XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计修改

湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE湖南铁道职业技术学院毕业设计题目:XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计系：机电工程系专业：数控维修学生姓名：罗勇华班级：数控维修073指导教师：范芳红老师完成日期2010年3月19日湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE湖南铁道职业技术学院毕业设计评阅书1、指导教师评语：签名：年月日2、答辩委员会综合评语：经毕业设计（论文）答辩委员会综合评定成绩为：答辩委员会主任（签字）：年月日湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE毕业设计评分标准考核项目及总分具体内容分值评分标准得分差及中良优设计过程20查阅资料及手册能力50~233.54.55工作态度及纪律情况50~233.54.55独立工作能力50~233.54.55基本概念、基本理论及专业知识掌握情况50~233.54.55设计结果40规定任务的完成情况100~578910说明书质量100~578910图纸及技术文档的质量150~810121315设计有无独到和创新之处50~233.54.55答辩情况40对设计的阐述（自述）150~810121315基本理论和方法问题150~810121315有关设计问题100~278910班级数控维修073班学号姓名总分指导老师签名考核小组专家签名湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE绪论毕业设计是我们大学生在毕业前进行的一次综合性的总复习，也是一次理论联系实际的练习，是对我们所学专业知识的一次全面的检验，毕业设计是一项综合的系统的工作，它要求我们每个大学毕业生全面系统地运用专业知识，综合现场需要，科学，合理设计，因而它要求具有科学性，合理性和可操作性，毕业设计是在学习了三年数控维修专业知识以后，对所学知识的一种综合体现，把所学知识能够运用到实际机床的设计中，是在我们学完了大学基础课，技术基础课，以及大部分专业课之后进行的。毕业设计作为大学生离校前的最后一项重要工作，势必有它独特的，无法比拟的作用。通过对该机床的设计，使我认识到机床必须具备怎样的结构要求和技术要求，要满足其结构和技术要求，我们在实际运用中又应该怎样正确的操作加以保证该要求，在需要维修时，使我们了解到怎样才能正确的找出故障。本设计主要是对XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计。就个人而言，我们应当通过这次毕业设计，得到以下能力方面的锻炼与提升。1.对机床本身的了解，加强了理论知识与实际中的统一，消除了以前对故障的轻视，调整好自己的心态面对以后的道路。2.提高自身的设计能力，加强对机床结构的分析和处理能力。3.学会怎么使用各种手册和专业资料的查询，能够迅速的查询到自己所需的正确数据，并能综合所学知识合理选择。希望通过这次设计，对自己未来从事的工作打下一定的基础，但由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师多多指教，感激不尽。湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE目录第1章设计方案………………………………………………第7页第2章数控铣床的概括………………………………………第7页2.1数控机床的演变过程………………………………………第7页2.2数控铣床的概括……………………………………………第8页第3章数控机床的主传动系统设计…………………………第8页3.1对主传动系统的要求………………………………………第9页3.2主轴部件…………………………………………………第9页3.2．1轴承……………………………………………………第10页3.2.2主轴的材料和热处理………………………………………第11页3.2．3主轴的润滑与冷却………………………………………第11页3.2．4主轴箱……………………………………………………第12页3.2.5传动带…………………………………………………第12页第四章自动拉刀装置设计…………………………………第15页4.1刀具自动夹紧机构………………………………………第15页4.2拉刀装置的工作原理………………………………………第16页第五章电气说明书…………………………………………第18页5．1系统选择：………………………………………………第18页5.2电机的选择………………………………………………第19页5.2.1．交流异步伺服系统………………………………………第19页5.2.2主轴功率的计算……………………………………………第19页5.3变频器概述及选型原则…………………………………第22页湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE5.3.1变频器概述………………………………………………第22页5.3.2变频器的选型原则………………………………………第22页5.3.3EV2000变频器功能与连接…………………………………第24页5.4强电设计…………………………………………………第30页5.4.1总电源…………………………………………………第30页5.4.2控制电源…………………………………………………第30页5.4.3机床直流电源动力回路图……………………………………第31页5.4.4电气连接图………………………………………………第34页第六章安装及调试…………………………………………第36页6.1系统的调试………………………………………………第36页6.1.1、保护级…………………………………………………第36页6.1.2硬件的安装与连接…………………………………………第37页6.2拉刀装置PLC……………………………………………第39页6.2.1PLCT型图………………………………………………第39页6.2.2PLC编程…………………………………………………第40页6.3维护及调试………………………………………………第40页6.3.1机床电气设备维护…………………………………………第40页6.3.2主轴驱动系统的调试………………………………………第41页6.4操作面板及其功能…………………………………………第41页6.5操作简介…………………………………………………第46页设计心得……………………………………………………第47页湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE第1章设计方案方案拟定：XK7124型数控卧式铣床属于经济型数控铣床，根据此次设计任务书的要求，我们主要设计车床的主轴系统部分与自动拉刀部分。主轴部分：包括传动部分的设计、编码器的设计选择以及控制部分的设计。拉刀部分：包括刀架设计及工作原理设计。此次设计涉及到机床的机械传动部分和电气控制部分，电气部分包括数控装置的选型、主轴伺服（驱动器的选择，主轴电机的选择）、电路图（主轴电路，控制电路，主轴系统的连接概述图等）、电气电路图；机械部分主要包括主轴传动部分，最后就是安装于调试部分，包括主轴的调试、编码器的连接与调试、主轴驱动系统的参数设置与调试等等。第2章数控铣床的概括2.1数控机床的演变过程数控机床源于20世纪40年代末期，当时美国John.T.Parson公司提出在坐标机床上用脉冲信号控制的加工方法，这就是数控机床诞生的起点。1952年，麻省理工学院研制成功了三坐标连续控制的样机铣床，这就是世界上第一台数控机床。20世纪70年代以后，伴随微电子技术的高速发展，数控机床在经过几代更新变化中得到突飞猛进的发展，应用范围也越来越广，使机械进入了数字制造的时代。第一代数控机床为提高生产效率不断向超高速方向发展，主轴转速可达15000~100000R/min；进给运动移动速度60~120m/min,切削进给速度60m/min，最高加速度10g(g为重力加速度)加工中心换刀时间减少至小于1s。主轴与刀具的接口以先例高速加工的HSK等接中为主，主轴径向跳动小于是2um，轴系不平衡度达到G0.4级。湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE2.2数控铣床的概括定义:数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两都的加工工艺基本同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别.数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。铣削与车削的原理不同，铣削时刀具回转完成主运动，工件作直线（或曲线）进给。旋转的铣刀是由多个刀刃组成合而成的，因此铣削是非连续的切削过程。数控铣床有它特有的应用，对于轮廓复杂或难以控制尺寸的零件，用复杂模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件，需要进行多道工序加工，精度要求高的零件，如模具零件、壳体类零件。机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。第3章数控机床的主传动系统的设计机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。对于XK7124的传动系统我们选择半闭环控制：半闭环控制数控机床的特点是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，数控机床与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。半闭环数控机床的工作原理图。由于反馈环内没有包含传动丝杠，湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE数控机床其传动误差照样会影响工作台的位移精度，故称半闭环控制。半闭环控制的精度没有闭环控制高，但调试比较方便，并且具有较好的稳定性，价格较低。3.1对主传动系统的要求1调速范围各种不同的机床对调速范围的要求不同。多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，不但有低速大转矩功能，而且还要有较高的速度，如车削加工中心；而对于专用数控机床就不需要较大的调速范围，如数控齿轮加工机床、为汽车工业大批量产生而设计的数控钻镗床；还有些数控机床，不但要求能够加工黑色金属材料，还要加工铝合金等有色金属材料，这就要求变数范围大，且能超高速切削。一般要求能在1：100~1000范围内进行恒转矩调速和1：10的恒功率调速电机的转速公式为V=）（s1*pf60（v为转速f为频率p为极对数s为转差率）；2热变形电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。3主轴的旋转精度和运动精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。4主轴的静刚度和抗振性由于数控机床加工精度要求较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。5主轴组件的耐磨性主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。凡机械摩擦的部件，如轴承、锥孔等都应有足够高的硬度，轴承处还应有良好的润滑。3.2主轴部件湖南鐵道職業技術學院HUNANRAILWAYPROFESSIONALTECHNOLOGYCOLLEGE主轴部件是数控铣床上的重要部