數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床電氣畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　審定成績： </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）</p><p>　　設(shè)計（論文）題目： 基于三菱E68數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床電氣設(shè)計 </p><p>　　系 部 名 稱： 機電工程系 </p><p>

2、;　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師：

3、 xx </p><p>　　答辯組負責(zé)人： </p><p>　　填表時間： 年 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　了解數(shù)控機床的概念，所謂數(shù)控是按照含有機床(刀具)運動信息程序所指

4、定的順序自動執(zhí)行操作的過程。而計算機數(shù)控機床就是數(shù)控機床在計算機監(jiān)控下進行工作。它的優(yōu)點很多,如可以在同一機床上一次裝夾可完成多個操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點，</p><p>　　Numerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automaticallu in sequences as spe

5、cified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages o

6、ver conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased</p><p><b>　　目錄</b></p>&l

7、t;p>　　車床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四軸聯(lián)動電控系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控車床主軸的電氣設(shè)計</p><p>　　CDK6150機床的總體介紹</p><p>　　車床主軸需要重新設(shè)計的部分</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)控制電路的的總體分析</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)電路的部分設(shè)計</p

8、><p>　　三菱E68數(shù)控系統(tǒng)的總體連線圖</p><p>　　三菱E68數(shù)控系統(tǒng)的輸出與輸入接口連接</p><p><b>　　機床控制電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　機床部分電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　第一章：緒 論<

9、/b></p><p><b>　　1、畢業(yè)設(shè)計的目的</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際，解決生產(chǎn)實際問題能力的重要步驟，它系統(tǒng)的檢驗了我們是否是合格的畢業(yè)生。它通過對機床數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計總體方案的擬定，計算控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，使我們綜合運用所學(xué)的電子和微機的知識,進行一次機電結(jié)合的全面訓(xùn)練，從而培養(yǎng)了我們的自學(xué)能力，初步設(shè)計計算的

10、能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機電方面技術(shù)問題的能力。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容</b></p><p>　　1、車床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四軸聯(lián)動電控系統(tǒng)</p><p>　　2、機床總體設(shè)計（以CDK6150機床為例）</p><p>　　3、數(shù)控系統(tǒng)控制電路的設(shè)計</p>

11、<p>　　4、機床控制電路的設(shè)計</p><p>　　第二章：車床由傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四周聯(lián)動電控系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控機床的運行在數(shù)控系統(tǒng)的嚴密監(jiān)控下，處在不斷的計算、輸入、輸出、反饋等控制過程中，從而保證數(shù)控機床能嚴格按照輸入程序的要求來執(zhí)行動作。</p><p><b>　　主軸運動：</b></p

12、><p>　　和普通機床一樣，主軸運動主要完成切削任務(wù)，其動力約占整臺機床動力的70%~80%?；究刂乒δ苁侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，課自動換擋及無級變速；對于有些數(shù)控車床，還要求主軸進行高精度準停和分度功能。</p><p><b>　　進給運動</b></p><p>　　進給運動是數(shù)控車床區(qū)別于普通車床最主要的地方，即用電氣驅(qū)動替代了機械驅(qū)動，

13、數(shù)控車床的進給運動是伺服系統(tǒng)完成的進給伺服系統(tǒng)由進給伺服驅(qū)動裝置、伺服電動機、進給傳動連及位置反饋裝置等組成，如圖1所示</p><p>　　圖1 數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)</p><p>　　一般來說，數(shù)控車床功能的強弱主要是取決于計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）裝置，而數(shù)控機床性能的優(yōu)劣，如運動精度等，主要是取決于進給伺服伺服驅(qū)動系統(tǒng)。而我們本次所用于設(shè)計的CDK6150數(shù)控機床本身就具有良好

14、的進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及伺服驅(qū)動裝置。而用于設(shè)計的E68數(shù)控系統(tǒng)本身就具有四軸聯(lián)動控制能力，我們只需要對車床的伺服系統(tǒng)與數(shù)控裝置的連接以及優(yōu)化設(shè)計就能得到相應(yīng)的四軸聯(lián)動控制能力。</p><p>　　本次用于設(shè)計的車床型號為CDK6150數(shù)控車床，CDK6150數(shù)控臥式車床的電氣控制系統(tǒng)是由CNC主控裝置、交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、強電控制部分等構(gòu)成。本次CNC主控系統(tǒng)采用內(nèi)含64位CPU的高性能數(shù)控系統(tǒng)，型號為

15、三菱E68數(shù)控系統(tǒng)。裝上該系統(tǒng)后，使機床的性能價格比十分的優(yōu)越。機床的主視圖如圖2</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　如何實現(xiàn)CDK6150數(shù)控車床的又傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四軸聯(lián)動系統(tǒng)</p><p><b>　　，</b></p><p>　　第三章：機床的總體

16、設(shè)計（以CDK6150車床為例）</p><p><b>　　1、概述</b></p><p>　　數(shù)控機床本體結(jié)構(gòu)是數(shù)控機床的主體部分，雖然也有普通機床所具</p><p>　　的床身、立柱、導(dǎo)軌、工作臺、刀架等部件，但是為了與數(shù)控加工的高加工精度、高速切削性能相匹配，數(shù)控機床在機械結(jié)構(gòu)性能方面形成了獨特的風(fēng)格：</p><

17、;p>　　為了簡化機械傳動結(jié)構(gòu)，縮短傳動鏈，數(shù)控機床多數(shù)采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)。</p><p>　　為了適應(yīng)連續(xù)的自動化加工和提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小。</p><p>　　為了減少摩擦、消除傳動間隙和獲得高加工精度，數(shù)控機床更多地采用了高效傳動部件，如：滾珠絲桿螺母副、靜壓蝸桿副、塑料導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌

18、，靜壓導(dǎo)軌等。</p><p>　　為了改善勞動條件、改善操作性能、提高勞動生產(chǎn)率，數(shù)控機床采用了多刀架結(jié)構(gòu)以及刀具與工件的自動夾緊裝置、自動換刀裝置、自動排屑裝置及自動潤滑冷卻裝置等。</p><p>　　為了保證機床精度的穩(wěn)定性、獲得可靠的加工質(zhì)量，數(shù)控機床多采取減小熱變性的措施。</p><p><b>　　2、數(shù)控車床的優(yōu)點</b>&l

19、t;/p><p>　　2.1加工對象改型的適應(yīng)性強：</p><p>　　由于在數(shù)控車床上加工零件時，只需要重新編制程序就能實現(xiàn)對零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調(diào)整車床。因此數(shù)控車床可以快速地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這樣就為單件、小批以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，它不僅縮短了生產(chǎn)準備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費用。</p

20、><p><b>　　2.2加工精度高：</b></p><p>　　數(shù)控車床是以數(shù)字的形式給出的指令進行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般達到了0.001mm，而且進給傳動鏈的反向間隙與螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控車床能夠達到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。</p><p><b>　　2.3生產(chǎn)效率高</b&g

21、t;</p><p>　　零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產(chǎn)效率比一般車床都高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進給量得范圍比普通車床的范圍大，每一道工序否能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性準許數(shù)控車床驚醒大切削用量的強力切削，有效的節(jié)省了機動時間。數(shù)控車床西東部件的快速移動和定位采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，小號在快速、快進和定位

22、的時間要比一般機床少得多。</p><p><b>　　2.4自動化程度高</b></p><p>　　數(shù)控車床對零件的加工是按照事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，其他的機床動作直至加工完畢，都是自動來連續(xù)完成，不需要進行繁重的、重復(fù)的手工性操作，勞動強度與緊張程度均大為減小，勞動強度也得到相應(yīng)的改善。&

23、lt;/p><p>　　2.5良好的經(jīng)濟效益</p><p>　　使用數(shù)控車床加工零件時，分攤在每個零件上的設(shè)備費用是非常昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省工藝裝備費用、輔助生產(chǎn)工時、生產(chǎn)管理費用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　2.6有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化</p><p>　　用數(shù)控車床加工零件，能夠

24、準確的計算加工工時，并且有效的簡化了檢驗和夾具、半成品的管理工作。這點有利于使生產(chǎn)管理更加的現(xiàn)代化。</p><p>　　3、數(shù)控車床的設(shè)計步驟</p><p>　　數(shù)控車床的設(shè)計內(nèi)容及步驟大致可以概括為如圖3.2.1所示</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　　3.1主要技術(shù)指標設(shè)計 &

25、lt;/p><p>　　注意啊技術(shù)設(shè)計指標是后續(xù)設(shè)計的前提和依據(jù)。設(shè)計任務(wù)的來源不同，如工廠的規(guī)劃產(chǎn)品，或用用戶訂貨等，雖然具體的要求不同，但所要進行的內(nèi)容大致相同。主要有以下技術(shù)指標。</p><p>　　用途：之?dāng)?shù)控車床的工業(yè)范圍，包括加工對象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。</p><p>　　生產(chǎn)率：包括加工對象的種類、批量及所要求的生產(chǎn)率。</p>

26、<p>　　性能指標：包括加工對象所要求的精度（用戶訂貨設(shè)計）或數(shù)控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標</p><p>　　主要參數(shù)：即確定數(shù)控車床的加工空間和主要參數(shù)</p><p>　　驅(qū)動方式：數(shù)控車床驅(qū)動方式分為步進電動機驅(qū)動與伺服電動機驅(qū)動。驅(qū)動方式的確定不僅與機床的成本有關(guān)，還將直接影響傳動方式的確定。</p><p>　　生產(chǎn)成本及生產(chǎn)

27、周期：無論是訂貨還是工廠規(guī)劃的產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及身產(chǎn)周期方面的指標。</p><p><b>　　3.2總體方案設(shè)計</b></p><p>　　總體方案的設(shè)計主要包括以下幾個方面設(shè)計</p><p>　　運動功能設(shè)計：包括確定數(shù)控車床所需要運動的個數(shù)、形式（直線運動、回轉(zhuǎn)運動）、功能（主運動、進給運動、其他運動）及排列順序，最后畫出數(shù)控車床

28、的運動功能圖。</p><p>　　基本參數(shù)設(shè)計：包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)的設(shè)計。</p><p>　　傳動系統(tǒng)設(shè)計：包括傳動方式、傳動原理圖及傳動系統(tǒng)圖設(shè)計。</p><p>　　總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計：包運動功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計。</p><p>　　控制系統(tǒng)設(shè)計：包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計。<

29、;/p><p>　　3.3總體方案綜合評價與選擇：在總體方案設(shè)計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案。</p><p>　　3.4總體方案的設(shè)計修改或優(yōu)化：對所選擇的方案進行進一步的修改或優(yōu)化，最終確定方案。</p><p>　　3.5整機綜合評價：對所設(shè)計的數(shù)控那個車床進行整機性能分析和綜合評價。</p><p>　　4、此次數(shù)控

30、車床的總體設(shè)計</p><p>　　1.1數(shù)控車床所要達到的基本設(shè)計要求以及外形尺寸</p><p>　　CK6150技術(shù)參數(shù) </p><p>　　床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑Φ520mm </p><p>　　托板上的最大回轉(zhuǎn)直徑Φ250mm </p><p>　　最大加工長度 850mm（1500可選） </p&g

31、t;<p>　　主軸頭形式 A2-8 </p><p>　　主軸通孔直徑Φ75mm </p><p>　　X／Z軸重復(fù)定位精度 0.01mm </p><p>　　X軸最大行程 320mm </p><p>　　Z軸最大行程 920mm </p><p>　　X軸快進速度 10m／min </p&g

32、t;<p>　　Z軸快進速度 10m／min </p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速 150-1000r／min </p><p>　　尾座套筒直接Φ75mm </p><p>　　尾座套筒行徑 110mm </p><p>　　尾座套筒錐度莫氏5號 </p><p>　　刀架形式 4工位電動刀架 </p&

33、gt;<p>　　主電機功率 7.5kw </p><p>　　機床外形尺寸（廠×寬×高）（2940×1300×1680）mm </p><p>　　機床重量 2800kg</p><p>　　此次我們的機床總體設(shè)計主要是在CDK6150數(shù)控車床的基礎(chǔ)上開展設(shè)計的，所以只需要對機床的某些</p>&

34、lt;p>　　第三章：數(shù)控系統(tǒng)控制電路的設(shè)計</p><p>　　1、三菱E68數(shù)控構(gòu)成</p><p>　　1.1系統(tǒng)構(gòu)成如下圖</p><p>　　1.2構(gòu)成單元一覽表</p><p><b>　?。?）控制單元</b></p><p><b>　?。?）控制單元選件</