X52K铣床的数控化改造设计
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目录1.引言: (3)2.设计任务 (4)3.总体方案的确定................................................. ..5 3.1 机械传动部件的选择3.1.1导轨副的选用3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.1.4伺服电机的选用3.1.5检测装置的选用3.2 控制系统的设计 (7)3.3 绘制总体方案图 (7)4.机械传动部件的计算与选型 (8)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (8)4.2 铣削力的计算 (8)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型(纵向) (8)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷max4.3.2 距离额定寿命L的计算4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)4.4.1 最大工作载荷Fm的计算4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率η的计算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳定性校核4.5 步进电动机减速箱的选用 (11)4.6 步进电动机的计算与选型 (11)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核5.增量式旋转编码器的选用 (14)6. 绘制进给传动系统示意图 (14)7.工作台控制系统的设计 (14)8.步进电动机的驱动电源选用 (17)9.选择AT89S52单片机的控制系统计 (18)10.致谢 (19)参考文献 (20)1.引言:现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。
在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
专业综合设计与实践2013 /2014第 2 学期专业电气工程及其自动化班级学号姓名专业综合设计与实践任务书二级学院(直属学部):电子信息与电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:摘要继电器接触器控制在工业控制领域中曾占有主导地位,该系统采用固定接线的硬件实现逻辑控制。
如生产任务或工艺发生变化,需改变硬件结构,从而造成时间和资金的浪费。
PLC是一种新型的工业自动化控制装置,其控制功能是通过软件编程来实现的。
当生产工艺和任务发生变化时,不必改变PLC硬件设备,只需改变PLC中的程序,因而该控制系统更具灵活性。
且PLC控制系统体积小、可靠性高、更易于维护。
通过对X52K型立式升降台铣床进行改造,并用MCGS软件仿真,实现了自动化控制,从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。
关键词:PLC;电气控制系统;X52K;立式升降台铣床:MCGS目录1 改造原因 (6)2 工作原理分析 (6)2.1 主电路控制电路分析: (7)2.2 控制电路分析 (8)2.2.1 主轴电动机M1的控制: (8)2.2.2 工作台进给电动机M3的控制 (9)2.2.3 冷却泵电动机M2的控制 (9)3 PLC设计方案的确定 (9)3.1 PLC的选择 (9)3.2 元器件选择: (10)4 输入输出地址分配 (10)4.1 输入地址分配 (10)4.2 输出地址分配 (11)5、PLC接线图 (11)6、梯形图 (13)6.2 流程图 (14)7、调试及存在问题 (14)8、小结 (15)9、参考文献 (15)10、附录 (16)附录1 电气原理图 (16)附录2 硬件接线图 (18)附录3 主电路 (19)1 改造原因传统X52K立式铣床由于采用的是继电器控制,继电器控制存在许多缺点,如电路接线复杂,触点多,噪声大,可靠性差,故障诊断与排除等。
绝大多数控制继电器的触点容易产生电弧,甚至会在融在一起产生误操作,引起严重后果。
1 引言随着现代工业的迅猛发展,普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求,数控机床已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。
目前中国大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是普通机床,机床数控化率远低于美国、日本等国家。
如果大量添置全新的数控机床,不仅资金投入量大、成本高,而且又会造成原有设备的闲置浪费。
把普通机床改造为数控机床则不失为一条提高数控化率的有效途径。
普通机床的数控化改造,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的缺点和存在的问题,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。
经调查显示在实际生产过程中普通铣床主要用于加工平面或成型表面。
若要在普通铣床上加工圆弧、凸轮等特殊类平面时,就要借助于圆工作台、分度头等机床附件,并对机床进行整体调整。
加工精度较低,基础调整工作费事[1]。
所以,为提高工件的加工精度,保证产品质量,便于加工圆弧面和凸轮的曲面等,可以利用数控方法对铣床进行数控化改造。
本设计是对普通铣床X52K纵向进给传动机构数控化改造的设计。
由于普通铣床X52K传动机构系统加工零件的效率较低,如若对其纵向数控化改造后不仅可以实现复杂零件的自动铣削,并且大大缩短了加工时间,提高了零件的加工精度及生产效率。
1.1 机床数控化改造的现状及发展趋势数控技术是运用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。
它是当今工业产品自动化发展中处于核心地位的一种高技术。
而数控系统已成为我国机械制造工业和国民经济的重要装备,其发展直接关系到我国的多个领域[2]。
1.1.1 机床数控化改造的现状长期以来,我国的数控系统以传统的封闭式体系结构为主。
在传统的封闭式结构中,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。
题目:X52K铣床数控化改造目录引言 (1)第一章结构设计 (2)1.1 布局和功能 (2)1.2 主要参数 (3)1.3 传动系统 (3)1.4 伺服进给系统 (3)第二章滚珠丝杠螺母副的选择计算 (4)2.1 滚珠丝杠螺母副的选用设计 (4)2.1.1 以工作寿命为基础进行计算 (4)2.1.2 最大静负载校核 (4)2.1.3 传动效率Y (5)2.1.4 刚度计算 (5)2.2 稳定性计算 (6)第三章电机的选择及计算 (7)3.1 步进电机及齿轮传动设计 (7)3.1.1 步进电机转轴上启动力矩德的计算 (7)3.1.2 确定步进电机最高工作频率 (7)3.1.3 步进电机的选择 (7)3.1.4 齿轮传动比 (7)3.1.5 确定齿轮的模数及有关尺寸 (8)3.1.6 步进电机惯量负载的计算 (8)3.2 系统的精度分析 (9)3.3 齿轮间隙消除 (10)第四章硬件系统设计 (11)4.1 CNC系统硬件设计 (11)第五章结束语 (13)X52K铣床数控化改造摘要阐述了X52K铣床的布局,功能和主要参数以及各系统的基本工作原理及其数控化。
数控化的X52K铣床的定位精度和重复定位精度明显提高,获得了明显的经济效益。
关键字数字控制;铣床引言X52K是立式升降台式铣床,在它的基础上进行改造,配上MCS-51单片机数控系统,可以实现平面二坐标数控联动。
适宜加工直线、曲线,机床的定位精度和重复定位精度较高。
这种机床改造后的用途略窄,但价格较低廉,称为“经济型”数控铣床。
第一章 结构设计1.1布局和功能X52K 铣床数控化后其外形变化不大,数控系统显示器及按键,位于操作者的右侧,便于观察、由2P 口直接提供。
8位数据总线由0P 口提供,这样数据总线和地址总线共用,ALE 为地址锁存允许,当送低8位地址时,使ALE 有效并锁存到74LS373中,当送数据时使ALE 无效。
8155芯片是一个通用的接口电路,可以用编程的方式选择其逻辑功能,它含有三个8位并行口,A P 、B P 、C P 口作为输入或输出口。
收稿日期:2004-04-05 修订日期:2004-04-26作者简介:宋丹(1967-),男,浙江杭州人,工程师,浙江大学在读硕士研究生,浙江机电职业技术学院西门子浙江数控培训中心专业讲师,从事教学和科研工作。
用SINUMERIK 802S base line 数控系统改造X52K 铣床宋 丹1,2(1.浙江大学计算机科学与技术学院,浙江杭州310027;2.浙江机电职业技术学院电气系西门子数控培训中心,浙江杭州310053)摘 要:应用SI NUMERIK 802S base line NC 系统对X52K 普通铣床进行改造,重点阐述机械与电气改造方案;机床改造后,加工精度和生产率有较大提高,是提高企业数控化率的一条切实可行的途径。
关键词:数控改造;数控系统;铣床中图分类号:TP273;TG 537 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2004)05-0013-03NC T ransform ation of X 52K Milling Machine with SINU MERIK 802S B ase Line NC SystemS ONG Dan 1,2(1.Zhejiang Univisity ,Hangzhou 310027,China ;2.Zhejiang Institute o f Mechanical and Electrical Engineering ,Hangzhou 310053,China )Abstract :We use SI NUMERIK 802S base line NC system to trans form ordrinary X 52K milling machine.The reformed scheme in chanical and electrical parts were described in detail.The result shows that after the trans formation the w orking precision and productivity have been raised.It is a feasible way for enterprise to raise the NC control rate.K ey w ords :NC trans formation ;NC system ;Milling machine 随着机械行业和数控技术的快速发展,数控机床在我国的应用日趋广泛,它很好地解决了现代机械制造业中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题,且能提高产品的加工质量,大幅度地提高生产效益。
机电一体化课程设计计算说明书设计题目:立式铣床数控X52K横向工作台设计班级:XXXX学院姓名: XXX学号: XXX指导教师: XXXXXX2014年 1月 17 日XXXX目录目录 (2)一、课题来源的现实意义 (3)二、设计任务 (4)三、总体方案的确定 (5)1.机械传动部件的选择 (5)2.控制系统的设计 (6)四、机械传动部件的计算与选型 (6)1.铣削力的计算 (6)2.直线滚动导轨副的计算与选型 (7)3.滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (8)4.步进电动机减速箱的选用 (11)5.步进电动机的计算与选型 (11)五、齿轮的校核计算 (15)1.齿轮的校核计算 (15)六、控制系统设计 (19)1.控制系统组成 (19)2.设计思路及器件选择 (20)七、课程设计心得体会 (23)八、参考文献: (24)一、课题来源的现实意义制造技术和自动化水平的高低已成为一个国家或地区经济发展水平的重要标志,而其中最具代表性的就是数控铣床。
数控铣床是指铣床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的铣床。
随着微电子技术,特别是计算机技术的发展,数控铣床迅速地发展起来。
尽管数控铣床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题,能够稳定加工质量和提高生产率。
但是目前我国数控铣床占有率与工业发达国家相比还非常低,机械制造业水平与发达国家相比相对落后,设备陈旧,技术水平差距大,国际竞争力弱,影响了生产力的发展。
逐步提高数控铣床的占有率已经成为我国制造技术发展的总趋势。
提高铣床数控率有两个途径:一是增加新的数控铣床,价格昂贵,一次性投资大,目前各企业均有大量的普通铣床,完全用数控铣床替代根本不可能;二是对旧机床进行数控化改造。
我国是一个机床拥有量极大的国家,但大部分铣床服役龄较长,采取对旧铣床进行改造来提高设备的先进性和数控化率,是一个有效和实用的途径,是企业必走之路。
我国现正处于以从劳动密集型产业为主向以技术密集型产业为主过渡的发展阶段,对自动化设备的需求会越来越大、越来越积极。
x52k铣床数控改造设计
首先,数控改造设计应该注重提高x52k铣床的精度和稳定性。
通过
采用更加精密的测量设备和传感器,以及采用更加精确的控制算法和系统,可以提高铣床的定位精度和运动平滑性,减小加工误差和振动,从而提高
加工质量和工件精度。
其次,数控改造设计还要注重提高x52k铣床的加工效率和生产自动
化水平。
可以采用高效的刀具和切削技术,优化切削参数,提高切削速度
和进给速度,减少切削时间。
同时,可以配备自动化装置,如自动换刀系统、自动夹紧系统和自动测量系统,实现铣床的自动化操作,提高生产效
率和生产效益。
此外,数控改造设计还应该注重提高x52k铣床的人机交互界面和操
作便捷性。
可以采用触摸屏、显示屏等现代化的操作界面,提供直观、友
好的人机交互方式,方便操作人员进行程序调整、参数设置和故障诊断。
同时,可以配备报警系统和故障检测系统,实时监测设备的工作状态,提
高设备的可靠性和故障诊断能力。
最后,数控改造设计还应该注重提高x52k铣床的灵活性和多功能性。
可以采用模块化设计,配备多个功能模块,如旋转工作台、五轴加工头等,实现不同类型零件的加工需求。
同时,可以提供灵活的加工工艺和自动化
生产流程,满足客户个性化的加工需求。
综上所述,x52k铣床数控改造设计应注重提高精度和稳定性、加工
效率和自动化水平、人机交互界面和操作便捷性以及灵活性和多功能性等
方面的性能。
通过合理的设计和优化的改造方案,可以使x52k铣床更好
地适应现代制造的需求,提高加工质量和生产效率,实现智能化加工。
前言一、机床数控化改造的意义一般说来,数控机床比传统机床有以下突出的优越性。
1. 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。
2. 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3~7倍。
3. 加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要工人“修配”。
4. 可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。
5. 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。
6. 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。
二、机床改造的优缺点减少投资额、交货期短,同购置新机床相比,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,交货期短。
机械性能稳定可靠,结构受限。
所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件,而不是那种焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。
但是受到原来机械结构的限制,不宜做突破性的改造。
用户熟悉了解设备、便于操作维修,购买新设备时,不了解新设备是否能满足其工艺要求。
改造则不然,可以精确地计算出机床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短,见效快。
改造的机床一安装好,就可以实现全负荷运转。
可以充分利用现有地基,不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。
可以采用最新的控制技术。
可根据技术革新的发展速度,及时地提高生产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次,将旧机床改成当今水平的机床。
第一章数控改造总体方案的设计一、系统总体改造方案的确定目前,在机械加工工业中,绝大多数是旧式机床,如果改用微机控制,实现机电一体化的改造,会使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工,不但提高加工精度和生产率,而且成本低、周期短,适合我国国情。
利用微机实现机床的机电一体化改造的方法有两种:一种是以微机为中心设计控制部件;另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。
X52K进给系统经济型数控改造设计1.概述由上面的介绍可以看出,如今对现有普通机床的数控化改造具有十分重要的意义。
本课题设计重点则是对X52K铣床纵向传动机构的数控化改造,该X52K型普通铣床主要用于加工中小型零件的平面、成型表面及具有一定斜度的平面。
经改造后与原来机床加工相比可实现其自动化铣削,且具有高精、高效及加工产品范围广等特点。
具体研究内容如下:(1)对普通铣床X52K的基本机械传动结构进行了解分析;(2)对数控机床的基本机械传动结构及电气控制系统结构进行详细分析;(3)系统的总体方案设计,研究其各个部分的设计原理,拟定设计方案;(4)系统的详细设计,对机械传动系统的设计和控制系统的设计等;(5)总结自己的设计理念及设计思路,得出本课题的设计流程。
1.1技术要求数控铣床的切削状况1.2总体设计方案为了满足以上技术要求,采取以下技术方案:(1)工作台工作面尺寸(宽度×长度)确定为400mm×1200mm。
(2)工作台导轨采用矩形导轨,在与之相配的动导轨滑动画面上贴聚四氟乙烯导轨板。
同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙,在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙,并在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴膜。
(3)对滚珠丝杠螺母副采用预紧,并对滚珠丝杠进行拉伸预。
(4) 采用伺服电动机驱动。
(5) 采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠连接。
2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算2.1主切削力及其切削分力计算 (1)计算主切削力Fz 。
根据已知条件,采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削(铣刀直径D=125mm ),主轴具有最大扭矩,并能传递主电动机的全部功率,此时铣刀的切削速度为:(已知机床主电动机的额定功率m P 为5.5kw ,主轴计算转速n=310r/min 。
) 根据公式得刀具的切削速度为:s m s m Dnv /03.2/603101012514.3603=⨯⨯⨯==-π 取机床的机械效率为:8.0m =η,则由式得主切削力: N N vF z 49.21671003.25.58.010P 33Em =⨯⨯=⨯=η(2)计算各切削分力工作台的纵向切削力、横向切削力和垂向切削力分别为1192.12N 2167.4955.055.0F 2059.12N2167.4959.059.0F N 86749.21674.00.4F F V C z 1=⨯===⨯===⨯==z z F F2.2导轨摩擦力的计算在切削状态下坐标轴导轨摩擦力μF 的计算可以查课程设计指导书:(1)根据式(2-8a )计算在切削状态下的导轨摩擦力μF 。
目录设计任务书 (2)目录 (3)一前言 (5)二设计方案论证 (6)三横向进给系统的设计 (8)3.1工作台重量的估算与切削力的计算 (8)3.1.1工作台重量的估算 (8)3.1.2切削力的计算 (8)3.2滚珠丝杠的设计 (8)3.2.1工作台横向进给丝杆的轴向力 (8)3.2.2额定动载荷的计算 (9)3.2.3滚珠丝杠规格的初步选择 (9)3.2.4效率计算 (10)3.2.5刚度计算 (11)3.2.6稳定性计算 (11)3.2.7确定滚珠丝杠的规格 (12)3.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (12)3.4横向步进电机及齿轮的选用 (13)3.4.1启动力矩的计算 (13)3.4.2最高频率计算及型号选择 (14)3.4.3齿轮设计 (15)四纵向进给系统的设计 (16)4.1工作台重量的估算和切削力的计算 (16)4.2滚珠丝杠的设计 (16)4.2.1计算载荷的计算 (16)4.2.2额定动载荷的计算 (16)4.2.3滚珠丝杠螺母副的初步选择 (17)4.2.4效率计算 (17)4.2.5刚度计算 (17)4.2.6稳定性计算 (18)4.2.7确定滚珠丝杠的规格 (19)4.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (19)4.4纵向步进电机及齿轮的选用 (19)4.4.1启动力矩的计算 (19)4.4.2最高频率计算及型号选择 (20)4.4.3齿轮设计 (21)五结束语 (21)六致谢 (22)七参考文献 (22)一、前言数控机床可以较好的解决形状复杂、精密多品种及中小批零件的加工问题,能够稳定加工质量和提高生产率,随着制造技术向自动化、柔性化方向的发展,当前机床的数控化率已经成为衡量一个国家制造工业水平的重要标志。
机床的数控化改造一般是指对现有某台普通车床的某些部位做一定的改装,配上经济型数控装置或标准型数控数控系统,从而使原机床具有数控加工能力。
这种技术工作有其独特的特点。
机床数控化改造的意义:1.节约资金数控机床的价格昂贵,一次性投资大,对中小企业常是心有余而力不足。
X52K铣床的数控化改造设计
1. 引言
随着科技的发展,数控铣床在工业生产中的应用越来越广泛。
X52K 铣床作为一种传统的铣床设备,其在自动化程度和精度方面存在一些不足。
为了提高生产效率和产品质量,本文将对X52K铣床进行数控化改造设计,以实现更高程度的自动化和更精准的加工。
2. 改造目标
•提高生产效率:通过数控化改造,实现自动化操作,减少人力参与,提高生产效率
•提高加工精度:引入数控系统,实现精确的切削和定位,提高加工精度
•提高产品质量:数字化的加工过程可以减少误差和缺陷,提高产品质量
3. 数控化改造的步骤
3.1 检查现有设备
首先,我们需要对X52K铣床进行全面的检查,了解其结构和工作原理。
确定其是否适合进行数控化改造。
3.2 更换控制系统
针对X52K铣床的数控化改造,我们需要选择适合的数控系统。
常见的数控系统有伺服控制系统和步进控制系统。
我们需要根据铣床的具体要求选择合适的控制系统。
3.3 安装电机及传感器
在数控化改造中,我们需要安装适当的电机和传感器。
电机用于驱动铣床的工作台和刀架,传感器用于感知和反馈机床的运动状态,以实现精确的控制。
3.4 编写数控程序
数控铣床的核心是数控程序,通过编写程序,控制机床按照要求进行加工。
在编写程序时,需要考虑加工路径、切削参数以及安全性等因素。
3.5 进行试运行和调试
在数控化改造完成后,需要进行试运行和调试。
通过实际操作和测试,验证改造效果,并进行必要的调整和优化。
4. 数控化改造后的优势
4.1 提高生产效率
数控化改造后,X52K铣床将实现自动化操作,减少人力参与,大幅提高生产效率。
4.2 提高加工精度
数控系统可以精确控制铣床的运动轨迹和切削速度,从而大大提高加工精度。
4.3 提高产品质量
数字化的加工过程可以减少人为误差和缺陷,提高产品质量,降低废品率。
5. 总结
通过对X52K铣床进行数控化改造设计,可以实现自动化操作和精确控制,从而显著提高生产效率和产品质量。
改造后的铣床将具备更广泛的应用前景,适用于各种精密加工领域。