湖南铁道职业技术学院。
hunan railway professional technology college
毕业设计。题目 : ck6150经济型数控车床主轴系统及电动刀架的设计。
系别机电工程系。
学生姓名刘俊友。
专业与班级数控维修092班。
指导老师范芳洪老师。
完成时间： 2024年12月。
湖南铁道职业技术学院。
毕业设计评阅书。
1. 指导教师评语：
签名：年月日。
2 . 答辩委员会综合评语：
经毕业设计(**)答辩委员会综合评定成绩为：
答辩委员会主任(签字):
毕业设计评分标准。
第1章前言。
1.1 数控车床简介。
1.1.1 数控车床的用途
数控车床主要用于加工轴类和盘类的回转体零件，如车削内外圆柱表面、圆锥表面，回转曲面和端面以及加工内外螺纹等。
1.1.2 数控车床的组成及布局。
1．数控车床的组成。
数控车床由数控车床主机、数控系统、驱动系统、辅助装置、机外编码器五个部分组成。
1)数控车床主机即数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。
2)数控系统即数字控制系统，是数控车床实现自动加工的核心。主要南输入／输出装置、监视器、主控制系统、可编程序控制器、各类输入／输出接口等组成。
3)驱动系统即伺服系统，是数控系统和车床本体之问的电传动联系环节。主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。
4)辅助装置是为了加工服务的配套部分，主要包括自动换刀装置atc(automafictool changer)、自动交换工作台机构apc(automatic pallet changer)、工件夹紧放松机构、液压控制系统、气动装置、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载保护装置等。
2．数控车床的布局。
机床的布局是满足总体设计要求的具体实施办法的重要一环。因此，布局也是一种总体的优化设计。数控车床布局形式受到工件尺寸、质量和形状，机床生产率，机床精度，操纵方便的运行要求和安全与环境保护的要求的影响。
随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局可有卧式车床、端面车床、单柱立式车床、双柱立式车床和龙门移动式立式车床的变化，如图1-1所示。
图1-1工件尺寸、质量对车床布局的影响。
1)床身和导轨床身的结构对机床的布局有很大影响。床身是机床的主要承载部件，是机床的主体。
2)刀架布局刀架是数控车床的重要部件，它对机床整体布局影响很大。两坐标连续控制的数控车床，一般都采用12工位的回转刀盘(也有工位的)。回转刀架在机床上的布局主要有两种：
一种是适用于加工轴类和盘形类零件的刀架，其回转轴与主轴平行；另一种是专门用于加工盘形类零件的刀架，其回转轴与主轴垂直。此外，还有分别加装在两个滑板上的回转刀架的结构形式，这种结构的数控车床称为双刀架四坐标数控车床。
1.1.3数控车床的分类。
随着数控车床制造技术的不断发展，数控车床的品种已经基本齐全，规格繁多，可以按照以下方法来进行分类。
1.按数控系统的功能分类。
1)经济型数控车床。
2)全功能型数控车床。
3)车削中心车削中心。
4)fmc车床
2．按主轴的配置形式分类。
(1)卧式数控车床
(2)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。
2)四轴控制的数控车床。
第2章数控车床总体设计方案。
2.1 ck6150经济型数控车床的主轴系统和刀架的设计要求。
根据ck6150的技术规格要求，合理的设计主轴伺服系统及自动换刀装置。要求选择合适的数控系统、主轴驱动装置并设置相关的参数能准确地控制主轴，能够车螺纹；合理设计电动刀架并工作可靠。控制系统设计简单可靠，保护措施完备。
下表是ck6150经济型数控车床的技术规格的主要参数：
表2-1机床的主要参数。
2.2 总体设计方案的确定。
ck6150型数控卧式车床属于经济型数控车床，根据此次设计任务书的要求，我们主要设计车床的主轴系统部分与电动刀架部分。
主轴部分：包括传动部分的设计、编码器的设计选择、变频器的选择、电动机的选择与设计以及控制部分的设计。
刀架部分：包括刀架的选型设计、plc程序的设计及工作原理设计。
安装与调试：主轴的调试、电动刀架的调试、编码器的连接与调试、主轴驱动系统的安装于调试。
此次设计涉及到机床的机械传动部分和电气控制部分，电气部分包括数控装置的选型、主轴系统（驱动器的选择，主轴电机的选择）、电路图（主轴电路，控制电路，数控系统与主轴系统的连接概述图等）、电气电路图（刀架部分）；机械部分主要包括主轴传动部分（主轴系统的安装，主轴的润滑保养），最后就是安装与调试部分，包括主轴的调试、电动刀架的调试、编码器的连接与调试、主轴驱动系统的参数设置与调试等等。
第3章数控系统的选型。
3.1 数控系统的介绍。
常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。
3.1.1.法兰克（fanuc）系统简介：
fanuc系统是日本富士通公司的产品，通常其中文译名为发那科。fanuc系统进入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有fanuc 0、fanuc16、fanuc18、fanuc21等。在这些型号中，使用最为广泛的是fanuc0系列。
系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。fanuc系统设计了比较健全的自我保护电路。
pmc信号和pmc功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制pmc控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行rs232c接口，以太网接口，能够完成pc和机床之间的数据传输。
fanuc系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。fanuc系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。
鉴于前述的特点，fanuc系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。
我们可以通过常见的fanuc 0系列了解整个fanuc系统的特点。
（1） 刚性攻丝
主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。
（2）复合加工循环
复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。
（3）圆柱插补
适用于切削圆柱上的槽，能够按照圆柱表面的展开图进行编程。
（4）直接尺寸编程
可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。
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