c6163车床改造课程设计--c6163车床纵向进给机构数控化改造

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1、C6163车床纵向进给机构数控化改造第39页共40页目目录1一、绪论311.1选题目的及意义311.2设计任务及总体方案的确定31二、机械系统的改造设计612.1主传动系统的改造622．2主轴脉冲发生器的安装622.3进给系统的改造622.4安装防护62三、进给传动部件的计算与选型723.1切削力的计算723.2滚珠丝杠螺母副的计算与选型823.3同步带减速机构设计132四、电动机的计算与选型1724.1纵向直流电动机的计算与选型1824.2同步带传动功率的校核222五、电动机驱动电路设计2235．1光电隔离电路2235.2单极性可逆PWM电路设

2、计233六、数控系统设计2336.1硬件电路设计243七、数控系统软件设计373总结383致谢39C6163车床纵向进给机构数控化改造第39页共40页3参考文献40一绪论1．1选题目的及意义车床是金属切削加工最常用的一类机床，当工件随主轴回转时，通过到家的纵向和横向移动，能够加工内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹等，借助成型刀具，还能加工各种成形回转表面。卧式车床刀架的纵向和横向进给运动，是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、床鞍以及中滑板产生移动。进给参数依靠手工调整，改变参数时需要停车。刀架的纵向进给和横向进给

3、不能联动，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且无法加工复杂的回转零件。对普通车床的数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的并能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数、切削顺序和刀具都可按程序自动进行调节和更换，再加上纵、横向的联动进给功能，所以，可以加工出普通车床加工不了的曲线、曲面等复杂零件。加工精度高，尺寸分散度小，易于装配。可以实现多工序集中加工，提高了相关加工精度，同时减少被加工零件在机床间的频繁搬运。拥有自动补偿

4、等功能，简化了传统机床加工工艺中的工序，机床利用率大幅度提高。由于采用自动化加工技术，可大大降低操作者的劳动强度，减少废品的产生，提高工作效率。1．2设计任务与总体方案的确定将C6163普通车床（如图1-1所示）改造成采用16位单片机半闭环控制的经济型数控车床，要求该车床进给两坐标联动并且能够实现直线插补和圆弧插补并增配自动回转刀架和主轴脉冲发生器，能车削螺纹。C6163车床纵向进给机构数控化改造第39页共40页图1-1普通车床C61631.2.1已知参数及设计参数最大加工直径：630；床鞍上最大加工直径：350；最大加工长度：1500；纵向导轨

5、长度：2000；主电动机功率：11；冷却泵电机功率：0.12；主轴通孔直径：105；主轴转速：14级12.5～1120；托板和刀架的总重力G：1500；最大进给速度：纵向：，横向：0.4；最大刀架快移速度：纵向：6，横向：4；脉冲当量：纵向：0.01/脉冲，横向：0.005/脉冲；定位精度：纵向：0.01，C6163车床纵向进给机构数控化改造第39页共40页横向：0.005；启动加速时间：纵向：200；横向：100；电动刀架转位数：41．2．2系统总体方案设计数控系统总体方案设计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

6、择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。（1）系统的运动方式：该车床改造后应具有单坐标定位，两坐标直线/圆弧插补的功能。所以数控系统应设计成连续控制型。（2）进给伺服系统的类型：按任务要求采用步进电机的开环控制系统。这样改造后的车床属于经济型数控车床，在保证一定加工精度的前提下，简化了结构，降低了成本。（3）数控系统处理器的选择：依据技术指标中最大加工尺寸、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）根据系统的要求，

7、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）为了加工安全还需安装纵向和横向限位开关。（6）主轴电动机的交流变频器的选择及主轴脉冲发生器的选择。（7）为了达到设计要求中的速度和精度，纵向与横向进给传动应选用摩擦小、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。（8）为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩，同时也为了是传动系统的负载惯量劲可能地减小，传动链中应设有减速机构。减速机构选则同步带，其综

8、合了带传动、链条传动以及齿轮传动的优点，在许多领域已经替代了齿轮传动和链传动。C6163车床纵向进给机构数控化改造第39页共40页二机械