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毕业设计设计题目：普通车床数控改造设计人：杨金龙系别：机械工程系专业：数控设备应用与维护设计地点：广州数控设备有限公司指导教师：吕有界1目录第一章普通车床数控改造概述1．1数控车床简介…………………………………………………31．2数控车床组成与工作原理…………………………………………41．3普通车床简介…………………………………………………51．4数控机床与普通设备的比较…………………………………6第二章普通车床数控改造所需要的元器件与I/O口的连接2．1广州数控980T系统简介……………………………………72.2系统连接…………………………………………………92．3广州数控DA98A全数字式交流伺服器与配套的交流伺服电机、滚珠丝杆……162．4主轴变频器和编码器……………………………………202．5电气元器件清单…………………………………………………23第三章设备器件布置与电气安装连接3．1各元器件的布置………………………………………………253．2电器柜各元器件的安装与连接（各部分的图）…………………………253．3连接总装图………………………………………………252第四章机床参数与调试4．1机床调水平…………………………………………………264．2参数设置…………………………………………………264．3试切削与参数更改……………………………………………28参考文献……………………………………………………283第一章普通车床数控改造概述1．1数控机床简介所谓数控，即数字控制（NumericalControl），是数字程序控制的简称。数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不连续变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同的性质。而所谓的数控机床即是一种通过数字信息控制机床按给定的运动规律，进行自动加工的机电一体化的新型加工装备。数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物。早期的数控机床的NC装置由各种逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构，由硬件来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术实现的数控机床一般称作NC机床。现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，即计算机数控（ComputerNumericalControl）,简称CNC。现代数控系统是采用微处理器或专用微机数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口来与外围设备进行连接，称为CNC系统，这样的机床一般称为CNC机床。数控机床作为现代化的设备，它具备了传统机床所没有的优点：1.具有高度柔性。在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多模具、夹具，不需要经常重新调整机床。因此，数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，亦即适合单件、小指产品的生产及新产品的开发，从而缩短了生产准备周期，节省了大量工艺装备的费用。2.加工精度高。数控机床的加工精度一般可达0.005~0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。3.加工质量稳定、可靠。加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。生产率高。数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴4转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速刀削加工，极大地提高了生产率。另外与加工中心的刀库配合使用，可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。4.改善劳动条件。数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续地进行加工，直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验待工作，劳动强度大大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭加工的，既清洁，又安全。5.利于生产管理现代化。数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，对所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代化集成制造技术的基础1．2数控车床组成与工作原理数控车床是由两大系统组成：机床本体机械系统与电控系统，如下图1—1所示。图1—1数控车床的组成数控车床的机床本体，类似于普通机床所具有的机械部件，包括：主运动部件、进给运动招待部件（如工作右、拖板及其传动部件）以及床身立柱等支撑部件和冷却润滑系统。有些车床还有转位和夹紧装置、液压与气压传动装置。车床本体强电控制与辅助控制装置位置检测与伺服驱动系统CNC装置数控车床5电控系统中广州数控980TD系统内包括了输入输出装置、数控装置、辅助控制（PLC）装置；位置检测与驱动系统包括了位置检测器（编码器）、广州数控DA98A伺服驱动器和驱动电机。其工作原理图如图1—2所示。1．3普通车床简介普通车床组成可分为两大部分：车床本体和电气控制线路组成（因普通车床的电气控制部分与数控车床电气控制部分不相同，在实行数控改造时将拆除所有电气控制部分，所以这里就不加以分析）。如图1—3所示普通车床机床本体主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杆、丝杆、辅助装置（冷却、照明、润滑等）组成。如图1—4图1—2数控车床工作原理图图样数控加工程序键盘或计算机通信数控系统内存数控加工程序译码（或解码）几何数据、工艺数据插补Z轴伺服驱动编码器位置反馈液晶显示器开关命令M、T可编程序控制器PLC刀具交换、切削液开/关等Z轴X轴X轴伺服驱动编码器位置反馈辅助控制装置6图1—3普通车床组成图1—4普通车床机床本体1．4数控机床与普通设备的比较数控机床普通机床操作者可在较短时间内掌握操作和加工技能，编制程序须花较多时间要求操作者有长期的实践经验加工精度高，质量稳定，较少依赖于操作者的技能水平高质量、高精度的加工要求操作者具有高的技能水平，并具有直觉和技巧加工零件复杂程度高，适合多工序加工适和于加工形状简单、单一的产品易于加工工艺的标准化和刀具管理的规范化操作者以自己的方式完成加工，加工方式多样，很难实现标准化适于长时间无人操作和加工自动化是实现自动化加工的准备环节必不可少的，如材料的预去除及夹具的制作等适于计算机辅助生产控制很难提高加工的专门技术，不利于知识的系统化和普及生产率高生产率低，质量不稳定车床本体电气控制线路普通车床7第二章普通车床数控改造所需要的元器件与I/O口的连接2．1广州数控980TD系统简介980TD系统控制面板980TD系统技术特点：X、Z二轴联动、μm级插补精度，最高速度16米/分（可选配30米/分）内置式PLC，可实现各种自动刀架、主轴自动换档等控制，梯形图可编辑、上传、下载；I/O口可扩展（选配功能）具有螺距误差补偿、反向间隙补偿、刀具长度补偿、刀尖半径补偿功能采用S型、指数型加减速控制，适应高速、高精加工具有攻丝功能，可车削公英制单头/多头直螺纹、锥螺纹、端面螺纹，变螺距螺纹，螺纹退尾长度、角度和速度特性可设定，高速退尾处理集成中文、英文显示界面，由参数选择零件程序全屏幕编辑，可存储6144KB、384个零件程序提供多级操作密码功能，方便设备管理支持CNC与PC、CNC与CNC间双向通讯，CNC软件、PLC程序可通讯升级8980TDT系统技术规格一览表：92.2系统连接图2—2GSK980TD后盖接口布局接口说明：电源盒：采用GSK—PB电源盒，提供+5V、+24V、+12V、-12V、GND电源滤波器（选配）：输入端为交流220V电源输入，PE端接地，输出端接GSK—PB电源盒的L、N端XS30：X轴，15芯D型孔插座，连接X轴驱动器XS31：Z轴，15芯D型孔插座，连接Z轴驱动器XS32：编码器，15芯D型孔插座，连接主轴编码器XS36：通讯，9芯D型孔插座，连接PC机RS232接口XS37：变频器，9芯D型针插座，；连接变频器10XS38：手轮，9芯D型针插座，连接手轮XS39：输出1，25芯D型孔插座，CNC信号输出到机床的接口XS40：输入1，25芯D型针插座，CNC接收机床信号的接口XS41：输入2，25芯D型针插座，扩展输入信号的接口XS42：输出2，25芯D型孔插座，扩展输出信号的接口以上插头的接口引脚图如下：11121314152．3广州数控DA98A全数字式交流伺服器与配套的交流伺服电机2．3．1为实现X、Z轴的进给控制功能，车床配用DA98A伺服驱动器与步进系统相比，DA98A交流伺服系统具有以下优点：避免失步现象伺服电机自带编码器，位置信号反馈至伺服驱动器，与开环位置控制器一起构成半闭环控制系统。宽速比、恒转矩调速比为1：5000，从低速到高速都具有稳定的转矩特性。高速度、高精度伺服电机最高转速可达3000rpm，回转定位精度1/10000r。〖注〗不同型号伺服电机最高转速不同。16控制简单、灵活通过修改参数可对伺服系统的工作方式、运行特性作出适当的设置，以适应不同的要求。DA98A全数字式交流伺服器如图2—3图2—3交流伺服器17图2—4图2—518DA98A使用环境2．3．2与DA98A交流伺服器配套使用的GSK三相交流伺服电机19伺服器与伺服电机之间的连接和工作原理图202．4主轴变频器和编码器2．4．1变频器简介（EV1000系列通用变频器）EV1000采用独特的控制方式实现了高转矩、高精度、宽调速驱动，满足通用变频器高性能化的需求;具有超出同类产品的防跳闸性能和适应恶劣电网、温度、湿度和粉尘的能力，极大提高产品可靠性；EV1000是将客户通用需求与客户个性化需求、行业性需求有机融合的产品，实用的PI、简易PLC、灵活的输入输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参数存储选择、频率给定通道与运行命令通道捆绑、零频回差控制、主辅给定控制、摆频控制定长控制等，为设备制造业客户提供高集成度的一体化解决方案，对降低系统成本，提高系统可靠性具有极大价值；EV1000通过优化PWM控制技术和电磁兼容EV1000系列通用变频器性整体设计，满足用户对应用场所的低噪音、低电磁干扰的环保要求。详细功能介绍由于本设计使用变频器的功能只是变频和制动，因此以下只介绍涉及的参数。基本运行参数（F0组）F0.00频率给定通道选择范围0~6（设为3）VCI模拟给定（VCI-GND）频率设置由VCI端子模拟电压确定，输入电压范围：0~10Vdc。F0.01数字频率控制范围00~11（设为00）个位为0掉电存储频率设定值，变频时掉电或欠压时，F0.02以当前实际频率设定值自动刷新。十位为0停机后保持频率设定值即变频器停机时，频率设置值为最终修改值。F0.03运行命令通道选择范围0、1、2（设为1）1：设置为1时，端子运行命令通道，用外部控制端子FWD、REV等进行起停。起动制动参数（F2组）21F2.08停机方式范围：0、1、2（设为2）设为2时，为减速停机+直流制动。变频器接到停机命令后，按照减速时间降低输出频率，当到达停机制动起始频率时，开始直流制动。F2.09停机直流制动起始频率范围：0.00~60.00HZ(设为50)F2.10停机直流制动等待时间范围：0.00~10.00SF2.11停机直流制动电流范围：机型确定F2.12停机直流制动时间范围：机型确定2．4．2主轴变频器接口与部分参数如下：制动三相输入三相输出至电机制动：P（+）、PB接制动电阻CNC模拟控制：VCI、GND为CNC0~10V模拟电压控制变频的接线口VCIGNDFWDREVCOMP（+）PBRSTUVW22主回路输入输出端子EV1000原系列变频器的主回路端