數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　審定成績(jī)： </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于三菱E68數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床電氣設(shè)計(jì) </p><p>　　系 部 名 稱： 機(jī)電工程系 </p><p>

2、;　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師：

3、 xx </p><p>　　答辯組負(fù)責(zé)人： </p><p>　　填表時(shí)間： 年 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　了解數(shù)控機(jī)床的概念，所謂數(shù)控是按照含有機(jī)床(刀具)運(yùn)動(dòng)信息程序所指

4、定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過(guò)程。而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多,如可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)，</p><p>　　Numerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automaticallu in sequences as spe

5、cified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages o

6、ver conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased</p><p><b>　　目錄</b></p>&l

7、t;p>　　車(chē)床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四軸聯(lián)動(dòng)電控系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控車(chē)床主軸的電氣設(shè)計(jì)</p><p>　　CDK6150機(jī)床的總體介紹</p><p>　　車(chē)床主軸需要重新設(shè)計(jì)的部分</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)控制電路的的總體分析</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)電路的部分設(shè)計(jì)</p

8、><p>　　三菱E68數(shù)控系統(tǒng)的總體連線圖</p><p>　　三菱E68數(shù)控系統(tǒng)的輸出與輸入接口連接</p><p><b>　　機(jī)床控制電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　機(jī)床部分電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　第一章：緒 論<

9、/b></p><p><b>　　1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際，解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題能力的重要步驟，它系統(tǒng)的檢驗(yàn)了我們是否是合格的畢業(yè)生。它通過(guò)對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)總體方案的擬定，計(jì)算控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，使我們綜合運(yùn)用所學(xué)的電子和微機(jī)的知識(shí),進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全面訓(xùn)練，從而培養(yǎng)了我們的自學(xué)能力，初步設(shè)計(jì)計(jì)算的

10、能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)電方面技術(shù)問(wèn)題的能力。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p><p>　　1、車(chē)床主軸由傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四軸聯(lián)動(dòng)電控系統(tǒng)</p><p>　　2、機(jī)床總體設(shè)計(jì)（以CDK6150機(jī)床為例）</p><p>　　3、數(shù)控系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)</p>

11、<p>　　4、機(jī)床控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　第二章：車(chē)床由傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四周聯(lián)動(dòng)電控系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行在數(shù)控系統(tǒng)的嚴(yán)密監(jiān)控下，處在不斷的計(jì)算、輸入、輸出、反饋等控制過(guò)程中，從而保證數(shù)控機(jī)床能?chē)?yán)格按照輸入程序的要求來(lái)執(zhí)行動(dòng)作。</p><p><b>　　主軸運(yùn)動(dòng)：</b></p

12、><p>　　和普通機(jī)床一樣，主軸運(yùn)動(dòng)主要完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)機(jī)床動(dòng)力的70%~80%?；究刂乒δ苁侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，課自動(dòng)換擋及無(wú)級(jí)變速；對(duì)于有些數(shù)控車(chē)床，還要求主軸進(jìn)行高精度準(zhǔn)停和分度功能。</p><p><b>　　進(jìn)給運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車(chē)床區(qū)別于普通車(chē)床最主要的地方，即用電氣驅(qū)動(dòng)替代了機(jī)械驅(qū)動(dòng)，

13、數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是伺服系統(tǒng)完成的進(jìn)給伺服系統(tǒng)由進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給傳動(dòng)連及位置反饋裝置等組成，如圖1所示</p><p>　　圖1 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控車(chē)床功能的強(qiáng)弱主要是取決于計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）裝置，而數(shù)控機(jī)床性能的優(yōu)劣，如運(yùn)動(dòng)精度等，主要是取決于進(jìn)給伺服伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而我們本次所用于設(shè)計(jì)的CDK6150數(shù)控機(jī)床本身就具有良好

14、的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及伺服驅(qū)動(dòng)裝置。而用于設(shè)計(jì)的E68數(shù)控系統(tǒng)本身就具有四軸聯(lián)動(dòng)控制能力，我們只需要對(duì)車(chē)床的伺服系統(tǒng)與數(shù)控裝置的連接以及優(yōu)化設(shè)計(jì)就能得到相應(yīng)的四軸聯(lián)動(dòng)控制能力。</p><p>　　本次用于設(shè)計(jì)的車(chē)床型號(hào)為CDK6150數(shù)控車(chē)床，CDK6150數(shù)控臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng)是由CNC主控裝置、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、強(qiáng)電控制部分等構(gòu)成。本次CNC主控系統(tǒng)采用內(nèi)含64位CPU的高性能數(shù)控系統(tǒng)，型號(hào)為

15、三菱E68數(shù)控系統(tǒng)。裝上該系統(tǒng)后，使機(jī)床的性能價(jià)格比十分的優(yōu)越。機(jī)床的主視圖如圖2</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　如何實(shí)現(xiàn)CDK6150數(shù)控車(chē)床的又傳統(tǒng)的兩軸改為帶C/S功能的四軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)</p><p><b>　　，</b></p><p>　　第三章：機(jī)床的總體

16、設(shè)計(jì)（以CDK6150車(chē)床為例）</p><p><b>　　1、概述</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床本體結(jié)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的主體部分，雖然也有普通機(jī)床所具</p><p>　　的床身、立柱、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架等部件，但是為了與數(shù)控加工的高加工精度、高速切削性能相匹配，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)性能方面形成了獨(dú)特的風(fēng)格：</p><

17、;p>　　為了簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，縮短傳動(dòng)鏈，數(shù)控機(jī)床多數(shù)采用了高性能的無(wú)級(jí)變速主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　為了適應(yīng)連續(xù)的自動(dòng)化加工和提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動(dòng)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小。</p><p>　　為了減少摩擦、消除傳動(dòng)間隙和獲得高加工精度，數(shù)控機(jī)床更多地采用了高效傳動(dòng)部件，如：滾珠絲桿螺母副、靜壓蝸桿副、塑料導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌

18、，靜壓導(dǎo)軌等。</p><p>　　為了改善勞動(dòng)條件、改善操作性能、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，數(shù)控機(jī)床采用了多刀架結(jié)構(gòu)以及刀具與工件的自動(dòng)夾緊裝置、自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)排屑裝置及自動(dòng)潤(rùn)滑冷卻裝置等。</p><p>　　為了保證機(jī)床精度的穩(wěn)定性、獲得可靠的加工質(zhì)量，數(shù)控機(jī)床多采取減小熱變性的措施。</p><p><b>　　2、數(shù)控車(chē)床的優(yōu)點(diǎn)</b>&l

19、t;/p><p>　　2.1加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng)：</p><p>　　由于在數(shù)控車(chē)床上加工零件時(shí)，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車(chē)床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調(diào)整車(chē)床。因此數(shù)控車(chē)床可以快速地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這樣就為單件、小批以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，它不僅縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費(fèi)用。</p

20、><p><b>　　2.2加工精度高：</b></p><p>　　數(shù)控車(chē)床是以數(shù)字的形式給出的指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般達(dá)到了0.001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控車(chē)床能夠達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。</p><p><b>　　2.3生產(chǎn)效率高</b&g

21、t;</p><p>　　零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控車(chē)床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)效率比一般車(chē)床都高得多。數(shù)控車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量得范圍比普通車(chē)床的范圍大，每一道工序否能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性準(zhǔn)許數(shù)控車(chē)床驚醒大切削用量的強(qiáng)力切削，有效的節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控車(chē)床西東部件的快速移動(dòng)和定位采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，小號(hào)在快速、快進(jìn)和定位

22、的時(shí)間要比一般機(jī)床少得多。</p><p><b>　　2.4自動(dòng)化程度高</b></p><p>　　數(shù)控車(chē)床對(duì)零件的加工是按照事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工完畢，都是自動(dòng)來(lái)連續(xù)完成，不需要進(jìn)行繁重的、重復(fù)的手工性操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均大為減小，勞動(dòng)強(qiáng)度也得到相應(yīng)的改善。&

23、lt;/p><p>　　2.5良好的經(jīng)濟(jì)效益</p><p>　　使用數(shù)控車(chē)床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是非常昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2.6有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化</p><p>　　用數(shù)控車(chē)床加工零件，能夠

24、準(zhǔn)確的計(jì)算加工工時(shí)，并且有效的簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和夾具、半成品的管理工作。這點(diǎn)有利于使生產(chǎn)管理更加的現(xiàn)代化。</p><p>　　3、數(shù)控車(chē)床的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　數(shù)控車(chē)床的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟大致可以概括為如圖3.2.1所示</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　　3.1主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì) &

25、lt;/p><p>　　注意啊技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)是后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源不同，如工廠的規(guī)劃產(chǎn)品，或用用戶訂貨等，雖然具體的要求不同，但所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要有以下技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　用途：之?dāng)?shù)控車(chē)床的工業(yè)范圍，包括加工對(duì)象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。</p><p>　　生產(chǎn)率：包括加工對(duì)象的種類、批量及所要求的生產(chǎn)率。</p>

26、<p>　　性能指標(biāo)：包括加工對(duì)象所要求的精度（用戶訂貨設(shè)計(jì)）或數(shù)控車(chē)床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標(biāo)</p><p>　　主要參數(shù)：即確定數(shù)控車(chē)床的加工空間和主要參數(shù)</p><p>　　驅(qū)動(dòng)方式：數(shù)控車(chē)床驅(qū)動(dòng)方式分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的確定不僅與機(jī)床的成本有關(guān)，還將直接影響傳動(dòng)方式的確定。</p><p>　　生產(chǎn)成本及生產(chǎn)

27、周期：無(wú)論是訂貨還是工廠規(guī)劃的產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及身產(chǎn)周期方面的指標(biāo)。</p><p><b>　　3.2總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　總體方案的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面設(shè)計(jì)</p><p>　　運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)：包括確定數(shù)控車(chē)床所需要運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)、形式（直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、功能（主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、其他運(yùn)動(dòng)）及排列順序，最后畫(huà)出數(shù)控車(chē)床

28、的運(yùn)動(dòng)功能圖。</p><p>　　基本參數(shù)設(shè)計(jì)：包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括傳動(dòng)方式、傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：包運(yùn)動(dòng)功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。<

29、;/p><p>　　3.3總體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇：在總體方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案。</p><p>　　3.4總體方案的設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化：對(duì)所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，最終確定方案。</p><p>　　3.5整機(jī)綜合評(píng)價(jià)：對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)控那個(gè)車(chē)床進(jìn)行整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)。</p><p>　　4、此次數(shù)控

30、車(chē)床的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1數(shù)控車(chē)床所要達(dá)到的基本設(shè)計(jì)要求以及外形尺寸</p><p>　　CK6150技術(shù)參數(shù) </p><p>　　床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑Φ520mm </p><p>　　托板上的最大回轉(zhuǎn)直徑Φ250mm </p><p>　　最大加工長(zhǎng)度 850mm（1500可選） </p&g

31、t;<p>　　主軸頭形式 A2-8 </p><p>　　主軸通孔直徑Φ75mm </p><p>　　X／Z軸重復(fù)定位精度 0.01mm </p><p>　　X軸最大行程 320mm </p><p>　　Z軸最大行程 920mm </p><p>　　X軸快進(jìn)速度 10m／min </p&g

32、t;<p>　　Z軸快進(jìn)速度 10m／min </p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速 150-1000r／min </p><p>　　尾座套筒直接Φ75mm </p><p>　　尾座套筒行徑 110mm </p><p>　　尾座套筒錐度莫氏5號(hào) </p><p>　　刀架形式 4工位電動(dòng)刀架 </p&

33、gt;<p>　　主電機(jī)功率 7.5kw </p><p>　　機(jī)床外形尺寸（廠×寬×高）（2940×1300×1680）mm </p><p>　　機(jī)床重量 2800kg</p><p>　　此次我們的機(jī)床總體設(shè)計(jì)主要是在CDK6150數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上開(kāi)展設(shè)計(jì)的，所以只需要對(duì)機(jī)床的某些</p>&

34、lt;p>　　第三章：數(shù)控系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、三菱E68數(shù)控構(gòu)成</p><p>　　1.1系統(tǒng)構(gòu)成如下圖</p><p>　　1.2構(gòu)成單元一覽表</p><p><b>　?。?）控制單元</b></p><p><b>　?。?）控制單元選件</