普通车床数控化改造毕业论文

济宁职业技术学院毕业设计（论文）设计(论文)题目：普通车床数控化改造姓名准考证号专业机电一体化工程（本）指导教师2013年7月10日1目录一、概述··············································3矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1.1普通车床数控改造·······················3聞創沟燴鐺險爱氇谴净。二、车床改造方案的确定·························7残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2.1普通车床的构成··························7酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2.2总体改造方案·······························9彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。三、步进电机控制系统的设计··················12謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。3.1步进电机的控制方案···················12厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3.2步进电机的恒速控制···················14茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3.3步进电机的变速控制···················16鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。3.4步进电机控制程序设计·················20籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。四、刀架的选型····································21預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。五、结束语··········································24渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。参考文献·············································25铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2摘要企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。如果将机床设备全部更新换代，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。采用数控改造技术，不但可以使改造后的机床满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品精度，增大了设备适应能力和型面加工范围，还可以弥补定购新的数控机床交货周期长的不足。所以采用此方法对中、小型企业来说是十分理想的选择。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。ＣＡ6140型车床具有性能良好、结构先进、操作轻便等特点,在我国机械制造行业中使用非常广泛。本设计就取其为例，主要介绍其数控化改造的方案、以及改造部位的选型与设计计算。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。关键词：数控化、自动控制、步进电机、自动刀架。3一、概述1.1普通车床数控改造数控车床是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展，就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，不失为一条投资少、提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。对于本课题，既可以达到完成毕业设计的目的，又可以达到研制新成果，开阔科研门路的目的。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。普通车床自动控制系统研制，是利用传统普通车床，结合计算机、电子科技4知识，变动手为自动，由粗加工变精加工，实现“变废为宝”的最终目的，成品的主要用处为：既可以作为成品机型加工小批量精度高的零配件，又可以作为直观、实效的机电演示设备，结合理论教学最直接的实现由单一机械产品，经电子化改造变为以机电为动力最终实现精密机械加工的数控机床。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。1.2普通机床数控化改造经济性评价目前新经济型数控车床约8．5万/台，以普通新车床CA6140为例，售价3．8万／台，使用寿命8-10年，而已使用了6-8年的旧车床CA6140，估价0.5万／台，通过改造还可使用4-6年。普通车床CA6140每台数控化改造所需价格大约3万，数控加工的生产率可提高20．30％。因此需要对普通车床的数控化改造进行经济性评价。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。设备现代化改造是指应用现代技术成就和先进经验，适应生产的需要，改变现有设备的结构(包括更换新部件、新装置、新附件等)，改善现有设备的技术性能，使之全部或局部达到新设备的性能。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。设备现代化改造是广义设备更新的一种方式，因此，研究现代化改造的经济性与设备更新的其他方式相比较。一般情况下，与现代化改造并存的可行方案有：继续使用旧设备、旧设备大修理、原型设备更换和更换新设备。决策的任务就是要在各种可行方案中选择设备使用总成本最小的方案。针对各种方案的设备使用总成本，进行经济分析[1]，选用下列公式计算：構氽頑黉碩饨荠龈话骛。====5式中：——旧设备到j年的使用总成本；——原型新设备到j年的使用总成本：——高效率新设备到j年的使用总成本：——现代化改装后设备到j年的使用总成本；——大修理后设备到j年的使用总成本：——旧设备继续使用时的劳动生产率系数；——原型新设备的劳动生产率系数；——高效率新设备的劳动生产率系数；——现代化改装后的劳动生产率系数；——大修理后的劳动生产率系数；——原型新设备的价值;——高效率新设备的价值；——旧设备现代化改装的价值：——设备大修理费用：——旧设备在j年的使用费用；——原型新设备在j年的使用费用；——高效率新设备在j年的使用费用；——现代化改装后在j年的使用费用；一——大修理后在j年的使用费用：——原型新设备使用j年后的残值；6——高效率设备使用J年后的残值；——第j年的现值系数，i为贴现利率；j为设备使用年限，(j=l，2，3，．．n)。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。比较各种方案的设备使用总成本，取总成本最小的方案。各种方案投资成本及生产率以及各年使用成本列于表1．1所示：序号可行方案基本投资劳动生产力系数各年使用费用·1234567891旧车床继续使用=0.70.250.50.7511.251.51.7522.252更换为全新普通车床=3.5=10.030.070.110.150.190.230.270.310.353更换为全新数控机床=6.5=1.60.020.040.060.080.10.120.140.160.184改装为数控机床=3.2=1.20.10.180.260.340.420.50.580.660.745旧机床大修理=1.8=0.90.10.190.280.370.460.550.640.730.82表1．1各种更新方案的投资和各年使用费用(万元)新设备残值==O．5万元，旧设备残值==0，利率i=8％尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。将上表所列数据代入各计算公式得出各种方案逐年使用成本见表1-2：年份1234567897方案0.330.941.792.844.065.416.878.4110.023.593.593.683.793.914.064.224.384.564.074.104.134.164.204.254.304.364.412.742.873.043.253.493.754.044.334.642.102.282.532.833.183.573.984.424.87表1-2各种方案逐年设备使用总成本汇总表（万元）由以上计算结果，比较各项更新方案中使用总成本最小者为优。如果设备只使用3年，以继续使用原设备方案为最佳；如果使用4-6年，则对原设备进行大修理的方案为佳；如果设备使用6年以上到8年，则最佳方案是将原旧机床改装为数控化机床；如果使用9年以上，则可更将普通机床更换为全新数控机床为最佳方案。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。因此通过以上经济性评价，对使用6到8年的普通车床，将其改造为数控化车床，是比较经济和可行的。二、车床改造方案的确定数控技术改造机床是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上。在数控改造中引入单片机的应用，不但技术上具有先进性，同时，在应用上比其它传统的自动化改装方案有通用性与协调性。我们在实现对机床的改造的过程中坚持这样一条原则：在尽量不改变车床原有功能的基础上，实现自动控制的目的，完成改造。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。2.1普通车床的构成对普通车床的自动改造包括三大部分：机械部分、硬件（含电部分）、软件部分。车床改造前，主要有以下几部分构成。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。8图1-1普通车床外形结构图1．床腿2.进给箱3.主轴箱4.床鞍5.中滑板6.刀架7．回转盘8.小滑板9.尾座10.床身11床腿12.光杠13.丝杠14.溜板箱鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。车床部分名称和用途如下：2.1.1车头部分1.车头箱用来带动车床主轴及卡盘转动，变换箱外的手柄位置，可以使主轴得到各种不同的转速。2.卡盘用来夹住工件，并带动工件一起转动。2.1.2挂轮箱部分用来把主轴的转动传给走刀箱。调换箱体内的齿轮，并与走刀箱配合，可以车削各种不同螺距的螺纹。2.1.3走刀部分1.走刀箱利用它内部的齿轮机构，可以把主轴的旋转运动传给丝杠，变换箱体外面的手柄位置，可以使主轴得到各种不同的转速。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。2.用来车削螺纹。它能使拖板和车刀按要求的速比作很精确的直线移动。2.1.4托板部分1.拖板箱把丝杠的转动传给拖板部分，变换箱外的手柄位置，经拖板部分使车刀作纵向或横向走刀。92.托板分大、中和小托板三种：大的是横向车削工件时使用；中的是纵向和控制吃道时使用；小的是横向较短或者加工角度工件时用的。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。3.刀架用来装夹刀具。2.1.5尾座用来安装顶针，支顶较长工件。它还可以安装各种切削刀具。2.1.6床身用来支持和安装车床的各个部件，床身上面有两条精确的导轨。托板和尾座可沿着导轨移动。2.1.7附件1.中心架车削较长工件时用来支持工件。2.冷却嘴用来注入切削液。2.2总体改造方案根据实际工况，型车床的数控化改造方案如下：2.2．1数控系统选用南京产JWK-15T型数控系统一般小型机床的数控化改造多半采用开环控制方式。数控系统多数为以单板机为主控制单元的简易数控系统。因为该控制方式投资少，安装调试方便。这里我们选用南京产JWK-15T型机床数控系统安装到普通车床上。经过改装后的数控机床工作原理框图如图1所示。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。10图2-1数控机床工作原理图本系统由数控单元双8031机、步进驱动单元、专用控制程序、功率驱动、步进电机、步进电机减速装置或转位机构和丝杠等组成。在加工零件时,编制的数控程序数据输入RAM(62256)中,专用控制程序EPRAM(27256.2764)在中央处理单元的支持下,按照所输入的加工程序数据,经过计算处理,发出一系列的组合脉冲,经过驱动功放,驱动步进电动机,拖动机械负载分别控制纵、横两个方向的运动方向、运动速度、位移长度,实现车床的微机