X5032铣床主传动系统数控改造.doc
《X5032铣床主传动系统数控改造.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《X5032铣床主传动系统数控改造.doc(18页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、X5032铣床主传动系统数控改造 作者: 日期:18 个人收集整理 勿做商业用途X5032铣床主传动系统数控改造专业班级:机制08-2班 姓名:李鹏 指导教师:童景林 摘 要:本文在X5032数控铣床改造设计时主要从经济性、方便性、实用性、可靠性四方面因素出发,对X5032型铣床进行了数控铣床主传动机械系统设计。使改造后的机床的机械传动部分具有高静态、动态刚度;运动副之问的摩擦因数小,传动无间隙;功率大;便于操作和维修。改造后的数控铣床可以实现主传动系统电机正、反转,转速分为两档,并在各档内可以实现无级调速;可以在平面或空问范围内按设定曲线(直线、圆弧等)恒速或变速运行;可以实现数值的任意设定
2、并显示;可以实现辅助控制系统的任意起停和故障报警;可以实现与上位机的通讯。 X5032数控铣床机械系统设计包括伺服驱动系统的设计计算,丝杠螺母副的设计计算,主传动系统的参数计算,主传动系统结构设计。进给传动系统设计中,全部拆除纵向、横向、垂向进给箱齿轮,拆除纵向、横向、垂向进给手柄,在该处将手轮轴通过一对减速齿轮和纵向、横向及垂向步进电机相连。丝杠拆去,换上滚珠丝杠,并由齿轮箱与滚珠丝杠连接,改造后的X5032铣床的定位精度为0.01mm,重复定位精度为0。005mm。X、Y电机能够拖动工作台以63200rmin的切削进给速度进行X向、Y向运动,Z相电机能使主轴箱获得3-1600rmin的进给
3、速度。主传动系统设计拆除机床主轴,重新设计主轴。为了保证主轴在运动时有准确的定位,安装主传动的定位检测装置。采用电气式主轴准停装置,利用磁力传感器检测定位。只要数控系统发出指令信号,主轴就可以准确的定位.将主传动改为采用变频交流电动机无级调速。低档转速为2701500r/min,高档转速为1500-4500r/min,在各档内可以实现无级调速。与原立式铣床的机械结构相比比较简单,这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担,省去了复杂的齿轮变速机构,主传动系统是一个开环控制的交流变频调速系统,通过软件来实现它的调速.数控系统是一个基于单片机的采用模块化设计的数字型控制系统。采用较小
4、体积的单片机来实现复杂的逻辑功能,充分利用中断及第二功能口,使端口的利用程度达到最大,使整体结构简单.系统从总体上分为人机界面模块、坐标进给模块、变频调速控制模块、串行通信模块、液压系统、冷却系统、润滑系统及基于89C58单片机的主控模块.克服了传统的经济型数控系统的缺点,具有编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种复杂的逻辑控制.通过插补算法实现步进电机的准确定位以便达到工件的精确度;通过键盘利显示模块,实现了程序的编辑和显示;通过其他辅助系统的设计,实现了机床功能的完善化。本文为互联网收集,请勿用作商业用途本文为互联网收集,请勿用作商业用途关键词:X5032铣床 数控变频调速 模块化设计一
5、、 概述 1.1引言 数控机床具有高精度、高效、高速、高可靠性等优点,并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电一体化产品。它的发展和运用,开创了制造业的新时代,改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化,已成为当今制造业的发展方向。我国是世界上机床产量最多的国家,但在数控机床的产品竞争力仍然处于较低的水平。因为开发一台新的数控机床的周期比较长,不能及时针对用户的需求提供满
6、意的产品。为此我们应该在普通机床上考虑,不能一味的大量添置全新的数控机床,这样会造成资金投资量大,成本高,而且又会造成原有设备闲置浪费。把普通机床改造为数控机床不失为一条提高数控化率的有效途径。普通机床数控化改造,顾名思义就是在机床上增加微机控制装置,使其具有一定的自动化能力,以实现预定的加工工艺目标。这种机床改造花费少,改造针对性强,时间短,改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题,生产效率高,尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。 1.1.1微观看改造的必要性 微观上看,数控机床比传统机床有突出的优越性,而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。数控机床可以加工出传统
7、机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件.由于计算机有高超的运算能力,可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量,因此可以复合成复杂的曲线或曲面。可以实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而效率可比传统机床提高37倍. 由于计算机有记忆和存储能力,可以将输入的程序记住和存储下来,然后按程序规定的顺序自动去执行,从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序,就可实现另一工件加工的自动化,从而使单件和小批生产得以自动化,故被称为实现了“柔性自动化”。加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”。 可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多
8、种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处,如:降低了工人的劳动强度,节省了劳动力(一个人可以看管多台机床),减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应等等.以上这些优越性是前人想象不到的,是一个极为重大的突破.此外,机床数控化还是推行FMC、FMS以及CIMS等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。文档为个人收集整理,来源于网络本文为互联网收集,请勿用作商业用途 1.1.2宏观看改造的必要性 宏观上看,工业发达国家的军、民机械工业,在70年代末、80年初已开始大规模应用数控机床。其本质是采用信息技术对传统产业(包
9、括军、民机械工业)进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外,还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS(管理信息系统)、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术,包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造(称之为信息化),最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年,如我国机床拥有量中,数控机床的比重(数控化率)到1995年只有19,而日本在1994年己达208,因此每年都有大量机电产品进口.这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
10、1.2国内外研究的现状 当今世界,工业发达国家对机床工业高度重视,竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床,以加速工业和国民经济的发展。长期以来,欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争,已形成一条无形战线,特别是随微电子、计算机技术的进步,数控机床在20世纪80年代以后加速发展,各方用户提出更多需求,早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。较著名的控制系统有:日本FANUC系列、Mitsubishi系列、OKUMA系列、SoDICK系列、日立系列、德国SIEMENS系列、DECKEL系列、Heidenhain系列、HELLER系列、美国ALLE
11、NBRADLEYfAB)系列、CINClNNANTI系列、法国Num系列、意大利FIDIA系列、西班牙FACK)R系列、瑞士的AG系列、国产系列等. 在美国、日本和德国等发达国家,它们将机床改造作为新的经济增长行业,生意盎然,正处在黄金时代.由于机床以及技术的不断进步,机床改造是个“永恒”的课题.我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业.在美国、日本、德国,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国,机床改造业称为机床再生(Remanufacmring)业。从事再生业的著名公司有:Bertsehe工程公司、Ayton机床公司、D
12、evliegBullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。从事改装业的著名公司有:大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 赶上计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度,已成为数控发展的最主要趋势。以第四代计算机的工程结构和微电子工艺技术为基础,充分利用现有微机的硬件、软件资源,发展总线式、模块式、开放型、嵌入式的柔性数控系统,使之即适合加工复杂零件、分立式机床用的数控系统的组成,又适合未来自动化升级时功能可扩展的要求. 我国数控系统发展具有以下3
13、个特征: (1)高档数控系统技术已经突破.如华中I型等数控系统,都具有多轴联动功能,快速进给速度在167ms以上,具有较强的通信、管理功能。 (2)普及型数控系统技术已经成熟.如北京机床研究所的BS91系统,这些系统一般配有CRT显示器,可配置直流和交流司服驱动,24轴联动. (3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。由于这类系统结构简单,价格便宜,非常适合中小型企业,目前仍是我国应用面最广的数控系统。比较典型的有南京大方的JWK系列。 我国是机床生产大国,又是使用大国.数控机床是机械工业发展的关键产品,我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家,许多企业财力薄弱,不可能花
14、费大量的资金添置许多全新的数控机床,同时大量的通用机床不可能全部淘汰。因此,把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控化率的有效途径,机床改造花费少,改造针对性强,时间短,改造后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题,生产效率高。 1.2。1数控机床发展趋势l 高速、高效、高精度、高可靠性 1)高速、高效加工 进入21世纪,机床向高速化方向发展,大幅度提高加工效率、降低加工成本,提高零件的表面加工质量和精度。上世纪90年代以来,欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床,加快机床高速化发展步伐. 2)高精度、超精密化加工 当前,机械加工高精度的要求较普通的加工精度提高了一倍,达到5um
15、;精密加工精度提高了两个数量级,超精密加丁精度进入纳米级(0.001um),主轴回转精度要求达到0.010。05um,加工圆度为0。1um,加工表面粗糙度Ra=0.003um等。从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工),是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级,乃至纳米级(10nm),其应用范围日趋广泛。 3)高可靠性 是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上,但也不是可靠性越高越好,仍然是适度可靠。对于每天工作两班的无人工厂而言如果要求在16小时内连续正常工作,无故障率P(t)=99以上的话,则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时.当
16、前国外数控装置的MTBF值已达60000小时以上,驱动装置达30000小时以上。l 模块化、智能化、柔性化和集成化 1)模块化、专门化与个性化 为了适应数控机床多品种、小批量的特点,机床结构模块化,数控功能专门化,机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。 2)智能化 在数控系统中智能化的内容包括:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算等:简化编程、简化操作方面的智能化;智能诊断、智能监控方面的内容等。 3)柔性化和集成化 数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是:
17、从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、工厂自动化FA)、体(cIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展,另一方面向注重应用性和经济性方向发展。l 开放性 为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求,最重要的发展趋势是体系结每的开放性,设计生产开放式的数控系统,例如美国的OMAC、欧共体的OSACA及日本的OSEC发展开放式数控的计划等。l 出现新一代数控加工工艺与装备 1.3机床数控化改造的优越性l 机床数控化改造的技术优越性 (1)数控机床比传统机床有突出的优越性,而且这些优越性均来自
18、数控系统中计算机的作用。 (2)可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 (3)可以实现加工的柔性自动化,效率可比传统机床提高3到7倍。传统机床靠凸轮或挡等可实现“刚性自动化”,且只有进行大批量生产时,才经济合算;而数控机床只要更换一个程序就可实现另一工件加工的自动化,从而使单件和小批生产得以白动化,故称之为“柔性自动化。 (4)加工的零件精度高,尺寸分散度小,装配容易,不再需要“修配.这是由于加工过程自动化,不受人的情绪和疲劳影响的结果.计算机还可以自动进行刀具寿命管理,不会因刀具磨损而影响工件精度和其一致性.数控系统中增加的机床误差、加工误差修正补偿的功能,使加工精度得到进一
19、步提高。 (5)可实现多工序的集中,减少零件在机床问的频繁搬运.这是自动化带来的效果(可以自换刀),如加工中心,在工件装夹好后,可实现钻、铣、攻丝、扩孔等多工序的加工。这些多工序是在同一基面、同一次装夹下实现的,提高了相关的加工精度。现已出现其他工序集中的机床.如车削中心、车铣中心、磨削中心等。 (6)拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。 (7)数控加工降低了工人的劳动强度,节省了劳动力,减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,并可对市场需求做出快速反应.l 机床数控化改造的客观优越性 (1)费用低,经济性好,改造周期短可满足生产急需,同购置新机床
20、相比,一般可以节省60%80%的费用,改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造,只花新机床购置费用的1/3,以大型的龙门加工中心为例,进口新的需要10005000万元,而升级改造只需要100500万元,仅占成本的1/10,且交货期短。 (2)改造后的机床机械性能稳定可靠、功能增强、质量好、效率高,可作为新设备继续使用多年。 (3)降低了对操作者的技术要求,更易提高管理水平,操作者只需编程、装夹工件和按开关,加工全部由电脑控制自动完成,即使再复杂的工件也能快速完成,省去了对技术要求的烦恼,同时提高了定额管理水平. (4)可以采用虽新的控制技术,可根据技术革新的速度,及时地提高生
21、产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次,将旧机床改成具有当今水平的机床. 1。4机床数控化改造的现实意义与市场前景 目前在我国400余万台机床拥有量中,数控机床总数只有11。34万台,机床数控化率不到3%,而陈旧普通机床占到60之多。这些旧装备(机床)大部分结构陈旧,操作系统复杂,控制系统落后。用这种旧装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。如果购置新机床全部去取代旧机床,显然义会导致旧机床的闲置和巨大浪费,也不现实:况且购买一台数控机床动辄十几万、几十万,甚至上百万,
22、在我国一些企业是很难承受的。因此如何用较少的费用,获得具有数控功能的机床就成为一个值得探讨的问题。普通机床数控化升级改造不失为一种行之有效的方法,并可为企业节约大量资金,具有重要的现实意义和广阔的市场前景.如:国防科技工业完成了3000多台普通机床数控化改造,改造后生产效率提高约3倍,加工精度提高20%,与新购设备相比可节约资金50以上。 1.5 X5032数控铣床改造设计总体要求和内容 1。5。1数控铣床改造设计总体要求 数控铣床改造设计主要考虑以下四方面因素: (1) 经济性 既然是用于普通铣床的数控化改造,因此,必须充分考虑系统的成本,这是保证达到系统设计目的关键。这里的成本包括数控系统
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- X5032 铣床 传动系统 数控 改造
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。