南京高腾CJK6236型数控机床的性能测试以及.doc

机电专业毕业设计课题- CJK6236型数控机床的性能测试及机床改造方案的制定指导教师：尹霞 谭放鸣 张军一、前言2009年6月30日在天津落幕的全国职业院校技能大赛，是迄今为止规模最大、项目最多、覆盖面最广的一次职业院校技能大赛。通过参加这次比赛，我们深刻了解到机电一体化专业人才培养改革的方向：1、根据企业实际调整机电维修类专业的教学内容 许多观摩大赛的制造企业领导和专家一致认为，赛项的竞赛内容设计与企业实际工作状况基本一致，是制造企业急需的数控设备维修人员必须掌握的职业技能和必备的工作能力。因此，“数控机床装配、调试与维修”赛项中所包括的数控机床机械装配图纸识图、机械装配与调试、精度检测与补偿，电气原理图识图、电气线路安装与连接，机电联调与故障诊断、数控系统、伺服驱动和变频器参数优化，数控机床基本操作、编程与试切加工，机械加工精度与测量方法等知识、能力、态度就是机电维修类专业的主要教学内容。2、重视机电专业人才培养中可能存在的薄弱点 比赛成绩统计显示，10的参赛队能出色完成，25的参赛队完成良好，50的参赛队基本完成，15的参赛队在规定时间内未完成全部任务。比赛成绩的正态分布一方面说明赛项内容设计的科学和比赛难易程度的合理，另一方面也反映出目前高职院校机电维修类专业人才培养的特点，即参赛选手机械加工能力、电气连接技能、数控机床参数设置和调试技能普遍表现能力较强，这与高职院校师资队伍水平不断提高、实训条件不断改善有很大关系；同时，也反映出可能存在的不足，如许多参赛选手在机械部件装配和故障排除两项表现较弱，例如，机械装配基本功不扎实，机械识图、装配和调试能力差。总之，参赛选手的维修能力，无论是机械还是电气都较弱，这说明目前许多院校的机电专业建设仍有待进一步加强。3、针对性地加强师资队伍建设是关键技能竞赛，一方面考察学生的综合能力，另一方面更反映出高职院校机电维修类专业的教学水平和师资水平。参赛选手普遍表现出的“机强电弱”的情况，也反映出高职院校的专业教师也需要不断改善知识结构（专业知识结构，机、电比例应为1：2），提高专业能力，加强企业锻炼，积累维修实践经验。根据对此此次大赛的分析和总结，我和张军以及董卫国老师决定改进机电专业的培养方向，从 2007届机电专业毕业设计入手，利用现有的参赛学生带动整个机电一体化专业的学生的综合能力，另一方面锻炼和提高机电维修类专业的教学水平和增强师资力量。二、南京高腾CJK6236型数控机床改造的原因南京高腾CJK6236型数控机床是我院数控实训基地的老设备，于2002年生产的采用微机控制系统的一种精密型数控机床。由于数控系统太过于原始，一直闲置。在以往的零件加工中，发现一些问题，特别是：1） 圆弧的加工出现干涉，无法满足加工精度要求。2） X轴无位置反馈装置，超程无保护。3） 机床无参考点。4） X轴驱动单元为单相驱动，很容易丢步。5） 刀架系统强电电路和信号电路过于简单，缺乏保护和检测。以上缺陷难以满足机电专业的实训条件。针对机床的现状和机电专业的改革方向，将两者很好的组合起来。可以大大的促进机电专业的向机床设备维修方面的转变，也为下一届的机电专业的教学和实训打下基础.三、总体改进方案的制定 1、刀架部分的改造刀架控制CJK6236型数控机床改造后的机床改造的可行性刀架工位数采用4工位仍采用4工位刀位信号处理方式采用刀架控制盒中的逻辑自行处理在采用华中数控系统之后，将由系统内部的PLC完成刀架工位的逻辑控制利于以后对刀架信号的检修，而且节省刀架控制盒的费用刀架工位信号传输方式霍尔元件发送脉冲信号通过测试判断出华中数控系统能否接受脉冲信号，如果能够，则只需要将其信号线接到相应的输入接口上，若不能，则要通过相应的I/O信号转换，再传输到数控系统。或者自行设计出硬件电路，以便保留所发出的脉冲信号。以便适用于更加精密的数控处理系统刀架的正、反转控制采用刀架控制盒中的逻辑自行处理在外部，应用继电器、接触器等元器件，自行编写逻辑，以实现对刀架的正、反转控制，利于刀架强电部分的检修，多重安全防护，更好的保护人生安全，与刀架控制盒相比，更直观，更便宜，更利于研究。附其改装电路图如下：、X轴位置反馈的改造测试将现有华中数控教学车床上混合式步进电机与南京高腾CJK6236型数控机床上的一致，所以可将华中数控教学车床上轴的五相驱动单元拆下，换到改造的机床上，调整好参数，进行性能测试。测量五相驱动单元是否匹配现有的电机，位置精度是否到满足要求。如果可以匹配，便可直接从华中数控有限公司直接购买，换下原有的单相驱动，直接解决CJK6236型数控机床上急需改进的X轴位置无反馈的问题。、数控机床超程识别电路设计方案在机床使用过程中，常用硬限位作为设备的安全保证。数控机床，特别是价格相当昂贵的高档数控机床，对各数控轴的限位更为重要。 数控机床与传统机床在诸多方面有很大的差别，计算机技术的应用使其具有更加丰富的软环境。对电气设计而言，可考虑从机床软件和硬件两个方面入手，一般在数控系统PLC控制程序中设置一道软限位，再通过机械设计在相应数控轴运动极限处安装一组行程开关作为硬限位：最后设置挡块作为该轴最终机械限定。对于外围电路，改造可采取的方案有两种：“接口型改造”，即保留外围继电器电路，只对NC、PLC进行改造，新PLC不参与外围电路控制，只处理NC所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小另一种是“彻底改造”，在继电器逻辑较复杂，故障率较高，用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新NC所带的PLC将外围电路全部改造，简化了外围电路，又合理利用了PLC的控制能力。此方案可大大简化硬件电路，大大提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。在PLC的输出口011和013两个电路中分别接入二极管V10和V11，可阻止相互影响。数控系统PLC输出口011设计为超程解除输出端，当超程解除按钮开关SA12按下后，数控系统PLC输入口I12为高电平，PLC输出口也变为高电平，并与013互锁。四、数控机床改造后的实际意义1）通过毕业设计确定在现有机床条件下最佳的改进措施。2）利用改造后的数控机床进行机电专业的综合实训。平时也可作为机械系各类专业的实验、实训和加工机床使用。3）减少投资额、制造期短。同购置新机床相比，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是数控机床的改造尤其明显。一般数控机床改造，只花新机床购置费用的1/3，制造期短。4）机械性能稳定可靠，结构受限所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，机械部分不宜做突破性的改造。5）熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。）可充分利用现有的条件可以充分利用现有场地，不必像购入新设备时那样需重新安排场地。）可以采用最新的控制技术教师可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。创建学院最佳实验以及实训条件。）通过对机床的实际改造实现了实现教学与市场的零距离结合，完成学校教育与企业需求的无缝对接。同时很好的锻炼和提高机电维修类专业的教学水平和增强了师资力量。）机床改造后提高了机床精度，增加了新的功能，使学院的机械加工能力得到了提高。更加有利于机电专业以后的综合实训的开展，从而提高了教学质量，增强了学院的竞争实力。六、南京高腾CJK6236型数控机床测绘、检验和改造方案资金的预算项目购买元件价格备注电器元件5个3动点行程开关,( LXZ1-032/N)5个1动点行程开关，（LXZ1-022/W）用于对机床X、Z轴的极限位控制804个一相的空气开关,(24V)2个三相的空气开关, (380v)用于刀架和超程回路的强电电路1206个接触器；（CJX1-9(3TB40)）15个继电器,(MY2NJ-D2 24VDC)用于进行刀架控制200一个开关电源，（380V或220V-24V）用于为控制电路和系统提供24V电源851、黑色多股铜线一捆，用于强电的电路；（380V）2、蓝色多股铜线一捆，用于弱点的控制电路(24V)30030cm和10cm长端子排各3个，(TB-