【正文】 ................................................... 9 縱橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 ................................................................................ 11 縱向 （ Z 方向） 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 ...................................................... 11 橫向 （ X 方向） 進(jìn)給系統(tǒng)的改造 .............................................................. 13 齒輪傳動(dòng)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(lèi)型及品牌選擇 ............................................................ 16 數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型 .......................................................................................... 16 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 .......................................................................................... 17 本章小結(jié) ................................................................................................................ 18 第 3 章 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 18 SINUMERIK 802S base line 數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn) ........................................................... 18 電柜設(shè)計(jì)及電源選用 ............................................................................................. 19 數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接及接口設(shè)計(jì) .......................................................................... 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(jìn)電機(jī)的連接 ....................................................................................................... 27 回參考點(diǎn)配置 ....................................................................................................... 28 驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定 ....................................................................................................... 29 主控電路的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 29 本章小結(jié) ............................................................................................................... 30 第 4 章 機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................. 31 確 定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 ............................................................................................... 32 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 計(jì)算切削力 ........................................................................................................... 32 縱車(chē)外圓 ..................................................................................................... 32 橫切端面 ..................................................................................................... 32 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 ............................................................................ 33 縱向進(jìn)給絲杠 ............................................................................................. 33 橫向進(jìn)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(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不斷采用計(jì)算機(jī)、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(kuò)大。 （ 1）高速、高效 機(jī)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(gè)數(shù)量級(jí)，超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí) (? m)，主軸回轉(zhuǎn)精度達(dá)到 ~? m，加工圓度為 ? m，加工表面粗糙度 Ra 值 等。1~ ? m。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障工作時(shí)間 (MTBF)在 (7~10)? 104 小時(shí)以上，整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間達(dá) 800 小時(shí)以上。 (3)柔性化和集成化 數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn) (數(shù)控單機(jī)、加工中心和控復(fù)合加工機(jī)床 )、線 (FMC、 FMS、 FTL、 FML)向面 (工段車(chē)間獨(dú)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(jì)性方向發(fā)展。國(guó)際上的主要數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)國(guó)及其廠家 都瞄準(zhǔn)通用個(gè)人計(jì)算機(jī)所具有的開(kāi)放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，自 80 年代末以來(lái)競(jìng)相開(kāi)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 發(fā)基于 PC 的 CNC，開(kāi)展了針對(duì)開(kāi)放式 CNC 的前、后臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的研究，基于 PC 的開(kāi)放式 CNC 大致可分為四類(lèi)： 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(jī)床用軟件的復(fù)雜性代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，開(kāi)拓了數(shù)控機(jī)床發(fā)展的新領(lǐng)域； (3)以計(jì)算機(jī)輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫(kù)、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(duì)機(jī)械加工中海量信息進(jìn)行存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)處理。從 70 年代開(kāi)始，數(shù)控技術(shù)在車(chē)床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床、電加工機(jī)床等領(lǐng)域全面展開(kāi)，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)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(jì) 6 目前我國(guó)可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有 20xx 多種，覆蓋了超重型機(jī)床、高精度機(jī)床、特種加工機(jī)床、鍛壓機(jī)床、前沿高技術(shù)機(jī)床等領(lǐng)域，可與日本、德國(guó)、意大利、美國(guó)并駕齊驅(qū)。目前批量投入市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，具有性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，正在改變國(guó)外強(qiáng)手在中國(guó)市場(chǎng)上的壟斷局面。因此，普通機(jī)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(duì)一些中小型企業(yè)更是如此。由此可見(jiàn)，我國(guó)目前仍然以生產(chǎn)普通機(jī)床為主，因此機(jī)床設(shè)備的數(shù)控化改造將會(huì)長(zhǎng)期存在，據(jù)中國(guó)機(jī)電裝備維修與改造技術(shù)協(xié)會(huì)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)每年大約有 10 萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床需要改造，維修改造的市場(chǎng)前景十分廣闊。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第二章 車(chē)床總體改造方案設(shè)計(jì) 車(chē)床總體改造方案設(shè)計(jì) 數(shù)控化改造設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足車(chē)床總體布局的前提下要盡可能利用原來(lái)的零部件，盡量減少 不必要的 改動(dòng)量。要實(shí)現(xiàn)以上功能，確定總體改造方案如下 : (1)拆除原車(chē)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(dòng)絲杠，將選取的縱向滾珠絲杠副通過(guò)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(jī) 3X 向減速器 4尾座 5Z 向減速器 6Z向電機(jī) 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(chē)床數(shù)控化改造示意圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 主軸無(wú)級(jí)變速的實(shí)現(xiàn) C6132 車(chē)床的主軸變速為手動(dòng)、有級(jí)變速 (正轉(zhuǎn) 24級(jí)、反轉(zhuǎn) 12 級(jí) )。采用方式二需要重新購(gòu)買(mǎi)主軸伺服電機(jī)，另外主軸箱也要做相應(yīng)的改造以安裝伺服電機(jī)。電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。但在低速切削時(shí)，需要預(yù)置較大的 U／ f，在負(fù)載較輕的情況下，電動(dòng)機(jī)的磁路常處于飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電流較大。所以，除非對(duì)加工精度有特殊要求，一般沒(méi)有必要選擇此種控制方式。 數(shù)控車(chē)床連續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量 (kVA)計(jì)算式如下： MCNMMCNMCNkIIIkUPkPP????? 3103c o s?? 式中 PM—— 負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率； η —— 電動(dòng)機(jī)的效率 (通常約 O． 85)； cosφ —— 電動(dòng)機(jī)的功率因素 (通常約O． 75) MU—— 電動(dòng)機(jī)的電壓， 380V； MI—— 電動(dòng)機(jī)工頻電源時(shí)的電流，為 15． 4A； k—— 電流波形的修正系數(shù) (PWM方式時(shí)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(shí)應(yīng)同時(shí)滿足以上三個(gè)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(chē)