【正文】 器零部件都接在此主接地點上。電源從機床強電柜引出時應加隔離變壓器，其功率≥150VA。P4：37 芯 D 型插座， 各類開關量輸入輸出信號。 NIM9702數(shù)控系統(tǒng)接口I/O 信號插座分布如圖所示。與 P5 相似應根據(jù)實際的機床主軸情況來設置。這一參數(shù)應根據(jù)刀架實際換刀速度來確定。P4 決定了 G00 的運動速度。它決定了每次回零后對參考點的坐標值。P3 是機床參考點坐標值。1：DIR（方向信號） ，CP（進給脈沖） 。0：FWD（正傳信號） ，REV（反轉信號） 。 263主軸調速方式。7﹑6﹑5自動刀架工位數(shù)。注意：用手動方式移動坐標軸時，移動方向是退出限位開關方向。 254 C6140車床數(shù)控化改造電氣部分改造設計 數(shù)控系統(tǒng)操作及參數(shù)說明超程保護：在 CNC 操作的過程中(主要是在控制機運動的狀態(tài)下)，一旦機床限位開關被壓下，則系統(tǒng)的當前狀態(tài)均無效，系統(tǒng)各個坐標軸的任何形式的移動包括自動，手動，點動，回機床參考點等均不能實現(xiàn)。保證機械部件的精度，采用合理而恰當?shù)念A緊的支承，以提高傳動系統(tǒng)的剛度，選用最佳降速比，以提高機床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅動軸上的慣性量減少；盡量消除傳動間隙，減少反向死壓誤差，提高機床位移精度。其開環(huán)伺服系統(tǒng)結構示意圖如圖 3—10 所示： 圖 3—10 開環(huán)伺服系統(tǒng)結構示意圖 24 進給系統(tǒng)機械傳動部分改造C6140 車床的進給系統(tǒng)機械傳動部分改造主要有三點要求、傳動精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和動態(tài)響應特性。步進電動機開環(huán)伺服系統(tǒng)的定位精度是 ～；對精度要求高的大型數(shù)控設備，通常采用交流或直流，閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)． 進給系統(tǒng)的改造 進給伺服系統(tǒng)C6140 型數(shù)控車床傳動部分改造，拆除原有機床的坐標軸的機械傳動機構，步進電動機經(jīng)齒輪或齒形結構、減速驅動絲杠帶動刀架縱向和橫向進給采用減速機構來可達到所需要的脈沖當量，還可滿足結構要求和增大扭矩，在步進電動機的力矩足夠大，且結構許可的情況下，減小轉動慣量，減少產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)。（3）伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)有多種分類方法，簡述如下：① 按驅動方式分 可分為液壓伺服系統(tǒng)、氣動伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。 ．④ 傳動裝置 包括減速箱和滾珠絲杠等。轉速的大小由指令控制。因此，要求電動機必須具有較小的轉動慣量和大的制動轉矩，盡可能小的機電時間常數(shù)和啟動電壓。具體的要求是：1) 電動機從最底進給速度到最高進給速度范圍內都能平滑地運轉；轉矩波動要小，尤其在最底轉速時，如 或更底速時，能保持平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。一方面，要求過度過程時間要短，一般在 200 以內，甚至小于幾十秒；另一方面，要使過渡過程的前沿陡，上升率要大。② 置精度要高使用數(shù)控機床主要是為了解決：1）保證加工質量的穩(wěn)定性，一致性，減少廢品率：2）解決復雜曲面零件的加工問題：3）解決復雜零件的加工精度問題，縮短制造周期等．為了滿足這些要求，關鍵之一是保證數(shù)控機床的定位精度和加工精度，數(shù)控機床在加工免除了操作者的人為誤差，他是按規(guī)定的程序自動進行加工，不可能應付事先沒有預料到的情況．就是說，數(shù)控機床不能像普通機床那樣，可隨時用手動操作來調整和補償各種因素對加工精度的影響．因此，要求定位精度和輪廓切削精度能達到數(shù)控機床要求的指標。此外，由于主軸部件將直接裝夾刀具對工件進行切削，因而對加工質量及刀具壽命有很大的影響。采用開環(huán)系統(tǒng)，其加工精度有執(zhí)行元件和傳動機構精度保證，定位精度可以達到 ,少數(shù)可以達到 ，結構簡單，維修方便。為了避免主軸脈沖發(fā)生器光柵的破壞，在不加工螺紋時將其與傳動軸脫離，柔性連接即車床主軸與主軸脈沖發(fā)生器間用彈性元件連接。它與車床主軸同步運行，發(fā)生主軸轉角位的變化，輸入到數(shù)控系統(tǒng)的內部，由系統(tǒng)通過軟件控制，以保證主軸每轉一轉時，螺紋車刀也同步進給一個螺紋導程，并保證螺紋加工中分幾次加工時不發(fā)生亂扣，即每次螺紋加工時進刀位置保持一致。 主軸的變速反轉和制動床頭箱主要由主軸部件和背輪機構組成。這種改造能夠滿足各種切削運動的轉矩輸出，且具有大范圍調節(jié)速度的能力。/m 取[θ]=176。m式中 F 0 預加載荷，一般為最大軸向載荷的 1/3，即 Fp/3.則 T=Tamax+Tf+T 0 =(++) Nm Tf= Wf`L0*103/(2πη 0)=300**4*103/(2π*) Nm) Tf克服摩擦所需的轉矩(Ncm2 ②負載轉矩計算及最大靜矩選擇 19 根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負載轉矩 TF=FPL0*103/(2πη 0)=*4*103/(2π*)=cm2 =cm 2)J1聯(lián)軸器轉動慣量 ( S=π/4* 2= “+”用于拉伸時，“”用于壓縮時。+1039。則 η=tan2176。f`導軌上的摩擦系數(shù),f`=～ 取 f`=.則 Fp=［*+*（+300）］N=當機床以線速度 υ=100m/min,進給量為 f=,車削直徑為 D=80mm 的外圓時絲杠的轉速 n=υf10 3/(πDL 0)=100**10 3/(*80*6)r/min=則 L=60nT/10 6=60**15000/106萬轉= 萬轉根據(jù)工作負載 Fp﹑壽命 L,計算出滾珠絲杠副承受的最大動載荷,取 fw=,fh=1 FQ=L1/3fwfhFP=**=由 F0查滾珠絲杠的產(chǎn)品樣本和《機床設計手冊》,杠的產(chǎn)品樣本,選擇滾珠絲杠的直徑為 32mm,型號為 N3204LH3,其額定動載荷是 6766N 其強度足夠用。L壽命(以 106轉為單位 1,如 則為 150 萬轉).壽命 L 可按下式計算 L=60nT/106 式中 n滾珠絲杠的轉速 r/min。 橫向進給系統(tǒng)的計算已知條件：工作臺重量：W=30kgf=300N時間常數(shù):t=25ms滾珠絲杠基本導程:L 0=4mm 左旋快速進給速度:υmax=1m/min1 計算作用在絲杠上的最大動負載荷 FQ FQ=L1/3fwfhFP式中 F Q最大動載荷(N)；FP工作負載(N),指數(shù)控機床工作時實際作用在滾珠絲杠上的軸向力；fw運轉系數(shù),一般運轉 fw取 ～。m ③步進電動機的最高工作頻率 fmax=1000υmax/(60δ)=1000*2/(60*)Hz=根據(jù)機械力學與機械設計上冊的公式,絲杠的最小處直徑 d≥{(32T*180)/ π 2 G[θ]} 1/4式中 d絲杠最小直徑G剪切彈性模型 80~84GPa 取 G=82GPa[θ]絲杠許用扭角 176。m T0= F0L0*103/(2πη 0)=*6*103/(2π* )Nm)當工作臺快速移動時，電動機的轉速 n=nmaxυ maxi/L0=(2022/6)r/min= 由動力學知，Tamax=JFε式中 ε角加速度，計算公式為ε=πn/30t Tamax=JFε=30*104**(30*) Nm =cm2總慣量 JF=++ kgcm 2)對材料為鋼的圓柱形零件，其轉動慣量可按下式計算： J=*104D4L式中 D圓柱零件的直徑(cm)。*(* 10 6*)cm=177。FL/ES式中 E彈性模量，對鋼 E=*106N/cm2。/tan(2176。4439。W移動部件的重量(800N)。fh硬度系數(shù),HRC 為 60 時, f h為 1。則 P c=4**= 切削功率應按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力（或扭矩）和最大切削速度（或轉速）來計算，即Pc=Fzυ10 3/60或 P c=Tn/9550式中 F Z—主切削力（N） υ—切削速度（m/min） T—切削轉矩（N安裝中要注意主軸脈沖發(fā)生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復雜，都是由專業(yè)化工廠按系列化進行生產(chǎn)。傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔應按十字分布方式進行配作。在遠離操作者一端，用一個聯(lián)接軸和一根聯(lián)接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸聯(lián)接起來。防護罩的形式有錐形套管，伸縮套管和折疊式的塑料或人造革防護罩等。（4）滾珠絲杠副的潤滑與防護使用潤滑劑可以提高滾珠絲杠的耐磨性和傳動效率。4） 兩端裝止推軸承和裝向心軸承這種結構方式可使絲杠的熱變形轉化為止推軸承的預緊力，但設計時要注意提高止推軸承的承載能力和支架剛度。為了提高螺母支撐的軸向剛度，選擇適當?shù)臐L動軸承及其支承方式是十分重要的。內循環(huán)如圖 3—2 所示： 121234圖 3—2 滾珠的內循環(huán)結構圖1－絲杠 2－反向器 3－螺母 4－滾珠外循環(huán)如圖 3—3 所示： 5678圖 3—3 滾珠的外循環(huán)結構圖1－絲杠 2－螺母 3－螺母座 4－圓螺母 5－圓螺母 6－墊圈 7－方鍵 8－滾珠（3）滾珠絲杠副的選用目前我國滾珠絲杠螺母副的精度標準為四級：普通級 A 、標準級 B、精密度級 J 和超精度級 C。調整時，只要擰緊圓螺母使落幕向一邊滑動，就可以改變兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預緊力。滾珠絲杠常用推力軸承支撐，以提高剛度（當滾珠絲杠的軸向負載很小時，也可以用角接觸軸承支撐） 。（5）給與適當預緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛性好。（3）摩擦阻力小，動摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，易產(chǎn)生低速現(xiàn)象，磨損小，壽命長，精度保持性好。 滾珠絲杠副的原理、特點及有關應用中的問題 在絲杠和螺母上都有半圓弧行的螺行槽，當它們套裝在一起時便形成了滾珠的螺旋滾道。機械傳動結構的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副的導軌．在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中，為了減少摩擦阻力，普遍采用滾珠絲杠螺母副。其工作原理圖如圖 3—1 所示： 234圖 3—1 滾珠絲杠螺母機構工作原理圖1－絲杠 2－反向器 3－滾珠 4－螺母 滾珠絲杠螺母副是在絲杠和螺母之間放入適當數(shù)量的滾珠，靠滾珠的滾動將絲杠的回轉運動轉化為螺母的直線運動。因此滑動絲杠螺母副的摩擦大、轉動效率低。假設在切削進給時轉矩為 Me,其最大切削速度為 Vmax；在快速進給時間的轉矩為Mk，其最大快速進給速度為 Vmax1,將 Vmax, Vmax1 分別帶入下式中的 V，可以分別求到切削進給時的最大工作頻率 fe 和快速進給時的最大工作頻率 fk。伺服電動機有兩條重要的特性曲線，一條是反映啟動頻率和負載轉矩關系的啟動頻矩特性曲線；一條是反映轉距與連續(xù)運行頻率之間關系的工作矩頻特性曲線。首先要保證機床的定位精度，而脈沖當量直接影響到機床的定位精度。因此，在數(shù)控的進給系統(tǒng)中廣泛采用。所以，伺服電機的工作原理實際上是電磁鐵的工作原理。因此，在滿足傳動強度和剛度的前提下，應盡可能減小零件的慣性。為了確保進給系統(tǒng)的定位精度，快速響應特性和穩(wěn)定性要求，所以，機械傳動裝置必須具有高剛度、無傳動間隙、低摩擦、高靈敏度、長壽命等要求。該機床適用于加工形狀復雜，中小批量的零件。能進行內外圓柱面，圓錐面，圓弧面，圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。分為三塊：手動操作、加工、編輯。硬件方面控制系統(tǒng)的硬件配置是，基本系統(tǒng)包括單片機 AT89C5鎖存器、EPROM 和RAM 存儲器。和縱向進給一樣步進電機與縱向滾珠絲杠間任何需一級齒輪減速，絲杠螺母與橫向施板任用一螺母座連接。自動轉位刀架的設計是普通機床改造機械方面的關鍵。并具有螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)機能。我們對 C6140 進行了數(shù)控改造，效果良好。各大企業(yè)不斷購進數(shù)控機床擴大再生產(chǎn)和替換陳舊設備，數(shù)控機床在企業(yè)中再不是鳳毛麟角，而是不斷提高普及率。生產(chǎn)的需要促進數(shù)控機床的產(chǎn)生，隨著電子技術，特別是計算機技術的發(fā)展，數(shù)控機床 5迅速地發(fā)展起來。（3）降低對工人技術等