C6150车床主传动系统电气化改造开题报告

北京XXXX大学

　　

毕业设计（论文）开题报告

　　

　　

　　

　　

论文题目 ：c6150车床主传动系统电气化改造

专 业： 机电工程

班 级： XXX

　　　　　　　　　(教学站)

学生姓名： XXXX



指导老师：

一、 选题依据

　　随着产品更新换代的加快和人们需求的多样化，产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化 为适应这一变化，数控(NC)设备在企业中的作用愈来愈大。随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等发展并用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。数控车床具有加工精度高、质量稳定，生产效率高、适应性强等特点。因此它能较好地解决形状复杂、精密度高、批量小、零件多变的加工问题，使得机床柔性得以提高。目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统依赖进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设备维修力量薄弱，进口的备件维修成本高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。因此目前我国企业机床数控化比例极低，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节省资源，降低企业固定资产采购成本，使资源利用最大化，对普通机床的数控电气化改造是非常有必要的。

　　我国作为机床大国，如果对绝大多数传统的落后机床，都改用先进的自动化控制，实现机电一体化改造，将会适应多品种、小批量、复杂零件加工的需求，不但能提高机加工精度和生产率，而且会减少工人劳动强度、降低生产成本，缩短生产周期，特别适合我国国情，所以在当前我国现有机床的技术设备的基础上，进行必要的改造是机床研究学者的重要任务。

　　数控机床对比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。

　　(1)可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。这是由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴应该运动的运动量，这就可以加工复杂的曲线和曲面。

　　(2)可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，效率可比传统机床提高3到7倍。计算机有记忆和存储能力，可以记忆输入的程序并存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行实现自动化。传统机床可以靠凸轮或挡块等实现自动化，但凸轮制造及调整很费时，只有进行大批量生产时，才经济合理。而数控机床只要更换一个程序就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，这是过去所不敢想像的重大突破，称之为实现了"柔性自动化"。

　　(3)加工的零件精度高，尺寸分散度小，装配容易，不再需要"修配"。这是由于加工过程自动化，不受人的情绪和疲劳影响的结果。计算机还可以自动进行刀具寿命管理，不会因刀具磨损而影响工件精度和其一致性。最近，数控系统中增加了机床误差、加工误差修正补偿的功能，使加工精度得到进一步提高。

　　(4)可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。这是自动化带来的效果(可以自动更换刀具)，如加工中心，在工件装夹好后，可实现钻、铣、攻丝、扩孔等多工序的加工。这些多工序是在同一基面、同一次装夹下实现的，提高了相关的加工精度。现已出现其他工序集中的机床，如车削中心、车铣中心、磨削中心等。

　　(5)拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。这是在配备多种传感器条件下，计算机威力的体现。可以实现白班有人看管并做好充分准备工作，使得二班、三班在无人条件下自动加工。由此带来的劳动生产率的提高和生产周期的缩短等是非常明显的。

　　(6)数控加工降低了工人的劳动程度，节省了劳动力(一个人可以看管多台机床)，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，并可对市场需求做出快速反应。此外，机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及C1MS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。

终上所述，对传统的普通机床进行数控电气化改造是一个推动科学生产力发展、改进生产劳动力配置、降低企业生产成本的利国利民的好事情。所以我们必须对传统的机床进行数控电气化改造。

二、 设计内容

　　C6150车床主要用于加工中小型轴类、盘类零件及螺纹加工。由床身主轴箱、刀架、尾座、进给箱、溜板箱组成。其传动系统有主运动传动和进给运动传动。电动机经主运动传动键把运动传给主轴，实现主运动，主运动传动键经过转换机构传给进给运动传动键，实现进给运动。主运动和进给运动通过机械装置联系在一起。

　　对C6150车床进行数字化改造，就是要把上述的主运动和进给运动的机械联系分离，把横向、纵向进给运动从原来的机械传动系统总分离出来，使其与主运动脱开，成为相互独立的运动。主运动（主轴）和横向、纵向进给运动分别由各自的驱动源驱动。

　　对于主轴来说，多由配置变频调速器的交流电动机驱动。对于横向、纵向进给系统来说，分别由步进电机驱动。对于车床的控制则通过由单片机、驱动电源、步进电机、专用控制器组成的开环控制。由单片机或单板机按照输入的加工程序进行插补运算，由软件或硬件实现脉冲分配输出一系列脉冲，经功率放大后，驱动横向、纵向的步进电动机实现进给。数控装置通过一定方式控制主轴驱动，实现主轴的无极变速。

三、 设计方案

车床主传动改造的具体方案是：

1， 把原来的机床进行大修，保留机床导轨、主轴、溜板、尾架部件，其余拆除。大修时应当维持原机床的运动精度，尽量减小导轨副、丝杠副的阻力，以提高步进电机驱动转矩的有效率。

2， 主轴由配置变频调速器的三相异步电动机驱动。改造原有的主轴箱，扩大调速范围，根据车床的使用范围设计传动系统和主轴组件，实现分段无极调速。

为加工螺纹，在主轴后端加光电编码器，它是一种角位移传感器，伴随着主轴旋转连续发出脉冲信号。主轴应有准停控制和正反转控制。

对主轴传动的一般要求是，机床要有较宽的调速范围，以保证加工时选用合理的切削用量，获得最佳的生产率；加工精度和表面质量；要求主轴在全速度范围内均能提供切削所需功率，尽可能在全速度范围内提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范围要宽；要求主轴在正、反向转动时均可以自动加、减速控制，而且控制时间要短。

3， 横向、纵向系统分别由步进电动机和减速器以及滚珠丝杠螺母副、丝杠轴承、运动部件组成系统。

4， 进给系统传动要求具有较高的定位精度和良好的动态响应特性，即系统跟踪指令信号的响应快、稳定性好。

四、 工作进度排

1. 明确设计任务、熟悉设计课题、搜集有关资料；

　　8月7日前完成

2. 在熟悉课题要求的前提下，进入课题实施阶段，进行有关方面知识的准备、撰写开题报告、翻译一篇与设计课题相关的英文资料； 8月30日前完成

3. 根据改造的要求提出改造的思路、拟定改造的方案；9月5日前完成

4. 进行机械结构改造设计（主轴箱装配图及2个零件图）；

　　9月10日前完成

5. 进行系统的动态特性分析、列写系统方程；

　　9月25日前完成

6. 进行主传动电机控制系统的设计（绘制控制系统图）；

　　10月10日前完成

7. 编写毕业设计说明书并打印；

　　10月20日前完成

8. 程序文件的整理、存储介质的制作、准备答辩。

　　11月9日前完成

濉?最终目标

　　本设计是将普通车床改造为具有数控车床性能车床，特别是车床的主传动方面的设计则是整个车床数控改造的关键，为了实现数控车床主轴变速要求，本课题控制系统采用变频器调速，与机械部分所设计的传动链共同组成车床主传动的运动，整体采用数控装置全面控制。

六、 研究基础

对C6150普通车床电气化改造应用到了普通车床加工工艺、车加工技术，普通车床制造原理、机械制造技术；机电一体化设计；数控车床加工工艺、数控车床加工技术，数控车床制造原理；步进电机技术；数控装置技术;变频器技术等基础知识。

摺?指导老师审核意见

指导老师签名

年 月 日

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