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第二章 普通車床的數(shù)控改和可行性論證 對于普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造 在考慮總體設(shè)計方案時 應(yīng)遵循的原則是 在滿足 設(shè)計要求的前途下 對機床的改動應(yīng)盡可能的少 以降低成本 一 車床的數(shù)控改造 一 數(shù)控機床工作原理及組成 1 數(shù)控機床工作原理 數(shù)控機床加工零件時 首先應(yīng)編制零件的加工程序 這是數(shù)控機床的工作指令 將加 工程序輸入到數(shù)控裝置 再由數(shù)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(guān)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(shù)進行工作 從而加 工出符合要求的零件 2 數(shù)控機床的組成 數(shù)控機床主要由控制介質(zhì) 數(shù)控裝置 伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成 其組成框 圖如圖 2 1 圖 2 1 數(shù)控機床的組成圖 二 設(shè)計內(nèi)容及任務(wù) 普通車床 C618 的數(shù)控改造設(shè)計內(nèi)容包括 總體方案的確定和驗證 機械改造部分 的設(shè)計計算 包括縱向 橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計與計算 主運動自動變速原理及改造后的機 床傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計 機床調(diào)速電動機控制電路的設(shè)計 電磁離合器的設(shè)計計算 本設(shè)計任務(wù)是對 C618 臥式車床進行數(shù)控化改造 實現(xiàn)微機對車床的數(shù)控化控制 利用 微機對車床的縱向 橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)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(xiàn)自動變速 刀架要改mm 造成自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架 要能自動的切削螺紋 三 數(shù)控部分的設(shè)計改造 1 數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按其運動軌跡可分為 點位控制系統(tǒng) 連續(xù)控制系統(tǒng) 點位控制系統(tǒng)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(tǒng)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(fù)雜輪 數(shù) 控 裝 置控 制 介 質(zhì) 測 量 裝 置伺 服 系 統(tǒng) 機 床 廓零件 所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng) 2 伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計改造 數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)伺服系 統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 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(tǒng)中的各種誤差 消除間隙 干擾等對加工精度的影響 但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜 技術(shù)難度大 調(diào)式和維修困難 造 價高 半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)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(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng) 但是 采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜 設(shè)計上也 要有其自身的特點 技術(shù)難度較大 開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路 因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差 但其結(jié)構(gòu)簡 單 易于調(diào)整 所以常用于精度要求不高的場合 經(jīng)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(tǒng) 3 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成 硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ) 性能的好壞直接影 響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能 數(shù)控裝置的設(shè)計方案通常有 可以全部自己設(shè)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(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動 在普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造中 由于第一種設(shè)計周期較長且不經(jīng)濟 同時質(zhì)量也難 于保證 第二種則更加不經(jīng)濟 所以不課程設(shè)計將采取第三鐘方案 四 機械改造部分的設(shè)計 1 主傳動部分的改造設(shè)計 將原機床的主軸電動機換成變頻調(diào)速電動機 無級調(diào)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(gòu) 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(zhuǎn) 2 進給機構(gòu)的改造 將原機床的掛輪機構(gòu) 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(qū)動元件經(jīng)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(fù)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(jù) 自動化制造系統(tǒng) 可行性論證使用戶建造自動化制造系統(tǒng)項目前所進行的技術(shù) 和經(jīng)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(jù) 同樣 在進行普通車床 的經(jīng)濟型數(shù)控改造之前進行合理的 科學(xué)的可行性論證是必要的 根據(jù)傳統(tǒng)的論證方法 普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造的可行性論證應(yīng)圍繞以下幾個方面 進行 即企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀及存在的問題分析 企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標 改造的基礎(chǔ)條件 目 標 技術(shù)方案 投資概算 效益分析 改造后車床的實施計劃 結(jié)論等 由于本設(shè)計僅作為大學(xué)本科生的畢業(yè)設(shè)計 故在此 設(shè)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(shè)計是對普通車床 C618 進行經(jīng)濟型數(shù)控改造 在改造設(shè)計中 采用的是廣州數(shù) 控設(shè)備廠生產(chǎn)的 GSK980T 型數(shù)控系統(tǒng) 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(diào)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(shè)備改造費用和舊設(shè)備費用總計不會超過 15 萬元 因此 對普通車床作經(jīng)濟型數(shù)控改造適 合我國國情 是國內(nèi)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