2196 XA6132控制部分的數(shù)控化改造

2196 XA6132控制部分的數(shù)控化改造,xa6132,控制,節(jié)制,部分,部份,數(shù)控,改造 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方法,采用傳統(tǒng)的機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能的設(shè)計(jì)方法，主要是以現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)例為基礎(chǔ)并參考同類型機(jī)床進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法主要是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，其優(yōu)點(diǎn)是耗費(fèi)的人力和財(cái)力小，且周期短，效果好。,第一章 緒論,在第一章緒論中我主要介紹了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展歷程，其中主要有數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)史、我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì) 。然后我又分析了此次課題所在的背景以及意義和研究目標(biāo)。,第二章 數(shù)控機(jī)床及控制方式,,數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床通常由程序載體(控制介質(zhì))、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，如上圖所示。其中實(shí)線部分為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床框圖，上述系統(tǒng)再加上虛線部分，就構(gòu)成具有測(cè)量反饋功能的閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床框圖。,,機(jī)床控制方式選擇 伺服系統(tǒng)是位置控制系統(tǒng)，是數(shù)控裝置與機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，位置控制按其結(jié)構(gòu)分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。 如上圖是典型的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，其中沒(méi)有位置檢測(cè)反饋裝置，指令是單方向傳送的，并且指令發(fā)出后，不再反饋回來(lái)，故稱開(kāi)環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)主要使用步進(jìn)電機(jī)。插補(bǔ)器進(jìn)行插補(bǔ)，發(fā)出指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)進(jìn)給脈沖使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)齒輪減速，絲杠傳動(dòng)使工作臺(tái)移動(dòng)一定距離，因此，工作臺(tái)的位移量與步進(jìn)電機(jī)的，轉(zhuǎn)角成正比即與進(jìn)給脈沖數(shù)目成正比。改變進(jìn)給脈沖數(shù)目和頻率，可以控制工作臺(tái)的移動(dòng)量和速度。開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，容易維修，成本較低，但控制精度不高，適宜于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造。所以本次設(shè)計(jì)采用開(kāi)環(huán)控制方式。,,步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制 步進(jìn)電機(jī)是典型的開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置，與所選定的數(shù)控系統(tǒng)相匹配，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的電磁機(jī)械裝置。其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格的成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步。 原理 (1)步進(jìn)電機(jī)的定子繞組每換接一次通電相序，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就沿某旋向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度即步距角 其中 一步距角；m一定子繞組相數(shù)，通常有由三相、四相、五相等； z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)；k一與通電方式有關(guān)的系數(shù)，k=拍數(shù)/相數(shù)。 (2)進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格的成正比例，控制輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)就能控制位移量。 (3) 進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，控制脈沖頻率就能調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 其中n一轉(zhuǎn)速(r/min)；f—控制脈沖頻率(Hz)； 一步距角〔度數(shù))。 (4) 變通電相序即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。,,,,,,,第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),,,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，除要求有較高的定位精度外，還應(yīng)具良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，就是說(shuō)響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為此在設(shè)計(jì)中，常提出無(wú)間隙，低摩擦，低慣量，高剛度，高諧振頻率，適當(dāng)?shù)淖枘岜纫?總體設(shè)計(jì)方案的確定,機(jī)床的總體圖,,,,總體方案的確定 　　將工作臺(tái)升降(Z向)、縱向(X向)、橫向(Y向)的進(jìn)給設(shè)計(jì)為微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)三　　坐標(biāo)控制，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制。 選擇合適的滾珠絲杠安裝方式，完成齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，步進(jìn)電機(jī)選擇等。垂向工作臺(tái)傳動(dòng)升降機(jī)構(gòu)在安裝滾珠絲杠后會(huì)因失去自鎖而自動(dòng)下滑，必須增加平衡裝置和制動(dòng)裝置； 選擇經(jīng)濟(jì)型開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)、確定步進(jìn)驅(qū)動(dòng)元件，實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作作臺(tái)X，Y，Z三軸連動(dòng)，主軸的部分?jǐn)?shù)控功能要求。X. Y, Z向步進(jìn)精度為0.005/0.005/0.0lmm/setp；軸向定位精度0.015mm;重復(fù)定0.008mm。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算,縱向(X向)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　縱向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)概述 該經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床采用步進(jìn)電機(jī)一級(jí)齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng)，并通過(guò)絲杠—螺母副帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。一般把步進(jìn)電機(jī)安裝在縱向絲杠的右端，如圖 　　　　　　　 　　　　　　　　1—滾珠絲杠 2—減速齒輪 3—步進(jìn)電機(jī) 　縱向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算略,,橫向(Y向)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　　　　　　橫向進(jìn)給系統(tǒng)圖 橫向與縱向的結(jié)構(gòu)與計(jì)算相似，在次也不做介紹。,,升降臺(tái)傳動(dòng)進(jìn)給及自動(dòng)平衡機(jī)構(gòu) 垂直(z向)進(jìn)給系統(tǒng)簡(jiǎn)介 升降臺(tái)升降傳動(dòng)圖,,,,(1)步進(jìn)電機(jī)1經(jīng)一對(duì)減速齒輪2將運(yùn)動(dòng)傳到VⅡ，軸VⅡ右端的弧齒錐齒輪3帶動(dòng)錐齒輪4使垂直滾 珠絲杠旋轉(zhuǎn)，升降臺(tái)上升或下降。 (2) 垂直滾珠絲杠螺母副的螺母11由支承套12固定在基座上，絲杠通過(guò)錐齒輪4與升降臺(tái)連接， 其支撐由深溝球軸承和角接觸球軸承承受徑向載荷；由D級(jí)精度的推力圓柱滾子軸承承受軸向載 荷。 (3) 軸IX的實(shí)際安裝位置在水平面內(nèi)，與軸Ⅶ的軸線呈90度相交。 (4) 軸IX的右端為自動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，由單向超越離合器和摩擦離合器(自鎖器)組成。因滾珠絲杠無(wú)自 鎖能力，當(dāng)垂直放置時(shí)，部件因自重會(huì)自動(dòng)下移。因此，除升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶有制動(dòng)器外還在傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)中裝有自動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，一方面防止升降臺(tái)因自重而下落，另外還可以平衡上升下降的驅(qū)動(dòng) 力。其工作原理是：絲杠旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)錐齒輪5和軸IX帶動(dòng)單向超越離合器的星輪6轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) 升降臺(tái)上升時(shí)，星輪的轉(zhuǎn)向使?jié)L子7與超越離合器的外環(huán)8脫開(kāi)，外環(huán)8不隨星輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，自鎖器不 起作用;當(dāng)升降臺(tái)下降時(shí)，星輪轉(zhuǎn)向使?jié)L子楔在星輪與外環(huán)之間，使外環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外環(huán)與 兩端固定不動(dòng)的摩擦環(huán)(由防轉(zhuǎn)銷固定)形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于內(nèi)外摩擦片之間由彈簧壓緊，增加升 降臺(tái)下降阻力，所以起到阻尼和自鎖作用，并使上下運(yùn)動(dòng)的力量平衡。 (5) 調(diào)整自鎖力時(shí)，適當(dāng)調(diào)整螺母9完成。調(diào)整前先松開(kāi)螺母9的鎖緊螺釘10,調(diào)整后應(yīng)將鎖緊螺釘 再鎖緊。 (6)該自動(dòng)平衡裝置特點(diǎn):滾珠絲杠的4種制動(dòng)方式是摩擦離合器(機(jī)械式、電磁式)；具有剎車作用 的制動(dòng)電機(jī)；傳動(dòng)鏈中配置逆轉(zhuǎn)效率高的減速比系統(tǒng)如齒輪、蝸輪蝸桿減速器；超越離合器。 本設(shè)計(jì)運(yùn)用滾珠絲杠幾種制動(dòng)方式，采用具有剎車作用的制動(dòng)電機(jī)。超越離合器和 機(jī)械式摩擦離合器，收到很好的升降臺(tái)自動(dòng)平衡效果。,第四章 步進(jìn)電機(jī)的選擇,,步進(jìn)電機(jī)的基本要求,步進(jìn)電機(jī)是一種控制電機(jī)，又稱脈沖電機(jī)，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，作用是把脈沖信號(hào)變?yōu)橄鄳?yīng)的角位移，或直線位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵元件之一，它的性能優(yōu)劣直接影響工件質(zhì)量。為此數(shù)控機(jī)床對(duì)步進(jìn)電機(jī)提出了要求: (1)步進(jìn)電機(jī)受電脈沖的控制，能在很廣的范圍內(nèi)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。 (2)加工精度高。即要求位移量小，準(zhǔn)確均勻，這就要求步進(jìn)電機(jī)步距小，步距精度高，不許丟步或越步。 (3)動(dòng)作快速。啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)迅速，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)快.以提高生產(chǎn)效率。 (4)輸出轉(zhuǎn)矩大。,