普通立式车床的数控化改造

摘要

数控立式车床是一种性能优良，工艺范围广泛，生产效率高的粗精加工设备。
　　 本文针对CD5116立式车床的结构特点，经过技术上和经济上的可行性分析，提出了利用FANUC Oi-TD数控系统对机床进行数控化改造的方案，对机床主传动系统的全数字直流调速改造、X、Z向进给系统的数控化改造以及数控电气控制系统的设计和调试三方面的内容进行了具体实现：
　　 首先，在充分理解机床结构及所要达到的性能基础上，根据实际需求，初步确定样机的技术参数；同时通过对比进行数控系统、伺服电机等外购件的选择；并制订整体的结构方案。
　　 其次，根据整体结构方案进行主传动系统调速方案和电机的选择、主传动路线的设计、全数字直流调速改造以及为了实现车削螺纹和恒线速切削的功能进行的主轴编码器的安装；X、Z向伺服进给系统控制方式的选择计算、机械部分改造方案的确定以及滚珠丝杠副及伺服电机的参数计算和选择。
　　 最后，进行数控电气控制系统的设计，主要包括数控系统的改造方案确定，数控电气控制系统的组成及连接、数控系统的设计及调试及基本参数的设定。
　　 机床改造后，除可以满足普通端面和外圆的切削外，还可以加工出普通立车无法加工的复杂曲面类零件，大大扩大了机床的加工范围，同时在生产效率和加工精度及降低成本方面也有显著提高，完全达到了改造的目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 数控机床的发展

1.2 机床数控化改造研究现状

1.2.1 机床数控化改造市场研究

1.2.2 国内外数控化改造的现状

1.3 项目研究的意义及效益分析

1.3.1 项目研究的意义

1.3.2 经济效益分析

1.4 本论文主要研究的内容

1.5 本章小结

2 CD5116普通立式车床总体改造方案

2.1 数控机床改造的步骤

2.2 数控系统及进给伺服驱动系统的选择

2.2.1 数控系统的选择

2.2.2 伺服驱动系统的选择

2.3 机械部分改造方案

2.3.1 主传动改造方案

2.3.2 刀架改造方案

2.4 车床总体改造方案的确定

2.5 本章小结

3 主传动系统的设计

3.1 机械结构的设计组成

3.2 CD5116普通立车主传动系统概述

3.3 伺服电机的选择

3.4 主传动路线的改造

3.5 主轴编码器的安装

3.6 本章小结

4 电机匹配与滚珠丝杠副设计

4.1 Z向滚珠丝杠和驱动电机设计

4.1.1 Z向滚珠丝杠设计

4.1.2 Z向伺服电机设计

4.2 X向驱动计算

4.3 伺服电机的特性曲线

4.4 伺服电机的选择及惯量匹配

4.4.1 惯量匹配的作用及原则

4.4.2 伺服电机对机床运动参数相应表

4.5 本章小结

5 CK5116数控系统设计

5.1 数控系统的工作原理和组成

5.2 数控系统的改造方案

5.3 数控系统的组成和连接

5.4 PLC在数控系统中的应用

5.5 系统硬件分析

5.6 数控系统调试

5.6.1 数控系统调试准备

5.6.2 PLC应用程序调试

5.7 本章小结

6 应用效果

7 结论

参考文献

致 谢