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普通车床数控改造及精度分析

作　者: 陈艳红
导　师: 刘德平
学　校: 郑州大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 数控改造普通机床单片机电动刀架滚珠丝杠步进电机伺服系统编码器细分驱动
分类号: TG519.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本课题运用机电一体化系统设计思路与方法进行机床数控改造的结构设计,在设计上达到有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦系数小,传动无间隙;便于操作和维修。并从经济型数控车床的控制原理模型分析影响整个系统精度的关键因素,分析影响机床定位精度的各项误差来源,提出相应的改进方法并应用于机床结构设计中。首先进行普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算,内容包括:确定系统的负载,运动部件惯量计算,步进电机的选择,滚珠丝杠副的选择和计算、滚珠丝杠副的刚度验算等。其次对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。根据伺服进给系统控制原理模型,分别对伺服驱动元件的伺服精度、伺服机械传动元件传动精度进行分析,分析影响经济型数控机床定位精度主要因素。采用特殊的机械结构提高伺服机械传动元件传动精度并运用步进电机细分驱动技术,设计基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路,减小步进电机的步距角及机床的脉冲当量,提高经济型数控车床的加工精度,改善电机运行的平稳性,减小噪声,增加控制的灵活性。普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。其改造涉及到机械、电气、计算机等领域,本课题为采用信息技术对传统机械加工设备进行技术改造提供了一种精确、可靠的设计方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
符号说明  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题的提出  9-10
  1.2 课题研究的内容与意义  10-11
  1.3 机床数控改造技术研究的现状  11-15
2 总体方案的确定  15-20
  2.1 机床控制方案  15-16
  2.2 伺服进给系统的改造方案  16-18
  2.3 主传动系统改造方案  18
  2.4 计算机数控系统的选择  18-20
3 伺服进给系统的设计  20-28
  3.1 横向进给系统的设计计算  20-26
  3.2 横向进给系统的结构设计  26
  3.3 纵向进给系统的设计计算  26-27
  3.4 纵向进给系统的结构设计  27-28
4 刀架系统的改造  28-32
  4.1 自动回转刀架的结构与选型  28-29
  4.2 自动回转刀架的换刀控制  29-30
  4.3 装调中可能出现的异常现象及原因  30-32
5 主传动系统的改造  32-36
  5.1 光电编码器的结构与工作原理  32-33
  5.2 编码器的安装结构设计  33-34
  5.3 济性数控车床螺纹加工的实现  34-36
6 数控系统软硬件设计  36-54
  6.1 单片机扩展系统设计  36-42
  6.2 步进电机接口电路设计  42-46
  6.3 软件设计  46-54
7 机床数控改造精度分析  54-63
  7.1 开环进给传动系统的误差分析  54-55
  7.2 开环进给传动系统的动态特性分析  55-58
  7.3 提高伺服系统传动精度的措施  58-63
8 典型零件加工实例  63-67
  8.1 零件加工工艺  63-64
  8.2 数控加工程序  64-67
9 结论与展望  67-69
  9.1 结论  67
  9.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72-73
附图  73-78
  附图1 CA6140数控改造总装图  73-74
  附图2 横向进给系统装配图  74-75
  附图3 纵向进给系统装配图  75-76
  附图4 主传动系统装配图  76-77
  附图5 控制系统原理图  77-78
  附图6 零件图(调节盘)  78

普通车床数控改造及精度分析

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