油管螺纹车床的数控改造设计

油管螺纹车床的数控改造设计

论文摘要

由于机床以及技术的不断进步,机床改造是一个永恒的课题。数控技术由于其种种优点,使数控系统成为机械制造业的重要装备。因此,我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。石油管螺纹车床是石油行业专用车床,主要用于加工石油专用锥管螺纹。由于锥管螺纹的特殊性,在加工过程中,需要X、Z两个轴同时运动,才能加工出所需的运动轨迹。因此普通的管螺纹车床有一套特殊的锥度装置,这是它区别于普通车床的地方。而管螺纹车床的数控改造,就是去掉其锥度装置,代之以数控系统控制交流伺服驱动单元驱动交流伺服电机,达到两轴同时运动,从而产生锥度运行轨迹,以满足生产的需要。由于石油管螺纹牙型的特殊性,因此,在管螺纹车床的数控改造中,伺服电机及其驱动器的选择,其余量要比普通数控车床大。本文以典型的石油管螺纹车床的数控改造为例,设计了一套完整的数控机床自动控制系统。对在数控改造中遇到的诸多问题,包括系统运动控制方案、进给伺服系统、伺服电机、数控系统的选择和计算及电气系统的设计作了详细的研究设计,对数控系统的编程方法、参数设置、伺服系统的仿真、PLC梯形图编程作了逐一描述,为机床数控改造提供了一个可行的解决方案。特别详细介绍了数控系统的参数设置、自动回转刀架的电气设计和PLC梯形图设计,叙述了模拟接口与通用变频器的连接和参数设置,设计了典型的油管螺纹的数控加工程序。为了更好的进行交流伺服系统的参数设置,对交流伺服系统进行了Matlab仿真,并给出了典型的仿真结果,为机床的调试提供了科学的参考依据。机床改造完毕后,已投入现场应用且运行状态良好,证明了本方案的切实可行,也为生产单位取得了良好的经济效益。改造完后的机床,各项技术指标通过现场监测均已达到国家数控机床标准。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第1章 绪论
  • 1.1 数控系统发展简史及趋势
  • 1.2 机床数控化改造的必要性
  • 1.3 机床数控化改造的市场
  • 1.4 数控化改造的内容及优缺点
  • 1.5 机床数控改造主要步骤
  • 1.6 本文研究思路和结构安排
  • 第2章 交流伺服电机及选择
  • 2.1 交流伺服电动机的性能特点
  • 2.2 伺服电机的选择方法
  • 第3章 数控机床自动控制系统的设计与实现
  • 3.1 数控机床控制系统的基本构成
  • 3.2 控制系统的设计与实现
  • 3.2.1 总体方案设计
  • 3.2.2 电气回路设计
  • 3.2.3 数控系统的部件连接
  • 3.2.4 控制逻辑的设计及调试
  • 3.2.5 数控系统参数的调试
  • 3.2.6 试车
  • 第4章 三菱数控系统的PLC 及编程
  • 4.1 数控机床PLC
  • 4.2 PLC 开关量输入/输出接口
  • 4.3 PLC 在数控机床中的典型应用
  • 4.3.1 模拟主轴控制
  • 4.3.2 刀塔自动选刀控制
  • 第5章 三菱E60 数控系统操作及编程
  • 5.1 数控系统的主要功能
  • 5.2 数控机床的操作
  • 5.3 数控车床加工程序的编制
  • 5.4 石油管螺纹的数控加工
  • 第6章 数控车床进给伺服系统的仿真
  • 6.1 进给伺服系统的数学模型
  • 6.2 基于 Matlab/Simulink 的伺服系统的建模与仿真研究
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的学术成果
  • 附录
  • 致谢
  • 相关论文文献

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