CA1640机床进给系统数控改造.docx

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1、课程设计报告题目：CA1640机床进给系统数控改造课程：机电一体化课程设计专业班级:智能制造201班目录摘要4Abstract5一、普通车床数控化改造绪论61.1 概述61.1.1 机床数控化改造的H的61.1.2 机床数控化改造的意义61.1.3 机床数控化改造的经济性(优点)61.2 数控机床在我国的发展概况71.3 数控机床的发展趋势7二、机械部分的设计82.1 CA6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定82.2 总体方案确定82.3 设计参数102.4 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算102.4.1 系统脉冲当量的选择102.4.2 机械传动部分的数控化改造和设计计尊I

2、1.2.4.3 滚珠丝杠设计计算122.4.4 计算最大动负载C(N)132.4.5 滚珠丝杠螺孱副的选型142.4.6 滚珠丝杠的验算142.4.7 确定囱轮传动比172.4.8 步进电动机的计算与选择172.5 横向机械传动部分的数控化改造和设计计算202.5.1 滚珠丝杠设计计算212.5.2 计算最大动载荷C(N)212.5.3 选择滚珠丝杠螺母副22254步进电动机的选择与计算(同上步进电动机的选择)232. 6步进电机拖动的开环系统：23三、程序设计部分232.1 控制系统的功能233. 2采用软件环形分配翡243.1.1 步进电机模块243.1.2 PrOteUS仿真24四、体会

3、收获26五、致谢27六、参考文献28随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经成为衡糠一个国家机械制造工业水平的:要标志。用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造，将其有机结合，使普通机床基本具符同类数控机床的性能的数控机床“提高零件生产效率、降低劳动强度，提高零件加工精度，实现狂杂曲面、曲线的自动化成型加工，实现“柔性自动化”加工单件、小批量生产的精密零件加工，以适应近年来机电产品市场不断变化的需要。本次设计是对CA6140普通车床的数控化改造。在国内，盛行普通车床改造成数控车床，此设计就是针对着这以目的而设计的，这就降低了生产成本，缩短了工业化的进程，同时为广大的

4、生产厂家所接受。此设计主要是针对于广大的用户所设计。涉及纵向和横向滚珠丝杠螺母副、电动机的选型，以及其他相关数据的计算.本设计纵向选用IIOBYG350B型反应式步进电动机,横向选用I1.OBFQ03型步进电动机.利用kei1.uvision5和Protcus8进行电路仿真以满足设计需求.关健词：数控改造数控机床、CA1640、电路仿真AbstractWith(herapiddeve1.opmentofscienceandtechno1.ogy,CNCmachinetoo1.shavebecomeanimportantindicatortomeasurethe1.eve1.ofacountrj

5、,machinerymanufacturingindustry.UsingCNCdevices,servosystems,ba1.1.screwpairs,andotherauxi1.iarydevicestocarryoutCNCtransformationonordinarymachinetoo1.s,organica1.1.ycombiningthem,makingordinarymachinetoo1.sbasica1.1.yhave(heperformanceofsimi1.arCNCmachinetoo1.s.Improvetheproductionefficiencyofpart

6、s,reduce1.aborintensity,improvethemachiningaccuracyofparts,achieveautomatedformingandprocessingofcomp1.exsurfacesandcurves,andachievef1.cxib1.cautomationforprecisionpartsprocessingofsing1.eandsma1.1.batchproduction,inorder1.oadapttotheconstant1.ychangingndsofthee1.ectronica1.ProdUC1.marketinrecentye

7、ars.ThisdesignisaCNCtransformationoftheCA6140ordinary1.athe.InChina,i1.ispopu1.arto(ranSfbrmordinary1.athesintoCNC1.athes.Thisdesignisdesignedforthispurpose,whichreduceSproductioncosts,shortensthep11xessOfindustria1.ization,andisaccepedbya1.argenumberofmanufacturers.Thisdesignismain1.ydesignedforawi

8、derangeofusers.,hese1.ecionof1.ongitudina1.an1transverseba1.1.screwnutpairs,e1.ectricn)tors,andotherre1.ateddataca1.cu1.ationsareinvo1.ved.Thisdesignusesa110BYG350Breactivesteppernutorvertica1.1.yanda11()BHX)3steppermotorhorizonta1.1.y.UseKci1.UVision5andProtcus8forcircuitsimu1.ationtomeetdesignrequ

9、ircmcnts.KcywordiNumcricaIcontro1.IransrormationnumericakContro1.machinetookCA1640%Circuitsimu1.ation一、It通车床数控化改造绪论1.1 雌1.1.1.机床数控化改造的目的：用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造,将其有机结合，使普通机床基本具备同类数控机床的性能的数控机床。提高零件生产效率、降低劳动强度，提高零件加工精度，实现复杂曲面、曲线的自动化成型加工，实现“柔性自动化”加工单件、小批量生产的精密零件加工，以适应近年来机电产品市场不断变化的需要。1.1.2

10、 机床数控化改造的意义目前，各企业一般都有不少普通机床，完全用数控机床加以替换根本不可能.解决这个问题，必须走普通机床数控化改造之路。通过对普通机床进行数控化改造，使普通机床成为与同类数控机床的性能相近的数控机床，以适应纪杂零件加工及零件加工多变性的各项新要求，以提高企业（工厂）在机械加工业中的竞争力。1.1.3 机床数控化改造的经济性（优点）I）减少投资额，交货期短。同购买新机床相比大大节省了费用的投入，改造贽用低，大型、特殊机床尤其明显：而且交货期短。2）旧机床的力学性能稔定可靠“旧机床所利用的床身、立柱等基础件都是坚固的铸造件，经过了长期的自然去应力，机床的应力已失效，改造后机床的性能高

11、、质量好，可以作为新机床持续使用多年。3）熟悉班备.便于操作维修,改造后的机床，可以精确的计算出机床的加工能力，并由于多年使用，操作者对机床的加工特性非常了解，在操作使用及维修方面培训时间短，见效快。4）可以充分利用现有的条件。可以充分利用现有地基，及利用加工现场现有的其他条件，减少安装费用的投入。1.2 数控机床在我国的发展概况我国从1958年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床，并成制成功第台电子管数控机床。从1965年开始,研制晶体管数控系统，直到60年代末和70年代初，研制的劈锥数控铳床、非国饰插齿机等获得成功。与此同时，还开展了数控加工平面零件自动编程的研究。1972T979

12、年是数控机床的生产和使用阶段。例如：清华大学研制成功集成电路数控系统；数控技术在车、铳、镣、磨、齿轮加工、电加工等领域开始研究与应用：数控加工中心机床研制成功：数控升降台铁床和数控齿轮加工机床开始小批生产供应市场.从80年代初开始，随着我国开放政策的实施，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-I数控系统等。在引进、消化、吸收国外先进技术基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济里数控系统和BSO1.全功能数控系统，航空肮天部706所研制出NNC864数控系统等。进而推动了我国数控技术的发展，使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跣

13、。我国的数控机床已跨入一个新的发展阶段。.1.3 数控机床的发展趋势从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的垂要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有进入更高层次的柔性制造系统和计算机集成制造系统的适应能力。在数控系统方面，目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，诸如日本的FANCU,德国的S1.EVENS和美国的A-B公司，产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。它们的数控系统都采用了16位和32位微机处理机、标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到IMB以上，机床分册率可达0.1微米，高速进给可达100nmin,控制轴

14、数可达16个，并采用先进的电装工艺。在驱动系统方面，交流驱动系统发展迅速。交流传动已由模拟式向数字式方向发展,以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件所取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。二、机械部分的设计2.1 CA6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。机床数控系统总体方案的拟定应包括以卜.内容：系统运动方式的确定，何服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。一般应根据设计任务和要求提

15、出数个总体方案，进行综合分析、比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。2.2 总体方案确定总体方案设计要求总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式、何股系统的类型，计算机（CNC装置）以及传动方式和执行机构的选择等。（1）数控系统的选择：普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线抽补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此，数控系统选连续控制系统。综合考虑性价比，根据改造的要求，本方案选用广州数控公司生产的GSK980TD车床系统，广州数控公司同时生产与该数控系统相匹配的伺服驱动器，从而有利丁维修和管理“GSK980TD数控系统采用先进的开放体系结构，性价比高，且属于连续切割控制系统。（2）伺服系统的选择：CA6140普通车床数控化改造后一般属于经济型数控机床，在保证具有定加工精度的前提下应简化结构、降低成本,因此，进给伺服系统采用以步进电动机为驱动装置的开环控制系统。（3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，本方案采用P1.C控制步进电动机的形式实现。（4）电气部分设计：根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU夕卜，还包括扩展程序存:储器，扩展数据存:储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键楸，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电动机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中