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车床数控改造

2013-10-14 16:50   来源:未知 人参与在线咨询

  本数控毕业设计编号为SK_008,由CAD设计
  内容:CAD设计图(X轴、Z轴、外观图、主轴箱),说明书(21405字),开题报告,外文翻译
  摘要:数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
  因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提,也是设计一款数控车床的基本。基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点,对于系统部件也作了介绍。
  关键词:数控车床;主轴系统;伺服进给系统;刀架系统
  目录
  第一章  概述
  一 数控机床的产生与发展
  二 数控机床的组成与适用范围
  三 数控机床的特点与分类
  四 数控技术的发展趋势
  第二章  设计基本思想和主要参数
  一 课题要求
  二 设计思想
  第三章  主轴系统设计与结构
  一 主传动系统概述
  二 主轴驱动装置、工作特性及速度控制
  三 主轴部件
  四 主传动系统设计与结构说明
  第四章  进给系统设计与结构
  一 进给传动系统概述
  二 交流伺服驱动装置及调速
  三 位置检测装置
  四 进给传动机构
  五 进给传动系统结构说明
  总结
  参考文献
  第二章 设计基本思想和主要参数
  一 课题要求
  (一)题目名称
  数控车床机械结构设计(加工直径500mm)
  (二)课题内容及工作量
  (1)数控车床总装配图设计
  (2)主轴部件设计
  (3) 刀具进给系统设计
  (4)设计图量Ao 4张、设计说明书一份
  (5)外文翻译 5000汉字;
  全部图纸用计算机辅助绘图,说明书由计算机输出打印。
  二 设计思想
  参照济南第一机床厂的MJ-50型数控车床来进行设计:床身和导轨的布局采用水平床身斜滑板;主轴驱动采用交流伺服电动机无机调速,采用V型带带动主轴旋转:进给系统也使用交流伺服电动机驱动,使用同步带机构减速,采用滚珠丝杠副进行传动;刀架系统使用回转刀架机构;尾座使用标准尾座。下面对MJ-50进行介绍:
  (一)MJ-50数控车床的用途
  MJ-50数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、形成回转体表面。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰空、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角的加工。
  (二)MJ-50数控车床的布局
  MJ-50数控车床为两坐标连续控制的卧式车床。床身为平床身,床身导轨上面支承着30度倾斜布置的滑板,排屑方便。导轨的横截面为矩形,支承刚性好,且导轨上配置有防护罩。床身的左上方安装有主轴箱,主轴有AC交流伺服电动机驱动,免去变速传动装置,因此使主轴箱的结构变得十分简单。为了快速而省力地装夹工件,主轴卡盘的夹紧与松开是由主轴尾端的液压缸来控制的。
  床身右上方安装有尾座。该机床有两种可配置的尾座,一种是标准尾座,另一种是选择配置的尾座。
  滑板的倾斜导轨上安装有回转刀架,其刀盘上由10个工位,最多安装10把刀具。滑板上分别安装有X轴和z轴的进给传动装置。
  根据用户的要求,主轴箱前端上可以安装对刀仪,用于机床的机内对刀。检测刀具时,对刀仪的转臂摆出,其上端的接触式传感器测头对所有刀具进行检测。检测完成后,对刀仪的转臂摆回到原位,且测头被锁在对刀仪防护罩中。
  机床上配置有操作面板,机床防护门,可以配置手动防护门,也可以配置气动防护门。液压系统的压力由压力表显示。附有主轴卡盘夹紧与松开的脚踏开关。
  (三)MJ-50数控车床的主要技术参数
  允许最大工件回转直径          500mm
  最大切削直径                  310mm
  最大切削长度                  650mm
  主轴转速范围                  35~3500r/min(连续无级)
  其中恒扭矩范围                35~437 r/min
  其中恒功率范围                437~3500 r/min
  主轴通孔直径                  80mm
  拉管直径                      65mm
  刀架有效行程                  X轴  182mm;Z轴 675mm
  快速移动速度                  X轴10m/min;Z轴 15m/min
  安装刀具数                    10把
  刀具规格                      车刀25mmx25mm;镗刀¢12mm~¢45mm
  选刀方式                      刀盘就近转位
  分度时间                      单步   0.8s; 180° 2.2s
  尾座套筒直径                  90mm
  尾座套筒行程                  130mm
  主轴AC伺服电动机连续/30min   超载  11/15kw
  进给伺服电动机                X轴AC 0.9kw;Z轴AC 1.8kw
  机床外形尺寸(长x宽x高)    2995mmx1667mmx1796mm
  二 主轴驱动装置、工作特性及速度控制
  为了满足数控机床对主轴驱动要求,主轴电动机须具备下述性能:
  (1)电机功率要大,且在大的调速范围内速度要稳定,恒功率调速范围要宽;
  (2)在断续负载下电机转速波动要小;
  (3)加速、减速时间短;
  (4)温升低,振动小,噪声小,可靠性高,寿命长,易维护,体积小,重量轻;
  (5)电动机过载能力强。
  (一)交流主轴驱动装置及其工作特性
  大多数进给交流伺服电动机采用永磁式同步电动机,但主轴交流电动机则多采用鼠笼式感应异步电动机,这是因为数控机床主轴驱动系统不必像进给系统那样,需要如此高的动态性能和调速范围。鼠笼式感应电动机其结构简单、便宜、可靠,配上矢量变换控制的主轴驱动装置则完全可以满足数控机床的主轴的要求。
  交流主轴电机的性能可由图所示功率/速度曲线反应过来。从图中曲线可见交流主轴电机的特性曲线与直流电机类似,即在基本速度以下为恒转矩区域,而在基本速度以上为恒功率区域。但有些电机,如图中所示那样,当电机速度超过某一定值后,其功率/速度曲线又往下倾斜,不能保持恒功率。对于一般主轴电机,这个恒功率的速度范围只有1:3的速度比。另外交流主轴电机也有一定的过载能力,一般为额定值的1.2倍~1.5倍,过载时间则从几分钟到半个小时不等。
  参考文献
  [1]  赵玉刚 宋现春主编.数控机床.北京:机械工业出版社,2003
  [2]  全国数控培训网络天津分中心编.数控机床.北京:机械工业出版社,1997
  [3]  明兴祖主编.数控机床与系统.北京:中国人民大学出版社,2000
  [4]  北京航空学院机械加工教研室编.数控机床的结构与传动.北京:机械工业出版社,1977
  [5]  吴宗泽主编.机械设计师手册.北京:机械工业出版社,2002
  [6]  机械设计手册编委会.机械设计手册.新版.北京:机械工业出版社,2004
  [7]  谭庆昌 赵洪志 曾平主编.机械设计.长春:吉林科学技术出版社,2000
  [8]  于骏一 邹青主编.机械制造技术基础.北京:机械工业出版社,2004
  [9]  寇尊权主编.机械设计课程设计. 长春:吉林科学技术出版社,1999
  [10] 邓星钟主编.机电传动控制.第三版.武汉:华中科技大学出版社,2001

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