c616普通车床的数控改造—横向进给系统的毕业设计.doc

1 前言 1.1数控技术与数控机床 1.1.1数字控制与数控技术 数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行 可编程控制的自动化方法。 数控技术（Numerical Control Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。 数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。 计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC）以计算机为核心的数控系统。 数控化技术就是以数字程序的形式实现控制的一门技术，它是随着电子计算机的发展 而发展起来的，综合了各个技术领域里的新成就，具有广泛的通用性，是高自动化程度 的工业自动控制技术。现代数控技术所涉及到的技术领域、学科很多，范围较广，需要 信息技术来解决问题。 计算机在数控技术方面的应用，出现于70年代，突出的应用产品就是CNC。计算机数 控技术多以通用的小型或微型计算机为核心，再增加适当的接口电路及外围设备，来代 替NC数控柜中的专用电子计算装置。计算机数控系统不仅比原来的NC数控系统使用范围 广、功能全，而且还有相当大的通用性，改善了对机床操作的控制。计算机数控系统具 有以下特点：灵活性强,这是CNC系统的突出特点，对于传统的NC系统，一旦提供了某些 控制，就不能改变，除非改变相应的硬件。而对于CNC系统，硬件是通用的、标准化的， 对于各种不同的机床进行控制的要求，只需改变相应的控制程序即可，不必制造新的硬 件；通用性好；可靠性高，在CNC系统中，加工程序常常是一次送入计算机存储器内，避 免了在加工过程中由于纸带输入机的故障而产生的停机现象，由于许多功能均由软件实 现，硬件系统所需元器件数目大为减少，整个系统的可靠性大大改善，特别是随着大规 模集成电路和超大规模集成电路的采用，系统的可靠性大为提高；易于实现多功能、高 复杂程度的控制，由于计算机有丰富的指令系统，能高速的进行复杂的计算，所以实现 多功能高复杂程度控制比用硬件系统方便的多；使用维修方便；具有通信功能。 1.1.2数控系统与数控机床的组成 数控系统与数控机床的组成如图1所示，它可分为六个部分。 计算机数控系统 图1.1数控系统与数控机床的组成 （1）操作面板 它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。 组成：按钮站、状态灯、按键阵列和显示器，它是数控车床特有部件。 （2）控制介质与输入输处设备 控制介质是记录零件加工程序的媒介。 输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序 。即将编好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程 序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。 （3）CNC装置 组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通讯接口板、特殊功能模块以及相应 的控制软件。 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部 件，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊 的进行工作的，CNC装置是CNC系统的核心。 （4）伺服单元、驱动装置和测量装置 1）伺服单元和驱动装置 主轴伺服驱动装置和主轴电机 进给伺服驱动装置和进给电机 2）测量装置 位置和速度测量装置，以实现进给伺服系统的闭环控制。 作用 ：保证灵敏、准确的跟踪CNC装置指令。 进给运动指令：实现零件加工的成形运动。 主轴运动指令：实现零件加工的切削运动。 （5）PLC、机床I/O电路和装置 PLC：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成。 机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触 器等组成的逻辑电路。 功能：接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装 置完成机床相应的开关操作。 接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系 统的工作状态和机床的工作。 （6）机床 机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。 组成：主要由主运动部件、进给运动部件（工作台、托板以及相应的传动机构）、支 承件（立柱、床身等）以及特殊装置(刀具自动交换系统、工件自动交换系统)和辅助装 置（如排屑装置等）组成。 1.1.3数控机床特点 (1)数控车床的优点 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元完成，它是数控机床的大脑。与普通机床 相比，数控机床有如下特点： 1）加工精度高，具有稳定的加工质量； 2）可进行多坐标的联动，能加 【数控技术与数控机床】 数控技术（Numerical Control Technology）是一种利用数字控制的方法对工作过程进行自动控制的技术，包括加工、测量和装配等。它的核心是数字控制（Numerical Control NC），通过数字、字符或其他符号编程，实现对特定任务的自动化控制。数控机床（Numerical Control Machine Tools）是这种技术的具体应用，它们使用数字控制技术来自动化机床的加工过程。 数控系统（Numerical Control System）是实现数字控制的关键设备，而在计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC）中，计算机扮演着中心角色，配备适当的接口电路和外围设备，以替代传统的NC数控柜。计算机数控系统的特点包括：灵活性强，硬件通用且标准化，允许通过更改软件来适应不同机床的需求；通用性好，能适用于多种任务；可靠性高，由于大量使用软件，减少了硬件故障的可能性；能够实现复杂控制，得益于计算机的强大计算能力；使用和维护简便；并且具备通信功能，便于与其他系统交互。 【数控系统与数控机床的组成】 数控系统与数控机床主要由六个部分构成： 1. **操作面板**：操作人员与系统交互的界面，通常包含按钮站、状态灯、按键阵列和显示器。 2. **控制介质与输入/输出设备**：控制介质用于存储零件加工程序，输入/输出设备则负责与外部设备交换这些程序。 3. **CNC装置**：包括计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通讯接口板和特殊功能模块，是系统的核心，负责处理输入的零件加工程序并发出控制命令。 4. **伺服单元、驱动装置和测量装置**：伺服单元和驱动装置用于驱动机床的主轴和进给，而测量装置确保精确跟踪CNC装置的指令，实现闭环控制。 5. **PLC、机床I/O电路和装置**：PLC处理逻辑运算，机床I/O电路和装置则执行实际的I/O控制，接受和发送信号以控制机床的辅助装置。 6. **机床**：包括主运动部件、进给运动部件、支承件和特殊装置，是执行加工任务的实际机械部分。 【数控机床的特点】 数控机床相较于传统机床，具有如下优点： 1. **高精度**：通过精确的数字控制，能实现稳定的高质量加工。 2. **多坐标联动**：能够同时控制多个轴，实现复杂的零件成形。 3. **高效灵活**：程序可快速修改，适应性强，减少了更换工件和调整设备的时间。 4. **自动化的加工流程**：从输入程序到加工完成，自动化程度高，减轻了人工操作负担。 5. **可扩展性**：通过增加功能模块或更新软件，可扩展系统功能。 将C616普通车床进行数控改造，尤其是改造横向进给系统，是提升加工效率和精度的重要手段。通过引入先进的数控技术和系统，可以显著提升车床的加工性能，满足现代制造业对高精度、高效率生产的需求。改造过程中，需重点关注CNC系统的选型、伺服驱动的匹配、测量系统的精度以及机床结构的适应性等方面，确保改造后的系统能够稳定、可靠地运行。