸電機採用交流變頻控制電機,由變頻器進行控制,轉速范圍60~6000r/min。模擬量由基本I/O單元的A0埠輸出0~10V的直流電壓,變頻器根據輸入的電壓變化而輸出相應的轉速。由於模擬主軸電機沒有編碼器,因此在發出轉速命令後,系統無法檢測到主軸的是否運行。為解決這一問題,我們利用變頻器上的功能端子,將其通過參數設置成「到達指令頻率閉合」狀態,並通過PLC檢測此信號,從而實現對電機的運轉進行監控。

2·3 教學功能的附加

本機改造後除保證加工功能和精度外,還要滿足一定的教學功能。所謂的教學功能主要是針對學習數

控系統調試及維修人員而設立的附加功能。該功能通過參數設置及調整PLC程序人為地設置故障,讓學生通過故障現象先判斷故障種類,再分析故障產生的原因,直至排除故障。通過這種實訓,學生可全面學習工業現場可能出現的故障現象,掌握故障排除方法,提高學生解決現場問題的綜合能力。

3 結束語

我國現有機床中,近幾年急需技術改造的約佔25%,這將蘊藏著無限商機。機床改造主要是採用數控和計算機控制技術,我國數控機床發展和機床數控化改造應緊跟世界潮流,發展多軸聯動數控系統,開發高速、高精度、高效加工中心等關鍵技術,向智能化方向發展