基于C616车床的纵向进给系统的机电一体化改造设计.docVIP

目录 1 绪 论 1 2机械部分设计 3 2.1 设计框图及机械结构改进设计 4 2.2 转动惯贯的计算 4 2.3负载转动矩计算及最大静转矩选择 5 2.4 步进电机的选择 7 2.5 确定系统的脉冲当量 9 2.6 切削力的计算 9 2.7滚珠丝杠螺母副的计算和选型 10 2.7.1 计算进给牵引力 10 2.7.2 计算最大动载荷C 10 2,8 传动效率的计荷 12 2.9 刚度验算 14 2.10 齿转传动比的计算 14 2.11轴的设计与校核 15 2.11.1 初步估算轴的最小直径，并选择联轴器 15 2.11.2 轴的结构设计 15 2.11.3 按弯矩合成强度校核轴的强度 17 2.11.4 按疲劳强度安全系数校核轴的强度 19 3机床纵向伺服进给单元电气控制部分设计 22 3.1 电气控制系统方案的确定 22 3.1.1 步进电动机与丝杠的联接 22 3.1.2 8051单片机的选择 23 3.2 步进电动机开环控制系统设计 24 3.2.1 脉冲分配器 24 3.2.2 光隔离电路 27 3.2.3步进电动机驱动电路 28 3.3 8255可编程控制芯片的扩展 29 3.3.1 8255芯片的介绍 29 3.3.8051单片机与8255接口电路的设计 29 3.3.3 8255芯片在设计电路中的控制功能 31 3.4 6264芯片的扩展 31 3.5 辅助电路的设计 32 3.5.1 8051单片机的时钟电路 32 3.5.2 复位电路 32 3.5.3 越界报警电路 33 3.6 操作面板设计的简要介绍 33 3.7 绘制机床电气控制电路原理图 34 致谢 35 参 考 文 献 36 附电气原理图 36 1绪论 根据社会调查针对C616车床的使用情况，车床产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通车床已不能适应这些要求，数控车床应运而生。 我国大多数企业中存在大量的C616车床，由于C616车床机械部分采用滑动丝杠传动，精度低、质量不稳定，生产效率低，劳动轻度大、劳动条件差；在电气部分，采用交流电机，这已经不能满足现在制造业发展要求，在机械制造业中，数控车床越来越受到企业的欢迎。企业一方面投入大量资金购买数控车床，另一方面更新改造现有普通车床，通过为普通车床添加数控装置，将普通车床改造成数控车床，这是许多中小型企业面临的重要技改措施。 改造后的C616数控车床比普通C616车床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要修配。可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。发展趋势一片看好，可以说数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 在美国、日本和德国等发达国家，数控车床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于车床以及技术的不断进步，车床改造是个永恒的课题。我国的车床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造车床和生产线具有广阔的市场，已形成了车床和生产线数控改造的新的行业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 数控车床能够适应市场对产品多样化、高精度的要求。因此得到了越来越广泛的应用。但是，商品化的数控机床价格高，一致于推广应用受到限制，而我国又现存有大量的普通车床，利用较先进的数控系统，对现有普通车床进行技术改造，对提高我国机械行业的数控加工技术具有更重要意义。根据我国车床拥有量大，生产规模小的具体国情，将普通车床通过数控化改造为经济型数控车床是我国机械工业技术改造的这样目标。但从我国目前机械工业制造水平与发达国家相比差距较大，而且从目前企业所面临的情况看，因数控车床价格较贵，一次性投资较大，使企业心有余而力不足。因此，对普通车床数控化改造作为一种良好的有效途径。这样车床改造花费少，改造设计针对性强、时间短，改造设计后的机床大多能够克服机床的缺点和存在的问题，生产效率高。 本论文主要解决了利用微机将进给伺服系统，改造成开环控制伺服进给系统。拆除原机床的进给箱，利用原车床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱体。滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置，两端采用原固定方式，这样可减小改装现场，由于滚珠丝杠摩擦系数小于原丝杠，从而使纵向进给整体刚性略优于以前。2机械部分设计 2.1 设计框图及机械结构改进设计 图2-1经济性数控车床进给伺服系