XK713数控铣床系统的改造skz.docx
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1、目录一、设计计题目及及任务2二、前言言3三、机床床数控改改造的意意义4四、机床床改造概概述及改改造背景景4五、Y向向改造方方案的确确定55六、机床床机械部部分设计计9七、数控控系统及及伺服系系统的改改造12八、功能能确定及及分布114九、机床床调试验验收15十、结束束语20十一、参参考文献献211设计题目目及任务务XK7115B数控铣铣床改造造Y向根据所给给条件,完完成XK7715BB数控铣Y向改造造工作一、已知知条件:1、主轴轴电机最最大功率率为12KKW,恒扭扭矩27NNM2、Y向向运动部部件自重重5000Kg,滑动动导轨,水水平移动动(铸铁铁塑料)二、要求求:1、说明明书部分分1)Y向向
2、数控化化改造方方案的确确定(机械部部分和系系统部分分)2)相关关计算过过程及元元件选用用3)安装装、调试试过程说说明2、图纸纸部分1)Y向向数控化化改造总总装图2)电机机安装支支架图前言数控铣床床是一种种应用很很广的数数控机床床,分为为数控立立式铣床床、数控控卧式铣铣床和数数控龙门门铣床。XK7115B数数控铣床床主要由由床身、铣铣头、纵纵向工作作台、横横向床鞍鞍、升降降台、电电气控制制系统等等组成。能能够完成成基本的的铣削、镗镗削、钻钻削、攻攻螺纹及及自动工工作循环环等工作作,可加加工各种种形状复复杂的凸凸轮、样样板及模模具零件件等。图图为数控控铣床的的布局图图,床身身固定在在底座上上,用于
3、于安装和和支承机机床各部部件,控控制台上上有彩色色液晶显显示器、机机床操作作按钮和和各种开开关及指指示灯。纵纵向工作作台、横横向溜板板安装在在升降台台上,通通过纵向向进给伺伺服电机机、横向向进给伺伺服电机机和垂直直升降进进给伺服服电机的的驱动,完完成X、Y、Z坐标的的进给。电电器柜安安装在床床身立柱柱的后面面,其中中装有电电器控制制部分。数控机床与普通机床相比较的特点:1)数控控机床采采用数控控装置或或电子计计算机,全全部或部部分的取取代一般般通用机机床在加加工零件件是对机机床的各各种动作作;2)数控控机床加加工零件件的所有有机械动动作,都都可以转转化为指指令形式式并将按按一定工工作顺序序制成
4、零零件程序序以控制制机床;3)对机机床对象象有较强强的适应应性,对对加工小小批量复复杂的零零件有极极其显著著的优势势性;4)可降降低劳动动强度,准准备工时时短,生生产周期期短。机床数控控改造的的意义一、节省省资金。机床的数数控化改改造同购购置新机机床相比比一般可可节省60%左右的费费用,大大型及特特殊设备备尤为明明显。一一般大型型机床改改造只需需花新机机床购置置费的1/3。即使使将原机机床的结结构机床床60%的费用用,并可可以利用用现有地地基。二、性性能稳定定可靠。因原机床床各基础础件经过过长期时时效,几几乎不会会产生应应力变形形而影响响精度。三、提高高生产效效率。机床经数数控改造造后即可可实
5、现加加工的自自动化效效率可比比传统机机床提高高3至5倍。对对复杂零零件而言言难度越越高功效效提高得得越多。且且可以不不用或少少用工装装,不仅仅节约了了费用而而且可以以缩短生生产准备备周期。机床改造造概述及及改造背背景机床的数数控改造造,主要要是对原原有机床床的结构构进行创创造性的的设计,最最终使机机床达到到比较理理想的状状态。数数控车床床是机电电一体化化的典型型代表,其其机械结结构同普普通的机机床有诸诸多相似似之处。然然而,现现代的数数控机床床不是简简单地将将传统机机床配备备上数控控系统即即可,也也不是在在传统机机床的基基础上,仅仅对局部部加以改改进而成成。传统统机床存存在着一一些弱点点,如刚
6、刚性不足足、抗振振性差、热热变形大大、滑动动面的摩摩擦阻力力大及传传动元件件之间存存在间隙隙等,难难以胜任任数控机机床对加加工精度度、表面面质量、生生产率以以及使用用寿命等等要求。现现代的数数控技术术,特别别是加工工中心,无无论是其其支承部部件、主主传动系系统、进进给传动动系统、刀刀具系统统、辅助助功能等等部件结结构,还还是整体体布局、外外部造型型等都已已经发生生了很大大变化,已已经形成成了数控控机床的的独特机机械结构构。本次改造造主要是是将XKK7155B机床的Y向进行行改进,提提高其使使用价值值。Y向改造造方案的的确定Y向改造造方案的的确定方方案的内内容包括括:系统统运动方方式的确确定;伺
7、伺服系统统的选择择;执行行机构的的结构及及传动方方式的确确定;数数控控制制系统的的选择等等内容。应应根据设设计任务务和要求求进行调调研,查查阅技术术资料,提提出改造造的总体体方案,并并对方案案进行分分析比较较和论证证,最后后确定总总体方案案。确定定方案时时,应仔仔细考虑虑机床与与控制部部分相互互之间的的各种要要求,做做出合理理的设计计。不仅仅要考虑虑各种高高性能、自自动化要要求,也也要考虑虑被改造造机床的的具体条条件,使使技术的的先进性性与经济济的合理理性较好好地统一一起来。查看有关关资料,并并且参照照以往数控控机床的改改造经验验,确定定总体改改造方案案为:1)对机机床的改改造部位位是:拆拆掉
8、普通通丝杆、光光杆进给给箱、溜溜板箱,换换上滚珠珠丝杠螺螺母副;各丝杠杠末端加加装带编编码器的的伺服电电机;2)数控控系统选选用西门门子数控控系统。查看XKK7155B铣床有有关资料料,并且且借鉴以以往数控控机床的的改造经经验,我我们对数数控系统统的选型型初步选选定了三三种,即即SIEEMENNS 8802CC/S、SIEEMENNS 8802DD、FANNUC 0I-T。这三三种数控控系统的的特点以以图表形形式列出出:数控系统统系统控制制/联动轴轴数工作模式式组PLC控控制输入入/输出点点数运动方式式伺服驱动动系统系统价格格SIEMMENSS8022S3/3自动、半半自动、手手动、回回零50
9、/550直线插补补、圆弧弧插补步进电机机800000元左右右SIEMMENSS8022C3/3同上50/550同上SIEMMENSS 1FFK7伺服电电机1000000元左右右SIEMMENSS8022D4/4同上100/1000同上带PROOFIBBUS接口的SIEEMENNS 11FK77伺服电电机1600000万左右右FANUUC 00I-TTB4/4同上96/449同上FANUUC交流流伺服电电机2000000万左右右通过以上上方案分分析论证证,最终终确定总总体改造造方案为为:1)控制制系统的的选择根据新型型机车轮轮毂的外外型特点点及加工工要求,确确定选择择西门子子8200D控制系系统
10、,对对该设备备的Y向进行控控制;并并实现Y向的联动动。2)伺服服系统的的选择伺服根据据改造后后该设备备加工零零件的精精度要求求,确定定选择编编码器半半闭环控控制系统统。3)执行行机构结结构的选选择执行机构构的结构构选择西西门子伺伺服控制制电机4)机械械传动方方式的确确定机械传动动方式采采用滚珠珠丝杠副副与电机机用联轴轴节连接接进行运运动和力力的传递递。5)机械械精度的的修复机械精度度的修复复主要指指Y向导轨精精度的修修复及主主轴回转转精度的的修复等等。6)Y向向导轨润润滑装置置增加自动动润滑装装置润滑滑Y向导轨。机械设计计部分滚珠丝杠杠副是在在丝杠和和螺母之之间以滚滚珠为滚滚动体的的螺旋传传动
11、元件件。滚珠珠丝杠副副有多种种结构型型式。按按滚珠循循环方式式分为外外循环和和内循环环两大类类。外循循环回珠珠器用插插管式的的较多,内内循环回回珠器用用腰形槽槽嵌块式式的较多多。按螺螺纹轨道道的截面面形状分分为单圆圆弧和双双圆弧两两种截形形。由于双圆圆弧截形形轴向刚刚度大于于单圆弧弧截形,因因此目前前普遍采采用双圆圆弧截形的丝丝杠。滚滚珠丝杠杠副与滑滑动丝杠杠螺母副副比较有有很多优优点:传传动效率率高、灵灵敏度高高、传动动平稳:磨损小小、寿命命长;可可消除轴轴向间隙隙,提高高轴向刚刚度等。1)Y向向进给机机构的改改造。拆除原机机床的进进给箱,利利用原机机床进给给箱的安安装孔和和销孔安安装滚珠珠
12、丝杠丝丝母固定定支撑架架。滚珠珠丝杠仍仍安装在在原丝杠杠的位置置,两端端采用固固定方式式支撑。伺伺服电机机安装在在机床的的头部。由由于滚珠珠丝杠的的摩擦系系数小于于原丝杠杠,从而而使Y向进给给整体刚刚性略优优于未改改造前。2)伺服服电动机机的类型型直流伺服服电动机机在结构构上和传传统的直直流电动动机没有有区别,只只是在设设计时使使其转动动惯量较较小,过过载能力力较强,具具有较好好的换向向性能。而而交流伺伺服电动动机克服服了前者者的电刷刷和整流流子经常常维修,尺尺寸较大大,容量量和使用用环境受受到限制制等缺点点,所以以采用交交流伺服服电动机机。3)伺服服电动机机与丝杠杠的联接接伺服电动动机与丝丝
13、杠的联联接,必必须无间间隙。只只有这样样才能准准确执行行系统发发出的指指令,在在数控机机床中伺伺服电动动机与滚滚珠丝杠杠的联接接方式采采用齿轮轮减速式式,这种种方式在在数控机机床应用用普遍,特特别是经经济型数数控机床床。4)滚珠珠丝杠副副的防护护和润滑滑滚珠丝杠杠副和其其他滚动动摩擦的的传动器器件一样样,应避避免硬质质灰尘或或切屑污污物进入入,因此此必须装装有防护护装置。Y向伺服电机和滚珠丝杠全部加防护罩,以保持防尘和机床整体美观。润滑剂可可提高耐耐磨性及及传动效效率,分分润滑油油和润滑滑脂两大大类。润润滑油一一般为全全损耗系系统用油油;润滑滑脂可采采用锂基基润滑脂脂。润滑滑脂一般般加在螺螺纹
14、滚道道和安装装螺母的的壳体空空间内,每每半年对对滚珠丝丝杠上的的润滑脂脂更换一一次,清清洗丝杠杠上的旧旧润滑脂脂,涂上上新的润润滑脂。数控系统统简介根据机床床加工的的需要,这这项改造造只需要要对Y向坐标标进行数数控控制制。数控控系统采采用西门门子实现现对各坐坐标的进进给控制制和对各各坐标超超程的检检测以及及对冷却却泵电机机、润滑滑泵电机机、照明明工作灯灯的开启启和关闭闭的控制制。Y向坐标标驱动采采用带编编码器的的伺服电电机实现现半闭环环控制。机床的调调试接口电路路和强电电逻辑回回路需交交叉设计计,还应应制造、安装、调试,这是改造的关键之一。一般应预先将数控系统、接口电路等脱机运行,机械及液压气
15、动装置也应单独运行,在确定无误后,才能联机调试。调试时应遵守先手动、后自动,先空运行、后试切的原则。调试合格后,要按设计要求进行负荷切削试验和各项精度指标的考核,直至加工出合格的产品为止,然后交使用单位使用,并协助培训操作和维修人员。机床机械械部分设设计1、机械械部分改改造设计计与计算算机械部分分设计内内容包括括:相关关计算过过程及元元件选用用。(1)切切削力与与切削功功率计算算利用下面面公式:切削功率率 Pcc=PKP电电机功率率18KKW传传动效率率0.88K功功率系数数0.996计算切削削功率得得: Pc=9.2216KKW(2)YY向摩擦擦阻力的的估算Y向运动动部件自自重约:49000
16、NY向运动动部件之之间摩擦擦系数(铸铸铁对铸铸铁):0.118Y向摩擦擦阻力:FMY=4490000.118=8882NN(3)切切削功率率应按在在各种加加工情况况下经常常遇到的的最大(或或扭矩)和和最大切切削速度度(或转转速)来来计算,即即Pc=FFYv100-3/660 或 PPc=TTn/995500式中 FZ主切削削力(N);v切削速速度(m/mmin);T切切削转矩矩(Nm);N主轴转转速(r/mmin)。取v=4400mm/miin FQQ=600Pc1103/v=609.2216103/4000=113822.4NN在一般外外圆车削削时取Y向分力为为:FQY=00.6FFQ=82
17、29.444N(4)YY向坐标标运动时时的工作作阻力Y向坐标标运动时时的工作作阻力: FY= FFMY +FQY= 8822+8229.444=117111.444N(5)伺伺服电机机扭矩的的计算由于主轴轴电机最最大功率率为12kkw横扭矩矩为27NN.m根据Pcc=Tnn/95550 得 n=42444又根据公公式 FFY=600Pc1103/v和Pc=Tn/95550得Y向扭扭矩 T=95550FYYv100-3/(600n)=25.7Nmm(6)联联轴器的的选择选择无间间隙的联联轴器。其其结构简简单,成成本低,传传递的转转矩较大大,使用用与刚性性大,振振动冲击击小和地地速大转转矩的连连接
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