车床数控化改造设计毕业设计答辩pptppt课件

题目:普通车床的数控技术改造及横向机构设计,答辩人: 指导老师:,主要内容,一、课题研究的背景和现状 二、课题研究的目的和意义 三、课题研究的主要内容 四、课题研究的展望,一、课题研究的背景和现状,目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。,一、课题研究的背景和现状,1.1 国内数控机床的发展现状: 1) 除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2) 国产数控机床不能满足市场的需求 1.2 国外数控机床的发展现状: 1) 国际机床市场的消费主流是数控机床 2) 国外数控机床的网络化,一、课题研究的背景和现状,1.3 数控系统的发展趋势: 1)继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 2)向高速化和高精度化发展 3)向智能化方向发展,三、课题研究的主要内容,3.1 普通车床介绍 C-类代号(车床类机床) W-结构特性代号 6-组代号(落地及卧式车床组) 1-系代号(卧式车床系) 63-主参数(最大工件回转直径的1/10),普通卧式车床的结构布局,三、课题研究的主要内容,普通车床各部分功能介绍 主轴箱是支撑主轴并带动工件作回转运动。 进给箱是进给传动系统的变速机构。 交换齿轮箱是用来将主轴的回转运动传递到进给箱。 溜板箱是接受光杆传递的运动，驱动床鞍和中、小滑板及刀架实现车刀的纵横进给运动。,主要结构及运动特点,由主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆、光杆、床身等组成,主轴变速箱 功能： 支承主轴和传动其旋转,进给箱： 变换被加工螺纹的种类和导程，以及获得所需的各种进给量,溜板箱： 将丝杠或光杠旋转运动变为溜板和车刀的直线进给运动,CXXX卧式车床的功能,三、课题研究的主要内容,3.2 总体方案的确定 CXXX型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。,三、课题研究的主要内容,普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。 车床数控化改装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，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。,三、课题研究的主要内容,纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。 为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。 采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。,三、课题研究的主要内容,3.3 机械系统的改造设计方案 进给系统的改造与设计方案。 主传动系统的改造方案 。 自动回转刀架设计,二、总体方案的确定 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择等。 （1）普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆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）普通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位机具有功能强、速度快、抗干扰、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、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等；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）计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速轮副，且应有消除间隙机构。 （7）选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。,三、机械系统的改造设计方案 1主传动系统的改造方案 对普通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时，可用交流变频器来控制主轴电动机，以实现无级变速。,2安装电动卡盘 为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，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。,3换装自动回转刀架 为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限公司生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路，由数控系统完成。,4螺纹编码器的安装方案 螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发生器，作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动。,螺纹编码器通常有两种安装形式：同轴安装和异轴安装。同轴安装是指将编码器直接安装在主轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单，但它堵住了主轴的通孔。异轴安装是指将编码器安装在床头箱的后端。需要注意的是，编码器的轴头与安装轴之间必须采用无间隙柔性联接，且车床主轴的最高转速不允许超过编码器的最高许用转速。,5进给系统的改造与设计方案 （1）拆除挂轮架所有齿轮，在此寻找主轴的同步轴，安装螺纹编码器。 （2）拆除进给箱总成，在此位置安装纵向进给步进电动机与同步带减速箱总成。 （3）拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条，在纵溜板的下面安装纵向滚珠丝杠的螺母座与螺母座托架。,（4）拆除四方刀架与上溜板总成，在横溜板上方安装四工位立式电动刀架。 （5）拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副，将滑动丝杆靠刻度盘一段锯断保留，拆掉刻度盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴承，换上滚珠丝杠副。 （6）将横向进给步进电机通过法兰座安装到横溜板后部的纵溜板上，并与滚珠丝杠的轴头相联。 （7）拆去三杆（丝杆、光杆与操纵杆），更换丝杆的右支承。,四、进给传动部件的计算和选型 纵、横向进给传动部件的计算和选型主要包括： 1、确定脉冲当量 2、计算切削力 3、选择滚珠丝杠螺母副 4、设计减速箱 5、选择步进电动机,五、绘制进给传动机构的装配图 在完成滚珠丝杠螺母副、减速箱和步进电动机的计算、选型后，就可以着手绘制进给传动机构的装配图了。在绘制装配图时，需要考虑以下问题： （1）了解原车床的详细结构，从有关资料中查阅床身、纵溜板、横溜板、刀架等的结构尺寸。 （2） 根据载荷特点和支承形式，确定丝杠两端轴承的型号、轴承座的结构以及轴承的预紧和调节方式。,（3）考虑各部件之间的定位、联接和调整方法。例如，应保证丝杠两端支承与螺母座同轴，保证丝杠与机床导轨平行，考虑螺母座、支承座在安装面上的联接与定位，同步带减速箱的安装与定位，同步带的张紧力调节，步进电动机的联接与定位等。 （4）考虑密封、防护、润滑以及安全机构等问题。例如，丝杠螺母的润滑、防尘防铁屑保护、轴承的润滑及密封、行程限位保护装置等。,（5）在进行各零部件设计时，应注意装配的工艺性，考虑装配的顺序，保证安装、调试和拆卸的方便。 （6）注意绘制装配图时的一些基本要求。比如，制图标准，视图布置及图形画法要求，重要的中心距、中心高、联系尺寸和轮廓尺寸的标注，重要配合尺寸的标注，装配技术要求，标题栏等。,致 谢,我的论文写作和课题研究是在各位老师和同学的关心、帮助下完成的。在此，我感谢他们对我的支持，我要深深感谢用心血汗水教育我的老师们：老师，他们渊博的知识，对教育的执著，严谨的治学态度，使我终身受益。感谢我周围的同学们，他们给了我无微不至的关心和帮助，他们勤奋严谨的学习态度是我学习的榜样。,谢 谢,