机电一体化课程设计论文--C6150普通车床机电一体化改造

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1、 毕业设计说明书毕业设计说明书 设计题目设计题目：普通车床的数控化改造普通车床的数控化改造 学学 生生 班班 级级 学学 号号 指导教师指导教师 二零一一年十二月 ） 第 1 页 C6150 普通车床的数控化改造 作者: 指导老师: 【摘要】 数控机床作为机电一体化的典型产品， 在机械制造业中发挥着巨大的作用， 很好的解决了现代 机械制造中机构复杂，精密，批量小，多变零件的加工问题，我国作为机床大国，拥有大量的普 通机床。因此，对普通机床数控化改造不失为一种较好的选择。 【关键词】 机电一体化 开环控制纵向进给系统设计 滚珠丝杠螺母副步进电动机 1.前言 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少

2、已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。 数控机 床作为机电一体化的典型产品， 在机械制造中发挥着巨大的作用， 很好地解决了现代机械制造中 结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效 率。 但是， 发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大， 这使许多中小型企业难以承受。 如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的 数控化改造大有可为。 针对现有常规 CA6140 普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩 大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详

3、尽地介 绍了 CA6140 机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。 采用以 8031 为 CPU 的控制系统对信号 进行处理，由 I/O 接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵 向、横向的进给运动。 2 2 机床改造的内容及意义机床改造的内容及意义 2.2.1 1 802S802S 数控系统的组成数控系统的组成 SINUM ER IK802D 是德国 SIEMENS 公司推出的全数字化数控系统， 它可控制 4 个数字进给轴和一个主轴。它由 PCU（控制面板单元）、键盘、PP72/48（输入输 出模块）、24V 电源、驱动器 SMODRIVE611UE、1FK6

4、系列数字伺服电机和 1PH7 系列数字主轴电动机等部分组成。系统的各个部件通过现场总线 PROFBUS 连接。 其结构，如图 2.1： ） 第 2 页 图图 2.1 2.1 802S802S 数控系统组成框图数控系统组成框图 图 2.1 中 PCU 单元是 802S 的核心 ,它集成了 PROFBUS 接口、NC 键盘、三个手 轮接口以及 PCMCIA 接口（用于数据备份）。各软件部分NCK、HMI 和 PLC 全部集成 于 PCU 单元中。 根据S802D系统简明调试指南技术手册,S802的PCU单元主要完成数控加工程序 的处理及逻辑运算 ,有7个对外连接端口，X4(9芯孔式D 型插座)为P

5、ROFIBUS端口 , 用于与驱动器SIMODRIVE611UE模块上的X423接口相连接 ,通过该端口与输入输出模 块PP72 /48上的 X2接口(9芯孔式D型插座)相连,再通过X111、X222、X333 接口与机 床控制面板 MCP相连实现机床控制;X6RS232C串行接口,用于实现S802D数控系统与 外部设备进行通讯;X8(三芯端子式插座)为数控系统工作电源的接线端子,其工作电 源为24VDC；X10为键盘接口,通过电缆与全NC键盘相连，实现程序参数的编辑、修改 与存储等功能；X14X16(15芯孔式 D 型插座)为电子手轮接口，可连接三个手轮。 S802D数控系统的软件操作界面采

6、用中(英)文菜单,通过全NC键盘(操作面板) 及机床控面板(MCP)可以实现程序的编制及零件的自动加工,手动控制，编辑程序参 数，与外部设备(如计算机)进行数据通迅，显示报警，编辑机床数据等功能。 输入输出模块PP72/48主要完成内部PLC与外部设备的信号传输功能，每个模块 具有三个独立的50芯插槽，每个插槽中包括了24位数字量输入和16位数字量输出。 因此每个PP模块具有72位输入和48位输出。 802S数控系统中配备有驱动系统和伺服电动机， SMODRIVE611UE配备PROFBUS接 口模块用于速度环和电流环控制。伺服电动机采用1FK6系列，选配1Vpp正弦波编码 器。802S的位置环控制由PCU完成。车床系统带有两个数字进给轴（X轴和Z轴）和 一个模拟主轴（变频器）正好由一个611UE模块实现。611UE的模拟输出口用于输出 主轴速度给定，而611UE上的数字输出可用于模拟主轴的使能控制。WSG接口用于连 接主轴编