【正文】 器零部件都接在此主接地點(diǎn)上。電源從機(jī)床強(qiáng)電柜引出時(shí)應(yīng)加隔離變壓器，其功率≥150VA。P4：37 芯 D 型插座， 各類開關(guān)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(yīng)根據(jù)實(shí)際的機(jī)床主軸情況來設(shè)置。這一參數(shù)應(yīng)根據(jù)刀架實(shí)際換刀速度來確定。P4 決定了 G00 的運(yùn)動(dòng)速度。它決定了每次回零后對參考點(diǎn)的坐標(biāo)值。P3 是機(jī)床參考點(diǎn)坐標(biāo)值。1：DIR（方向信號） ，CP（進(jìn)給脈沖） 。0：FWD（正傳信號） ，REV（反轉(zhuǎn)信號） 。 263主軸調(diào)速方式。7﹑6﹑5自動(dòng)刀架工位數(shù)。注意：用手動(dòng)方式移動(dòng)坐標(biāo)軸時(shí)，移動(dòng)方向是退出限位開關(guān)方向。 254 C6140車床數(shù)控化改造電氣部分改造設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)操作及參數(shù)說明超程保護(hù)：在 CNC 操作的過程中(主要是在控制機(jī)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下)，一旦機(jī)床限位開關(guān)被壓下，則系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)均無效，系統(tǒng)各個(gè)坐標(biāo)軸的任何形式的移動(dòng)包括自動(dòng)，手動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)，回機(jī)床參考點(diǎn)等均不能實(shí)現(xiàn)。保證機(jī)械部件的精度，采用合理而恰當(dāng)?shù)念A(yù)緊的支承，以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，選用最佳降速比，以提高機(jī)床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣性量減少；盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反向死壓誤差，提高機(jī)床位移精度。其開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3—10 所示： 圖 3—10 開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 24 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分改造C6140 車床的進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分改造主要有三點(diǎn)要求、傳動(dòng)精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(shè)備，通常采用交流或直流，閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)． 進(jìn)給系統(tǒng)的改造 進(jìn)給伺服系統(tǒng)C6140 型數(shù)控車床傳動(dòng)部分改造，拆除原有機(jī)床的坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪或齒形結(jié)構(gòu)、減速驅(qū)動(dòng)絲杠帶動(dòng)刀架縱向和橫向進(jìn)給采用減速機(jī)構(gòu)來可達(dá)到所需要的脈沖當(dāng)量，還可滿足結(jié)構(gòu)要求和增大扭矩，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的力矩足夠大，且結(jié)構(gòu)許可的情況下，減小轉(zhuǎn)動(dòng)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(qū)動(dòng)方式分 可分為液壓伺服系統(tǒng)、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。 ．④ 傳動(dòng)裝置 包括減速箱和滾珠絲杠等。轉(zhuǎn)速的大小由指令控制。因此，要求電動(dòng)機(jī)必須具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能小的機(jī)電時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。具體的要求是：1) 電動(dòng)機(jī)從最底進(jìn)給速度到最高進(jìn)給速度范圍內(nèi)都能平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在最底轉(zhuǎn)速時(shí)，如 或更底速時(shí)，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(shí)間要短，一般在 200 以內(nèi)，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(jī)床主要是為了解決：1）保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，一致性，減少廢品率：2）解決復(fù)雜曲面零件的加工問題：3）解決復(fù)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(guān)鍵之一是保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度，數(shù)控機(jī)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(dòng)進(jìn)行加工，不可能應(yīng)付事先沒有預(yù)料到的情況．就是說，數(shù)控機(jī)床不能像普通機(jī)床那樣，可隨時(shí)用手動(dòng)操作來調(diào)整和補(bǔ)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(dá)到數(shù)控機(jī)床要求的指標(biāo)。此外，由于主軸部件將直接裝夾刀具對工件進(jìn)行切削，因而對加工質(zhì)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(dòng)機(jī)構(gòu)精度保證，定位精度可以達(dá)到 ,少數(shù)可以達(dá)到 ，結(jié)構(gòu)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(shí)將其與傳動(dòng)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(yùn)行，發(fā)生主軸轉(zhuǎn)角位的變化，輸入到數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部，由系統(tǒng)通過軟件控制，以保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，螺紋車刀也同步進(jìn)給一個(gè)螺紋導(dǎo)程，并保證螺紋加工中分幾次加工時(shí)不發(fā)生亂扣，即每次螺紋加工時(shí)進(jìn)刀位置保持一致。 主軸的變速反轉(zhuǎn)和制動(dòng)床頭箱主要由主軸部件和背輪機(jī)構(gòu)組成。這種改造能夠滿足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力。/m 取[θ]=176。m式中 F 0 預(yù)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(zhuǎn)矩(Ncm2 ②負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜矩選擇 19 根據(jù)能量守恒原理，電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TF=FPL0*103/(2πη 0)=*4*103/(2π*)=cm2 =cm 2)J1聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( S=π/4* 2= “+”用于拉伸時(shí)，“”用于壓縮時(shí)。+1039。則 η=tan2176。f`導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù),f`=～ 取 f`=.則 Fp=［*+*（+300）］N=當(dāng)機(jī)床以線速度 υ=100m/min,進(jìn)給量為 f=,車削直徑為 D=80mm 的外圓時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速 n=υf10 3/(πDL 0)=100**10 3/(*80*6)r/min=則 L=60nT/10 6=60**15000/106萬轉(zhuǎn)= 萬轉(zhuǎn)根據(jù)工作負(fù)載 Fp﹑壽命 L,計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動(dòng)載荷,取 fw=,fh=1 FQ=L1/3fwfhFP=**=由 F0查滾珠絲杠的產(chǎn)品樣本和《機(jī)床設(shè)計(jì)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(dòng)載荷是 6766N 其強(qiáng)度足夠用。L壽命(以 106轉(zhuǎn)為單位 1,如 則為 150 萬轉(zhuǎn)).壽命 L 可按下式計(jì)算 L=60nT/106 式中 n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r/min。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算已知條件：工作臺重量：W=30kgf=300N時(shí)間常數(shù):t=25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程:L 0=4mm 左旋快速進(jìn)給速度:υmax=1m/min1 計(jì)算作用在絲杠上的最大動(dòng)負(fù)載荷 FQ FQ=L1/3fwfhFP式中 F Q最大動(dòng)載荷(N)；FP工作負(fù)載(N),指數(shù)控機(jī)床工作時(shí)實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向力；fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),一般運(yùn)轉(zhuǎn) fw取 ～。m ③步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率 fmax=1000υmax/(60δ)=1000*2/(60*)Hz=根據(jù)機(jī)械力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)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(dāng)工作臺快速移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n=nmaxυ maxi/L0=(2022/6)r/min= 由動(dòng)力學(xué)知，Tamax=JFε式中 ε角加速度，計(jì)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(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式計(jì)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(dòng)部件的重量(800N)。fh硬度系數(shù),HRC 為 60 時(shí), f h為 1。則 P c=4**= 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（或扭矩）和最大切削速度（或轉(zhuǎn)速）來計(jì)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(zhuǎn)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(fù)雜，都是由專業(yè)化工廠按系列化進(jìn)行生產(chǎn)。傳動(dòng)絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔應(yīng)按十字分布方式進(jìn)行配作。在遠(yuǎn)離操作者一端，用一個(gè)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(hù)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(hù)罩等。（4）滾珠絲杠副的潤滑與防護(hù)使用潤滑劑可以提高滾珠絲杠的耐磨性和傳動(dòng)效率。4） 兩端裝止推軸承和裝向心軸承這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的熱變形轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計(jì)時(shí)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(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承及其支承方式是十分重要的。內(nèi)循環(huán)如圖 3—2 所示： 121234圖 3—2 滾珠的內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)為四級：普通級 A 、標(biāo)準(zhǔn)級 B、精密度級 J 和超精度級 C。調(diào)整時(shí)，只要擰緊圓螺母使落幕向一邊滑動(dòng)，就可以改變兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力。滾珠絲杠常用推力軸承支撐，以提高剛度（當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)載很小時(shí)，也可以用角接觸軸承支撐） 。（5）給與適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)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(dòng)摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動(dòng)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(diǎn)及有關(guān)應(yīng)用中的問題 在絲杠和螺母上都有半圓弧行的螺行槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副的導(dǎo)軌．在數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(jī)構(gòu)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(dāng)數(shù)量的滾珠，靠滾珠的滾動(dòng)將絲杠的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。因此滑動(dòng)絲杠螺母副的摩擦大、轉(zhuǎn)動(dòng)效率低。假設(shè)在切削進(jìn)給時(shí)轉(zhuǎn)矩為 Me,其最大切削速度為 Vmax；在快速進(jìn)給時(shí)間的轉(zhuǎn)矩為Mk，其最大快速進(jìn)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(jìn)給時(shí)的最大工作頻率 fe 和快速進(jìn)給時(shí)的最大工作頻率 fk。伺服電動(dòng)機(jī)有兩條重要的特性曲線，一條是反映啟動(dòng)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩關(guān)系的啟動(dòng)頻矩特性曲線；一條是反映轉(zhuǎn)距與連續(xù)運(yùn)行頻率之間關(guān)系的工作矩頻特性曲線。首先要保證機(jī)床的定位精度，而脈沖當(dāng)量直接影響到機(jī)床的定位精度。因此，在數(shù)控的進(jìn)給系統(tǒng)中廣泛采用。所以，伺服電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的工作原理。因此，在滿足傳動(dòng)強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小零件的慣性。為了確保進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度，快速響應(yīng)特性和穩(wěn)定性要求，所以，機(jī)械傳動(dòng)裝置必須具有高剛度、無傳動(dòng)間隙、低摩擦、高靈敏度、長壽命等要求。該機(jī)床適用于加工形狀復(fù)雜，中小批量的零件。能進(jìn)行內(nèi)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(dòng)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(jī) AT89C5鎖存器、EPROM 和RAM 存儲(chǔ)器。和縱向進(jìn)給一樣步進(jìn)電機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)是普通機(jī)床改造機(jī)械方面的關(guān)鍵。并具有螺紋和錐螺紋等自動(dòng)循環(huán)機(jī)能。我們對 C6140 進(jìn)行了數(shù)控改造，效果良好。各大企業(yè)不斷購進(jìn)數(shù)控機(jī)床擴(kuò)大再生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備，數(shù)控機(jī)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(jìn)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床 5迅速地發(fā)展起來。（3）降低對工人技術(shù)等