C6140車床數(shù)控化改造課件

C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計機設(shè)112班姓名：蒲顯東、李純偉、楊偉林、楊啟東、杜卿瑋一、C6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計二、總體方案的確定三、機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案1．主傳動系統(tǒng)的改造方案2．安裝電動卡盤

3．換裝自動回轉(zhuǎn)刀架4．螺紋編碼器的安裝方案

5．進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案四、進(jìn)給傳動部件的選型

1．脈沖當(dāng)量的確定

2．滾珠絲杠螺母副的選型（縱向）3.同步帶減速箱的設(shè)計（縱向）

五、步進(jìn)電動機驅(qū)動電源的選用六、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計

引言普通車床（如C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630等）是金屬切削加工最常用的一類機床。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時，通過刀架的縱向和橫向移動，能加工出內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。

車床數(shù)控化改造，顧名思義就是在車床上增加微型計算機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝要求。CNC系統(tǒng)伺服系統(tǒng)變頻器主軸控制機床本體

CNC變頻器驅(qū)動器伺服電機普通車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運動，是由主軸回轉(zhuǎn)運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進(jìn)給箱變速后，由光桿或絲桿帶動溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動。進(jìn)給參數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時需要停車。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動，切削次序需要人工控制。

一、C6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）床身上最大加工直徑400mm；

（2）最大加工長度1000mm；

（3）X方向(橫向)的脈沖當(dāng)量δx=0.005mm/脈沖,

Z方向(縱向)δz=0.01mm/脈沖；

（4）X方向最快移動速度vxmax=3000mm/min，Z方向為vzmax=6000mm/min；

（5）X方向最快工進(jìn)速度vxmaxf=400mm/min，Z方向為vzmaxf=800mm/min；

（6）X方向定位精度±0.01mm，Z方向±0.02mm（7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等；

（8）安裝螺紋編碼器，可以車削公/英制的直螺紋與

錐螺紋，最大導(dǎo)程為24mm；

（9）安裝四工位立式電動刀架，系統(tǒng)控制自動選刀；

（10)自動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出

主軸有級變速與無級變速信號；

（11)自動控制冷卻泵的啟/停；

（12)安裝電動卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開；

（13)縱、橫向安裝限位開關(guān)；

（14)數(shù)控系統(tǒng)可與PC機串行通信；

（15)顯示界面采用LED數(shù)碼管，編程采用ISO數(shù)控代

碼?？傮w方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運動方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動方式和執(zhí)行機構(gòu)的選擇等。二、總體方案的確定數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成連續(xù)控制型。8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。

（5）用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副（7）選擇四工位自動回轉(zhuǎn)刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。1．主傳動系統(tǒng)的改造方案

三、機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案保留原有的主傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)用2～４速的多速電動機代替原有的單速主電動機；用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現(xiàn)無級變速選用電動三爪自定心卡盤2．安裝電動卡盤3．換裝自動回轉(zhuǎn)刀架

選用四工位立式電動刀架。實現(xiàn)自動換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成。

4．螺紋編碼器的安裝方案

它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動。（5）拆除橫溜板下的滑動絲桿螺母副，將滑動絲桿靠刻度盤一段（長216mm）鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄，保留刻度盤附近的兩個推力軸承，換上滾珠絲杠副。

（6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動機通過法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。

（7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。其公稱直徑為40mm，基本導(dǎo)程為6mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為3×2=6圈，精度等級取4級，額定動載荷為13200N，滿足要求。初選型號

四、進(jìn)給傳動部件的計算和選型

控制系統(tǒng)的操作面板布置如圖所示。面板設(shè)置了48個微動按鍵，三個船形開關(guān)，一只急停按鈕，顯示器包括1組數(shù)碼顯示管和7只發(fā)光二極管。

圖

車床數(shù)控系統(tǒng)操作面板布置圖六、控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

X向步進(jìn)電機的型號110BYG5802，Z向步進(jìn)電機的型號為130BYG5501.七、步進(jìn)電動機驅(qū)動電源的選用為5相混合式，5線輸出，電機供電電壓DC120～310V，電流5A，驅(qū)動器型號BD5A

1、進(jìn)給系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計

掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動軸處安裝光電脈沖發(fā)生器。

進(jìn)給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機與齒輪減速箱總成絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠，滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原來裝軸承座的部分。

溜板箱部分：全部拆除，在原來安裝滾珠絲杠中間支撐架和螺母以及部分操作按鈕。

橫溜板箱部分：將原橫溜板的絲杠的、螺母拆除，改裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副、橫向進(jìn)給步進(jìn)電機與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連。

刀架：拆除原刀架，改裝自動回轉(zhuǎn)四方刀架總成。八、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計與計算2、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型

進(jìn)給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型內(nèi)容包括：確定脈沖當(dāng)量、計算切削力

滾珠絲杠螺母副的設(shè)計、計算與選型、齒輪傳動計算、步進(jìn)電機的計算和選型等。計算簡圖如下圖所示：1、確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個進(jìn)給脈沖使機床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量,它是衡量數(shù)控機床加工精度的一個基本參數(shù)。因此,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機床精度的要求來確定。2、縱向滾珠絲杠螺母副的副的型號選擇（1）滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球為滾動體的螺旋傳動元件。滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖所示3、橫向滾珠絲杠螺母副的型號選擇經(jīng)濟型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給的設(shè)計比較簡單，一般是步進(jìn)電機經(jīng)減速后驅(qū)動滾珠絲杠，使刀架橫向運動。步進(jìn)電機安裝在大拖板上，用法蘭盤將步