【正文】 ................................................... 9 縱橫向進給傳動系統(tǒng)的改造 ................................................................................ 11 縱向 （ Z 方向） 進給傳動系統(tǒng)的改造 ...................................................... 11 橫向 （ X 方向） 進給系統(tǒng)的改造 .............................................................. 13 齒輪傳動間隙的消除 .................................................................................. 13 刀架部分的改造 .................................................................................................... 15 導(dǎo)軌的改造 .................................................................................................................... 16 導(dǎo)軌的改造 數(shù)控系統(tǒng)的類型及品牌選擇 ............................................................ 16 數(shù)控系統(tǒng)的類型 .......................................................................................... 16 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 .......................................................................................... 17 本章小結(jié) ................................................................................................................ 18 第 3 章 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 ............................................................................. 18 SINUMERIK 802S base line 數(shù)控系統(tǒng)特點 ........................................................... 18 電柜設(shè)計及電源選用 ............................................................................................. 19 數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接及接口設(shè)計 .......................................................................... 20 系統(tǒng)的接線 .................................................................................................. 20 PLC 輸入輸出接口定義 .............................................................................. 21 接口連接 ..................................................................................................... 22 步進電機的連接 ....................................................................................................... 27 回參考點配置 ....................................................................................................... 28 驅(qū)動電流設(shè)定 ....................................................................................................... 29 主控電路的設(shè)計 ................................................................................................... 29 本章小結(jié) ............................................................................................................... 30 第 4 章 機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計計算 ............................................................. 31 確 定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 ............................................................................................... 32 本科畢業(yè)設(shè)計 2 計算切削力 ........................................................................................................... 32 縱車外圓 ..................................................................................................... 32 橫切端面 ..................................................................................................... 32 滾珠絲杠螺母副的計算和選型 ............................................................................ 33 縱向進給絲杠 ............................................................................................. 33 橫向進給絲桿 ............................................................................................. 35 縱向及橫向滾珠絲杠副的幾何參數(shù) ......................................................... 37 貼塑導(dǎo)軌的應(yīng)用 ..........................................................................錯誤 !未定義書簽。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床不斷采用計算機、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，它的性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。 （ 1）高速、高效 機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。當(dāng)前，精密加工精度提高了兩個數(shù)量級，超精密加工精度進入納米級 (? m)，主軸回轉(zhuǎn)精度達到 ~? m，加工圓度為 ? m，加工表面粗糙度 Ra 值 等。1~ ? m。當(dāng)前國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障工作時間 (MTBF)在 (7~10)? 104 小時以上，整機平均無故障工作時間達 800 小時以上。 (3)柔性化和集成化 數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點 (數(shù)控單機、加工中心和控復(fù)合加工機床 )、線 (FMC、 FMS、 FTL、 FML)向面 (工段車間獨立制造島、 FA)、體 (CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng) )的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。國際上的主要數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)國及其廠家 都瞄準(zhǔn)通用個人計算機所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，自 80 年代末以來競相開本科畢業(yè)設(shè)計 5 發(fā)基于 PC 的 CNC，開展了針對開放式 CNC 的前、后臺標(biāo)準(zhǔn)的研究，基于 PC 的開放式 CNC 大致可分為四類： PC 連接型 CNC、 PC 內(nèi)裝型 NC、 NC 內(nèi)裝型 PC 和純軟件 NC。這種虛擬軸數(shù)控機床用軟件的復(fù)雜性代替?zhèn)鹘y(tǒng)機床機構(gòu)的復(fù)雜性，開拓了數(shù)控機床發(fā)展的新領(lǐng)域； (3)以計算機輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、因特網(wǎng)等為主體 的制造信息支持技術(shù)和智能化決策系統(tǒng)對機械加工中海量信息進行存儲和實時處理。從 70 年代開始，數(shù)控技術(shù)在車床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機床、電加工機床等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。改革開放以來，我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)發(fā) 展迅速，取得了更為喜人的成果。 本科畢業(yè)設(shè)計 6 目前我國可供市場的數(shù)控機床有 20xx 多種，覆蓋了超重型機床、高精度機床、特種加工機床、鍛壓機床、前沿高技術(shù)機床等領(lǐng)域，可與日本、德國、意大利、美國并駕齊驅(qū)。目前批量投入市場的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，具有性能價格比的優(yōu)勢，正在改變國外強手在中國市場上的壟斷局面。因此，普通機床的數(shù)控化改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對一些中小型企業(yè)更是如此。由此可見，我國目前仍然以生產(chǎn)普通機床為主，因此機床設(shè)備的數(shù)控化改造將會長期存在，據(jù)中國機電裝備維修與改造技術(shù)協(xié)會有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國每年大約有 10 萬臺普通機床需要改造，維修改造的市場前景十分廣闊。 本科畢業(yè)設(shè)計 7 第二章 車床總體改造方案設(shè)計 車床總體改造方案設(shè)計 數(shù)控化改造設(shè)計時，在滿足車床總體布局的前提下要盡可能利用原來的零部件，盡量減少 不必要的 改動量。要實現(xiàn)以上功能，確定總體改造方案如下 : (1)拆除原車床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪，用滾珠絲杠替換原有普通滑動絲杠，將選取的縱向滾珠絲杠副通過托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上，縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。 1X向滾珠絲杠副 2X向電機 3X 向減速器 4尾座 5Z 向減速器 6Z向電機 7支架 8Z 向滾珠絲杠副 9數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架 10主軸脈沖編碼器 圖 21 C6132 普通車床數(shù)控化改造示意圖 本科畢業(yè)設(shè)計 8 主傳動系統(tǒng)的改造 主軸無級變速的實現(xiàn) C6132 車床的主軸變速為手動、有級變速 (正轉(zhuǎn) 24級、反轉(zhuǎn) 12 級 )。采用方式二需要重新購買主軸伺服電機，另外主軸箱也要做相應(yīng)的改造以安裝伺服電機。電動機轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 之間的關(guān)系為： n=。 另外，變頻器能方便地與數(shù)控系統(tǒng)連接，控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。但在低速切削時，需要預(yù)置較大的 U／ f，在負(fù)載較輕的情況下，電動機的磁路常處于飽和狀態(tài)，勵磁電流較大。所以，除非對加工精度有特殊要求，一般沒有必要選擇此種控制方式。 數(shù)控車床連續(xù)運 轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量 (kVA)計算式如下： MCNMMCNMCNkIIIkUPkPP????? 3103c o s?? 式中 PM—— 負(fù)載所要求的電動機的軸輸出功率； η —— 電動機的效率 (通常約 O． 85)； cosφ —— 電動機的功率因素 (通常約O． 75) MU—— 電動機的電壓， 380V； MI—— 電動機工頻電源時的電流，為 15． 4A； k—— 電流波形的修正系數(shù) (PWM方式時取 1． 051． 10)； PCN—— 變頻器的額定容量， kVA； ICN—— 變頻器的額定電流， A； 由以上公式可得：? ?? ?? ?AkIIk V AIkUPk V AkPPMCNMMCNMCN o s33????????????????????? 選擇變頻器時應(yīng)同時滿足以上三個等式的關(guān)系。 主軸脈沖編碼器 的 安裝 為了使改造后的數(shù)控車