【正文】 輔助裝置 16 刀架的改造與安裝 16第5章 數(shù)控部分 20 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 21 數(shù)控系統(tǒng)的介紹 21 操作面板 21 軟件操作界面 21 系統(tǒng)參數(shù) 22 伺服驅(qū)動(dòng) 23 伺服電機(jī) 25第6章 機(jī)床的安裝與調(diào)試 26 數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試 26 參數(shù)設(shè)置 26 外部狀態(tài)檢查 29 伺服電機(jī)安裝調(diào)試 30 接通伺服電源 31 連接機(jī)床調(diào)試 32 參數(shù)的設(shè)置與系統(tǒng)的調(diào)試 34 其他參數(shù)設(shè)置及傳動(dòng)鏈注意事項(xiàng) 35 電氣PLC的調(diào)試 35 安裝調(diào)試的注意事項(xiàng) 36元器件清單 37結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40致謝 41第1章 前言 問(wèn)題提出數(shù)控車床作為機(jī)電液氣一體化的典型產(chǎn)品，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，能解決機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、零件多變的加工問(wèn)題，且產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。所以，針對(duì)普通車床6140存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1）車床整體太破舊，機(jī)床磨損嚴(yán)重，加工精度達(dá)不到要求。而，普通車床實(shí)現(xiàn)一人操作多臺(tái)機(jī)床，不能自動(dòng)化控制。它投資較數(shù)控低，但對(duì)工人的操作技能要求較高，因此工人工資水平高。要花費(fèi)大量的資金,而替換下的機(jī)床又會(huì)閑置起來(lái)造成巨大浪費(fèi),若采用數(shù)控技術(shù)對(duì)舊機(jī)床加以改造和購(gòu)買機(jī)床相比,則可省50%以上的資金,一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅為全功能裝置的1/3到1/5。機(jī)床數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。因?yàn)闄C(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。并且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。因此，在考慮機(jī)床的數(shù)控化改造具體方案時(shí)，所遵循的原則是在滿足需要的前提下，對(duì)原有車床盡可能減少改動(dòng)，以降低改成本。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用伺服電機(jī)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副以及滾動(dòng)導(dǎo)軌。如果要自動(dòng)改變切削速度，可采用交流變頻調(diào)速，這樣改造成本較高，本次改造主傳動(dòng)系統(tǒng)不做任何改動(dòng)。如冷卻系統(tǒng)、排屑裝置（采用原有的冷卻和排屑裝置）、自動(dòng)換刀裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。(3)電氣部分在這里我使用電控柜裝置，在進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造時(shí)，原機(jī)床的電器控制部分一般只能報(bào)廢，重新按數(shù)控化改造要求進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。在這里我采用HNC21T數(shù)控裝置2) 伺服驅(qū)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于控制X和Y軸的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制進(jìn)給兩，達(dá)到高精度的加工零件，這里我們采用和華中數(shù)控系統(tǒng)匹配的驅(qū)動(dòng)器HSV160B和GK6系列交流永磁伺服電機(jī)。第3章 機(jī)械部分改造 主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸電機(jī)采用車床原有的三相異步電動(dòng)機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)按照所需加工的螺距進(jìn)行計(jì)算處理,從而控制機(jī)床縱向橫向伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)加工螺紋的目的。伺服電機(jī)的布置，可放在絲杠的任一端。圖32 縱向進(jìn)給傳動(dòng)示意圖4—推力球軸承 10—徑向滑動(dòng)軸承 3—左端軸承座 5—左接拉桿 9—聯(lián)軸套 7—滾珠絲杠螺母副 8—螺母座 11—絲杠托架 12—伺服電機(jī)（1）滾珠絲杠縱向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)如下表32：表32 縱向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)名稱符號(hào)公式公稱直徑38導(dǎo)程6接觸角3176。在左端設(shè)計(jì)一個(gè)專用軸承支承座，而在絲杠托架處布置伺服電機(jī)和減速齒輪。計(jì)算作用在絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷首先根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的重量引起的進(jìn)給抗力，計(jì)算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命值計(jì)算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷。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)于三角或綜合導(dǎo)軌 （公式34）式中 FX、FZ——切削分力；W——移動(dòng)部件的重力（800N）。例如參照某廠滾珠絲杠的產(chǎn)品樣本，選擇滾珠絲杠的直徑為38mm，型號(hào)為其額定動(dòng)載荷是20500N，強(qiáng)度足夠用。 橫向進(jìn)給的改造與計(jì)算橫向進(jìn)給的改造橫向滾珠絲杠也采用三點(diǎn)式支承形式。圖33 橫向進(jìn)給傳動(dòng)示意圖1伺服電機(jī) 2支承架 7聯(lián)軸套 5滾珠絲杠螺母副 6螺母座 8支承短軸（1）滾珠絲杠橫向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)如下表33：表33 橫向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)名稱符號(hào)公式公稱直徑25導(dǎo)程4接觸角4176。 k——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取k=.則 PC =PηK ==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(或轉(zhuǎn)矩)和最大切削轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)速)來(lái)計(jì)算,即PC=或PC=式中 FZ——主切削力（N） ν——切削速度() T——切削轉(zhuǎn)矩(N ——硬度系數(shù)，為60HRC時(shí)， 為1；為60HRC時(shí)，１； G——壽命（以　轉(zhuǎn)為單位１，）。 ——導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)，f,=～,取f,＝。定位后，配鉆四個(gè)螺釘孔，并攻螺紋； （3）車削一根手輪軸，代替原絲杠手輪軸，用于與滾珠絲杠連接； （4）車削兩個(gè)連接套，用于絲杠連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)和手輪軸； （5）銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉的部位； （6）利用車床主軸和尾座將螺母安裝到絲杠上，在利用鎖緊螺母進(jìn)行預(yù)緊，消除間隙； （7）總裝后，用墊片調(diào)整螺母上下位置，使其傳動(dòng)平穩(wěn)。電動(dòng)刀架的工作原理需要換刀時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號(hào)，三相異步電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸桿副帶動(dòng)螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)，與螺桿配合的上刀體逐漸抬起上刀體與下刀體之間的端面齒慢慢脫開(kāi)：與此同時(shí)，上蓋圓盤也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)（上蓋圓盤1通過(guò)圓柱銷與螺桿連接），當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)約270176。在此期間，上、下刀體的端面齒逐漸嚙合，實(shí)現(xiàn)精定位，經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，刀架電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，整個(gè)換刀過(guò)程結(jié)束。我們根據(jù)上述描述的換刀動(dòng)作過(guò)程，做了如下動(dòng)作流程圖如圖42圖42 電動(dòng)刀架動(dòng)作流程圖電動(dòng)刀架的相關(guān)參數(shù)（1）經(jīng)查國(guó)標(biāo)刀架參數(shù)，我選擇了下列表格（表41）中的刀架。由于加工過(guò)程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換。 數(shù)控系統(tǒng)的介紹 操作面板 華中“世紀(jì)星”HNC21T是一基于嵌入式工業(yè)PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，配備高性能32位微處理器、內(nèi)裝式PLC及彩色LCD顯示器。3）NC鍵盤 NC鍵盤包括精簡(jiǎn)型MDI鍵盤和F1~F10十個(gè)功能鍵。機(jī)床控制面板用于直接控制機(jī)床的動(dòng)作或加工過(guò)程。驅(qū)動(dòng)器的示意圖如53所示： 圖53 HSV106B驅(qū)動(dòng)器 HSV160B驅(qū)動(dòng)器的相關(guān)參數(shù)如表52：表52輸入電源三相AC220V （15～+10% 50/60Hz） 使用環(huán)境溫度工作：0～55℃ 存貯：20℃～80℃濕度濕度 小于 90%（無(wú)結(jié)露）振動(dòng)小于 ()，10～60Hz（非連續(xù)運(yùn)行）控制方法位置控制 速度控制 內(nèi)部速度控制運(yùn)行 JOG運(yùn)行再生制動(dòng)內(nèi)置 外接 制動(dòng)電阻連接與選用特性速度頻率響應(yīng)300Hz或更高速度波動(dòng)率＜177。關(guān)于登奇GK6023交流永磁伺服電機(jī)參數(shù)如下表61所示：表61型號(hào)登奇GK60238AF31額定功率（kW）額定電壓220（V）轉(zhuǎn)速范圍01500r/min縱向伺服電機(jī)900r/min橫向伺服電機(jī)1200r/min控制伺服電動(dòng)機(jī)的工作連接圖，如圖65所示：圖 65 工作步驟方框圖伺服電機(jī)與系統(tǒng)的連接伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與華中HNC21世紀(jì)星數(shù)控裝置是通過(guò)XS30～XS33脈沖接口控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器裝置，在這里采用伺服電機(jī)（登奇GK6023）、驅(qū)動(dòng)器（HSV160B）與數(shù)控系統(tǒng)（HNC21T）連接。圖63 PLC 功能子菜單與狀態(tài)選擇子菜單圖64 伺服電機(jī)安裝調(diào)試伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)的連接如圖65所示：伺服電機(jī)圖 65 工作步驟方框圖伺服電機(jī)與絲桿的連接使用彈性聯(lián)軸器如圖66所示圖66彈性聯(lián)軸器特點(diǎn)：緩沖吸振，可補(bǔ)償較大的軸向位移，微量的徑向位移和角位移。（2） 參考點(diǎn)擋塊應(yīng)有一定的長(zhǎng)度建議有效行程在30 毫米以上否則在回參考點(diǎn)速度較快時(shí)有可能沖過(guò)參考點(diǎn)檔塊；參考點(diǎn)檔塊與相鄰的超程限位檔塊應(yīng)該有一定的重疊即保證相鄰的超程限位檔塊壓下超程限位開(kāi)關(guān)時(shí)參考點(diǎn)檔塊仍未松開(kāi)參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)以避免機(jī)床的坐標(biāo)軸參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)恰好停在相鄰的參考點(diǎn)檔塊和超程限位檔塊之間時(shí)系統(tǒng)回參考點(diǎn)時(shí)因?yàn)閴合孪尬婚_(kāi)關(guān)而不能正確回參考點(diǎn)如圖67所示。硬件配置參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表610。系統(tǒng)的調(diào)試在線路和電源檢查無(wú)誤后，進(jìn)行通電試運(yùn)行，以手動(dòng)或手搖脈沖發(fā)生器方式發(fā)送脈沖，控制電動(dòng)機(jī)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)，在沒(méi)有堵轉(zhuǎn)等異常情況下，逐漸提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 電氣PLC的調(diào)試電源電壓調(diào)試為保證人身和設(shè)備安全，必須首先確定各種電源電壓是否正常，如進(jìn)線電源、DC24V、伺服變壓器副邊電壓等。CNC啟動(dòng)后，LED出現(xiàn)顯示。當(dāng)開(kāi)關(guān)被擋鐵壓上后，CNC復(fù)位并進(jìn)行緊?；芈?。在機(jī)床回參考點(diǎn)的動(dòng)作中，經(jīng)常需要軟件限位和硬件限位結(jié)合使用。主軸電動(dòng)機(jī)控制接口為主軸串行輸出（與模擬輸出相對(duì)，串行輸出中輸出到主軸的命令值數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）。主軸采用高低兩檔齒輪變速，高速檔主軸與主軸電動(dòng)機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為1：1；低速檔主軸與主軸電動(dòng)機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比1：。主軸完成信號(hào)檢測(cè)水平；P4077：準(zhǔn)停偏移量（如果定向停止位置不準(zhǔn)，將會(huì)損壞換刀裝置，可通過(guò)該參數(shù)對(duì)主軸定向位置進(jìn)行精調(diào)） 安裝調(diào)試的注意事項(xiàng) 主軸脈沖發(fā)生器的安裝脈沖發(fā)生器可直接安裝在主軸的后方,與主軸同軸安裝這種安裝方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是安裝后不能加工穿出車床主軸孔的零件。 主軸脈沖發(fā)生器的傳動(dòng)連接方式 主軸脈沖發(fā)生器從動(dòng)連接方面分為剛性和柔性連接。圖631所示；采用柔性連接，在實(shí)現(xiàn)角位移傳動(dòng)的同時(shí)，又能吸收車床主軸的部分振動(dòng)， 從而實(shí)使主軸脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、傳遞信號(hào)準(zhǔn)確。與此同時(shí)，也改善了工人的勞動(dòng)條件，利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。北京：機(jī)械工業(yè)出版社；2002北京：兵器工業(yè)出版社；1999北京：國(guó)防工業(yè)出版社；2002濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200410. 姜德希編北京：中國(guó)電力出版社，1997致謝本此畢業(yè)設(shè)計(jì)從任務(wù)的下發(fā)，到開(kāi)題報(bào)告的完成及后來(lái)的總體方案確定，都得到了指導(dǎo)老師韓老師的細(xì)心指導(dǎo)，兩個(gè)多月的時(shí)間，在韓老師的督促和幫助下，終于基本完成，在此，向*老師以及在這個(gè)過(guò)程中幫助過(guò)我的同學(xué)表示衷心的感謝。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）題目： CA6140普通車床的數(shù)控化改造 1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)(1) 采用數(shù)控裝置和伺服裝置，對(duì)CA6140車床進(jìn)行數(shù)控化改造。3．主要參考文獻(xiàn)[1] 熊光華主編北京：化學(xué)工業(yè)出版社；2003 [3] 白恩遠(yuǎn)主