C620普通車床數(shù)控改造設計
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論文(設計)題目
C620普通車床進行數(shù)控改造
文獻綜述:
1. 課題目的、意義
針對現(xiàn)有常規(guī)C620普遍車床的缺點提出數(shù)控改裝方案和單片機系統(tǒng)設計,對C620進行機械改造部分的設計及數(shù)控系統(tǒng)部分的設計。采用以8031為CPU的控制系統(tǒng)對信號進行處理,由I/O接口輸出步進脈沖,經(jīng)一級齒輪傳動減速后,帶動滾動絲杠轉動,從而實現(xiàn)縱向、橫向的進給運動。
本課題的設計提高了機床加工精度和擴大機床使用范圍,并提高生產(chǎn)率,改善加工工藝,還可以減少資金投入,減輕工人的勞動強度,縮短訂購新的數(shù)控機床的交貨周期時間。實踐已經(jīng)證明普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造具有重大的實際價值,為此,在舊有車床上進行數(shù)控改造有著較好的市場前景。
2. 相關研究動態(tài),國內(nèi)外現(xiàn)狀:
現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展,特別是能源部門的需求,使高溫高壓水廣泛應用于相關的領域中,對國民生產(chǎn)和人民生活起著越來越重要的作用,例如:機床作為機械制造業(yè)的重要基礎裝備,它的發(fā)展一直引起人們的關注,由于計算機技術的興起,促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破,導致了應用數(shù)字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床-數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用,為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展,數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用,同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結構的概念發(fā)生了根本的轉變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目,并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。
數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品,它把刀具和工件之間的相對位置,機床電機的啟動和停止,主軸變速,工件松開和夾緊,刀具的選擇,冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上,然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機,經(jīng)過譯碼,運算,發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件,加工出所需的工件。
國外利用數(shù)字計算機進行控制加工是從40年代開始的。1952年美國麻省理工學院在一臺立式銑床上裝了一套試驗性的數(shù)控系統(tǒng),成功地實現(xiàn)同時控制三軸的運動,它成了世界上第一臺數(shù)控機床。此后,從60年代開始,其他一些工業(yè)國家如德國、日本等陸續(xù)地開發(fā)生產(chǎn)及使用數(shù)控機床。1974年微處理機直接用于數(shù)控機床,進一步促進了數(shù)控機床的普及應用和大力發(fā)展。隨著數(shù)控機床的功能越來越完善,可靠性和性能越來越高,它在制造業(yè)中逐漸擔當了越來越重要的角色。
我國數(shù)控機床的研制是從1958年開始的,經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展,直至80年代后引進了日本、美國、西班牙等國數(shù)控伺服及伺服系統(tǒng)技術后,我國的數(shù)控技術才有質(zhì)的飛躍,應用面逐漸鋪開,數(shù)控技術產(chǎn)業(yè)才逐步形成規(guī)模。由于現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,市場需求變的越來越多樣化,多品種、中小批量甚至單件生產(chǎn)占有相當大的比重,普通機床已越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動生產(chǎn)率的要求。如果設備全部更新替換,不僅資金投入太大,成本太高,而且原有設備的閑置又將造成極大的浪費。如今科學技術發(fā)展很快,特別是微電子技術和計算機技術的發(fā)展更快,應用到數(shù)控系統(tǒng)上,它既能提高機床的自動化程度,又能提高加工精度,所以最經(jīng)濟的辦法就是進行普通機床的數(shù)控改造。這樣既可以提高加工生產(chǎn)率,改善加工工藝,還可以減少資金投入,減輕工人的勞動強度,縮短訂購新的數(shù)控機床的交貨周期時間。實踐已經(jīng)證明普通車床的經(jīng)濟型數(shù)控改造具有重大的實際價值,為此,在舊有車床上進行數(shù)控改造有著較好的市場前景。
方案論證:
1.1 設計任務
本設計任務是對C620普通車床進行數(shù)控改造。利用單片機對縱、橫向進給系統(tǒng)進行控制,縱向(Z向)脈沖當量為0.01mm/脈沖,橫向(X向)脈沖當量為0.005mm/脈沖,驅動元件采用步進電機,傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副。
1.2 總體方案的論證
對于普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造,在確定總體設計方案時,應考慮在滿足設計要求的前提下,對機床的改動應盡可能少,以降低成本。
1.2.1 機械部分的改造設計
為了實現(xiàn)機床所要求的分辨率,采用步進電機經(jīng)齒輪減速再傳動絲杠。為了保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性,盡量減小摩擦力,選用滾珠絲杠螺母副。同時,為了提高傳動剛度和消除間隙,采用有預加負載荷的結構。傳動齒輪也要采用消除齒側間隙的結構。此設計過程主要是縱向進給和橫向進給的改造,關鍵是步進電機和滾珠絲杠的選用。
改進后的車床簡易傳動系統(tǒng)如圖1-1:
圖1-1 改進后的車床傳動系統(tǒng)
1.小刀架 2.橫向步進電動機 3.橫向滾珠絲桿 4.大拖板
5.縱向滾珠絲桿 6.縱向步進電動機??
1.2.2伺服進給系統(tǒng)的改造設計
數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。 因為開環(huán)控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。所以,本設計決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。
1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設計
任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎,性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件,軟件才能有效地運行。
在設計的數(shù)控裝置中,CPU的選擇是關鍵,選擇CPU應考慮以下要素:1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關;
2. 可擴展存儲器的容量與數(shù)控功能的強弱相關;
3. I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。
在我國,普通機床數(shù)控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機,主要是因為它們的配套芯片便宜,普及性、通用性強,制造和維修方便,完全能滿足經(jīng)濟型數(shù)控機床的改造需要。本設計以8031芯片為核心,增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統(tǒng)。
1.3 總體方案的確定
經(jīng)總體設計方案的論證后,確定C620車床經(jīng)濟型數(shù)控改造方案。C620車床的主軸轉速部分保留原機床的功能,即手動變速。車床的縱向(Z軸)和橫向(X軸)進給運動采用步進電機驅動。將原來機床的普通絲杠改為滾珠絲杠以減小摩擦力。并將8031單片機組成的微機作為數(shù)控裝置的核心,由I/O接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動,經(jīng)齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉動,從而實現(xiàn)車床的縱向、橫向進給運動。
進程計劃:
1.2008.02.15 ------ 2008.03.15 查閱、搜索相關資料和專業(yè)英語翻譯;
2.2008.03.16 ------ 2008.03.31 畢業(yè)實習與調(diào)研及開題報告階段;
3.2008.04.03 ------ 2008.05.19 畢業(yè)設計主要工作階段,完成各種運動和動力設計計算、校核及所有圖紙;
4.2008.05.21 ------ 2008.06.02 完成說明書的編寫和收尾工作。
指導教師意見:
簽名: 年 月 日
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時 間
地 點
與
會
人
員
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上傳時間:2021-12-05
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C620
普通
車床
數(shù)控
改造
設計
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