【正文】 系統(tǒng)主要有三種結(jié)構(gòu)類型，改造時，應(yīng)根據(jù)具體需求情況進行選擇。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電動機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。 數(shù)控 化 改造必須首先對機床機械主體部分進行再設(shè)計再制造，使其達到數(shù)控化的要求。 第二，改造的費用要合適，經(jīng)濟性好。主要有北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 7 下述性能和精度的選擇需要在改裝前確定。 （ 3） 脈沖當(dāng)量：在 ~ 內(nèi)選取，通常 Z 向為 X 向的 2 倍。 （ 7） 刀架是否需要配置自動轉(zhuǎn)位刀架，若配置需要確定工位數(shù)。 以上是 機 床數(shù)控改造時需要考慮的一些通用性能指標(biāo)，有的 機 床改造根據(jù)需要還會有些專門的要求，如車削大螺距螺紋、在惡劣的環(huán)境下工作的防塵干擾、 刀具 高精度對刀等，這個時候就應(yīng)有針對性的專門設(shè)計。 （ 1）大溜板相對于床身中軸線的不平行度，中溜板相對于床身中軸線的不垂直度，在改造前如不進行精度恢復(fù)，則無法在改造后用其他方法消除其引發(fā)的誤差。為確保運動性能與使用壽命，有必要選擇大直徑、大節(jié)距的滾珠絲杠副，并采用兩端固定支承，安裝時預(yù)加較大的預(yù)緊力，以克服溫度造成的尺寸變化。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。在每個子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方。 （ 4）落實參與改造人員和責(zé)任。根據(jù)各個劃分開的子系統(tǒng)，確定人員職責(zé)，有主有次，便于組織與協(xié)調(diào)。停機改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實際情況確定，考慮因素有生產(chǎn)緊張程度、人員技術(shù)水平、準(zhǔn)備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復(fù)雜程度，甚至還包括天氣情況等。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個改造工作銜接得當(dāng)。 （ 3）新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計。機床電氣系統(tǒng)改造后，必然對操作、編程人員帶來新的要求。 （ 5）調(diào)試步驟與驗收標(biāo)準(zhǔn)的確定。驗收標(biāo)準(zhǔn)是對新系統(tǒng)的考核，制定時必須實事求是，過高或過低的標(biāo)準(zhǔn)都會對改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細(xì)進行，及時在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆（局部改造情況下）。 （ 4）合理安排 新系統(tǒng)位置及布線。調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行。 驗收及后期工作 驗收工作應(yīng)聘請有關(guān)的專業(yè)人員共同參加，并按已制定的驗收標(biāo)準(zhǔn)進行。 （ 2）電氣控制功能和控制精度驗收。獲得量化的指標(biāo)差。 （ 4）圖紙、資料驗收。每次改造結(jié)束后應(yīng)及時總結(jié)，既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，也有利于整個企業(yè)的技術(shù)進步。 齒輪副 一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。普通 機 床數(shù)控化改造時一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用進給伺服（或步進）傳動鏈分別代替，具體體現(xiàn)為： Z 軸：縱向電動機 ─ 減速箱（或聯(lián)軸器） ─ 縱向滾珠絲杠 ─ 大拖板，縱向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量和螺距。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在 90％以上；精度高，壽命長；起動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電動機起動力矩。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠 ，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。因此可滿足較高精度零件加工要求。但應(yīng)注意，由于滾珠絲杠副不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，因此絲杠立式和傾斜使用時，應(yīng)增加制動裝置或平衡裝置。 改造時各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原 T 型絲杠直徑相近，對有特殊要求的機床還應(yīng)根據(jù)桿系的穩(wěn)定性計算其臨界轉(zhuǎn)速，最終確定滾珠絲杠的直徑。 2. 機床導(dǎo)軌 對數(shù)控 機 床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通 機 床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、耐磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。 3. 電動機與絲杠的連接 在滿足機床要求的前提下，為減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動誤差，多將電動機與絲杠副通過聯(lián)軸器直接連接，這要根據(jù)改造中實際情況來定。普通 機 床由主電動機經(jīng)皮帶傳動，經(jīng)主軸變速箱帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸箱經(jīng)手動或自動變速獲得 9～ 24 級轉(zhuǎn)速，通過電磁或液壓離合器操縱主軸的變速和正反轉(zhuǎn)，而數(shù)控車床主軸箱由電主軸或傳統(tǒng)機械主軸單元加變頻電動機和變頻器組成。 機床能否進行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一重要部分，傳統(tǒng) 機 床加工螺紋時往往是通過掛輪組來完成，加工不同的螺紋則需不同的掛輪組，操作起來十分麻煩。 刀架部分的改造 目前數(shù)控機床刀架基本為電動刀架，其特點是定位更準(zhǔn)確、迅速。臥式轉(zhuǎn)塔刀架價格相對較貴，改造中常用立式四工位電動刀架。 機床防護 機床改造后整個防護分局部防護、半防護和全防護三種。實際操作起來，以前兩種用得最多，也最易操作。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護罩。 在機測量 具有的高精度、高效率、數(shù)字化、柔性化等優(yōu)點，因而它不僅在精密檢測和產(chǎn)品質(zhì)量控制上扮演著重要角色，同時在設(shè)計、生產(chǎn)過程控制和模具制造方面發(fā)揮著越來越重要的作用。要求其動作一般是 X、 Z 向快進，工進、快退。 將 PLC 及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件組合，這些問題是可以解決的。選用晶體管輸出型的 PLC。刀架轉(zhuǎn)位、車刀進、退可由手動或自動程序控制。根據(jù)圖 31 得，輸出需 9 點。 驅(qū)動器 amp。 圖 33 總程序框圖 手動程序梯形圖設(shè)計 手動程序、自動程序需根據(jù)具體零件設(shè)計，這里僅以 Z 向快進、工進、快退的動作為例加以說明。通過 T63 計時及 Y2 觸點組合，產(chǎn)生頻率為 103/2i 的脈沖信號（ i 為計時時間，根據(jù)需要設(shè)定，單位為 ms），驅(qū)動 Z 向快進。同時，我國現(xiàn)有大量可用的普通 機 床，對這些 機 床進行數(shù)控化改造是用少的投資來提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑。系統(tǒng)軟件主要包括上位機人機界面、上下位機通信程序和 PLC 程序等幾部分。動態(tài)鏈接庫 PComm32提供函數(shù)同底層的虛擬設(shè)備驅(qū)動程序進行數(shù)據(jù)交換，然后由虛擬設(shè)備驅(qū)動程序直接和PMAC 交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)參數(shù)配置界面可以方便地配置 M 變量、 I 變量、電動機參數(shù)等各個系統(tǒng)參數(shù)。在線幫助界面為用戶提供該人機界面的使用幫助說明。 PLC 程序的編制 系統(tǒng)的 PLC 程序主要完成系統(tǒng)的初始化和對各種輸入 /輸出量進行監(jiān)控，主要包括限位、冷卻、潤滑、指示燈管理、主軸電動機起停等子程序。 PLC 程序的語法采用 IF~ELSE 結(jié)構(gòu)的類 C 語言，開發(fā)者很容易就能寫出所需的 PLC 程序，然后可利用 PMAC 自帶的軟件開發(fā)平臺進行編輯、編譯，最后下載到 PMAC 卡中運行。 圖 42 采用 8255 輸出口并行控制步進電動機的框圖 步進電動機的轉(zhuǎn)向控制 以三相六拍步進電動機為例，其 X向步進電動機環(huán)形分配器的輸出狀態(tài)如 表 。 圖 43 步進電動機的轉(zhuǎn)向控制程序流程圖 中斷子程序 保護現(xiàn)場 電動機正轉(zhuǎn) 取出正轉(zhuǎn)控制碼 輸出控制碼至 8255 的 A 口、 B 口 調(diào)延時子程序 返 回 取出反轉(zhuǎn)控制碼 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 22 步進電動機速度控制 控制步進電動機的速度，實際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出時鐘脈沖的頻率或換相的周期。 升降速規(guī)律一般有兩種選擇：①按照直線規(guī)律升降速；②按照指數(shù)規(guī)律升降速。程序流程圖如圖 44 所示。鑒于這些零件不但形狀復(fù)雜、工藝要求高，一旦出現(xiàn)廢品就會造成很大損失，因此，如何提升 機床數(shù)控化 的制造質(zhì)量意義是很大的。 溫度補償和刀具磨損補償 經(jīng)過對可能引起的原因較全面的剖析，確認(rèn)是環(huán)境溫度變化造成的，顯然，若不采取補償措施就難以消除由此引起的誤差。 同樣地，進行溫度補償或刀具磨損補償也可采用另 —種方法。 機床加工參數(shù)的設(shè)定 鋁質(zhì)缸體需鋃嵌缸套，缸套是外購件，這臺加工中心的一道工序即是加工該缸套安裝平面。二個工作臺所處位置總是對應(yīng)機床前、后部的 “上下料 ”和 “加工 ”工位，即當(dāng)一組工件處于加工工位被順序進行加上時，操作工則在上下料工位從事工序完畢后的卸料和再次上料。但定位裝置的原理和結(jié)構(gòu)決定了、也確保了微量偏移只可能是平移，而不可能是歪斜。即當(dāng)在線測量的結(jié)果小于 177。從左至右顯示了這些孔，其中第 4個，也是最右側(cè)一個正所處在待測（ 相當(dāng)于 “加工 ”）位置。為此，必須先對工件進行 “找正 ”，即利用機床的隨機檢測系統(tǒng)在加工前先逐個對每個毛坯孔進行測量。經(jīng)改裝后的軸類零件專用機床能夠正常運轉(zhuǎn)，機床研制成功。 在機床研制過程中，由于時間的限制，還有許多方面的工作需要作進一步的研究和完善，以提高機床的性能，需要作進一步的研究的工作包括： （ 1）對軸類零件專用機床的動態(tài)特性和加工誤差作進一步分析，使機床能得到最優(yōu)秀的動態(tài)性能和最小的加工誤差。 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 27 致 謝 時光荏苒，不知不覺 兩年半的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 ， 從學(xué)校畢業(yè)參加工作，再到返回校園繼續(xù)求學(xué)， 使我更加珍視這份求學(xué)經(jīng)歷。從他們那里我也學(xué)到了很多知識和做人的道理。 在 項目施工、 編程 、 調(diào)試過程及論文寫作過程中受到了指導(dǎo)教師 姚行洲 老師的傾心指導(dǎo)，并 得 到了 同事 的大力幫助，畢業(yè)設(shè)計才得以完成 ， 在此表示感謝。 衷心感謝論文開題、期 間輔導(dǎo) 、答辯階段一直細(xì)心聆聽我的論文構(gòu)想，并提出許多寶貴建議的各位老師們，他們高度負(fù)責(zé)、誨人不倦的精神令我感動不已，同時也給予了我論文寫作下去的信心和力量 。靜下心來，回頭看看自己的求學(xué)歷程，心中充滿著感激之言。 計量 檢定 是一個精而專的工作，初到的我是努力學(xué)習(xí)的階段， “三人行，必有我?guī)?”，計量室的每一位同事都是我的老師，他們豐富經(jīng)驗和實際操作對于我來說就是一筆寶貴的財富。基本達到了機床改裝前所提出的技術(shù)要求，為工廠帶來了直接經(jīng)濟效益。此外，在找正的同時，還可以得到鑄孔的毛坯余量，若進一步利用變量編程，還可以實現(xiàn)毛坯余量的自動分配，這樣就既能保證孔加工過程中切削力不會過大，以免損傷機床和刀具，又能提高刀具的耐用度，以使工作效率達到最高。 但四個孔呈輻射、散布狀，孔徑和中心高又相差很大。并在之后的加工過程中，通過在切削量參數(shù)小引入對應(yīng)的補償值，以消除夾具偏移的帶來的影響，從而確保工件的制造質(zhì)量。具體的實施方法是在工作臺上夾具的上部設(shè)一基準(zhǔn)塊，當(dāng)上作臺置于機床的加工工位時，在對工件實施切削加工前，動力頭先調(diào)出測頭，打在基準(zhǔn)塊的小平面上，通過與預(yù)先的設(shè)定值相比較來判斷夾具的 狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)超出允許范圍的偏差時，即通知操作人員或機修人員進行處理。再落入由四個錐體、錐孔組成的，依靠錐面匹配的定位裝置。 這道工序需控制的 h 值是由缸體的底平面到上平面的高度 Hi 和缸套的高度決定的，即： h=Hi－ L 由于缸體底平面固定于機床夾具的支承面，后者是加工的基準(zhǔn)面，而 L 是定值，北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 24 因此為了確保得到一致的 h 值，就必須通過在線檢測獲取每個工件的片 Hi 值后，再來確定對應(yīng)的切削量 m： m= Hi－ （ h+L） 具體做法觸發(fā)式測頭順序在缸體的上平面測量 4 個點，并按得到的數(shù)據(jù)取平均值，然后由之前的已設(shè)定值來求出相對應(yīng)的切削量，作為 下 道工序加工缸套安裝面時的依據(jù)。若發(fā)現(xiàn)有較大偏差，即根據(jù)設(shè)定的補償方式自動調(diào)整加工參量。方法是：在刀庫中配一觸發(fā)式測頭，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻次（如1 次 /10 件），如同一把刀具般地取出，打在安裝工件的夾具上的某一固定位置。 機床 數(shù)控 化 多年前在國內(nèi)機械制造業(yè)，包括汽車、航空、航天行業(yè)已有所應(yīng)用，但裝備隨機檢測系統(tǒng)則還足近十年來才出現(xiàn)的現(xiàn)象。尤其是用于發(fā)動機中的缸體、缸蓋，變速箱中的殼體等復(fù)雜零件的加工過程中，如何利用機床內(nèi)隨機量儀的在機測量功能，通過對刀具、工件、夾具等的檢測和補償，有效地提升了工件的制造質(zhì)量和工序質(zhì)量。升速時使用脈沖串逐漸加密，減速時使脈沖串逐漸稀疏。 步進 電動機加減速控制 在 數(shù)控系統(tǒng)中，為保證機床在起動或停止時不產(chǎn)生沖擊、失步、超程及振蕩，必須對送到進給電動機的進給頻率或電壓進行加減速控制?？蓪⑸鲜霾竭M電動機所需的環(huán)形分配器輸出狀態(tài)表存人內(nèi)存 EPROM 中，根據(jù)步 進電動機的運轉(zhuǎn)方向按表地址的正向及反向，順序依次取出地址的內(nèi)容至 8255A 口或 B 口，驅(qū)動電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 機床控制系統(tǒng)的控制對象是機床的移動部件（如工作臺、刀架等）控制量為移動部件的位移（或角度）和速度，控制信號來自數(shù)控裝置的進給脈沖，控制作用就是驅(qū)