X6132铣床
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毕业设计题目:X6132普通铣床数控改造姓名;学号:专业:年级:指导教师:完成时间:内容摘要普通铣床数控化改造是运用现代数控技术,对现有普遍铣床进行局部结构改造,以实现半自动化或全自动,改善铣床的技术性能指标,解决机械制造中普通铣床,其加工精度较低、不能批量生产、自动化程度不高,自适应性差的问题,拓展加工结构复杂、精密、批量、零件多变的功能,提高质量稳定和生产效率,使之局部或全部达到新数控铣床的水平。
同时,普通铣床数控化改造,能解决许多企业在短时间内无法实现全部更新数控设备,是一条投资少、提升产品质量、生产效率和企业竞争力的捷径。
通过对X6132普通铣床的数控化改造,掌握数控设备改造的基本方法, 学会分析设备机械、电气部分的改造方案和零部件选用规则,对将来到企业中进行普通铣床的数控化改造具有一定的指导意义,为促进我国数控设备运用和发展, 提高民族高技术机电设备的技术水平, 具有良好的社会效益和经济效益。
关键词:数控;改造;铣床目录1. 普通铣床数控化改造概论1.1 普通铣床数控化改造的意义1.2 普通铣床数控化改造优点2.X6132普通数控改造总体方案的设计2.1设备改造后的要求2.2.数控铣床改造的总方案设计3.机械传动部分的改造与设计3.1主电动机功率的计算3.2 纵向进给系统的改造与设计3.2横向进给系统的改造与设计4.电控系统的改造与设计4.1国内外数控系统的发展趋势4.2数控系统的类型和特点4.3数控系统选型因素4.4西门子数控系统的特点、功能、主要参数4.5变频器选择4.5.1变频器的作用和类型4.5.2变频器的选择原则和方法4.6驱动器的选型4.7编码器的选型4.8铣床数控化改造的数控系统功能5. X6132普通数控化的电控改造与设计5.1主电机控制电路设计5.2进给系统的控制设计6.X6132数控化铣床安装与调试6.1 X6132数控化铣床机、电系统的安装6.2 X6132数控化铣床的调试与运行7.设计小结8.致谢9.参考文献10.X6132普通数控化改造的主要零配件的清单11. 附X6132普通铣床控化改造的主要图纸11.1.X6132普通数控化的接口电路图、控制电路图、主电路图11.2.X轴进给系统的机械装配图;11.3.Z轴进给系统的机械装配图;11.4、主要零件的零件图X6132普通铣床数控改造1.普通铣床数控化改造概论1.1 普通铣床数控化改造的意义随着社会生产和科学技术的迅速发展,机械产品日趋精密复杂,且需频繁改型,普通铣床已不能适应这些要求,数控铣床应运而生。
毕业论文﹙设计﹚开题报告题目 X6132型万能升降台铣床床身设计学生姓名学号所在院(系) 机械工程学院专业班级指导教师2012 年 03 月 18 日题目X6132型万能升降台铣床床身设计一、选题的目的及研究意义1.选题的目的由于精密机床在工作时的切削用量一般不大,所承受的工作载荷一般比较小,其静强度和刚度一般都能满足设计要求,因此机床的动态性能成为影响机床工作性能和加工质量的主要因素,床身是机床的一个重要的基础部件,因此床身动态性能直接影响到机床的加工精度。
要保证精密机床具有良好的动态性能,就必须保证床身具有良好的动态特性。
精密机床的床身一般为具有筋板的框形结构,床身内部的筋板的布置型式、筋板的尺寸和筋板上出沙孔的尺寸对机床动态性能有巨大的影响。
合理地选择床身各零部件的布置形式和尺寸,不但可以提高床身的动态性能,而且可以节约材料和降低生产成本。
2.选题的研究意义机床是现代制造技术的工作母机,在某种意义上,一个国家机床设计和制造水平的高低,决定着个国家整个制造业水平的高低。
在信息革命的推动下,现代工业技术发展迅猛。
近年来,各国在信息工业。
航空航天工业,军事工业,电子工业,能源工业等领域竞争日益激烈。
随着这些高科技领域日益向高速、高效、精密、轻量化和自动化的方向发展,对机床的要求也越来越高。
现代机床正向高速、大功率、高精度的方向发展。
随着机床向高速度、大功率和高精度方向的发展,除了要求机床重量轻、成本低、使用方便和具有良好的工艺性能以外,而着重要求机床具有愈来愈高的加工能。
而机床的加工性能又与其动态特性紧密相关。
事实表明,随着机床的加工精度的不断提高,对机床动态特性的要求也愈来愈高。
多年来,由于受到理论分析和测试实验手段落后的限制,机床结构的设计计算主要沿用传统的结构强度为主的设计方法。
传统设计方法主要是保证刀具和工件间具有一定的相对运动关系和满足机床几何精度要求,采用经验和类比的方法进行,设计的主要依据是静刚度和静强度,对机床的动态性能考虑较少。
200 届毕业设计(论文)材料系、部:机械系学生姓名:指导教师:职称:教授专业:机械制造与自动化班级:学号:2009年 5 月目录一、设计任务书 (2)二、总体改造方案 (5)三、X6132型万能卧式升降台铣床传动系统 (8)四、步进电机和滚珠丝杠副的选取计算 (8)五、关于滚珠丝杆副的性能分析 (18)六、双片齿轮错齿法 (20)七、部分控制软件的框图 (21)八、硬件部分电路的设计 (22)九、凸轮加工程序 (25)拾、设计体会 (27)拾一、参考文献 (28)2009 届毕业设计(论文)课题任务书系:机械系专业:机械制造与自动化指导教师学生姓名课题名称X6132型铣床的经济型数控化改造设计(垂向)内容及任务通过毕业设计,学习了系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领,巩固和加深时所学知识的理解,并且通过毕业设计的实践扩大和补充了知识,使认识提高到一个新的水平,通过毕业设计的实践,培养了调查研究的习惯和工作能力,练习查阅资料和有关标准,查阅工具书或参考书,合理选择设计计算公式,正确计算,并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果,通过毕设计,不但提高了解决具体问题的独立工作能力,具体动脑动手能力,而且建立了正确的设计和科研思想,加强了科学性,牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。
拟达到的要求或技术指标将铣床改造成MCS-51系列单片机控制的经济型数控铣床。
要求具有直线插补功能,机械部分要求计算,硬件电路部分要求8031作CPU,控制系统中要求包括扩展程序存储器、扩展数据存储器,I/O接口芯片,译码电路及键盘,显示等外设,硬件电路要求包括3个坐标系统。
进起止日期工作内容备注度安排1.5周2.5周1周1周①方案论证及机械部分计算②设计绘制机械总图及装配图③设计绘制电路原理图④绘制加工程序及整理说明书主要参考资料(1)、《金属切削机床概论》;机械工业出版社;顾维邦主编。
(2)、《机床设计手册》;(1,2,3)(3)、《机床数控制系统》;林其骏主编;中国科学技术出版社;1991.9; (4)、《数控机床技术手册》;李福生主编;北京出版社;1996(5)、《机床设计图册》;上海出版社;1979、6(6)、《机床数控系统课程设计指导书》;林俊主编;中国科学技术出版社;1991.9;(7)、《微机原理与接口技术》;赵长德主编;中国科学技术出版社1990.9 (8)、《离合器图册》;国防工业出版社;(9)、《电机工程手册》;机械工业出版社;1982(10)、《现在机床设备》;化学工业出版社,顾京主编教研室意见年月日系主管领导意见年月日湖南工学院200 届毕业设计(论文)指导教师评阅表系:机械系学生姓名学号班级专业机械制造与自动化指导教师姓名课题名称X6132型铣床的经济型数控化改造设计(垂向)评语:(包括以下方面,①学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性;②检索和利用文献能力、计算机应用能力;③学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力;)是否同意参加答辩:是□否□指导教师评定成分值:绩指导教师签字:年月日湖南工学院200 届毕业设计(论文)答辩及最终成绩评定表系(公章):一、设计任务书学生姓名学号班级答辩 日期 2009.5 课题名称X6132型铣床的经济型数控化改造设计(垂向)指导 教师成 绩 评 定 分值 评 定 小计教师1 教师2 教师3 教师4 教师5课题介绍思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,实验方法科学,分析归纳合理,结论严谨,设计(论文)有应用价值。
铣床铣床(millingmachine)系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。
通常铣刀旋转运动为主运动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。
它可以加工平面、沟槽,也可以加工各种曲面、齿轮等。
铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。
铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,。
万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用,万能铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以达到机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。
X6132万能升降台铣床由床身、底座、升降台、工作台、悬梁、主传动及变速、进给传动和电器部分组成。
其主要特点如下:1.工作台沿床鞍移动实现纵向运动;床鞍沿升降台移动实现横向运动;其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。
2.机床具有基础铸件钢性好,能承受重负荷切削。
3.主轴传动和进给传动均采用18级齿轮变速,具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。
4.机床电气控制贯彻了国家GB5226.1-2002标准,提高了安全性和可靠性。
5.机床通用性强、互换性好,可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件,进一步扩大机床加工范围。
6.容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。
保证机床的精度和工作平稳。
7.三向进给丝杠均为滚珠丝杠,提高传动精度。
8. 能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。
9.采用X6132铣床可以提高零件的加工精度,稳定产品的质量。
10.采用X6132可以比普通机床提高倍生产率,对复杂零件的加工,生产率可以提高十几倍甚至几十倍。
11.大大的减轻了工人的劳动强度。
一、铣床介绍1)、X6132卧式铣床构造的介绍1.托架:起到横梁与刀杆的连接作用。
2.刀杆:安装铣刀。
带孔类铣刀3.纵向工作台:带动工件作纵向进给。
4.转台:位于纵向工作台下,横向工作台上。
在水平方向上正负45度的转动5.横向工作台:位于升降台上面的水平导轨上,带动纵向工作台作横向运动,实现工件的横向进给。
前言随着科学技术的不断发展,生产工艺的不断发展改进,特别是计算机技术的应用,新型控制策略的出现,不断改变着电气控制技术的面貌,给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。
铣床具有工作平稳可靠,操作维护方便,已成为现代生产中的主要设备。
传统的机床控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路,不但成本低廉,而且易于维护、保养。
与之相比,PLC虽然具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短及故障自诊断等特点,但成本高昂、维护复杂。
本设计以XA6132型万能铣床为研究对象,保持原铣床的工艺和操作方法,让整个设备具有更好的协调性。
最终实现铣床通用性、实用性、可靠性及有效速率得到有效的应用。
第1章铣床简介及主要特点1.1铣床简介铣床主要是用于加工零件的平面、斜面、沟槽、成型面的加工机床。
可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、传动箱、铣夹头、平口钳等附件。
其用途广泛,在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。
严格来说,应该是X6132A,X代表铣床,6代表卧铣,1代表回转工作台,32代表工作台宽320mm,A代表滚珠丝杠。
1.2铣床主要特点1)工作台沿床鞍移动实现纵向运动、床鞍沿升降台移动实现横向运动、其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。
2)机床具有基础铸件钢性好,能承受重负荷切削。
3)主轴传动和进给传动均采用18级齿轮变速,具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。
4)机床电气控制贯彻了国家GB5226.1-2002标准,提高了安全性和可靠性。
5)机床通用性强、互换性好,可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件,进一步扩大机床加工范围。
6)容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。
保证机床的精度和工作平稳。
第2章XA6132型万能铣床主要技术参数表2-1 XA6132型万能铣床主要技术参数第3章 XA6132型铣床机械式控制过程3.1铣床的作用及其结构运动1 作用:铣床是用于成形面加工的机床,如加工平面、键槽、斜面、球面等。
毕业设计任务书机电工程系一、设计课题名称:X6132A型万能卧式铣床的数控化改造二、指导教师:石金艳三、设计要求:采用数控装置和伺服装置,对X6132A型万能卧式铣床进行数控化改造。
要求能进行铣削数控加工,达到或超过原铣床加工性能。
数控装置、伺服装置选择合理,控制系统设计简单可靠,保护措施完备。
四、设计依据:X6132A型万能卧式铣床控制要求、电气原理图及相关参数;数控装置型号规格参数;进给伺服系统型号规格参数;常用低压控制电器型号规格参数。
五、参考资料:熊光华主编²数控机床²北京:机械工业出版社;2002廖兆荣主编²机床电气自动控制²北京:化学工业出版社;2003王爱玲主编²现代数控机床结构与设计²北京:兵器工业出版社;1999余良英编著²机床数控改造设计与实例²北京:机械工业出版社;1998白恩远主编²现代数控机床伺服及检测技术²北京:国防工业出版社;2002 袁任光编著²交流变频调速器选用手册²广州:广东科技出版社,2002曾毅等编著²变频调速控制系统的设计与维护²济南:山东科学技术出版社,李荣生主编²电气传动控制系统设计指导²北京:机械工业出版社,2004 姜德希编²机床电气线路图册²北京:中国农业出版社编写组编著²工厂常用电气设备手册上、下册²北京:中国电力出版社,1997六、设计内容进度及工作量(一)设计内容和进度要求序号进度要求设计内容1 1周了解铣床的传动、控制、加工性能,分析国内外数控铣床的结构、控制和加工要求。
2 0.5周对进给、主轴传动系统进行分析计算,选择拖动电机并确定传动系统改造方案1周完成进给、主轴传动系统改造图3 0. 5周选择进给伺服装置0. 5周完成伺服系统控制设计,并完成伺服系统控制原理图。
X6132经济型数控化改造内容摘要: 利用数控系统改造铣床是提高老设备利用率的一种重要手段。
改造后的数控铣床,不仅适合加工椭圆弧面和凸轮曲面,而且大大地减轻了工人的劳动强度。
本文介绍了一种用单片机控制伺服电机的X6132万能升降台铣床的工作台的数控改造的半闭环控制系统设计方案。
改造后的机床能利用微型计算机来控制直流伺服电机,驱动工作台进行X、Y、Z三个方向的进给运动,从而实现二轴联动,该半闭环控制数控系统由测速发电机来反馈伺服电机的速度,同时由感应同步器来反馈滚珠丝杠的角位移量,具有机床自动进给的功能。
该系统可实现直线插补和圆弧插补,数控加工按轮廓编程,能自动适应刀具尺寸的变化。
关键词:数控改造 X6132 半闭环控制X6132 Economic Transformation NCAbstract: It is implement the rebuilding of general machines to NC machines,it could increase work efficiency of old equipment. Rebuilt NC machines,not only process the oval of Arc-shaped face and the oval curved face,but also meanwhile alleviated the worker’s labor strength consumedly.This text introduced a kind of all-powerful working panel lifter in X6132 miller that use the half that the number of the work set of the single servo electrical engineering in control in a machine control reforms to shut the wreath control system design project. Rebuilt NC machines making use of the microcomputer controls servomotors, the three axes in the X、Y、Z plane enters to reforms to sport mutually control with the servo electrical engineering in direct current, realize the two stalks contacting move, this half closed-loop control system makes the tachogenerator to feed back th e servomotors’ speed and the respond synchronous machine feed back the ball screw-bar’s angular displacement, and designed to realize the machine bed enters automatically to of the number controls the device, the numeral control system adopts the half closed-loop control .The servo electrical engineering drives, can realize the straight line put to repair and put to repair with the arc. The number controls to process to press outline plait distance procedure but can adapt to the variety that knife have size.Key Word: numerization rebuilding X6132 the half closed-loop control目录前言 (5)正文 ................................................. 错误!未定义书签。
x6132卧式铣床课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解x6132卧式铣床的基本结构、工作原理及其在机械加工中的应用。
2. 学生能够掌握x6132卧式铣床的操作步骤、加工工艺及安全防护措施。
3. 学生能够了解x6132卧式铣床的维护保养方法及其常见故障排除。
技能目标:1. 学生能够熟练操作x6132卧式铣床,完成简单的铣削加工任务。
2. 学生能够根据加工要求,合理选择铣刀、切削参数和装夹方式,提高加工效率。
3. 学生能够运用所学知识解决实际问题,具备一定的故障排查和应急处理能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对机械加工行业的热爱和敬业精神,激发学生学习兴趣。
2. 培养学生严谨的工作态度,养成良好的操作习惯,注重安全意识。
3. 培养学生团队协作精神,提高沟通与交流能力,为今后的职业生涯奠定基础。
本课程针对中职或高职学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果。
课程注重理论与实践相结合,使学生能够在实际操作中掌握所学知识,培养实际操作能力和安全意识,为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容围绕x6132卧式铣床的操作与应用展开,包括以下部分:1. x6132卧式铣床的结构组成与工作原理:讲解铣床的主要部件、功能及其工作原理,结合教材第二章内容。
2. 铣削加工工艺与操作步骤:介绍铣削加工的基本工艺、操作流程,包括铣刀的选择、工件装夹、切削参数的设置等,对应教材第三章。
3. x6132卧式铣床的安全操作规程:强调操作过程中的安全注意事项,分析事故案例,培养学生安全意识,参考教材第四章。
4. 铣床的维护保养与故障排除:讲解铣床的日常维护保养方法,介绍常见故障的排查与处理技巧,结合教材第五章。
5. 实践操作:组织学生进行铣床操作练习,完成简单零件的铣削加工,巩固所学知识,提高操作技能。
教学内容安排与进度如下:第一课时:x6132卧式铣床结构组成与工作原理第二课时:铣削加工工艺与操作步骤第三课时:安全操作规程及事故案例分析第四课时:铣床的维护保养与故障排除第五课时:实践操作(分组练习,教师指导)教学内容注重科学性和系统性,结合教材章节,旨在使学生掌握x6132卧式铣床的操作技能,提高实际应用能力。
第1期(总第131期)机械管理开发2013年2月No.1(SUM No.131)MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Feb.20130引言X6132万能升降台铣床属于立卧两用铣床,是一种通用金属切削机床,如图1所示。
由于它加工范围广泛,故在机械制造和修理部门得到广泛的应用[1]。
插床实际是一种立式刨床,是利用插刀的竖直往复运动插削键槽和型孔的直线运动机床,如图2所示插床生产率和精度都较低,多用于单件或小批量生产中加工内孔键槽或花键孔,也可以加工平面、方孔或多边形孔等[2],在批量生产中常被铣床或拉床代替,但在加工不通孔或有障碍台肩的内孔键槽时,就只有利用插床了。
对于中小型企业而言,他们的经营规模小,所拥有的设备和资金不是很足,购买插床加工铣床无法加工的键槽,不仅浪费资源和空间,而且提高了成本。
为了帮助中小型企业解决困难,我们结合铣床和插床的上述优点,对X6142型万能升降台铣床进行设计改进,即在主传动输出端处加装一个插削机构,使主轴的水平旋转运动转化为插刀的上下往复直线运动,在铣床上实现插削功能的扩展。
目前这种功能扩展的改造在国内外都取得很高的成就。
1-床身;2-下滑座;3-上滑座;4-圆工作台;5-滑枕;6-立柱654321图1X6132万能升降台铣床图2插床1系统总体方案的设计X6132万能升降台铣床主轴输出端是回转运动,插削作直线往复运动,本设计通过对主传动输出端传动机构的改进,设计加装一个插削机构,从而实现在铣床上进行插削加工的目的。
设计运动简图如图3所示。
图3中2为偏心轮,作回转运动;1是铣床的主轴,在偏心轮上设有4个均匀分布的径向螺孔,旋紧各螺钉,将偏心轮固定在主轴上;5为滑枕,其上装有刀具;连杆4,一端通过轴3与偏心轮2连接,一端通过一个圆柱销与滑枕5连接。
用镶条将滑枕与外壳固定,镶条用螺钉与壳体连接,调节螺钉可以调整滑枕的松紧。
在滑枕上还伸出一个带键槽的轴,在键槽上就可以装插刀,在轴端开个轴向螺纹孔,用六角螺钉可以调整刀具的松紧,从而就实现了插削功能。
1、X6132A卧式升降台万能铣床主要结构由哪几部分组成?答:X6132A与X62W、XA6132是同一规格的机型,其主要结构组成如下:(1)主传动部分主传动部分由主传动变速箱及主轴部件组成。
通过Ⅰ轴、Ⅲ轴的两个三联滑移齿轮及Ⅲ轴上的一个双联滑移齿轮,使主轴得到18种转速。
(2)机床进给变速部分由进给变速箱与变速操纵机构组成,由独立的电动机驱动。
运动由电动机轴输出,工作进给时,经过变速箱逐级变速可得18种进给速度,通过钢球保险离合器实现过载保护,快速进给时,通过电磁离合器直接传动实现快进。
变速操纵机构采用孔盘集中操作,孔盘的移动由一套螺纹差动机构实现。
(3)升降台部分升降台与床身以矩形导轨、压板的结构相互联接,提高了导轨的刚性,便于维修。
在升降台内部,装有完成升降台上下移动、滑鞍横向进给及工作台纵向进给的传动机构,各方向的进给运动由一套鼓轮机构及台面操纵机构集中操纵。
(4)工作台及滑鞍 X6132A在工作台与滑鞍之间增加了一个回转盘。
工作台进给丝杠的轴向定位依靠右边轴架上的一对推力轴承,另一端是可以自由伸缩的。
工作台的横向进给螺母座固定在滑鞍的中部,与中央锥齿轮装于同一托架上便于维修、调整。
工作台进给丝杆的螺母分左右两半,中间留有空行程,左右两螺母的间隙可分别调整。
2、X63WT卧式升降台万能铣床主要结构由哪几部分组成?答:X63WT、X63W、X63T、X53T及X53K、X62W及X52T,这些机型尽管比较陈旧,但目前在实际生产中使用的数量仍然不少,且这些机型在结构上基本上是一致的,介绍它们的主要结构,以利于维修人员参考。
X63WT的机床主要由床身、基座、升降台、滑鞍、工作台及回转盘、主传动变速箱、进给传动变速箱等部分组成。
3、X63WT铣床主传动变速操纵机构采用哪些机构?答:X63WT主传动变速操纵机构单独装在床身内部。
该机构采用槽轮机构和间歇齿轮机构,依靠槽轮中滑槽的偏心距及间歇齿轮在圆周方向分若干个齿顶高不等的区段)的定位作用,使四个拨叉来拨移变速齿轮,共可得到20种速度。
X6132型普通铣床经济型数控化改造摘要随着计算机技术的飞速发展,发展现代计算机化数字控制(CNC)机床,是当前机械制造业进行技术改造,技术革新的必由之路,是未来工厂自动化的基础。
因此,这次对普通机床进给系统的数控改造设计更显得重要。
本文是对X6132铣床进行数控改造,主要分五个部分进行了介绍。
第一部分是数控机床的概述,第二部分是进给系统的总体设计方案,第三部分是伺服进给机械部分设计计算,第四部分是经济与环保性能的简要分析,第五部分是机械结构三维造型。
基于步进电机的机械改装减少了人的工作量,把手动转变为电动。
本次改造用了三个步进电机,分别控制机床的三个方向(纵向、横向和垂向)的进给,通过齿轮或带轮带动滚珠丝杠轴向运动。
用滚珠丝杠螺母副传动结构代替原有传动结构,在综合性能上得到了较好的改善。
关键词:铣床,丝杠,步进电机,数控The Economic Digital Control Retransformation of the MillingMachine X6132AbstractAs the development of computer technology, producing the modern computer numerical control(CNC) machine becomes the trend of technique transformation and reformation in the manufacturing industry and the foundation of automation factories in the future. Therefore, the project of automating the machine is important to the prospective study and work.The paper describes the digital control retransformation of X6132 miller and the introduction has been mainly underway by five branches. The introduction on computer numerical control (CNC) machine will be presented in Section 1. The overall designing scheme will be proposed in Section 2. The calculation and data of mechanical parts is in Section 3 and in Section 4 the economy is analyzed against the environmental protection performance profile. In section 5 is mechanical three-dimensional modeling. The reformation of the machine based on the stepping motor decreases the workload by turning the hand operation to electric control. Three motor controlling three directions respectively move the ball screws by gears and strap wheels. Replacing original drive composition with the ball leading screw nut pair drive composition can make the overall performance better improved.Key words: milling machine, ball screw, stepping motor, computer numerical control目录1 绪论 (1)1.1数控机床的发展 (1)1.1.1 数控机床的历史和现状 (1)1.1.2 数控机床的发展趋势 (2)1.2 机床数控技术的概述 (4)1.2.1 数控技术在机械制造业的应用 (4)1.2.2 数控技术优越性 (6)1.2.3数控机床分类 (7)2 总体方案设计 (8)2.1 铣床改造方案的确定 (8)2.1.1 计算机系统的选择 (8)2.1.2系统运动方式的确定 (8)2.1.3伺服系统的选择 (8)2.1.4 执行机构传动方式的确定 (9)2.2 进给机构传动方案拟订 (9)3 进给系统机械部分设计计算 (10)3.1设计要求 (10)3.2确定系统脉冲当量 (10)3.3 纵向进给系统的确定 (10)3.3.1 切削力的计算 (10)3.3.2纵向丝杠的选择 (11)3.3.3齿轮传动比计算 (14)3.3.4 纵向步进电机的计算和选择 (14)3.4 横向进给系统确定 (17)3.4.1横向丝杠的选择 (17)3.4.2齿轮传动比计算 (19)3.4.3横向步进电机的计算和选择 (19)3.5垂向进给系统的确定 (22)3.5.1垂向丝杠的选择 (22)3.5.2 同步带及带轮的选择 (23)4 机械结构三维造型 (27)4.1 SolidWorks软件介绍 (27)4.2 绘制草图 (28)4.3装配体设计 (30)4.4 三维造型 (32)5 经济环保性分析 (32)5.1 经济性分析 (33)5.2 环保性分析 (33)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)1 绪论1.1数控机床的发展1.1.1 数控机床的历史和现状采用数字控制技术进行机械加工的思想,最早是40年代初提出的。
X6132铣床数控改造摘要本文提供了一种X6132铣床的数控化改造方案,改造的主要模块有:机械部分和数字控制电路部分。
机械部分主要是对丝杠、驱动元件的改造。
改造后的系统是以步进电机为驱动执行元件的开环控制系统,控制系统使系统能够控制进给轴的转速,并实现其正反转控制工作台,实现其纵、横向进给运动,以8031型单片机为控制处理芯片,通过键盘输入加工程序控制X6132铣床数控化改造后是升降台式的。
使得改造后的机床能加工除了铣削键槽、平面及孔等简单的零件外,还能加工形状复杂(如加工圆弧面、斜面及凸轮等)的零件。
改造后的数控机床具有高精、高效及加工产品范围广等特点。
随着制造技术的发展,现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
关键词数控改造; X6132 ;开环控制X6132 Transformation NCAbstractIn this paper ,in base of ou r country’s eco-mimic condition and the expensive CNC, in order to extend machining scope, high accuracy , small batch, and has a good condition in excitedly complicities market .So, the memorization rebuilding of X6132is so necessary and feasible. This paper provides a way of how to implement the synchronized mo-tion of the two axes in the X and Y plane with CNC system and an open-loop control which use stepping motors as actuators on a X6132 mill,and the microcomputer is 8031.the memorization rebuilding of X6132 milling machine not only is used for machining keyway, plane and hole etc,but also, it can ma- unfitting complicated ship and the accuracy is high.The technology of CNC has become the key and basic technology in the manufacturing in-dustry.With the development of manufacturing technology, modern CNC machine tools with modern design techniques, process intensification and new features to make machine tools, machining range, dynamic performance, machining accuracy and reliability has improved greatly.Key Words numerization rebuilding ;X6132 ;open-loop control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景必要性 (1)1.2 数控机床的产生及发展简史 (1)1.3 数控机床组成 (2)1.4 机床数控化改造的必要性和迫切性 (3)1.5 机床数控化改造的意义 (3)1.5.1 从微观上看 (3)1.5.2 从宏观上看 (4)1.6 本章小结 (5)第2章数控系统设计的总体方案 (6)2.1 数控铣床改造设计总体要求和内容 (6)2.2 数控系统总体设计方案的拟定及框图 (6)2.2.1 系统总体方案的确定 (6)2.2.2 系统总体方案框图 (7)2.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算包括的内容 (8)2.4 本章小结 (8)第3章铣床机械机构设计 (9)3.1 数控机床的数据 (9)3.2 工艺数据 (9)3.3 数控改造的纵向方向(X轴)的设计 (10)3.3.1 切削力的计算 (10)3.3.2 丝杠工作时轴向压力F轴的计算 (11)3.3.3 滚珠丝杠副工作负荷的计算及电动机的选择 (11)3.3.4 滚珠丝杠副轴向刚度Kz的计算 (16)3.3.5 滚珠丝杠副临界转速的验算 (18)3.4 关于滚珠丝杠副性能的分析 (18)3.5 横向(Y轴)的设计 (18)3.6 轴承的选择 (20)3.6.1 轴承的寿命计算 (20)3.6.2 轴承布局 (21)3.6.3 轴承装置的设计 (21)3.6.4 轴承的配置 (21)3.6.5 轴承的配合 (22)3.6.6 轴承的润滑 (23)3.7 本章小结 (20)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录.......................................... 错误!未定义书签。
铣床电气线路分析与排故一、铣床的结构认识X6132万能卧式铣床主要构造由床身、悬梁及刀杆支架、工作台、溜板和升降台等几部分组成,其外形图如图5-9所示。
(说明:主要关注可移动部分的结构)主轴(铣刀)→主轴电机→主轴电机控制电路工作台→进给电机→进给电机控制电路图5-9 铣床结构图1-主轴变速手柄 2-主轴变速盘 3-主轴电动机 4-床身 5-主轴 6-悬架7-刀架支杆 8-工作台 9-转动部分 10-溜板 11-进给变速手柄及变速盘12-升降台 13-进给电动机 14-底盘箱形的床身4固定在底座14上,在床身内装有主轴传动机构及主轴变速操纵机构。
在床身的顶部有水平导轨,其上装有带着一个或两个刀杆支架的悬梁。
刀杆支架用来支承安装铣刀心轴的一端,而心轴的另一端则固定在主轴上。
在床身的前方有垂直导轨,一端悬持的升降台可沿之作上下移动。
在升降台上面的水平导轨上,装有可平行于主轴轴线方向移动(横向移动)的溜板10。
工作台8可沿溜板上部转动部分9的导轨在垂直与主轴轴线的方向移动(纵向移动)。
这样,安装在工作台上的工件可以在三个方向调整位置或完成进给运动。
此外,由于转动部分对溜板10可绕垂直轴线转动一个角度(通常为±450),这样,工作台于水平面上除能平行或垂直于主轴轴线方向进给外,还能在倾斜方向进给,从而完成铣螺旋槽的加工。
二、铣床的运动情况认识主运动:铣刀的旋转运动。
进给运动:工件相对于铣刀的移动。
工作台的左右、上下和前后进给移动。
旋转进给移动:装上附件圆工作台。
工作台是用来安装夹具和工件。
在横向溜板上的水平导轨上,工作台沿导轨作左、右移动。
在升降台的水平导轨上,使工作台沿导轨前、后移动。
升降台依靠下面的丝杠,沿床身前面的导轨同工作台一起上、下移动。
变速冲动:为了使主轴变速、进给变速时变换后的齿轮能顺利地啮合,主轴变速时主轴电动机应能转动一下,进给变速时进给电动机也应能转动一下。
这种变速时电动机稍微转动一下,称为变速冲动。
其它运动有:进给几个方向的快移动运动;工作台上下、前后、左右的手摇移动;回转盘使工作台向左、右转动±450;悬梁及刀杆支架的水平移动。
除进给几个方向的快移运动由电动机拖动外,其余均为手动。
进给速度与快移速度的区别,只不过是进给速度低,快移速度高,在机械方面由改变传动链来实现。
一、床电器位置认识图5-10 铣床电器位置图图5-11 X6132铣床电气图X6132铣床的主要电器设备表序号符号名称及用途1M1主轴电动机四、铣床加工对控制线路要求分析—从运动情况看电气控制要求(1)主运动——铣刀的旋转运动机械调速:铣刀直径、工件材料和加工精度的不同,要求主轴的转速也不同。
正反转控制:顺铣和逆铣两种铣削方式的需要。
制动:为了缩短停车时间,主轴停车时采用电磁离合器机械制动。
变速冲动:为使主轴变速时变速器内齿轮易于啮合,减小齿轮端面的冲击,要求主轴电动机在变速时具有变速冲动。
(2)进给运动——工件相对于铣刀的移动为什么进给运动需要纵向、横向和垂直三个方向运动?运动方向:纵向、横向和垂直六个方向。
实现方法:通过操作选择运动方向的手柄与开关,配合进给电动机的正反转来实现的。
联锁要求:主轴电动机和进给电动机的联锁:在铣削加工中,为了不使工件和铣刀碰撞发生事故,要求进给拖动一定要在铣刀旋转时才能进行,因此要求主轴电动机和进给电动机之间要有可靠的联锁。
纵向、横向、垂直方向与圆工作台的联锁:为了保证机床、刀具的安全,在铣削加工时,只允许工作台作一个方向的进给运动。
在使用圆工作台加工时,不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。
为此,各方向进给运动之间应具有联锁环节。
两地控制:便于操作。
冷却润滑要求:铣削加工中,根据不同的工件材料,也为了延长刀具的寿命和提高加工质量,需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑,而有时又不采用,因此采用转换开关控制冷却泵电动机单向旋转。
此外还应配有安全照明电路。
五、主轴电动机控制线路分析(1)电路图图5-12 铣床主轴电动机控制线路图(2)原理分析①主轴的起动过程分析换向开关SA1旋转到所需要的旋转方向→起动按钮SB5或SB6→接触器KM1线圈通电→常开辅助触点KM1(5-16)闭合进行自锁,同时常开主触点闭合→主轴电动机M1旋转。
在主轴起动的控制电路中串联有热继电器FR1和FR2的常闭触点(22-23)和(23-24)。
这样,当电动机M1和M2中有任一台电动机过载,热继电器常闭触点的动作将使两台电动机都停止。
主轴起动的控制回路为:1→SA2-1→SQ6-2→SB1-1→SB2-1→SB5(或SB6)→KM1线圈→KT→22→FR2→23→FR1→24②主轴的停车制动过程分析按下停止按钮SB1或SB2→其常闭触点(3-4)或(4-6)断开→接触器KM1因断电而释放,但主轴电动机等因惯性仍然在旋转。
按停止按钮时应按到底→其常开触点(109-110)闭合→主轴制动离合器YC1因线圈通电而吸合→使主轴制动,迅速停止旋转。
③主轴的变速冲动过程分析主轴变速时,首先将变速操纵盘上的变速操作手柄拉出,然后转动变速盘,选好速度后再将变速操作手柄推回。
当把变速手柄推回原来位置的过程中,通过机械装置使冲动开关SQ6-1闭合一次,SQ6-2断开。
SQ6-2(2-3)断开→KM1接触器断电;SQ6-1瞬时闭合→时间继电器KT通电→其常开触点(5-7)瞬时闭合→接触器KM1瞬时通电→主轴电动机作瞬时转动,以利于变速齿轮进入啮合位置;同时,延时继电器KT线圈通电→其常闭触点(25-22)延时断开→KM1接触器断电,以防止由于操作者延长推回手柄的时间而导致电动机冲动时间过长、变速齿轮转速高而发生打坏轮齿的现象。
主轴正在旋转,主轴变速时不必先按停止按钮再变速。
这是因为当变速手柄推回原来位置的过程中,通过机械装置使SQ6-2(2-3)触点断开,使接触器KM1因线圈断电而释放,电动机M1停止转动。
④主轴换刀时的制动过程分析为了使主轴在换刀时不随意转动,换刀前应将主轴制动。
将转换开关SA2扳到换刀位置→其触点(1-2)断开了控制电路的电源,以保证人身安全;另一个触点(109-110)接通了主轴制动电磁离合器YC1,使主轴不能转动。
换刀后再将转换开关SA2扳回工作位置→触点SA2-1(1-2)闭合,触点SA2-2(109-110)断开→主轴制动离合器YC1断电,接通控制电路电源。
六、进给电动机控制线路分析(1)原理图图5-13 工作台纵向、横向、垂直进给控制线路图(2)工作台纵向进给操纵机构图图5-14 工作台纵向进给操纵机构图1-手柄 2-叉子 3-垂直轴 4-压块 5-微动开关SQ16、9-弹簧7、8-可调螺钉 10-微动开关SQ2(3)1台进给电机拖动工作台六方向运动示意图由于SA3-1(13-16)闭合,SA3-2(10-14)断开,SA3-3(9-10)闭合,所以这时工作台的纵向、横向和垂直进给的控制电路如图7所示。
向右运动步骤:工作台纵向运动手柄扳到右边位置,一方面进给电动机的传动链和工作台纵向移动机构相联结,另一方面压下向右进给的微动开关SQ1→常闭触点SQ1-2(13-15)断开,同时常开触点SQ1-1(14-16)闭合→接触器KM2因线圈通电→进给电动机M3就正向旋转,拖动工作台向右移动。
向右进给的控制回路是:9→SQ5-2→SQ4-2→SQ3-2→SA3-1→SQ1-1→KM2线圈→KM3→21。
向左运动步骤:将纵向进给手柄向左,一方面进给电动机的传动链和工作台纵向移动机构相联结,另一方面压下向左进给的微动开关SQ2→常闭触点SQ2-2(10-15)断开,同时常开触点SQ2-1(16-19)闭合→接触器KM3因线圈通电→进给电动机M3就反向转动→拖动工作台向左移动。
向左进给的控制回路是:9→SQ5-2→11→SQ4-2→12→SQ3-2→13→SA3-1→16→SQ2-1→19→KM3线圈→20→KM2→21。
当将纵向进给手柄扳回到中间位置(或称零位)时,一方面纵向运动的机械机构脱开,另一方面微动开关SQ1和SQ2都复位,其常开触点断开,接触器KM2和KM3释放,进给电动机M3停止,工作台也停止。
终端限位保护的实现:在工作台的两端各有一块挡铁,当工作台移动到挡铁碰动纵向进给手柄位置时,会使纵向进给手柄回到中间位置,实现自动停车。
这就是终端限位保护。
调整挡铁在工作台上的位置,可以改变停车的终端位置。
②工作台横向(前、后)和垂直(上、下)进给运动的控制分析条件:圆工作台转换开关SA3扳到“断开”位置,这时的控制线路也如图3-7所示。
图5-16 工作台横向和垂直进给操作机构示意图1、3、6、11-顶销 2-鼓轮 4-SQ7 5-SQ8 7-轴8-壳体 9-平键 10-手柄 12-SQ3 13-SQ4操作手柄:操纵工作台横向联合向进给运动和垂直进给运动的手柄为十字手柄。
它有两个,分别装在工作台左侧的前、后方。
它们之间有机构联接,只需操纵其中的任意一个即可。
手柄有上、下、前、后和零位共五个位置。
进给也是由进给电动机M3拖动。
向下或向前控制步骤:条件:KM1得电,即主轴电动机起动,同时SA3在“断开”位置。
向下控制:手柄在“下”位置,SQ8被压,SQ8-1闭合→YC5得电→电动机得传动机构和垂直方向的传动机构相连,同时SQ3被压→KM2得电→M3正转→工作台下移。
向上控制:手柄在“上”位置,SQ8被压,SQ8-1闭合→YC5得电→电动机得传动机构和垂直方向的传动机构相连,同时SQ4被压→KM3得电→M3反转→工作台上移。
向前控制:手柄在“前”位置,SQ7被压,SQ7-1闭合→YC4得电→电动机得传动机构和横向传动机构相连,同时SQ3被压→KM2得电→M3正转→工作台前移。
向后控制:手柄在“后”位置,SQ7被压,SQ7-1闭合→YC4得电→电动机得传动机构和横向传动机构相连,同时SQ4被压→KM3得电→M3反转→工作台后移。
向下、向前控制回路是:6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SA3-1→16→SQ3-1→KM2线圈→18→KM3→21。
向上、向后控制回路是:6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SA3-1→16→SQ4-1→19→KM3线圈→20→KM2→21。
当手柄回到中间位置时,机械机构都已脱开,各开关也都已复位,接触器KM2和KM3都已释放,所以进给电动机M3停止,工作台也停止。
总结:向上、下进给时,SQ8闭合→YC5得电,电动机的传动机构与垂直方向传动机构相连。
向前、后进给时,SQ7闭合→YC4得电,电动机的传动机构与横向传动机构相连。
向下、前进给时,SQ3闭合→KM2得电→M3得电正转。