【正文】 畢業(yè)設計 第 8 頁 一階段從 1958 年到 1979 年，即封閉式發(fā)展階段。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。 (1)奠定了數(shù)控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術我國現(xiàn)在己基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產(chǎn)業(yè)化。 (3)建立了一支 數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍雖然在數(shù)控技術的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數(shù)控技術的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低 。 畢業(yè)設計 第 9 頁 (3)可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱 。對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足 。 (3)機 制方面不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。強調(diào)市場需求為導向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機 (如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機 械、重點行業(yè)關鍵設備等 )帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。 ，也可以進行智能化數(shù)控設備改造。針對目前同類數(shù)控設備使用中存在的問題，經(jīng)過仔細的研究和分析系統(tǒng)特性，在改造設備時所有限位保護電路均采用負邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生 。成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭能力的 4 個要素，采用傳統(tǒng)的非數(shù)控生 產(chǎn)方式只有達到一定閉值的大批量的規(guī)模生產(chǎn)才能取得上述 4 個方面的統(tǒng)一。所謂制造裝備及制造系統(tǒng)的柔性化是指當產(chǎn)品的品種的需求發(fā)生變 化時，它們?nèi)阅茉跐M足經(jīng)濟性的前提下，實現(xiàn)及時轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的適應能力。如何達到上述要求，進一步提高其生產(chǎn)的柔性化，達到操作的簡便易行，在改造過程中利用成組技術，來把單件多品種生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成變品種的批量生產(chǎn)，設計共用化的程序存入系統(tǒng)， 減少編程的麻煩，提高了加工效率。通過改造，其目的就是要創(chuàng)新一些技術，以便進行推廣。要求改進后的設備能提高精度達到數(shù)控行業(yè)標準 (JB267082)[10]，同時滿足操作方便，對使用人員要求不高的要求。使設備發(fā)生電路開路或接觸不良時，應立即報警，防止意外事故發(fā)生，提高設備使用的安全性。 畢業(yè)設計 第 13 頁 二、 西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng)介紹 (一 )西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng)的基本功能 德國西門子公司生產(chǎn)的 802S 數(shù)控系統(tǒng)是一種專門針對中國市場開發(fā)的經(jīng)濟型機床數(shù)控系統(tǒng)。 ，具有 主軸編碼器反饋接口 [11]。 。 256K. 。 Z 軸的進給功率要求，通過計算，選擇 的步進電機。 100VA 的系統(tǒng)電源隔離變壓器。 畢業(yè)設計 第 15 頁 具體情況如表 21所示。其中 0— lOV為主軸正轉(zhuǎn)速度控制 (執(zhí)行 M3 指令 )， 0— 10V 為主軸反轉(zhuǎn)速度控制 (執(zhí)行 M4 指令 )。 變頻器的故障報警輸出作為系統(tǒng)的報警輸入，如果主軸出現(xiàn)過流、短 路、過熱等故障時均可及時停止系統(tǒng)的運行，并發(fā)出報警信號。限位輸入端采用負邏輯需對系統(tǒng)的相關參數(shù)進行修改?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實現(xiàn)，不會出現(xiàn)以上問題。 圖 31負邏輯輸入 圖 32正邏輯輸入 （ 1） 圖 31 所示的是負邏輯輸入的連接方法，信號輸入使用行程開關的常閉觸點在正常情況下 SQI 是閉合的，該輸入點的邏輯值為“ 1，當 SQI 被壓下斷開時輸入點邏輯值為“ 0。 軟件設置負邏輯需要把邏輯“ 1”改為無效狀態(tài)而邏輯“ 0”為有效狀態(tài)，其方法有兩種 : 第一，在 PLC 編程時通過程序?qū)崿F(xiàn)。本次改造對限位 等影響機床安全的輸入點采用負邏輯就是采用的第 2 種方法。 開關方式 用行程開關做參考點返回減速開關，用接近開關作為參考點檢測開關。如圖33 所示。為防止電源干擾，在驅(qū)動變壓器原邊與副邊之間繞有屏蔽層并接地。 圖 35 系統(tǒng)電源接地 良好合理的接地是系統(tǒng)可靠工作的重要保證。 畢業(yè)設計 第 21 頁 圖 36 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)接地 (三 )機床參數(shù)設置 根據(jù)機床使用要求和電路設計情況，進行機床參數(shù)設置。 畢業(yè)設計 第 24 頁 四、 數(shù)控車床總體改造方案及機械部分設計 (一 )設計要求 改造 C616 車床的基本思路是把原來的機床進行大修，只保留機床導軌、主軸、溜板、尾 座等部件，其余的全部撤除。并根據(jù)用戶的要求設計了新穎的外觀。刀架能實現(xiàn)縱向和橫向的進給運動，并具備在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具 :冷卻泵、潤滑泵的啟停 。拆掉普通絲桿、光桿進給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副 ?？傮w改造如圖 41所示。 由于是經(jīng)濟型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時，基本原則是在滿足使用 畢業(yè)設計 第 26 頁 要求的前提下，對機床的改動盡可能少，以降低成本。 (三 )傳動系統(tǒng)改裝設計與計算 縱向進給系統(tǒng)的設計如圖 42 圖 42 縱向進給系統(tǒng)裝配圖 己知條件 : 工作臺重量 :W = 80Kg=800N 時間常數(shù) :T=25ms 滾珠絲杠導程 :L=6mm 行程 :S=650mm 脈沖當量 : PmmP ?? 步距角 : P0360?? 快速進給速度 :Vmax =2m/min 由 機床設計手冊 可知，切削功率為 KWKPP C ????? ? 又因為 Pc = FzV/6120 畢業(yè)設計 第 27 頁 所以 Fz =6120Pc/V 取 V=100M/min，則主切削力 Fz=6120*由 金屬切削原理 可知，主切削力 FZYXPFZZ KfaCF FZfz? 查有關手冊得 Cfz=188kg/mm2=1880Mpa, Xfz=1 ,Yfz=, Kfz=1 從《機床設計手冊 中可得知，在一般車削外圓時 Zx FF )~(? Zy FF )~(? 取 Zx FF ? Zy FF ? 則 NNF x ??? NNF y ??? 綜合導軌車床絲 杠的軸向工作負載采用下面公式計算 )( WFfKFP Zx ??? 2 5 0)8 0 5 2 7( 6 ?????? 1)強度計算 (滾珠絲杠 ) 壽命值 L=60nT/1000000 DLvfLfnn ?/1 0 0 0/ ?? 主 =1000*100*0. 3/ (*80*6) =20r/min L=60*20*15000/1000000=18000000r 最大動負載 PfLC w3? ??? ? 選用 FCIB32X65E2 滾珠絲杠，其額定動負荷為 10689N，與上 面計算結(jié)果相比，強度足夠。0 ????? tgtgtgtg ???? 3)剛度驗算滾珠絲 杠在工作負載作用下的變形量 ? ?)2/(20 60 ??????? EFPLL 畢業(yè)設計 第 28 頁 ???? 因扭矩 M 引起的導程變形量△ L2 很小，可忽略，即△ L=? Ll。 總的轉(zhuǎn)動慣量 J為 )9 5 (1)( 21122 ??????? JJJJiJ ZZS 22 . 0 cmkgcmN ?? 3)所需轉(zhuǎn)動力距計算 畢業(yè)設計 第 29 頁 快速空載啟動時所需力距 M=Mamax+Mf+Mo 最大切削負載時所需力距 M=Mat+Mf+Mo+Mt 快速進給時所需力距 M=Mf 十 Mo 式中 Mamax 一空載啟動時折算到電動機軸上的加速度力矩 。 Mt 一折算到電動機軸上的切削負載力矩。39。 4)穩(wěn)定性驗算 由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠相同，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭?、一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強，故不再驗算。 Mq = 0ML / 0ML = Mmax=36. 91N. cm 則 :Mq= 為滿足最小步距要求，電動機選用五相十拍工作方式，則 Mq/Mjm=，所以步進電動機最大靜轉(zhuǎn)距 Mjm= Mq/ = 步進電動機最高工作頻率 fmax=Vmax/60 P? =1000/60*= 綜合考慮，選用 110BYG007 五相混合式步進電動機，能滿足使用要求 。程序 。程序狀態(tài) :程序停止 。MDA 方式點動方式?按“ JOG”鍵進行點動方式運行自動方式?按“ AUTO鍵進行自動方式運行 ； MDA 方式 按“ MDA”鍵進行 MDA 方式運行 ； 程序控 制狀態(tài) :程序段跳躍 。程序停止 。 用機床控制面板上回參考點鍵“ REF PO 工 NT”啟動“回參考點” : O坐標軸未回參考點 ①坐標軸已經(jīng)到達參考點 。 通過選擇另一種運行方式 (如 MDA, AUTO 或 JOG)可以結(jié)束該功能。 按確認鍵確認輸入，刀具補償參數(shù)窗口打開 。 移動光標到要修改的區(qū)域 。 2)操作步驟 通過操作軟鍵“參數(shù)”和“零點偏移”可以選擇零點偏置 。按“向下翻頁”鍵，屏幕上顯示下一頁零點偏置窗 :G56 和 G57。 2)操作步驟 可以通過機床控制面板上的 JOG 鍵選擇 JOG 運行方式。如果同時按動相應的坐標軸鍵和“快進”鍵，則坐標軸以快進速度運行 。 “加工”操作區(qū) 1)功能 在啟動程序之前必須要調(diào)整好系統(tǒng)和機床，因而在此也必須注意機床 生產(chǎn)廠家的安全說明。 用“選擇”鍵選擇待加工的程序，被選擇的程序名稱顯示在屏幕區(qū)“程序名”下 。用“復位”鍵中斷加工的零件程序，當按“ NC 啟動”鍵時將重新啟動，程序從頭開始運行。 畢業(yè)設計 第 38 頁
。 2)操作步驟 開出一窗口，輸入零件名稱和類型 。 8.“停 止”、“中斷”零件程序一“加工”操作區(qū) 1)功能 零件程序可以停止和中斷。 打開“程序目錄窗口”窗口 。再按一次點動鍵就可以去 除步進方式 。 只要相應的鍵一直按著，坐標軸就一直連續(xù)不斷地以設定數(shù)據(jù)中規(guī) 定的速度運行，如果設定數(shù)據(jù)中此值為“零”，則按照機床數(shù)據(jù)是存儲的 畢業(yè)設計 第 37 頁 值運行 。 運行方式一“加工”操作區(qū) 1)功能 在 JOG 運行方式中，可以使坐標軸 點動運行 。把光標移到待修改的范圍 。 按輸入鍵確認。參數(shù)表結(jié)構(gòu)因刀具類刀同而不同。 畢業(yè)設計 第 36 頁 出現(xiàn)輸入窗口，顯示所有給定的刀具號 。 如果選擇了錯誤的「 ,1 參考點方向，則不會產(chǎn)生運動 。步進增量 開機步驟見圖 52 所示。快速修調(diào) 。程序復位 程序停 按“ CYCLE STOP”鍵后程序停止運行 ；程序運行 按“ CYCLE STARE”鍵后程序開始運行 ； 程序復位一按“ RESET”鍵后程序復位運行方式 :點動方式 。診斷。 畢業(yè)設計 第 34 頁 五、 數(shù)控機床操作 (一 )數(shù)控機床操作 指南 圖 51 控制面板解釋 加工 。 電動機轉(zhuǎn)動慣量很小忽略，因此，總的轉(zhuǎn)動慣量 cmkgJJJ Sl ????? maxn = Vmax/Li=1000/4*1=250r/min 44m a xm a x ?????? ?? TJnM 畢業(yè)設計 第 32 頁 = =