C6140车床数控化改造课程设计(数控机床资料)

C6140车床数控化改造课程设计目录 1正文 4第一节设计任务(2) 4任务(2) 5第二节总体方案的确定(3) 5第三节机械系统的改造设计方案(3) 5第四节进给传动部件的计算和选型(5) 5第五节绘制进给传动机构的装配图(14) 第六节控制系统硬件电路设计(15) 6第七节步进电动机驱动电源的选用(16) 6第八节控制系统的部分软件设计(17) 6 6(1)床身上最大加工直径mm400; 7(2)最大加工长度mm1000; 7 7(4)X方向最快移动速度min/3000max 8(5)X方向最快工进速度min/400max 8(6)X方向定位精度mm±,Z方向mm±; 8 8(8)安装螺纹编码器 8 8(10)自动控制主轴的正转 8 9 9 9 9(15)显示界面采用LED数码管，编程采用ISO数控代码 9第二节总体方案的确定 97.选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等 70,原来的电动机可以不更换 2档变速；若采用无级变速，应 24,Z向的进给脉冲当量是01 15,生产厂家为长春光机数显技术有限公司 (1)拆除挂轮架所有齿轮 (2)拆除进给箱总成 (3)拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条 (4)拆除四方刀架与上溜板总成 (5)拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副 (6)将横向进给步进电动机通过法兰安装到横溜板后部 (7)拆去三杆(丝杆、光杆与操纵杆),更换丝杆的右支承 (8)改造后的横向 (1)纵向切削力算 (1)工作载荷mF的计算 (2)最大动载荷QF的计算 (3)初选型号 (4)传动效率η的计算 1)纵向滚珠丝杠的支承 (6)压杆稳定性校核 2π,得临界载荷NFk51012~ 十拍驱动时步距角为? (1)传动比的确定 360hPi算得传动比=i (3)确定带的设计功率dP (4)选择带型和节距bp (5)确定小带轮齿数1z和小带轮节圆直径1d (7)初选中心距0a (9)校验带与小带轮的的啮合齿数mz (10)计算基准额定功率OP (11)确定实际所需同步带宽度sb /10 (12)带的工作能力验算根据式320 (1)计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量eqJ (2)计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eqT 1)快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩leqT (4-1)根据式am 2)最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩2eqT (3)步进电动机最大静转矩的选定 (4)步进电动机的性能校核 1)最大工进速度时电动机输出转矩校核 2)最快空载移动时电动机输出转矩校核 3)最快空载移动时电动机运行频率校核 4)起动频率的计算 (1)快速空载起动 (2)最大工作负载、最快工进速度 (1)了解原机床的详细结构 (2)根据载荷特点和支承形式确定丝杠两端支承轴承的型 (3)考虑各部件之间的定位 第六节控制系统硬件电路设计 第八节控制系统的部分软件设计 1.存储器与I/O芯片地址分配 2.控制系统的监控管理程序 8255芯片初始化子程序 正文C6140车床数控化改造课程设计第一节设计任务(2)题目：(2)任务(2)第二节总体方案的确定(3)主轴系统的改造方案(3)脉冲当量的确定(5)第五节绘制进给传动机构的装配图(14)术有等母本快(1)床身上最大加工直径mm400;(2)最大加工长度mm1000;X方向(横向)的脉冲当量脉冲/x=ǒ,Z方向(纵向)X方向最快移动速度min/3000maxmmvx=,Z方向为min/6000min/800maxmmvfx=;(6)X方向定位精度mm±,Z方向mm±;(8)安装螺纹编码器(10)自动控制主轴的正转(13)纵、横向安装限位开关；(14)数控系统可与PC机串行通信；I/O接口电路、70,原来的电动机可以不更换改造C6140车床时，若采用有级变速，可选用浙江超力有限公司生产的YD系列kW2档变速；若采用无级变速，应变级多速三相异步电动机，实现4N适配kW加装交流变频器，推荐型号为：适配kW电动机，生产厂家为烟台惠丰电子有限公司。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。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。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，作为车床主轴信号的反馈元件，它与车床主轴同步。改造后的车床能够加工的最大螺纹导程是mm24,Z向的进给脉冲当量是01.0mm,所以螺纹编码器每转一转输出的脉冲数应不少于脉冲脉冲脉冲)240090的A、B相信号B相信号，可用A、B异或后获得2400个脉冲(一转内),这样编码器的线数可降到1200线(A、B信号)。另外，为了重复车削同一螺旋槽时不乱扣，编码器还需要输出每转一个的零位脉冲Z。电压+5V,每转输出1200个A/B脉冲与1个Z脉冲，信号为电压输出，轴头直(1)拆除挂轮架所有齿轮(2)拆除进给箱总成(3)拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条(4)拆除四方刀架与上溜板总成(5)拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副(6)将横向进给步进电动机通过法兰安装到横溜板后部(7)拆去三杆(丝杆、光杆与操纵杆),更换丝杆的右支承。(8)改造后的横向根据设计任务要求，X方向(横向)的脉冲当量为脉冲/x=ǒ,Z方向(纵向)为脉冲/z=δ。(1)纵向切削力算具几何参数为：主偏角?=60rk,前角?=100y,刃倾角?-=5sλ;切削用量背吃刀量mmp3=a,进给量rmmf/=,切削速度min/105mvc=。查表得：2795=FcG,=FCx,=Fcy,=Fcn;主偏角rK的修FF,算得纵向进给切削力NFf=,背向力(2)横向切削力计算横向主切削力为纵向的一半横向切削力计算横向主切削力为纵向的一半，所以横向主切削力NFFcc1'==由经验公式N式mHWQFffLF30=,求得最大动载荷NFffLFmHWQ圈数为圈圈623=?,精度等级取4级，额定动载荷为N132000,满足要率%=η.(5)刚度的验算1)纵向滚珠丝杠的支承支2)根据公式3)/(0-=WDdZπ螺母，滚珠总圈数为623=?,则滚珠总数量174629=?=ZZ。滚珠丝杠预紧3)将以上算出的1ǒ和2δ代入2lǒǒō+=总，求得丝杠总变形量压杆稳定安全系数K取3(丝杠卧式水平安装);滚动螺母至轴向固定处的步带(1)传动比的确定Pi算得传动比=i(2)主动轮最高转速1n(3)确定带的设计功率dP预选的步进电动机在转速为min/1200r时，对应的步进脉冲频率为为Hz10000时，电动机的输出转矩约为mN?,对应的输出功率为(4)选择带型和节距bp根据带的设计功率kWPd=和主动轮最高转速min/12001rn=,选取同步带的型号为L型节距mmpb=。(5)确定小带轮齿数1z和小带轮节圆直径1d取151=z,则小带轮节圆直径mmzpdb==ππ,没有超过L型带的极限速度sm/35。(6)确定大带轮齿数2z和大带轮节圆直径2d大带轮齿数1812==izz,节圆直径mmidd==。(7)初选中心距0a。查表选取标准节线长度mmLp381=,相应齿数40=bz。(8)计算实际中心距a(9)校验带与小带轮的的啮合齿数mz(10)计算基准额定功率OPmkgm/=;v表示同步带的带速，由上述(5)知smv/=。代入(11)确定实际所需同步带宽度sb(12)带的工作能力验算根据式320已知：滚珠丝杠的公称直径mmd400=,总长(带接杆)mml1560=,NG1300=;同步带减速箱大带轮宽度mm28,节径mm,孔径mm30轮毂外径mm42,宽度mm14;小带轮宽度mm28,节径mm,孔径mm19,轮毂外径mm29,宽度mm12;传动比=i。动(2)计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eqT折eqTTT+=max1(4-1)根据式am脉冲/=δ。将以上各值带入式(4-3),算得min/1200mrnm=。传动链总效率=η;则由式(4-2)求得mNmNTa?≈??????=-π,由式i效率，取。则由式(4-4)得：.)13000(π,最后由式(4-1),求得快速空载起动时电动机转轴所承受的负ft?≈????==fπn2摩=计算承受最大工作负载(NFc=).))(ππnμ最后由式(4-6),求得最大工作负载状态下电动机转轴所承的负载mNTTTeqeqeq?==},max{21(4-(3)步进电动机最大静转矩的选定矩mNTj?=20max,可见完全满足式(4-8)要求。(4)步进电动机的性能校核脉冲/=δ,由式δ60maxmaxf见4)起动频率的计算载(1)快速空载起动(2)最大工作负载、最快工进速度由式(4-7)可知，带需要传递的最大工作负载转矩mNTeq?=,任伺(1)了解原机床的详细结构(3)考虑各部件之间的定位4)接收螺纹编码器信号；5)接收电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号；图(2)为控制系统的原理框图。CPU选用ATMEL公司的8位单片机AT89S52;由于AT89S52本身资源有数控系统的操作面板布置如图(1)所示。面板设置了48个微动按钮，三个图(2)本例中X向步进电动机的型号为110BYG5802,Z向步进电动机的型号为30BYG5501,生产厂家为常州宝马集团公司。两种电距角供驱图(3)8255芯片初始化子程序B255:MOVDPTR,#3FFFH;指向8255的控制口地址为方式0MOVDPTR,#3FFCH;指向PA口MOVA,#OFFH;预置PA口全“1”MOVDPTR,#3FFDH;指向PB口MOVA,#OFFH;预置PB口全“1”B279:MOVDPTR,#5FFFH;指向8279的控制口地址WAIT:MOVXA,@DPTR;从8279的控制口读取8279的状态字JBMOVA,#34H;分频系数取20MOVA,#90H;写8279显示RAM