普通车床数控化改造毕业论文(编辑修改稿)

普通车床数控化改造毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

则可更将普通机床更换为全新数控机床为最佳方案。 因此通过以上经济性评价，对使用 6 到 8 年的普通车床，将其改造为数控化车床，是比较经济和可行的。 二、车床改造方案的确定 数控技术改造机床是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上。 在数控改造中引入单片机的应用，不但技术上具有先进性，同时，在应用上比其它传统的自动化改装方案有通用性与协调性。 我们在实现对机床的改造的过程中坚持 这样一条原则：在尽量不改变车床原有功能的基础上，实现自动控制的目的，完成改造。 普通车床的构成 对普通车床的自动改造包括三大部分：机械部分、硬件（含电部分）、软件部分。 车床改造前，主要有以下几部分构成。 8 图 11 普通车床外形结构图 1．床腿 7．回转盘 11 床腿 箱 车床部分名称和用途如下： 车头部分 用来带动车床主轴及卡盘转动，变换箱外的手柄位置，可以使主轴得到各种不同的转速。 用来夹住工件，并带动工件一起转动。 挂轮箱部分 用来把主轴的转动传给走刀箱。 调换箱体内的齿轮，并与走刀箱配合，可以车削各种不同螺距的螺纹。 走刀部分 ，可以把主轴的旋转运动传给丝杠，变换箱体外面的手柄位置，可以使主轴得到各种不同的转速。 它能使拖板和车刀按要求的速比作很精确的 直线移动。 托板部分 把丝杠的转动传给拖板部分，变换箱外的手柄位置，经拖板部分使车刀作纵向或横向走刀。 9 分大、中和小托板三种：大的是横向车削工件时使用；中的是纵向和控制吃道时使用；小的是横向较短或者加工角度工件时用的。 用来装夹刀具。 尾座 用来安装顶针，支顶较长工件。 它还可以安装各种切削刀具。 床身 用来支持和安装车床的各个部件，床身上面有两条精确的导轨。 托板和尾座可沿着导轨移动。 附 件 车削较长工件时用来支持工件。 用来注入切削液。 总体改造方案 根据实际工况，型车床的数控化改造方案如下： ． 1数控系统选用南京产 J WK 15T 型数控系统 一般小型机床的数控化改造多半采用开环控制方式。 数控系统多数为以单板机为主控制单元的简易数控系统。 因为该控制方式投资少，安装调试方便。 这里我们选用南京产 J WK 15T 型机床数控系统安装到普通车床上。 经过改装后的数控机床工作原理框图如图 1 所示。 10 图 21 数控机床工作原理图 本系统由数控单元双 8031 机、步进驱动单元、专用控制程序、功率驱动、步进电机、步进电机减速装置或转位机构和丝杠等组成。 在加工零件时 , 编制的数控程序数据输入 RAM(62256)中 ,专用控制程序 EPRAM (27256 .2764) 在中央处理单元的支持下 ,按照所输入的加工程序数据 , 经过计算处理 , 发出一系列的组合脉冲 ,经过驱动功放 ,驱动步进电动机 ,拖动机械负载分别控制纵、横两个方向的运动方向、运动速度、位移长度 ,实现车床的微机控制。 当程序执行到换刀指令时 ,指令只给四个霍尔元件中的一个提供 电源 , 并同时接通电机电源使电机正转。 当转位完成 ,霍尔元件反馈 , 控制电机反转 ,夹紧完成。 然后执行下面的加工程序。 我们选用的 J WK 15T 型机床数控系统 ,采用 ISO 国际标准数控代码编程 ,能自动完成车削端面、内外圆柱面、倒角、任意锥面、球面、圆弧逼近的任意曲面以及公英制的螺纹加工 ,并配有完备的 S、 M、 T 功能。 系统采用模块化设计 ,内部设有计算机、电源、接口、驱动等模块 ,具有体积小、重量轻、功耗低、功能多、速度高、操作维修方便等特点。 2． 保留原机床的主轴旋转运动，在主轴安装一个脉冲发生 器 11 图 22 主轴箱改造图 在改造时，一般不改造主轴箱。 因为若改造主轴箱，必然使机床改造的总费用加大，改造周期也将延长，这样会降低中、小型普通机床的改造的经济价值。 在主轴加脉冲发生器，是为了保证车螺纹时严格的运动关系，在主抽上安装GD7072 光电脉冲发生器，通过主轴 — 脉冲发生器 — 数控系统 — 步进电机的信息交换系统，实现主轴转一圈，刀架纵向进给一个螺纹导程的车螺纹运动。 进给系统的改造 取消原进给箱，将原丝杠换成滚珠丝杠，并在其尾端联结一对齿轮进行减速 , 然后与步进电机相联。 普通车床的进给传动多半为齿轮传动，随着进给变换级数的增多，齿轮对数和操纵机构显著增加。 传动链的增长，不仅使进给箱结构复杂，还因齿轮间隙的多个累积，反向间隙增大，急骤地降低了反向定位精度。 进给系统的改造主要是减少进给箱内的齿轮对数，缩短进给传动链。 所以一般改造时，是去掉进给箱。 用滚珠丝杠副代替普通丝杠副是因为滚珠丝杠副具有传动精度高、效率高、运动平稳、寿命长以及可以预紧以消除间隙并提高系统刚度，反向定位精度高等特点。 导轨副设计 在导轨上粘接软带。 滑动导轨的静摩擦因数大，动摩擦因数随速度 变化而变化，摩擦损失大，在低速时易出现爬行现象，直接影响运动部件的定位精度。 在原移动部件的导轨 L 粘接聚四氟乙烯软带，该软带具有下述优点：摩擦因数小，动、静摩擦因数差别小，部件运行平稳，无爬行现象，定位精度高。 没有振动，提高了工件表面加工质量，延长了刀具使用寿命。 软带耐磨损，且嵌入性能好， 12 与其配合的金属导轨面不会拉伤。 软带有自润滑性，当机械润滑系统出现故障时，导轨不会拉伤。 刀架选型 综上所述，普通车床数控化改造后的总图如下： 图 23 普通车床数控化改造方案图 三 、 步进电机控制系统的设计 步进电机的控制方案 ．基于电子电路控制 步进电机受电脉冲信号控制，电脉冲信号的产生、分配、放大全靠电子元器件的动作来实现。 由于脉冲控制信号的驱动能力一般都很弱，因此必须有功率放 13 大驱动电路。 步进电机与控制电路、功率放大驱动电路组成一体，构成步进电机驱动系统。 此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。 这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。 系统组成如下所示。 图 31 基于电子电路控制系统 此种方案即可为开环控制，也可闭环控制。 开环时，其平稳性好，成本低，设计简单，但未能实现高精度细分。 采用闭环控制，即能实现高精度细分，实现无级调速。 闭环控制是不断直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当的处理，自动给出脉冲链，使步进电机每一步响应控制信号的命令，从而只要控制策略正确电机不可能轻易失步。 该方案多通过一些大规模集成电路来控制其脉冲输出频率和脉冲输出数，功能相对较单一，如需改变控制方案，必须需重新设计，因此灵活性不高。 基于单 片机控制 采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法 ,达到了对步进电机的最佳控制。 系统中采用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。 由于单片机的强大功能，还可设计大量的。