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第一章微机数控系统总体设计方案的拟定

第一节总体方案设计的内容

机床数控系统总体方案的拟定应包括以下内容:系统运动方式的确定、伺服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定、计算机系统的选择等内容。具体包括:

一、数控系统总体设计方案的拟定

(1)系统运动方式的确定。

(2)伺服系统的选择。

(3)执行机构的传动方式确定。

(4)计算机的选择。

应根据设计任务和要求,参考现有同类型数控机床,进行综合分析、比较和论证,确定以上内容。

二、进给伺服系统机械部分设计计算

(1)进给伺服系统机械部分设计方案的确定及意义。

(2)确定脉冲当量。

(3)滚珠丝杠螺母副的计算和选型。

(4)导轨的计算和选型。

(5)进给伺服系统传动计算。

(6)步进电动机的计算和选用。

(7)设计绘制进给伺服系统一个坐标轴的机械装配图。

三、微机控制系统的设计

(1)控制系统方案的确定及框图绘制。

(2)MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用。

(3)I/O接口电路及译码电路的设计。

(4)设计绘制一台数控机床微机控制系统电路原理图。

四、数控加工程序的编制

(1)零件工艺分析及确定工艺路线。

(2)选择数控机床设备。

(3)确定工件装夹方法及对刀点。

(4)选择刀具。

(5)确定切削用量。

(6)编制零件加工程序。

第二节总体设计方案的确定

一、系统运动方式的确定

数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。

如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削,可选用点位控制系统。例如数控钻床,在工作台移动过程中不进行钻孔加工,因此可选用点位控制系统。对点位控制系统的要求是快速定位,保证定位精度。

若要求工作台或刀具沿各坐标轴的运动有确定的函数关系,则为连续控制系统,应具备控制刀具以给定速率沿加工路径运动的功能。具备这种控制能力的数控机床能够加工各种外形轮廓复杂的零件,因此连续控制系统又称为轮廓控制系统。例如数控铣床、数控车床等均属于此种运动方式。

还有一些采用点位控制的数控机床,例如数控镗铣床等,不但要求工作台运动的终点坐标,还要求工作台沿坐标轴运动过程中切削工件。这种系统叫点位/直线控制系统。

根据综合作业任务书的要求,对CA6140车床的纵向伺服系统进行数控化改造。依据车床的加工特点,应该选用连续控制系统。

车床数控化改造的意义?

数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构。较好的解决形状复杂、精密。小批量及形状多变零件的加工质量和提高生产率,其应用越来越广泛,可是数控的应用也受到其它条件限制:(1)数控机床价格昂贵,一次性投资巨大,中小企业常是心有力而力不足;(2)当前,歌企业都有大量的普通机床,完全用数控机床替代更换基本不可能,而且替代下的机床往往闲置起来又会造成浪费;(3)在国内,订购新数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产急需;(4)通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。

要较好的解决上述问题,应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置,使器具有一定的自动化能力,以现实额定的加工工艺目标。这一工作早就在20世纪60年代已经在开始迅速发展,并有专门企业经营这门业务。当前国外已经发展成为一个新兴产业部门,从美国、日本等工业化国家的经验看,机床的数控化改造也必不可少,如日本的大企业中有26%的机床经过数控化改造,其中小企业则达74%。在美国也有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。中国是拥有300多万台机床的国家,其中大部分是多年积累生产的普通机床,自动化程度低。要想在近几年用自动化和精密设备更新现有机床,无论是资金还是中国机床制造厂的能力都办不到的,因此,普通机床数控化改造大有可为,它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平,已经为中国设备技术改造的主要方向之一。

机床数控化改造的优点:(1)改造闲置设备,能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能,提高了机床的使用价值,能够提高固有资产的使用效率;(2)适应多品种、小批量零件生产;(3)自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高;(4)降低对工人的操作水平的要求;(5)数控改造经费低、经济性好;(6)数控改造的周期短,能够满足生产急需。因此,我们必须走数控改造之路。

普通车床(如C616,C618,CA6140)等是金属切削加工最常见的一类