C6140卧式车床数控化改造设计.doc

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1、设计任务题目：C6140卧式车床数控化改造设计主要技术指标如下：1）床身上最大加工直径400mm；2）最大加工长度1000mm；3）X方向（横向）的脉冲当量=0.005mm/脉冲，Z方向（纵向）的脉冲当量=0.01mm/脉冲；4）X方向最快移动速度=3000mm/min,Z方向为=6000mm/min；5）X方向最快共进速度f=400mm/min，Z方向为=800mm/min；6）X方向定位精度，Z方向0.02mm；7）可以车削柱面，平面，锥面与球面等；8）安装螺纹编码器，可以车削米/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm；9）安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀；10）

2、自动控制主轴的正转，翻转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号;11）自动控制冷却泵的启/停；12）安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；13）纵横向安装限位开关；14）数控系统可与PC机串行通信；15）显示界面采用LED数码管，编程采用ISO数控代码。目录一：总体方案的确定二：机械系统的改造设计方案三：进给传动部件的计算和选型四：绘制进给传动的机构的装配图五：控制系统硬件电路设计·六：步进电动机驱动电源的选用一：总体方案的确定计算项目计算内容和说明计算的主要结果总体方案应考虑车床数控系统的运动方式，进给伺服系统的类型，数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选

3、择等。1）卧式车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补，圆可弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。2）卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。因此，进给伺服系统常采用步进电动机的开环控制系统。3）根据技术指标中的最大加工尺寸，最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用MCS—51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS—51系列8位机具有功能多，速度快，抗干扰能力强，性/价比高等优点。4）根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器，数据存储器，键盘与显示电路，D/A转换电路，串行接口电路等；

4、还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。5）为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵横向的进给传动应选用摩擦力小.传动效率高的滚珠丝杠螺母副，为了消除传动间隙.提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。6）计算选择步进电机，为了园整脉冲当量，能需要减速轮副，且应有消间隙机构。7）选择四工位自动回转刀架与电机卡盘，选择螺纹编码器等。二：机械系统的改造设计方案计算项目计算内容和说明计算的主要结果1）主传动系统的改造方案2）安装电动卡盘3）换装自动回转刀架对卧式车床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样可减少机械改造的工作量。主轴的正转反转

5、和停止可由数控系统来控制。若要提高车床的自动化程度，需要在加工中自动变换转速，可用2~4速的多速电动机代替原有的单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求是，可用交流变频器来控制主轴电动机，以实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频器时，若工作频率低于70Hz，原来的电动机可以不更换，但所选变频器的功率应比电动机大）。本课程中，当采用有级变速时，可选用天津市西玛电机有限公司生产的YD系列7.5Kw变极多速三相异步电动机，YD系列变极多速三相异步电动机是Y系列(1P44)三相异步电动机主要派生系列之一。该系列电动机由于具有可随负载性质的要求而有级地变化转速，从而达到功率的合理匹配和

6、简化变速系统的特点，是机械系统节约能耗的理想动力之一。在机床、矿山、冶金、纺织、印染、化工、农机等工农业部门得到广泛的应用。YD系列变极多速三相异步电动机对于国内同类型其他系列电动机具有效率高、堵转转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠等特点。电动机符合“YD系列(1P44)变极多速三相异步电动机技术条件JB/T7127-93"的规定。YD系列变极多速三相异步电动机采用B级绝缘，额定电压为380V，额定频率为50Hz，外壳防护等级为IP44，冷却方式为IC411，连续工作(S1)。当采用无极变速时，应加装交流变频器，可采用武汉信通机电设备有限公司生产的F1000-G0075T3B

7、惠丰变频器采用电机驱动芯片，应用空间电压矢量控制方法。强化电磁兼容，完全自动化贴片工艺，具有良好的的可靠性与稳定性。它具有电压利用率高，功率因数高、动态性能好、精度高、噪音低、转矩大等优点。可广泛应用于纺织、印染、食品、制药、机械电子等领域的电机调速及其系统改造和更新。为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，可选用呼和浩特机床附件总厂生产的KD11250型电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系统发信控制。采4）螺纹编码器的安装方案为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道工序，将车