【正文】 級(jí)的要求。（5）數(shù)控改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。 數(shù)控改造的優(yōu)點(diǎn)（1）易對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且專業(yè)性強(qiáng)，沒有多余功能。（3）在國內(nèi)訂購新數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長，往往不可能滿足生產(chǎn)的需要。在這種情況下，普通機(jī)床的數(shù)控改造是重要的。從第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世至今，世界上主要工業(yè)化國家的數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了批量生產(chǎn)。生產(chǎn)需要促使了數(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)床也迅速地發(fā)展起來。各大企業(yè)不斷地購進(jìn)數(shù)控機(jī)床，擴(kuò)大生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)中也不是鳳毛麟角，而是不斷地提高普及率。（2）目前各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床，完全用數(shù)控機(jī)床替換根本可能，而且替換下來的普通機(jī)床閑置下來又會(huì)造成浪費(fèi)。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對(duì)一些中小型企業(yè)更是如此。（4）數(shù)控改造費(fèi)用低，可充分利用原有機(jī)床設(shè)備。（2）減少輔助加工時(shí)間，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。 機(jī)床的設(shè)計(jì)改造數(shù)控機(jī)床業(yè)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，因此對(duì)機(jī)床位不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)該能迅速的適應(yīng)零件的變換。我國從改革開放以來，加快了數(shù)控機(jī)床技術(shù)的引進(jìn)，促使我國機(jī)床數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展。但其價(jià)格昂貴，一次性投入大，往往使企業(yè)心有余而力不足，我國作為機(jī)床大國，數(shù)控化的道路漫長，走改革之路為上策。改造后的車床能夠完成機(jī)床主軸的啟動(dòng)，停止和變速，縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的行程和變速，刀具的變速和冷卻，都可以自動(dòng)控制。對(duì)一般車削加工任意錐面、球面、螺紋端面、回轉(zhuǎn)面等加工工序，能控制主軸的開停變速及一些輔助功能，使加工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 對(duì)于橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，保留原手動(dòng)于調(diào)刀，原支承結(jié)構(gòu)也保留。絲杠外加防塵罩，溜板箱上安裝急停按鈕，以適應(yīng)意外情況的急停。軟件方面，軟包裝件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，以便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。改造前的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 2—2 所示： 圖 22 改造后車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖 83 C6140數(shù)控車床橫向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) C6140數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)C6140 車床是開環(huán)式的數(shù)字程序控制車床。在該機(jī)床中采用液壓尾座快換刀架和機(jī)床外對(duì)刀裝置。主要參數(shù)機(jī)械部分：工件最大回轉(zhuǎn)直徑在床面上 320 毫米；在床鞍上 175 毫米；工件最大長度 750 毫米；主軸孔徑 35 毫米；主軸前端孔錐度：莫氏 5 號(hào)；主軸轉(zhuǎn)速范圍（18 級(jí)）19~2022 轉(zhuǎn)/分；刀架縱進(jìn)給量和螺紋的螺距范圍 ~ 毫米；刀架橫進(jìn)給量范圍 ~ 毫米；刀架縱向與橫向進(jìn)給的脈沖當(dāng)量 毫米；刀架快速移動(dòng)速度： 米/分 米/分；數(shù)控部分：數(shù)控部分坐標(biāo)數(shù)：2；插補(bǔ)運(yùn)算原理：逐點(diǎn)比較法； 數(shù)控機(jī)床的改造要求與伺服電機(jī)的選用 數(shù)控機(jī)床的改造要求 在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)中，機(jī)械傳動(dòng)是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為執(zhí)行部件的直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（3）減小運(yùn)動(dòng)部件的慣量進(jìn)給系統(tǒng)中每個(gè)零件的慣量對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的啟動(dòng)，制動(dòng)特性有直接的影響。 伺服電機(jī)的工作原理伺服電機(jī)的工作原理是：當(dāng)某相定子勵(lì)磁后，它吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的齒與該相定子磁極上的齒對(duì)齊。在通常情況下，用伺服電動(dòng)機(jī)作執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)中不需進(jìn)行 A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換，且可以采用較為簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作。因此，在選用伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要考慮各方面的因素。脈沖當(dāng)量確定后，以此為依據(jù)選擇伺服電動(dòng)機(jī)的步矩角和傳動(dòng)機(jī)械的傳動(dòng)比。在這兩種情況下，對(duì)轉(zhuǎn)矩和進(jìn)給速度要不同的要求，選擇伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)使這兩種情況都能滿足要求。臥式車床的進(jìn)給絲杠都是滑動(dòng)絲杠，即絲杠與螺母之間的滑動(dòng)摩擦。若要求機(jī)床精度和被加工工件精度較高的情況應(yīng)將原機(jī)床的滑動(dòng)絲杠螺母副改換成滾珠絲杠螺母副。為此設(shè)計(jì)和選用機(jī)械動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)方面的問題：（1）減小摩擦阻力：為了提高數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，除了對(duì)伺服元件做出要求外，還必須減小運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力和動(dòng)靜摩擦里之差。因此在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的重量，減小旋轉(zhuǎn)部件的直徑和重量，以減小運(yùn)動(dòng)部件的慣量。滾珠絲杠螺母副中是滾動(dòng)摩擦，它有以下特點(diǎn)：（1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá) 90％～96％（2）采用雙螺母預(yù)緊后，可以很好的消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度。（4）運(yùn)動(dòng)速度受一定的限制，傳動(dòng)速度過高時(shí)，滾珠在其回路管道內(nèi)易產(chǎn)生卡現(xiàn)象。 滾珠絲杠副的支撐螺母座，絲杠的軸承及其支架等剛度不足將嚴(yán)重影響滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度，因此螺母座應(yīng)有加強(qiáng)筋，以減少受力后的變形；螺母與床身的接觸面積應(yīng)大一些，其連接螺釘?shù)膭偠纫矐?yīng)高。本設(shè)計(jì)中采用螺紋調(diào)隙式，螺母一端有凸緣，而另一端是螺紋結(jié)構(gòu)，用兩個(gè)圓螺母把墊片壓在螺母座上，左右螺母和螺母座上加工有鍵槽，采用平鍵連接，使螺母在螺母座內(nèi)可以軸向滑移而不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）滾珠絲杠的循環(huán)方式常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在滾動(dòng)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。因此螺母座的孔與螺母之間必須有良好的配合，保證孔與端面的垂直度，螺母座應(yīng)增添鋼筋，加大螺母座和機(jī)床結(jié)合面的接觸面積，來提高螺母座的局部剛度。3）兩端裝止推軸承這種安裝方式對(duì)熱伸長較為敏感。滾珠絲杠必須采用潤滑油或鋰基油脂進(jìn)行潤滑，同時(shí)要采用防塵密封裝置。常用的防護(hù)裝置有：密封圈和防護(hù)罩。利用車床原橫向進(jìn)給絲杠的滑動(dòng)軸套作為徑向支承，并對(duì)原支承處進(jìn)行適當(dāng)改裝，布置一對(duì)推力球軸承，以實(shí)現(xiàn)軸向支承。在實(shí)際調(diào)整中，可以把車床處于最大工作負(fù)載，使絲杠內(nèi)部仍不產(chǎn)生間隙，或者間隙量小于 ，而且運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，并以此作為螺母間隙調(diào)整預(yù)緊量的判斷標(biāo)準(zhǔn)。安裝時(shí)將大齒輪所在支承架轉(zhuǎn)動(dòng)中心與絲杠對(duì)中，首先固定，然后把電動(dòng)機(jī)小齒輪按無間隙齒合，調(diào)整好中心距，再固定。主軸脈沖發(fā)生器的引出軸與車床主軸按1：1 無間隙柔性連接傳動(dòng)，連接后應(yīng)保證兩者有很好的同步性。 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　已知條件：工作臺(tái)重量：W=80kgf=800N加速時(shí)間常數(shù)：t=25 ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L 0=6 mm快速進(jìn)給速度：υ max=2m/min切削力計(jì)算 由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率 Pc=Pηκ 式中 P—電動(dòng)機(jī)功率（kW），C6132 型車床 P=4kW； 15η—主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 ～，取 η=；κ—進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 κ=。有沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn) fw取 ～。T使用壽命時(shí)間 9h),數(shù)控機(jī)床 T 取 15000h.工作負(fù)載的數(shù)值可用《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算,對(duì)于三角形或綜合導(dǎo)軌 Fp=kFX +f`(Fz+W)式中 Fz ﹑F X 切削分力。②效率計(jì)算根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 η 為 η=tanγ/tan(γ+δ) 式中 γ螺紋的螺旋升角，該絲杠為 2176。4439。)= ③ 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程 L 發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時(shí)引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計(jì)，因此，工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量ΔL（cm） ΔL=177。則 ΔL=177。cm 2)J2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgcm2JI=800/(182*)*(180*(*))2=m 如不考慮起動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tq= TF(～)取安全系數(shù)為 ，則 m)T0絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩(Nm= Nm=/md≥[(32**10 3 *180)/( *82*103**103)] 1/4=根據(jù)計(jì)算綜合考慮，查表選用 AC20030 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。HRC60 時(shí), f h 1。 18k考慮顛覆力矩影響的系數(shù),k=。；δ摩擦角，δ 約等于 1039。1639。 S滾珠絲杠截面積（按絲杠螺紋底經(jīng)確定 d2=）。*106cm絲杠 1cm 長度上導(dǎo)程變形總誤差 ΔL 總 ΔL 總=100/L0*ΔL=100/**10 6μm/m= 3 級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差為 15μm/m，因此剛度足夠. 3．伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 ①負(fù)載傳動(dòng)慣量的計(jì)算 JF=J1+J2+W/g(180δ/πθ) 2式中 JF折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg L零件軸向長度(cm).所以 J2=*10 4**100 kgcm2= kgm因數(shù)控機(jī)床對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高，確定電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)因滿足快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T 的要求 T=Tamax+Tf+T0式中 Tamax空載快速起動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩(Nm = Nm = N～176。如圖 3—6 所示是使用滑移齒輪要實(shí)現(xiàn)二級(jí)變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。該機(jī)床的運(yùn)動(dòng)采用分離式傳動(dòng)，即變速箱與床頭箱相分離，采用皮帶輪聯(lián)系，變速箱實(shí)現(xiàn)四級(jí)變速，床頭箱實(shí)現(xiàn)四級(jí)變速，主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源是籠型異步電動(dòng)機(jī)，即 Y 系列電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 8 千瓦，滿載轉(zhuǎn)速為 1450 轉(zhuǎn)/分；變速系統(tǒng)采用 2 個(gè)滑移齒輪和2 級(jí)變速。 主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式改造后的數(shù)控車床要實(shí)現(xiàn)螺紋加工，還需要配置主軸脈沖發(fā)生器作為車床主軸信號(hào)的反饋元件。主軸脈沖發(fā)生器一般采用增量式光電編碼器，傳動(dòng)連接， 。 控制類型的確定目前直接制造的數(shù)控機(jī)床大多采用閉環(huán)系統(tǒng)，此系統(tǒng)有檢測反饋裝置，定位精度高，可以達(dá)到 以上，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成化要求高，成本高，調(diào)整和維修困難。 傳動(dòng)方面改造設(shè)計(jì)為了適應(yīng)各種不同材料的加工及各種不同加工方法，要求改造后的 C6132 機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸出力矩。（1）伺服系統(tǒng)的選擇以及數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床的性能在很大的程度上取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要要求如下：① 進(jìn)給調(diào)速范圍要寬調(diào)速范圍 Rn 是指機(jī)床要求伺服電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速 Nmax 和最低轉(zhuǎn)速 Nmin 之比，即Rn=Nmax／Nmin在各種數(shù)控機(jī)床中，由于加工選用刀具，被加工的材料及零件加工要求的不同，為保證 22在任何情況下都得到最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范脈沖當(dāng)量為 l 的情況下，最先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度從 0～24 m/s 連續(xù)可調(diào)．但對(duì)于一般的數(shù)控機(jī)床，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在 0～24m/s 進(jìn)給速度下工作就足夠了。③ 速度響應(yīng)要快，為了輪廓切削形狀精度和加工表面粗糙度，出了要求有較高的走位精度夕卜，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。 為了滿足上述四點(diǎn)要求，男給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件伺服電動(dòng)機(jī)也相應(yīng)提出了很高的要求：高精度、快反應(yīng)、快調(diào)速和大轉(zhuǎn)矩等。反應(yīng)速度的快慢直接影響系統(tǒng)的性能的好壞。 ② 驅(qū)動(dòng)電路 接收微機(jī)發(fā)出的指令，并將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通常是開環(huán)控制。除微型計(jì)算機(jī)外，其余部分稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的精度與其使用的伺服系統(tǒng)類型有關(guān)。由于開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，單精度低，低速平穩(wěn)性差，高速扭矩小，一般用于轉(zhuǎn)載，負(fù)載變化不大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上故選用開環(huán)伺服系統(tǒng)。如滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。通過給縱、橫兩個(gè)方向的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)脈沖，則可以控制機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的加工。按下機(jī)床上的按鈕；3. 選擇鍵進(jìn)入手動(dòng)操作狀態(tài)；4. 以手動(dòng)方式慢速移動(dòng)刀架，反向離開限位開關(guān)，然后接通機(jī)床限位信號(hào)（放開關(guān)）至此，系統(tǒng)已恢復(fù)正常操作。0:是,1:否。0：采用非編碼式刀架；1：采用編碼式刀架。2主軸變頻接口方式。0：CW（正傳脈沖） ，CCW（反轉(zhuǎn)脈沖） 。齒隙補(bǔ)償量的范圍從 ～。P3 的每個(gè)軸的數(shù)值范圍為 1～9999mm。速度范圍為600～4900mm/min。這其中反轉(zhuǎn)時(shí)間的長短就是由參數(shù) P5 控制。主軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如需換向，則有一個(gè)降速過程，P6 參數(shù)就控制了這一換向等待的時(shí)間。本系統(tǒng)中可選用 1200P 或 2400P 脈沖兩種類型的碼盤。 軸﹑Z 軸及主軸控制接口P3：15 芯 D 型插座，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)控制指令發(fā)送到軸軸驅(qū)動(dòng)模塊及主軸調(diào)速變頻器控制模擬量信號(hào)。10%)/50Hz 單相。系統(tǒng)要求外部供給+5VDC(1A),+24VDC(1A)兩組直流電源，他們分別從 P3﹑P4 插座