CKC20F数控车床电气控制系统设计-基于三菱E60数控系统(毕业论文)(3)

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1.3 数控车床概述 1.3.1 工艺范围与分类

数控车床与普通车床一样，主要用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转体表面，例如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面等。但是，数控车床是将零件的数控加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件，还可加工高精度的曲面与端面螺纹。使用的刀具主要有车刀、钻头、铰刀、镗刀及螺纹刀具等。数控车床加工零件的尺寸精度可达IT5-IT6，表面粗糙度可达1.6μm以下。它是目前使用十分广泛的一种数控机床，而且种类很多。

1.3.2 数控车床的特点与发展

数控车床与普通车床相比，有以下几个特点：

（1）高精度 数控车床控制系统的性能在不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。

（2）高效率 随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、传动功率不断提高，使得新型数控车床的加工效率比普通车床高2-5倍。加工零件形状越复杂，越体现出数控车床的高效率加工特点。

（3）高柔性 数控车床具有高柔性，适应70%以上的多品种、小批量零件的自动加工。

（4）高可靠性 随着数控系统的性能提高，数控机床的无故障时间迅速增加。

（5）工艺能力强 数控车床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序。

（6）模块化设计 数控车床的制造多采用模块化原则设计。 随着数控系统、机床结构和刀具材料的技术发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主轴转速、刀架快移以及转位换刀速度；工艺和工序将更加复合化和集中化；数控车床向多主轴、多刀架加工方向发展；数控车床向全自动化方向发展；加工精度向更高方向发展；数控车床也向简易型发展。

1.3.3 数控车床的布局形式

数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床一样，受工件尺寸、质量、形状、生产率、精度、操作方便运行的运行的要求和

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安全与环境保护的要求的影响。而且刀架和导轨的布局形式有很大变化，并且布局形式直接影响数控车床的使用性能及车床的结构和外观。

随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局有卧式车床、落地式车床、单立柱立式车床、双立柱立式车床和龙门移动式立式车床。

1.床身和导轨布局

床身是机床的主要承载部件，是机床的主体。按照床身导轨面与水平面的相对位置，数控卧式车床床身导轨与水平面的相对位置有如下几种：后斜床身-斜滑板、直立床身-直立滑板、平床身-平滑板、前斜床身-平滑板、平床身-斜滑板。

（1）水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。由于刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机械宽度方向的结构尺寸。

（2）水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩。这种布局形式一方面具有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。

（3）斜床身导轨倾斜角有30度、45度、60度、75度和90度。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性及受力情况差。导轨倾斜角度的大小还影响机床的刚度、排屑，也影响到占地面积、宜人性、外观尺寸高度的比例，以及刀架质量作用于刀轨面垂直分力的大小等等。选用时，应结合机床的规格、精度等选择合适的倾斜角。一般说来，小型数控机床多采用30度、45度；中等规格数控车床多采用60度形式；大型数控车床多采用75度形式。

斜床身和平床身-斜滑板布局形式在数控车床中被广泛采用，因为具备如下优点：

（1）容易实现机电一体化。

（2）机床外形整齐、美观、占地面积小。

（3）从工件上切下的炽热切屑不致于堆积在导轨上影响导轨精度。 （4）容易排屑和安装自动排屑器。 （5）容易设置封闭式防护装置。 （6）宜人性好，便于操作。

（7）便于安装机械手，实现单机自动化。

2.刀架布局

回转刀架在机床上有两种布局形式：一种是用于加工盘类零件的回转

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刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。目前两坐标联动数控车床多采用12共位回转刀架，除此之外，也有采用6工位、8工位和10工位的。

1.3.4 数控车床的分类

随着数控车床制造技术的不断发展，形成了产品繁多，规格不一的局面。因而也出现了几种不同的分类方法。

1.按数控系统的功能分

(1) 经济型数控车床 经济型数控车床，一般是在普通车床基础上进行改进设计的，采用步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分采用单板机或单片机实现。此类车床结构简单，价格低廉，但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速切削等功能。

（2）全功能型数控车床 全功能型数控车床一般采用闭环或半闭环控制系统，具有高刚度、高精度和高效率等特点。

（3）车削中心 车削中心是以全功能型数控车床为主体，并配置刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，实现多工序的复合加工的机床。在工件一次装夹后，它可完成回转类零件的车、铣、钻、攻螺纹等多种加工工序。其功能全面，但价格较高。

（4）FMC车床 FMC车床实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。

2.按主轴的配置形式分类

（1）卧式数控车床 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 （2）立式数控车床 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。

还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。

3.按数控系统控制的轴数分类

（1）两轴控制的数控车床 机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴联动控制。

（2）四轴控制的数控车床 机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴联动控制。

对于车削中心或柔性制造单元，还要增加其他的附加坐标轴来满足机床的功能。目前，我国使用较多的是中小规格的两坐标连续控制的数控车床。

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1.4 本文的结构

本文以我国数控机床作为先进的装备制造业作为应用背景，对基于三菱系统CKC20F型数控车床电气控制系统的设计进行了研究。

全文共分为七章，各章的主要内容如下：

第一章扼要地介绍了数控技术的历史及其发展过程，数控机床的概念、特点与相关研究背景；

第二章研究了数控车床的电气设计方案；

第三章对数控车床的电气控制系统进行了研究，给出了电气控制系统的控制方案，并具体分析了各部分电气控制系统的控制原理；

第四章对数控车床本体、操作面板、电动刀架的PLC梯形图进行了编制及分析；

第五章对数控车床的一些参数进行了介绍及设置，并且对数控车床的电气进行了调试；

第六章总结了全文的研究工作，给出了主要工作和结论，同时也有自己做毕业设计时的感想。

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第二章 数控车床电气设计方案

2.1 数控车床电气设计基本思路

图 2-1 数控车床电气组成总框图

由图2-1可知，数控车床分 …… 此处隐藏：2292字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……