普通铣床的数控化改造毕业设计 机电一体化毕业论文.doc

XX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-1-摘要数控机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石，是保证高新技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。在全球倡导绿色制造的大环境下，机床数控化改造成为了热点。它包括普通机床的数控化改造和数控机床的升级本设计是对XA5032普通立式铣床进行数控化改造。为了实现把XA5032普通立式铣床改造成经济型数控铣床，我针对此铣床的主传动系统，X,Y,Z向进给系统进行数控改造，并增加了CNC装置和伺服系统。对主传动系统，我选用FANUC8AC电动机通过带传动驱动主轴。对进给系统，我把原先的滑动丝杠换成滚珠丝杠，以提高精度和效率，并由原先的手动控制，改造成由电动机控制。通过变频器实现主轴传动和进给机构的无级变速。通过单片机的设计，构成控制系统。关键词：数控改造，滚珠丝杠，伺服系统XX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-2-ABSTRACTNCmachinetoolsistheMachineToolsandequipmentmanufacturing,istoachievemanufacturingtechnologyandthecornerstoneofmodernequipmentistoensurethathigh-techindustrydevelopmentandnationaldefensemodernizationofthemilitarystrategyandequipment.GreenManufacturingintheglobaladvocacyoftheenvironment,transformationofCNCmachinetoolstobecomeahotspot.ItincludesgeneraloftheCNCmachinetoolstotransformandupgradetheCNCmachinetoolsThisdesignisXA5032ordinaryverticalmillingmachineNCtransformation.InordertoachievetheXA5032verticalmillingmachineintothegeneraleconomyCNCmillingmachine,Iamagainstthismillingthemaindrivesystem,X,Y,ZtothefeedsystemNCtransformation,andtoincreasetheCNCservodevicesandsystems.Themaindrivesystem,IchooseFANUCACmotordrivethroughthebeltdrivespindle.Thefeedsystem,Ireplacedtheoriginalslidingscrewballscrews,toimproveaccuracyandefficiency,andtheoriginalmanualcontrol,intothemotorcontrol.ConvertertoachievethroughthemaintransmissionandfeedtheCVT.SCMthroughthedesignofacontrolsystem.Keywords:NCtransformation,ballscrew,ServoSystemXX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-3-目录第1章数控机床的概述11.1数控机床11.1.1数控机床的概念11.1.2数控机床的特点11.1.3数控机床的组成11.1.4数控机床的分类11.2机床数控化改造21.3机床数控化改造的意义2第2章铣床机械结构的改造设计32.1概述32.1.1数控铣床机械结构的主要特点32.1.2数控铣床对机械结构的基本要求32.2数控化改造铣床的总体布局32.2.1XA5032型立式升降台铣床的布局及简介32.2.2立式数控改造铣床的布局型式及简介42.3数控化改造铣床的主传动系统42.3.1主传动系统的基本要求和变速方式42.3.2XA5032型铣床数控化改造主轴系统的设计52.3.3XA5032型铣床数控化改造主轴系统计算设计62.4数控化改造铣床的进给传动系统132.4.1数控铣床对进给传动系统基本要求142.4.2数控铣床的进给传动系统的基本型式152.4.3数控改造铣床进给系统的型式及介绍152.4.4数控改造铣床进给传动系统的计算设计15第3章普通铣床的电气改造部分203.1计算机数控装置203.1.1CNC系统的组成20XX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-4-3.1.2CNC装置的主要功能和特点203.1.3CNC装置的硬件结构203.1.4CNC装置的软件结构243.2数控改造铣床的数控系统设计293.2.18031应用系统303.2.28031的数据存储器的扩展303.2.38031输入/输出口的扩展303.3数控改造的伺服系统303.3.1对数控伺服系统的要求313.3.2伺服系统的分类313.3.3数控改造伺服系统的驱动元件323.3.4数控改造伺服系统驱动元件的连接电路34结论35致谢36参考文献37XX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-5-第1章数控机床的概述1.1数控机床1.11数控机床的概念数控机床是装备了数控系统的机床，既包括NC机床，也包括CNC机床。数字控制机床（NumericalControlledMachineTool），简称NC机床。数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。计算机数控机床（ComputerizedNumerecalControlledMachineTool），简称CNC机床，是利用具有专门存储程序的计算机来实现对机床的全部或部分控制功能。工作原理是：将数控加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变速、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧，松开和冷却的起、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格按数控程序的要求进行工作。数控机床的产生及发展简史1.1.2数控机床的特点数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，是因为它具有如下特点：1）能适应不同零件的自动加工。2）工序集中。3）生产效率和加工精度高、加工质量稳定。4）能完成复杂型面的加工。5）减轻工人的劳动强度。1.1.3数控机床的组成1)程序编制及程序载体2)输入装置3)数控装置4)辅助控制装置5)驱动装置和位置检测装置6)机床的机械部件1.1.4数控机床的分类按照不同的分类方式，数控机床有不同的类型。1、按控制运动轨迹分类XX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-6-（1）点位控制数控机床（2）直线控制机床（3）轮廓控制的数控机床2、按驱动装置的特点分类（1）开环控制数控机床（2）闭环控制数控机床（3）半闭环控制数控机床1.2机床数控化改造机床数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微型计算机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。它是根据生产实际需要提出，并随着机床行业以及技术的不断进步而发展起来，它的内容是应用成熟数控技术和经验，以适应生产的具体要求为目的，对现有机床的局部结构进行改造，并安装上新部件、新装置、新附件，用计算机控制机床的工作，提高机床的技术性能指标，使之全部或局部达到新数控机床的水平。1.3机床数控化改造的意义众所周知，制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，是推动国家技术进步的主要力量。加入WTO之后，我国制造业正面临极大的考验和挑战。我国制造业水平与发达国家相比，总体水平偏低，这直接影响到我国工业产品质量的提高和制造成本的降低，影响到我国工业产品的国际市场竞争力。为改变这种落后状况，必须提高制造业的装备水平，特别是机床的数控化率。购置数控机床是提高机床数控化率的途径；对旧机床进行数控化改造，也是提高机床数控化率的重要途径之一。我国机电行业（包括机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等）拥有的机床结构比较陈旧，操作系统复杂，控制系统落后，生产效率低下，如果靠购置新的数控机床取而代之，显然耗资巨大，不符合国情。因此，采用数控技术对现有机床进行改造，符合国家的产业政策。近年来，美国、日本、德国、英国、等发达国家，在制造大量数控机床的同时，也非常重视对普通机床的数控化改造，机床的技术改造市场十分活跃。在美国，机床改造业被称为机床再生业；在日本，机床改造业被称为机床改装业。机床改造业正逐步从机床制造业中分化处理，形成了用数控技术改造机床和生产线的新的行业和领域。XX大学本科生毕业设计（论文）图纸QQ625880526-7-第二章铣床机械结构的改造设计2.1概述根据我国国情，八十年代在普通机床的改造方面，出现了以经济型数控系统改造普通机床，尤其是普车、普铣数控化改造的热潮，并逐步形成了经济型数控产业。“八五”后期和“九五”，国家把旧设备的改造列入企业技术进步，工艺更新的一个重要途径，很多工厂把普通机床的数控化改造列入企业的发展计划，作为企业适应市场经济、提高产品市场占有率的一项措施。普通铣床的经济型数控化改造，除了选择可靠性高、性能稳定的数控系统外，对铣床自身的改造也是一个很重要的环节。普通铣床经济型数控化改造包括两个方面，即机床电气的数控化改造和机床本体的数控化改造。2.1.1数控铣床机械结构的主要特点1.结构简单、操作方便、自动化程度高2.广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品3.具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件4.对机械结构、零部件的要求高2.1.2数控铣床对机械结构的基本要求1.具有较高的静、动刚度和良好的抗振性2.具有良好的热稳定性3.具有较高的运动精度与良好的低速稳定性4.具有良好的操作、安全防护性能2.2数控化改造铣床的总体布局选择机床的总体布局是铣床设计的重要步骤，它直接影响到机床的结构和性能，合理选择机床布局，不但可以满足铣床数控化的要求，而且能使机械结构更简单、合理、经济。2.2.1XA5032型立式升降台铣床的布局及简介XA5032立式升降台铣床是一种使用范围很广的机床，它适应与用各种棒状、铣刀、角度铣刀及铣切平面、斜面、沟槽、齿轮等。该铣床上装置分度头是，可以铣切直齿齿轮和铰刀等零件，分度由手动来完成，如果在装上分度头的同时，把分度头的传动轴与工作台的纵向丝杠用挂轮架联系起来，尚能铣切螺