【正文】 f conventional CA6140 ordinary lathe control scheme proposed and puter numerical control system design, the improvement of the machining accuracy and expand the scope of use of machine tools, and to increase productivity. This paper illustrates the general reform of CNC lathe, simple design process is introduced, including mechanical part of mechanical transmission system in main transmission system, and to drive shaft encoder system transformation. It expounded Siemens 802S numericalcontrolled system, introduces the position of Siemens 802S system by using the microputer control parts design, including the choice of system, NC machine tools in vertical and horizontal transmission system design, selection of stepping motor and electrical control part design, the results show that the machine has a plete NC machining function and good performance, strong antijamming capability, reliability, can adapt the broader processing requirements of small and mediumsized enterprises, and to meet the plex shape, high precision machining needs, greatly improved the petitiveness of enterprises, the modification to enterprise year brings direct economic benefits, nearly half the good social benefits.Key words： Ordinary lathe CNC transformation Stepping motor Economical CNC system CNC turret目錄1 緒 論 ................................................................1 課題背景 ..........................................................1 機(jī)床改造的內(nèi)容及意義 ..............................................1 研究意義 ......................................................1 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 ........................................2 數(shù)控化改造后機(jī)床的優(yōu)越性 ......................................2 機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造主要解決的問題 ..............................22 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 .......................................................4 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ......................................................4 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ......................................................4 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ....................................................43 機(jī)械部分的改造 ......................................................64 步進(jìn)電機(jī)的選擇 ......................................................8 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用原則 ..............................................8 步距角 α ......................................................8 精度 ..........................................................9 轉(zhuǎn)矩 ..........................................................9 啟動(dòng)頻率 ......................................................9 縱向步進(jìn)電機(jī)的選擇 ...............................................10 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 ...........................................10 步距角的選擇 .................................................10 矩頻特性： ...................................................11 據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性計(jì)算加減速時(shí)間校核的快速性 ...............14 橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇 ...............................................14 步距角的確定 .................................................14 距頻特性 .....................................................155 主軸交流伺服電機(jī) ...................................................18 主軸的變速范圍 ...................................................18 初選主軸電機(jī)的型號(hào) ...............................................18 主軸電機(jī)的校核 ...................................................196 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................20 控制系統(tǒng)的功能要求 ...............................................20 簡(jiǎn)介西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng) ..........................................20 802S 數(shù)控系統(tǒng)的組成 ..............................................22 主軸系統(tǒng)的改造 ...................................................24 機(jī)床控制系統(tǒng)改造 .................................................25 編寫 PLC 用戶程序 .................................................26 驅(qū)動(dòng)器調(diào)試 .......................................................27結(jié) 論 ................................................................28參考文獻(xiàn) ..............................................................29致 謝 ................................................................31附 錄 ................................................................32附錄 1： 說(shuō)明書中各符號(hào)一覽表 ........................................32附錄 2： 外文資料翻譯 ................................................331 緒 論 課題背景1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。CA6140 普通車床的數(shù)控技術(shù)改造（電氣部分）摘要：文章針對(duì)現(xiàn)有常規(guī) CA6140 普通車床的缺點(diǎn)提出了數(shù)控改造方案和微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高加工精度和擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6％。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能；另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。(2)縱向和橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇。2)機(jī)床數(shù)控化改造可以提高機(jī)床的性能和質(zhì)量，加工出普通機(jī)床難以加工或者不能加工的復(fù)雜型面零件。還可以提示操作者機(jī)床故障或編程錯(cuò)誤等機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。(3) 翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC進(jìn)行更新。CNC 系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的性能/價(jià)格比較高，比較適合于經(jīng)濟(jì)型與普及型車、銑、磨床的控制?？煽啃愿?，易于安裝（2）SINUMERIK 802S 可控制 4 個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸。SINUMERIK 802S 集成了內(nèi)置 PLC 系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制。它由 PCU（控制面板單元）、鍵盤、PP72/48（輸入輸出模塊）、24V 電源、驅(qū)動(dòng)器 SMODRIVE611UE、1FK6 系列數(shù)字伺服電機(jī)和1PH7 系列數(shù)字主軸電動(dòng)機(jī)等部分組成。 根據(jù)S802D系統(tǒng)簡(jiǎn)明調(diào)試指南技術(shù)手冊(cè),S802的PCU單元主要完成數(shù)控加工程序的處理及邏輯運(yùn)算 ,有7個(gè)對(duì)外連接端口，X4(9芯孔式D 型插座)為PROFIBUS端口 ,用于與驅(qū)動(dòng)器SIMODRIVE611UE模塊上的X423接口相連接 ,通過(guò)該端口與輸入輸出模塊PP72 /48上的 X2接口(9芯孔式D型插座)相連,再通過(guò)X11X22X333 接口與機(jī)床控制面板 MCP相連實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制。輸入輸出模塊PP72/48主要完成內(nèi)部PLC與外部設(shè)備的信號(hào)傳輸功能，每個(gè)模塊具有三個(gè)獨(dú)立的50芯插槽，每個(gè)插槽中包括了24位數(shù)字量輸入和16位數(shù)字量輸出。802S的位置環(huán)控制由PCU完成。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的選擇數(shù)控機(jī)床按伺服控制主要有三種類型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱該之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。3 機(jī)械部分的改造為了充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能，保證改造后的車床在系統(tǒng)控制下重復(fù)定位精度，微機(jī)進(jìn)給無(wú)爬行，使用壽命長(zhǎng)、外型美觀，機(jī)械部分作了如下改動(dòng)。而導(dǎo)軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高 5 至 10 倍。(3) 拖板拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是連續(xù)控制，對(duì)被加工零件的最后坐標(biāo)精度將受拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。①在傳動(dòng)裝置的布局上采用減速齒輪箱來(lái)提高傳動(dòng)扭矩和傳動(dòng)精度(分辨率為)。但將影響其傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且這種調(diào)整法的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低。③采用滾珠絲杠代替原滑動(dòng)絲杠，提高傳動(dòng)靈敏性和降低功率、步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。(5) 拖板箱采用數(shù)控系統(tǒng)控制。改造后機(jī)床的啟動(dòng)、停機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。因此，在伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除某些操作特別頻繁或交流伺服電動(dòng)機(jī)在發(fā)熱和起、制動(dòng)特性不能滿足要求時(shí)，選擇直流伺服電動(dòng)