【正文】 )01463t a n ( 463t a n)t a n (t a n0 ???? ???? ? ??? ?? 2）剛度驗算。 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載荷大于計算的最大工作載荷 ，查《機械零件設(shè)計手冊》電子版， 由上面初選絲杠 導程及計算所得的最大動載荷，選取絲杠型號為CDM2020— 5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預緊、導珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為 20mm，導程為 4mm，右旋螺紋，載荷鋼球為 5 圈，精度 3 級的定位滾珠絲杠副， CDM2020— 5 的額定動載荷 10639N，故強度足夠。 2）滾珠循環(huán)方式選用外循環(huán)。 表 5— 3 80SJTM024C型伺服電動機參數(shù) 額定功率（ kw） 驅(qū)動單元輸入電（ 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 極對數(shù) 4 轉(zhuǎn)動慣量（ 2cmkg? ） ? 重量（ kg ） 橫 向機械傳動部分的數(shù)控化改造和設(shè)計計算 （ 1）切削力的計算。 mNmNTTT f ??????? 3 3 )1 3 0 (0快 ④ 最大切削負載時所需轉(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 快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 。 3）各種工況下轉(zhuǎn)矩計算 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 24 頁 ① 負載動慣量計算。其中 步/ mmp ?? ； b? 參考《實用微電機手冊》，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)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 23 頁 403221 ??ZZi 齒輪材料采用 40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，精度等級取 7 級，前后軸承選用 8024型流動軸承，齒輪傳動時效率為 ?i? 。根據(jù)公式 KL EIfF kk 22?? 式中 kf —— 絲杠支承方式系數(shù)，查《機械零件設(shè)計手冊》可知， ?kf（雙推簡支）； E —— 材 料 彈 性 模 量 ， 對 于 鋼 ， M PaE ??（ 26 / cmN? ）； L —— 絲杠兩支承端距離，查《機械零件設(shè)計手冊》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)矩引起的導程變化 P?? 很小，可以忽略不計，即 01 PP ??? ，所以導程變形總誤差 總P? 為 00 PPPP ??? 總總 式中 總P? —— 縱 向 最 大 行 程 ， 由 《 機 床 說 明 書 》 可 知 ，cmmmP 90900 ??總 。根據(jù)《機械原理》，絲杠螺母副的傳動效率 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《機械零件設(shè)計手冊》，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載荷大于計算的最大工作載荷。 （ 3）計算進給牽引力 mF （ N）。 ③ 軸向間隙的調(diào)整和預緊力的選擇：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)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 19 頁 物，這對滾珠絲杠有利而不致堵塞。由《機床設(shè)計手冊》可知，切削功率 KPPc ?? 式中 P—— 主軸電動機功率， KWP ? ?—— 主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ～ ，取 ?? ； K—— 進給系統(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)速來計算，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 :實測主軸轉(zhuǎn)速值。 進給控制給定 :位置進給量、速度進給量 進給控制模塊發(fā)出 : 運行狀態(tài) : 正常運行，加工受阻，停止加工。以下為機床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上傳輸?shù)母鞣N信息?？赏ㄟ^密集型面板進行參數(shù)設(shè)定。 (6)機床操作面板接口， GSK980TA1 機床操作面板有多達 39 個自定義鍵。 (4)手搖脈沖發(fā)生器接口 :實現(xiàn)手動、聯(lián)動切削。根據(jù)改造后的電氣原理圖，設(shè)計制作電控柜，淘汰了原有的電控柜。輔助控制部分包括機床的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)與主軸運動等方面的控制。 ⑧ 圖形會話在線自動編程 :有多種形式，最新的是符號指令形式，易學，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)動作為回轉(zhuǎn)坐標與其它直線軸插補，加工輪廓曲線。例如，伺服反饋斷線形成大開環(huán)時，既不會撞車，也不會損壞元件。 (3)加工程序錯誤顯示 :程序出錯時， CRT 上顯 示報警號。據(jù)此，可判斷系統(tǒng)運行是否穩(wěn)定、有無爬行以及跟隨精度等，根據(jù)情況進行適當?shù)恼{(diào)整。在參數(shù)的設(shè)定畫面上，只需設(shè)定初始化位、電機代碼等參數(shù)即可設(shè)定好所用電機的標準參數(shù)，使電機穩(wěn)定運行。 DNC2 共設(shè)計了 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，電纜最長可達 100m(無調(diào)制解調(diào)器時 )。該功能可實現(xiàn) 數(shù)據(jù)塊的傳送，有 2種工作方式 :① 計算機存儲的加工程序是通常的加工代碼指令方式。用電纜將 PC 機與 CNC 經(jīng)串口連接后，啟動自動加工， CNC 預讀 15個程序段，開始加工。交換的數(shù)據(jù)包括 :系統(tǒng)及機床的設(shè)定參數(shù)、 PMC 參數(shù)、零件加工程序、刀具補償值、設(shè)定的工件坐標系、絲杠的螺補值等。普通為每轉(zhuǎn)發(fā)出 1024 個脈沖，高精度的發(fā)出 360000 個脈沖 /轉(zhuǎn)。主軸電機軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反饋。 aC 經(jīng)濟型 。該系統(tǒng)的主軸電機為異步電機，目前為 a系列。還有運行過程的監(jiān)測及保護。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。 進給伺服驅(qū)動 GSK980TA1 系統(tǒng)進給軸的驅(qū)動使用交流同步電動機，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，簡捷。 PMC 控制 PMC就是可編程序機床控制器，是專門用于控制機床的 PLC。 顯示 GSK980TA1 系統(tǒng)的顯示器 480 2 34點陣，用 彩 色液晶顯示器 (LCD),標準為 ″ 。 Windows 環(huán)境下并運行在 PC計算機上， PLC 程序的編寫工具，方便的機床程序管理。 (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。提高了計算機的 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。同時又提高了數(shù)控系統(tǒng)的保護 (如果有間題，只能損壞這種模塊，不會對數(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 個相位各差 60176。 (4)進給伺服控制板 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，所配置的進給軸驅(qū)動電機不同。對于數(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： GSK980TA1系統(tǒng)經(jīng)過在國內(nèi)各地數(shù)年的運行，積累了豐富的數(shù)據(jù)，因此在軟件設(shè)計時考慮了可能出現(xiàn)的各種故障情況，加 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 9 頁 入了許多保護和提高可靠性的措施，如開機和狀態(tài)切換時的層層檢側(cè)、過壓、過流、反饋斷線等報警，使得 機床運行中出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能及時處理，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)控機床應(yīng)能長期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長期無故降連續(xù)運行。 現(xiàn)在，數(shù)控機床已在機械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 (5)可充分利用機床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測量基準。為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，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；為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結(jié)構(gòu)；齒輪傳動也采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。 ⑥ 超大容量存儲器 。 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，加工軌跡實時跟蹤顯示，增加了系統(tǒng)時鐘及報警日志。根據(jù)設(shè)計要求，采用伺服電機半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 8） 啟動加速時間： 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 。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點?？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)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機床。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 3 頁 機床數(shù)控化改造的必要性 我國目前機床總量 380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到 3%。在國外 ,這項修改工作在計算機的輔助下一般僅需數(shù)天至一周 ,而在我國機床廠用手工操作就至少需 1～ 2個月 ,且由于這些圖紙和文件涉及多個部門 ,常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象 ,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。而國外一些先進機床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為 6～ 9 個月 ,其中設(shè)計約 ～ 2個月 ,只占 25%。 90年國外數(shù)控機床在我國市場的占有率僅達 15%左右 ,而 95 年已達 77%。一個國際機床工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上標志著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學技術(shù)水平。機床工業(yè)為各種類型的機械制造廠提供先進的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機床設(shè)備，促進機械制造工業(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、操作輕便等特點 ,在我國機械制造行業(yè)中使用非常廣泛 。所以最經(jīng)濟的辦法就是進行普通機床的數(shù)控改造 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 I 頁 CA6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計 專業(yè)：數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護 姓名： 何波 指導教師：楊金鵬 、魯亞莉 摘要 ： 企業(yè)要在當前市場需求多變，競爭激烈的環(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，以最低價格、最好的質(zhì)量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。 如果 將機床 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。 本設(shè)計采用的 GSK980TA1 進行的數(shù)控化改造。 機床的母機屬性決定了它在國民經(jīng)濟中的地位?？梢姡瑱C械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，而機床則是機械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。 數(shù)控機床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀 我 國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平 ， 即 國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢 ,一方面國內(nèi)市場對各類機床產(chǎn)品特別是數(shù)控機床有大量的需求 ,而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓 ,國外機床產(chǎn)品充斥市場。具體地說 ,這個問題反映在下列五個方面 : (1) 我國機床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為 15～ 18 個月 ,其中設(shè)計時間約為 5～ 8 個月 ,占總周期的 40%左右。 (3) 用戶根據(jù)使用需要 ,在訂貨時往往提出一些特殊要求 ,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時有的用戶臨時提出一些要求 ,這就需要迅速變型設(shè)計和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。 為解決這些問題 ,必須對產(chǎn)品開發(fā)的整個過程綜合應(yīng)用計算機技術(shù) ,發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù) ,提高