CK6140数控卧式车床及控制系统的设计论文[带图纸].docCK6140数控卧式车床及控制系统的设计论文[带图纸].doc

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目录1总体方案011CK6140的现状和发展212CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定3121数控车床3122CK6140数控卧式车床的拟定32机械部分设计计算说明521主运动部分计算5211参数的确定5212传动设计6213转速图的拟定9214带轮直径和齿轮齿数的确定12215传动件的估算和验算20216展开图设计3722纵向进给运动设计54221滚珠丝杆副的选择54222驱动电机的选用593控制系统设计6331绘制控制系统结构框图6332选择中央处理单元(CPU)的类型6333存储器扩展电路设计6434I/O接口电路及辅助电路设计65参考文献71致谢73LATHES78湖南工业大学共80页第1页摘要数控车床又称数字控制(NUMBERCALCONTROL,简称NC)机床。它是基于数字控制的,采用了数控技术,是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机,CNC,驱动装置,数控机床的辅助装置,编程机及其他一些附属设备所组成。本次设计课题是CK6140数控卧室车床,CK是数控车床,61是卧式车床,40是床身上最大工件回转直径为400MM。此次设计包括机床的总体布局设计,纵向进给设计,其中还包括齿轮模数计算及校核,主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计,说明了芯片的扩展,键盘显示接口的设计等等。关键词数控机床;开放式数控系统;电动机ABSTRACTTHENUMERICALCONTROLLATHECALLEDTHENUMERICALCONTROLNUMBERCALCONTROL,ISCALLEDNCTHEENGINEBEDITISBASEDONTHENUMERICALCONTROL,HASUSEDTHENUMERICALCONTROLTECHNOLOGY,ISLOADEDWITHTHEPROCEDURECONTROLSYSTEMTHEENGINEBEDITISBYTHEMAINENGINE,CNC,THEDRIVE,THENUMERICALCONTROLENGINEBEDAUXILIARYUNIT,THEPROGRAMMINGMACHINEANDOTHERSOMEAPPURTENANCESISCOMPOSEDTHISDESIGNTOPICISTHECK6140NUMERICALCONTROLBEDROOMLATHE,CKISTHENUMERICALCONTROLLATHE,61ISTHEHORIZONTALLATHE,40ISONTHELATHEBEDTHEBIGGESTWORKPIECEROTATIONDIAMETERIS400MMTHISDESIGNINCLUDINGTHEENGINEBEDOVERALLLAYOUTDESIGN,LONGITUDINALENTERSFORTHEDESIGN,ALSOINCLUDESTHEGEARMODULUSCOMPUTATIONANDTHEEXAMINATION,THEMAINAXLERIGIDITYEXAMINATIONANDSOONTHECONTROLSYSTEMPARTIALLYINCLUDINGSTEPBYSTEPSTHEELECTRICALMACHINERYTOSELECTANDTHEHARDWARECIRCUITDESIGNANDTHESOFTWARESYSTEMDESIGN,EXPLAINEDTHECHIPEXPANSION,KEYBOARDDEMONSTRATIONCONNECTIONDESIGNANDSOONKEYWORDNUMERICALCONTROLTOOL;OPENARCHITECTURE;MOTOR湖南工业大学共80页第2页1总体方案11CK6140的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内,机床数控技术的发展迅速,经历了六代两个阶段的发展过程。其中,第一个阶段为NC阶段;第二个阶段为CNC阶段,从1974年微处理器开始用于数控系统,即为第五代数空系统。在近20多年内,在生产中,实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统,其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始,微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进,PC微机的发展尤为突出,无论是软硬件还是外器件的进展日新月异,计算机所采用的芯片集成化越来越高,功能越来越强,而成本却越来越低,原来在大,中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统,即PCNC系统,它被划入为所谓的第六代数控系统。下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。数控技术的发展趋势1性能方面的发展趋势(1)高速高精度高效(2)柔性化(3)工艺复合和轴化(4)实时智能化2功能发展方面(1)用户界面图形化(2)科学计算可视化(3)插补和补偿方式多样化(4)内置高性能PLC(5)多媒体技术应用3体系结构的发展(1)集成化(2)模块化(3)网络化(4)开放式闭环控制模式湖南工业大学共80页第3页12CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定121数控车床数控车床又称数字控制(NUMBERCALCONTROL,简称NC)机床,它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床,而数控车床四其中的一类使用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的,它与普通车床不同的是,数控车床的主机结构上具有以下特点(1)由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统,因此,数控机床的机械传动结构得到了简化。(2)为了适应数控车床连续地自动化加工,数控车床机械结构,具有较高的动态刚度,阻尼精度及耐磨性,热变形较小。(3)更多地采用高效传动部件,如滚动丝杆副,直线滚动导轨高,CNC装置这是数控车床的核心,用于实现输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储,数据的变换,插补运算以及实现各种控制功能。122CK6140数控卧式车床的拟定1CK6140数控卧式车床具有定位,纵向和横向的直线插补功能,还能要求暂停,进行循环加工等,因此,数控系统选取连续控制系统。2CK6140数控卧式车床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,进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。3根据设计所给出的条件,主运动部分Z18级,即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000R/MIN,最低转速是40R/MIN,126。4根据系统的功能要求,微机控制系统中除了CPU外,还包括扩展程序存储器,扩展数据存储器,I/O接口电路,包括能输入加工程序和控制命令的键盘,能显示加工数据和机床状态信息的显示器,包括光电隔离电路和步进电机驱动电路。此外,系统中还应该包括脉冲发生电路和其他辅助电路。5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,丝杆螺母副组成,它的传动比应满足机床所要求的。6为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性,选用摩擦小,传动效率的滚珠丝杆螺母副,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。7采用滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力,便于工作台实现精确和微量移动,且润滑方法简单。(附注伺服系统总体方案框图11)湖南工业大学共80页第4页图11伺服系统总体方案框图
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