臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式,車(chē)床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì),縱向,進(jìn)給,系統(tǒng) 題目題目題目題目:臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)程機(jī)程工程工程及其自動(dòng)化專業(yè)及其自動(dòng)化專業(yè) 答辯人:閆紅旗指導(dǎo)老師:張衛(wèi) 張少文2009.5.162009.5.161 主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容四、課題研究的展望四、課題研究的展望四、課題研究的展望四、課題研究的展望2一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。3一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀:1)1)除少量機(jī)床以除少量機(jī)床以FMSFMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。態(tài)。2)2)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求 1.2 國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀:1)1)國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床 2)2)國(guó)外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化國(guó)外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化 4一、課題研究的背景和現(xiàn)狀一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì):1)1)繼續(xù)向開(kāi)放式、基于繼續(xù)向開(kāi)放式、基于PCPC的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)展 2)2)向高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展 3)3)向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展 5二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義2.1 本課題研究的目的：要求在對(duì)臥式車(chē)床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好總體改造方案設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過(guò)這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)改造開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。6二、課題研究的目的和意義二、課題研究的目的和意義2.2 本課題研究的意義：數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的主機(jī),數(shù)控技術(shù)的水平高低和機(jī)床的數(shù)控化率是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率還不到5%,新機(jī)床的數(shù)控化率也僅為6%。無(wú)論從數(shù)控技術(shù)水平和機(jī)床的數(shù)控化率都大大落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)床改造已是個(gè)”永恒”的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè),也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值:（1）節(jié)省資金。（2）性能穩(wěn)定可靠。（3）提高生產(chǎn)效率。7三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.1 CA6140普通車(chē)床介紹普通車(chē)床介紹lCA6140l C-類代號(hào)(車(chē)床類機(jī)床)l A-結(jié)構(gòu)特性代號(hào)l 6-組代號(hào)(落地及臥式車(chē)床組)l 1-系代號(hào)(臥式車(chē)床系)l 40-主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑的1/10)8機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè)C6140普通臥式車(chē)床的結(jié)構(gòu)布局 9三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容lCA6140普通車(chē)床各部分功能普通車(chē)床各部分功能介紹介紹l主軸箱是支撐主軸并帶動(dòng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。l進(jìn)給箱是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的變速機(jī)構(gòu)。l交換齒輪箱是用來(lái)將主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到進(jìn)給箱。l溜板箱是接受光桿傳遞的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)床鞍和中、小滑板及刀架實(shí)現(xiàn)車(chē)刀的縱橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。10主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)由主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿、光桿、床身等組成11主軸變速箱功能：支承主軸和傳動(dòng)其旋轉(zhuǎn)12進(jìn)給箱：變換被加工螺紋的種類和導(dǎo)程，以及獲得所需的各種進(jìn)給量13溜板箱：將絲杠或光杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榱锇搴蛙?chē)刀的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)14CA6140CA6140臥式車(chē)床的功能臥式車(chē)床的功能15三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.2 總體方案的確定總體方案的確定 lC6140型普通車(chē)床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會(huì)擁有量較大的普通型車(chē)床。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)都是確實(shí)可行了。一般說(shuō)來(lái)，如果原有車(chē)床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數(shù)控車(chē)床，同時(shí)具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破?？傮w方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。16三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l普通車(chē)床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直普通車(chē)床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。工和螺紋加工等，因此數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。l車(chē)床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定車(chē)床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)加工精度的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。l根據(jù)普通車(chē)床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度根據(jù)普通車(chē)床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用8 8位微機(jī)。位微機(jī)。在在8 8位微機(jī)中，位微機(jī)中，MCS51MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、可系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高的性價(jià)比，因此，可選的性價(jià)比，因此，可選 MCS51MCS51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。17三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了CPUCPU外，還外，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/OI/O接口電路；接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤(pán)，能顯示加工包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤(pán)，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。l設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。l縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床機(jī)、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。所要求的分辨率。l為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。l采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。18三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.3 3.3 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案l進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案。l主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案。l安裝電動(dòng)卡盤(pán)安裝電動(dòng)卡盤(pán)。l換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。l螺紋編碼器的安裝方案螺紋編碼器的安裝方案。19三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.4 3.4 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算縱向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算 l脈沖當(dāng)量的確定脈沖當(dāng)量的確定。l切削力的計(jì)算切削力的計(jì)算。l滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)及計(jì)算滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)及計(jì)算。l齒輪傳動(dòng)的計(jì)算齒輪傳動(dòng)的計(jì)算。l步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇。20三、課題研究的主要內(nèi)容三、課題研究的主要內(nèi)容l3.5 3.5 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)l數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成。l單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。l軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)。21四、課題研究的展望四、課題研究的展望 全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國(guó)全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國(guó)的一般中小企業(yè)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生的一般中小企業(yè)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化、產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化、以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，我國(guó)的國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，生產(chǎn)實(shí)際，我國(guó)的國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，盡可能降低價(jià)格。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡(jiǎn)易研制了幾十種簡(jiǎn)易NC系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)數(shù)控事系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。業(yè)的發(fā)展。改造后的車(chē)床，可手動(dòng)、機(jī)動(dòng)操作，操作簡(jiǎn)單，使改造后的車(chē)床，可手動(dòng)、機(jī)動(dòng)操作，操作簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，其性能價(jià)格比適中；而且還能解決用方便，價(jià)格低廉，其性能價(jià)格比適中；而且還能解決復(fù)雜零件的加工精度控制問(wèn)題，節(jié)約大量工裝費(fèi)用，減復(fù)雜零件的加工精度控制問(wèn)題，節(jié)約大量工裝費(fèi)用，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人素質(zhì)。輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人素質(zhì)。22致致 謝謝 我的論文寫(xiě)作和課題研究是在各位老師和同我的論文寫(xiě)作和課題研究是在各位老師和同學(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對(duì)學(xué)的關(guān)心、幫助下完成的。在此，我感謝他們對(duì)我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老我的支持，我要深深感謝用心血汗水教育我的老師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識(shí)，師們：張衛(wèi)老師和張少文老師，他們淵博的知識(shí)，對(duì)教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。對(duì)教育的執(zhí)著，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我終身受益。感謝我周?chē)耐瑢W(xué)們，他們給了我無(wú)微不至的關(guān)感謝我周?chē)耐瑢W(xué)們，他們給了我無(wú)微不至的關(guān)心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的心和幫助，他們勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣。榜樣。2324