【正文】 )01463t a n ( 463t a n)t a n (t a n0 ???? ???? ? ??? ?? 2）剛度驗(yàn)算。 根據(jù) aCC? （ aC 是絲杠的額定載荷，見表 5— 4）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷大于計(jì)算的最大工作載荷 ，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》電子版， 由上面初選絲杠 導(dǎo)程及計(jì)算所得的最大動(dòng)載荷，選取絲杠型號(hào)為CDM2020— 5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為 20mm，導(dǎo)程為 4mm，右旋螺紋，載荷鋼球?yàn)?5 圈，精度 3 級(jí)的定位滾珠絲杠副， CDM2020— 5 的額定動(dòng)載荷 10639N，故強(qiáng)度足夠。 2）滾珠循環(huán)方式選用外循環(huán)。 表 5— 3 80SJTM024C型伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù) 額定功率（ kw） 驅(qū)動(dòng)單元輸入電（ V ） AC220 額定電壓（ A ） 3 零速轉(zhuǎn)矩（ mN? ） 額定轉(zhuǎn)矩（ mN? ） 最大轉(zhuǎn)矩（ mN? ） 額定轉(zhuǎn)速（ min/r ） 2020 最高轉(zhuǎn)速（ min/r ） 2500 極對(duì)數(shù) 4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2cmkg? ） ? 重量（ kg ） 橫 向機(jī)械傳動(dòng)部分的數(shù)控化改造和設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）切削力的計(jì)算。 mNmNTTT f ??????? 3 3 )1 3 0 (0快 ④ 最大切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 切T 。 則 22441 cmkgcmkgJ ??????? ? 22442 3 9 cmkgcmkgJ ??????? ? 22443 cmkgcmkgJ ??????? ? 222 7 5 ]) ( 0 0 09 4 9 [)4032( cmkgJ F ???????? ② 快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T 。 3）各種工況下轉(zhuǎn)矩計(jì)算 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 24 頁(yè) ① 負(fù)載動(dòng)慣量計(jì)算。其中 步/ mmp ?? ； b? 參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》，初選 ??b? ； mmP 60 ? ，則 ????i 可選定齒輪齒數(shù)為 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 23 頁(yè) 403221 ??ZZi 齒輪材料采用 40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用 8024型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 ?i? 。根據(jù)公式 KL EIfF kk 22?? 式中 kf —— 絲杠支承方式系數(shù)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， ?kf（雙推簡(jiǎn)支）； E —— 材 料 彈 性 模 量 ， 對(duì) 于 鋼 ， M PaE ??（ 26 / cmN? ）； L —— 絲杠兩支承端距離，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， CDM4006— 5 絲杠兩支承端距離為 1600mm=160cm； K —— 滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 4/1?K ； I —— 截面慣性矩。 cmEA PFP m 6600 101 3 7 0 0 ?????? ?????? 滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導(dǎo)程變化 P?? 很小，可以忽略不計(jì)，即 01 PP ??? ，所以導(dǎo)程變形總誤差 總P? 為 00 PPPP ??? 總總 式中 總P? —— 縱 向 最 大 行 程 ， 由 《 機(jī) 床 說(shuō) 明 書 》 可 知 ，cmmmP 90900 ??總 。根據(jù)《機(jī)械原理》，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 0? 為 )tan(tan0 ?? ?? ?? 式中 ? —— 摩擦角， 01??? ； ? —— 螺旋升角，根據(jù)公稱直徑螺距?? an ?，可得 372 ?? ?? 。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù) aCC? （ aC 是絲杠的額定載荷，見表 5— 1）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷大于計(jì)算的最大工作載荷。 （ 3）計(jì)算進(jìn)給牽引力 mF （ N）。 ③ 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊力的選擇：墊片式、螺紋式、齒差式。 原因： 雙圓弧型面的接觸角不變，雙圓弧交接處尚有小空隙可容納一些臟 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 19 頁(yè) 物，這對(duì)滾珠絲杠有利而不致堵塞。由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率 KPPc ?? 式中 P—— 主軸電動(dòng)機(jī)功率， KWP ? ?—— 主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 ～ ，取 ?? ； K—— 進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 ?K ； 則 KWKWP c ???? 切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算，即 31060 ?? vFP Zc 式中 ZF —— 主切削力（ N）； v —— 切削速度（ m/min） 。 輸入輸出模塊發(fā)出 :實(shí)測(cè)主軸轉(zhuǎn)速值。 進(jìn)給控制給定 :位置進(jìn)給量、速度進(jìn)給量 進(jìn)給控制模塊發(fā)出 : 運(yùn)行狀態(tài) : 正常運(yùn)行，加工受阻，停止加工。以下為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上傳輸?shù)母鞣N信息?？赏ㄟ^(guò)密集型面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。 (6)機(jī)床操作面板接口， GSK980TA1 機(jī)床操作面板有多達(dá) 39 個(gè)自定義鍵。 (4)手搖脈沖發(fā)生器接口 :實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)切削。根據(jù)改造后的電氣原理圖，設(shè)計(jì)制作電控柜，淘汰了原有的電控柜。輔助控制部分包括機(jī)床的冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)與主軸運(yùn)動(dòng)等方面的控制。 ⑧ 圖形會(huì)話在線自動(dòng)編程 :有多種形式，最新的是符號(hào)指令形式，易學(xué)，易操作。 ④ 主軸雙刀架。 系統(tǒng)的功能 GSK980TA1 系統(tǒng)為全功能型，下列一些功能增加了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和操作的方便 : ① Cs 軸輪廓控制 :可以省掉 Cf 軸，用主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)與其它直線軸插補(bǔ)，加工輪廓曲線。例如，伺服反饋斷線形成大開環(huán)時(shí)，既不會(huì)撞車，也不會(huì)損壞元件。 (3)加工程序錯(cuò)誤顯示 :程序出錯(cuò)時(shí)， CRT 上顯 示報(bào)警號(hào)。據(jù)此，可判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定、有無(wú)爬行以及跟隨精度等，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在參數(shù)的設(shè)定畫面上，只需設(shè)定初始化位、電機(jī)代碼等參數(shù)即可設(shè)定好所用電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。 DNC2 共設(shè)計(jì)了 60多條指令。這 2 種方式都比紙帶方式的加工速度快，數(shù)據(jù)傳送速率最快為 15m/s，電纜最長(zhǎng)可達(dá) 100m(無(wú)調(diào)制解調(diào)器時(shí) )。該功能可實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)塊的傳送，有 2種工作方式 :① 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的加工程序是通常的加工代碼指令方式。用電纜將 PC 機(jī)與 CNC 經(jīng)串口連接后，啟動(dòng)自動(dòng)加工， CNC 預(yù)讀 15個(gè)程序段，開始加工。交換的數(shù)據(jù)包括 :系統(tǒng)及機(jī)床的設(shè)定參數(shù)、 PMC 參數(shù)、零件加工程序、刀具補(bǔ)償值、設(shè)定的工件坐標(biāo)系、絲杠的螺補(bǔ)值等。普通為每轉(zhuǎn)發(fā)出 1024 個(gè)脈沖，高精度的發(fā)出 360000 個(gè)脈沖 /轉(zhuǎn)。主軸電機(jī)軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反饋。 aC 經(jīng)濟(jì)型 。該系統(tǒng)的主軸電機(jī)為異步電機(jī)，目前為 a系列。還有運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)測(cè)及保護(hù)。功率放大器為模塊化結(jié)構(gòu)，分為整流模塊和逆變模塊，使用 IPM元件。但是，只要設(shè)定相應(yīng)的參數(shù) GSK980TA1 系統(tǒng)可以使用直線光柵尺，使系統(tǒng)接成全閉環(huán)。0D配置 ac型。 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng) GSK980TA1 系統(tǒng)進(jìn)給軸的驅(qū)動(dòng)使用交流同步電動(dòng)機(jī)，目前為 a系列。 GSK980TA1 系統(tǒng) PMC 控制有 FMCL 和 PMCM2 種。由于有功能指令，使得 PMC 程序編制非常容易，簡(jiǎn)捷。 PMC 控制 PMC就是可編程序機(jī)床控制器，是專門用于控制機(jī)床的 PLC。 顯示 GSK980TA1 系統(tǒng)的顯示器 480 2 34點(diǎn)陣，用 彩 色液晶顯示器 (LCD),標(biāo)準(zhǔn)為 ″ 。 Windows 環(huán)境下并運(yùn)行在 PC計(jì)算機(jī)上， PLC 程序的編寫工具，方便的機(jī)床程序管理。 (2)PLC 功能 梯形圖的 PLC 程序，多任務(wù)的 PLC 程序的編程結(jié)構(gòu)，提高了 PLC 程序的編寫和可讀性。提高了計(jì)算機(jī)的 CAD/CAM 程序的加工能力。 軟件功能 (1)CNC 功能 系統(tǒng)軟件的開放性和友好界面，幫助性的編程方式。同時(shí)又提高了數(shù)控系統(tǒng)的保護(hù) (如果有間題，只能損壞這種模塊，不會(huì)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)造 成破壞 )。 24V直流電，用于單元內(nèi)各繼電器控制。該板接受主 CPU 分配的伺服控制指令，輸出 6 個(gè)相位各差 60176。 (4)進(jìn)給伺服控制板 GSK980TA1 系統(tǒng)全部用數(shù)字式交流伺服控制。 GSK980TA1系統(tǒng)可控制車床。 (1)主板 主 CPU 在該板上。目前銷售的 TA1和 TD，其硬件結(jié)構(gòu)基本一樣，只是控制軸數(shù)不同，所配置的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)，由于其是弱電電路，如果采用 +24VDC 為電源輸入，可以大大降低其熱源和不穩(wěn)定因素。 (4)良好的控制軟件設(shè)計(jì)： GSK980TA1系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在國(guó)內(nèi)各地?cái)?shù)年的運(yùn)行，積累了豐富的數(shù)據(jù)，因此在軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮了可能出現(xiàn)的各種故障情況，加 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 9 頁(yè) 入了許多保護(hù)和提高可靠性的措施，如開機(jī)和狀態(tài)切換時(shí)的層層檢側(cè)、過(guò)壓、過(guò)流、反饋斷線等報(bào)警，使得 機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)處理，從而 避免 了元部件的損壞。 GSK980TA1 系統(tǒng)之所以有非常高的可靠性，主要源自以下因素： (1)可靠的高質(zhì)量的元器件及良好的老化篩選工藝。數(shù)控機(jī)床應(yīng)能長(zhǎng)期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長(zhǎng)期無(wú)故降連續(xù)運(yùn)行。 現(xiàn)在，數(shù)控機(jī)床已在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 (5)可充分利用機(jī)床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測(cè)量基準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用齒輪絲杠的減速方法；為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副取代原車床絲杠；為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)也采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。 ⑥ 超大容量存儲(chǔ)器 。 ② 彩色寬屏 LCD 有更大的視覺范圍，更豐富的顯示內(nèi)容 車載視頻彩色 LCD的采用，使顯示界面更豐富、更友好，視覺范圍更大，在較強(qiáng)光線的環(huán)境下仍能清晰看到系統(tǒng)顯示的內(nèi)容。在保持 980 系列外形尺寸及接口不變的前提下，采用 7英寸彩色寬屏 LCD 及更友好的顯示界面，加工軌跡實(shí)時(shí)跟蹤顯示，增加了系統(tǒng)時(shí)鐘及報(bào)警日志。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用伺服電機(jī)半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 8） 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms。 4） 刀架快移速度 maxv ：縱向： 2m/min，橫向： 1m/min。系統(tǒng)橫向分辨率達(dá) 。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見效快的特點(diǎn)?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 3 頁(yè) 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 我國(guó)目前機(jī)床總量 380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3%。在國(guó)外 ,這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周 ,而在我國(guó)機(jī)床廠用手工操作就至少需 1～ 2個(gè)月 ,且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門 ,常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象 ,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。而國(guó)外一些先進(jìn)機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為 6～ 9 個(gè)月 ,其中設(shè)計(jì)約 ～ 2個(gè)月 ,只占 25%。 90年國(guó)外數(shù)控機(jī)床在我國(guó)市場(chǎng)的占有率僅達(dá) 15%左右 ,而 95 年已達(dá) 77%。一個(gè)國(guó)際機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上標(biāo)志著這個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。機(jī)床工業(yè)為各種類型的機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。 GSK980TA1 系統(tǒng) 具有性能良好、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、操作輕便等特點(diǎn) ,在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)中使用非常廣泛 。所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 I 頁(yè) CA6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 專業(yè)：數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 姓名： 何波 指導(dǎo)教師：楊金鵬 、魯亞莉 摘要 ： 企業(yè)要在當(dāng)前市場(chǎng)需求多變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場(chǎng)需求的不斷變化。 如果 將機(jī)床 設(shè)備全部更新?lián)Q代 ， 不僅資金投入太大 ， 成本太高 ， 而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費(fèi)。 本設(shè)計(jì)采用的 GSK980TA1 進(jìn)行的數(shù)控化改造。 機(jī)床的母機(jī)屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位?？梢?，機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，而機(jī)床則是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。 數(shù)控機(jī)床在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀 我 國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平 ， 即 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì) ,一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求 ,而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓 ,國(guó)外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。具體地說(shuō) ,這個(gè)問(wèn)題反映在下列五個(gè)方面 : (1) 我國(guó)機(jī)床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為 15～ 18 個(gè)月 ,其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為 5～ 8 個(gè)月 ,占總周期的 40%左右。 (3) 用戶根據(jù)使用需要 ,在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求 ,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求 ,這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。 為解決這些問(wèn)題 ,必須對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過(guò)程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù) ,發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù) ,提高