【正文】 求不高，零活類零件。 摘 要數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)：具有高度柔性，加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，生產(chǎn)率高，改善勞動(dòng)條件，利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。普通機(jī)床測量時(shí)需停車后手工測量，測量誤差較大，而且效率低下。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場合。通過搜集資料、實(shí)踐研究等方法對機(jī)床就行改造即是用較少的成本去創(chuàng)造更高的價(jià)值。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見效快的特點(diǎn)。本文以車床的數(shù)控改造為例，介紹了機(jī)床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，性能與精度的選擇以及最后改造方案的確定。二、有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)開支的節(jié)約數(shù)控化改造一般用戶都能承擔(dān)的起,這為資金緊張的中小型企業(yè)的技術(shù)改造開辟了新路,也對實(shí)力雄厚的大型企業(yè)產(chǎn)生了較大的吸引力。因此得到了用戶廣泛的應(yīng)用,機(jī)床的數(shù)控化改造已成為滿足市場需求的主要補(bǔ)充手段,對中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。六、有利于企業(yè)的多方面發(fā)展數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床的改造是建立在微電子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，具有高可靠性、柔性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化、經(jīng)濟(jì)性可觀等特點(diǎn)。由計(jì)算機(jī)控制的電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)傳動(dòng)絲杠來實(shí)現(xiàn)。二、改造原則確定具體改造方案的基本原則是：在滿足使用要求的前提下對機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本、增強(qiáng)抗干擾性。四、進(jìn)給系統(tǒng)改造的要求具有較高的定位精度、有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要好、穩(wěn)定性要好，為了確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性。主軸通過前端的卡盤或者花盤帶動(dòng)工件完成旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，也可以安裝前尖頂通過撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。尾座 尾座3可沿其導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置，其上可安裝頂尖支撐長工件的后段以加工長圓柱體，也可以安裝孔加工刀具加工孔。床身上安裝著機(jī)床的各部件，并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置。也可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。車床的工藝范圍又較廣泛，因此CA6140車床使用十分廣泛。4 在車削加工過程中切屑和刀具之間的劇烈擠壓和摩擦，以及刀具與工件之間的摩擦，產(chǎn)生了大量的切削熱，但大部分熱量被切屑帶走，所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。M向右結(jié)合，由z50與Ⅰ軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，z50通過Ⅶ軸z34傳動(dòng)Ⅱ軸上的z30實(shí)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)。車螺紋傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)平衡式為：=L 式中U為主軸至絲杠間全部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比；L絲為機(jī)床絲杠的導(dǎo)程，CA6140型車床的絲杠導(dǎo)程L絲=12mm；L為工件螺紋的導(dǎo)程（mm）。從主軸VI至進(jìn)給箱軸XVII上滑移齒輪Z28處于左位，使 脫開，從而切斷進(jìn)給箱與絲杠的聯(lián)系。以同樣傳動(dòng)路線傳動(dòng)時(shí)，橫向進(jìn)給量為縱向進(jìn)給量的一半。第四章 設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)第一節(jié) 設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)縱向進(jìn)給系統(tǒng)主要分為切削力的計(jì)算、滾珠絲杠副的選擇、減速齒輪的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的確定等。3065選擇脈沖當(dāng)量 根據(jù)機(jī)床精度要求選擇脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向?yàn)榭v向的一半。為防止?jié)L珠在工作過程中從螺母兩端掉出，在螺母的螺紋滾道4上裝有擋滾珠器2（又叫回珠器或反向器）。③可預(yù)緊 經(jīng)預(yù)緊后可消除軸向間隙。因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以進(jìn)給系統(tǒng)我選擇滾珠絲杠副（2）、 滾珠絲杠副的缺點(diǎn)是：①制造工藝復(fù)雜，成本高 滾珠絲杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙要求高，故制造成本高。滾珠絲杠的安裝 為提高傳動(dòng)剛度，選擇合理的支承結(jié)構(gòu)并正確安裝很重要。滾珠絲杠的承載能力的計(jì)算選擇縱向進(jìn)給為綜合導(dǎo)軌，計(jì)算絲杠的最大軸向進(jìn)給切削里Fm又因?yàn)镕m=KFf+f’(Fc+w)式中Ff、Fp、Fc——切削分力（N）K——顛覆里矩影響取K=F’——導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)取f’=W——移動(dòng)部件的重量（N）代入式中：Fm=kFf+f’(fc+w)=+(2808+800)=（1）、壽命L 最大切削里F的進(jìn)給速度Vs可取最高進(jìn)給速度的1/2——1/5（取為1/2），,絲杠導(dǎo)程Lo=6mm，則絲杠轉(zhuǎn)速為：n=絲杠使用壽命時(shí)間一般為15000h，則絲杠的計(jì)算壽命L為L=（2）、載荷Cm 當(dāng)量動(dòng)載荷Cm選用滾珠絲杠直徑do時(shí)，必須保證絲杠工作時(shí)，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)后，在它的滾珠上下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)濁現(xiàn)象。式中 E——絲桿材料彈性量，對綱E=10N/mL——絲杠兩支承端距離（m），L=。由于兩端均采用角接觸球軸承且絲杠又進(jìn)行了預(yù)緊，故其拉壓剛度端固定的絲杠提高四倍。減速齒輪的設(shè)計(jì)i根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的要求，滾珠絲杠導(dǎo)程L=6mm，傳動(dòng)比為因?yàn)镮5,故可為一級齒輪傳動(dòng)。 J——負(fù)載慣量（），即進(jìn)給系統(tǒng)（傳動(dòng)軸、齒輪、工作臺等）折算到伺服電動(dòng)機(jī)上全部負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。但還得考慮電機(jī)起動(dòng)頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。㎝），直接使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（可用軟件實(shí)現(xiàn)），將起動(dòng)頻率降到1000HZ時(shí)，起動(dòng)扭矩可增高到588N改造步驟：保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于微機(jī)進(jìn)給和機(jī)床刀具對空操作；保留原有的支承機(jī)構(gòu)；步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在機(jī)床后側(cè)，為了便于安裝滾珠絲杠。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值Cm，即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當(dāng)量動(dòng)載荷Cm式中：——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)——精度系數(shù) ∴==根據(jù)CCm的原則，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》化學(xué)出版社出版，第三章第3卷，選取滾軸絲桿的型號為：，坐標(biāo)直徑為25mm，即外循環(huán)，齒差調(diào)隙式。式中 E——絲桿材料彈性量，對綱E=10N/mL——絲杠兩支承端距離（m），L=。其實(shí)際變形為。因橫向留板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采取貼速導(dǎo)軌減小摩擦力，從而取減小最大牽引力。其實(shí)際變形為。I==因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大。但還得考慮電機(jī)起動(dòng)頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。a) 起動(dòng)矩頻特性 b)運(yùn)行矩頻特性圖6 150BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，由150BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性圖18（b）知該電動(dòng)機(jī)能滿足要求，根據(jù)上述計(jì)算綜合分析，縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用150BFOO2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能滿足要求。正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)命令通過面板操作寫在程序中，由PLC輸出端口控制正轉(zhuǎn)繼電器（KAZ）或反轉(zhuǎn)繼電器（KAF），使接觸器KM1和KM2動(dòng)作，完成主軸的正反轉(zhuǎn)切換，為減小主軸電機(jī)的起動(dòng)電源，使用了KMKMKM5三個(gè)接觸器來完成電機(jī)的Y△切換。能把機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用廣泛的位置控制裝置?？刮廴灸芰Σ?，容易損壞。保證主軸每轉(zhuǎn)一周，刀具準(zhǔn)確地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。三、編碼器的選擇根據(jù)加工精度的要求，選擇了長春第一光學(xué)儀器廠leelf型編碼器（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為1200個(gè)）。二、刀架的選擇 經(jīng)過比較，選用常州宏達(dá)機(jī)床設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4—C0625型四工位電動(dòng)刀架。三、刀架的工作原理 在加工過程中，選刀時(shí)在程序中輸入被選刀具的的TXX（刀具號）和DXX（刀沿號）。機(jī)床的加工精度和使用壽命很大程度上取決于機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量。無論在空載或切削狀態(tài)下都應(yīng)有足夠的導(dǎo)向精度。（3）、足夠的剛度 導(dǎo)軌受力變形會(huì)影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對位置，故要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。（6）、而對于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌則應(yīng)有更高要求。 第五節(jié) 坐標(biāo)系的建立X、Z軸的限位和參考返回電路 一、機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系：它是其它坐標(biāo)系（如工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系）的基準(zhǔn)CA6140車床的坐標(biāo)原點(diǎn)，M定在卡盤基座與主軸中心的交點(diǎn)上，如圖23所示，數(shù)控系統(tǒng)是通過檢測參考點(diǎn)的具體位置來確定機(jī)床坐標(biāo)系的，我們選用兩個(gè)接進(jìn)開關(guān)，X軸方向與Z軸方向各安裝一個(gè)在床身上，用于建立參考點(diǎn)，當(dāng)移動(dòng)刀架，兩個(gè)接近開關(guān)都有信號輸出時(shí)，刀架的當(dāng)前位置即為參考點(diǎn)R，測量XR及ZR，并將它們寫入機(jī)床數(shù)據(jù)314000（參考點(diǎn)位置值），即可在數(shù)控系統(tǒng)中建立機(jī)床坐標(biāo)系。限位輸入端采用負(fù)邏輯需對系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實(shí)現(xiàn)，不會(huì)出現(xiàn)以上問題，本次數(shù)控改造使用的數(shù)控西門子802D數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)邏輯輸入要軟件，硬件兩方面配合才能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)正常情況下SQ1是閉合的。軟件設(shè)置 負(fù)邏輯需要把邏輯“1”改為無效狀態(tài)而邏輯“0”為有效狀態(tài)。西門子的SINUMERIK 802S數(shù)控系統(tǒng)既有此功能。光點(diǎn)耦合器的工作壽命大于10萬小時(shí)，以每臺機(jī)床每天工作10小時(shí)計(jì)，可以保證機(jī)床正常工作20多年，對機(jī)床壽命也不會(huì)造成影響。二、變頻器的安裝圖10 611UE與安川變頻器的硬件連接圖在主軸電路上安裝主軸變頻器，通過在程序中指令設(shè)定，調(diào)整變頻器輸出頻率，從而達(dá)到改變運(yùn)行頻率和速度的目的，采用的變頻器的型號是CIMRG7A4015D 安川變頻器裝置。按照安裝步驟，首先是機(jī)床總體安裝，然后是線路連接。對于機(jī)床調(diào)試我們主要針對以下幾個(gè)部分：系統(tǒng)檢查。 檢查顯示及風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。查編輯功能并聯(lián)機(jī)調(diào)試。這些對于我以后的工作或?qū)W習(xí)都會(huì)起到很大的促進(jìn)作用！具體的來說，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我知道了如何從接到一個(gè)新課題到一步一步分析，提出解決方案。在做設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)會(huì)運(yùn)用AutoCAD軟件，并按時(shí)完成了所要完成的任務(wù)。 參考文獻(xiàn)[1].《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》.[2].《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》. [3].《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊》. [4]. 隋明陽.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社 [5]. 中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.《數(shù)控技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社 .2005[6]. 中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.《機(jī)械制造基礎(chǔ)》.[7]. 丁樹模主編.《機(jī)械工程學(xué)》.機(jī)械工業(yè)出版社. 2005[8]. 鄭曉峰主編.《數(shù)控原理與原理》.[9]. 陳富安主編.《數(shù)控原理與原理》.[10]. 李雪梅主編.《數(shù)控機(jī)床》.