机电一体化系统(数控机床CA4)伺服和传动部分课程设计说明书.docVIP

机电一体化系统设计 课程设计说明书 设计题目：CA6140型车床纵向进给系统数控改装 前 言 我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国内市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 在过去的几十年，虽然金属切削的基本原理变化不大，但随着社会生产力的发展，要求制造业向自动化和精密化方向发展，而刀具材料和电子技术的进步，特别是微电子技术、电子计算机的技术进步，运用到控制系统中，既能帮助机床的自动化，又能提高加工精度。这些都要求对旧机床进行改造。另外，在经济方面，用机床的数控改造比更新设备节约50%的资金。再加上市场的原因，由于目前机床市场供给无法满足大量的机床设备的更新需要，因此更显示出机床数控改造的必要性。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要内容之一。 CA6140普通车床微机数控改造设计任务书 设计任务 将CA6140普通车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型的数控车床，要求该车床纵向有直线和圆弧插补功能。系统分辨率为：0.01mm/puls。 给定参数 最大加工直径：400mm(在床面上) 最大加工长度：1000mm 丝杠纵向长度：1300~1500mm 原车床丝杠纵向直径：22mm 纵向导轨类型：综合性导轨 主轴转速范围：正转（24级） 10~1400rpm 反转（12级） 14~1580rpm 溜板及刀架纵向重力：800N 刀架纵向快移速度：2.4m/min 最大纵向切削进给速度：0.6m/min 主电机功率：735kW/1450rpm 启动加速时间：30ms 机床定位精度：±0.015mm 设计要求 改装后数控车床应具有性能： 数控代码制：ISO 脉冲分配方式：逐点比较法 输入方式：增量值、绝对值通用 同时控制坐标轴数：2坐标轴（纵向Z，横向X） 纵向脉冲当量值：0.01mm/puls 刀具补偿量：0~99.99mm 进给传动链纵向间隙补偿量：0.15mm 自动升降速性能：有 改装后数控车床的工艺范围： 具有快速定位，直线插补，顺、逆圆插补，暂停，循环加工。 对微机数控系统的要求： 微机控制系统要有可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点。控制系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。 设计工作量 一张纵向进给机构的结构改装图（A1）； 一张驱动电路原理图（A2） 一份设计说明书 包括以下内容： 前言（数控改装的意义、用途及目的等）； 设计的主要思路：系统总体方案的确定、机械系统方案设计、控制系统方案设计； 机械部分改装设计计算： 滚珠丝杠螺母副的确定； 传动齿轮的传动比和齿数的确定； 步进电机的选择。 控制系统硬件电路设计计算和参数选择； 步进电机接口及驱动电路设计； 总结及结束语 第一章 系统总体方案的分析与拟订 一、系统总体改造方案的确定 目前，在机械加工工业中，绝大多数是旧式机车，如果改用微机控制，实现机电一体化的改造，会使机床适应小批量、复杂零件的加工，不但提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短，适合我国国情。利用微机实现机车的机电一体化改造