【正文】 則 22441 2 6 cmkgcmkgJ ??????? ? 22442 0 2 cmkgcmkgJ ??????? ? 22443 7 4 cmkgcmkgJ ??????? ? 222 ]) ()[()3018( cmkgJ F ???????? ② 快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T 。其中 步/ mmp ?? ； b?參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》，初選 ??b? ； mmP 40 ? ，則 0 0 6 0 ????i 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 30 頁(yè) 可選定齒輪齒數(shù)為 301821 ??ZZi 齒輪材料采用 40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用 8024型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 ?i? 。 cmEA PFP m 6600 7 0 0 ?????? ?????? 滾 珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導(dǎo)程變化 P?? 很小，可以忽略不計(jì)，即 01 PP ??? ，所以導(dǎo)程變形總誤差 總P? 為 ：00 PPPP ??? 總總 式中 總P? —— 縱 向 最 大 行 程 ， 由 《 機(jī) 床 說(shuō) 明 書(shū) 》 可 知 ，cmmmP 24240 ??總 ?？筛鶕?jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算， 橫 向?yàn)?燕尾 形導(dǎo)軌，則 )2( GFFfFF XZYm ???? 則 NNNF m 1 0 0)6 0 08 6 421 7 2 8( 0 3 [ ???????? （ 4）計(jì)算最大動(dòng)載荷 C （ N） ，由 mHW FfftC 3? 得： rrnTt 萬(wàn)萬(wàn) 66 ????? m i n/ i n/4 0 rrP vn s ????? NNFfftC mHW ?????? （ 5）選擇滾珠絲杠螺母副。 Hzvf p 5 00 31 00 0601 00 0 m a xm a x ?? ??? ? 由以上選型及計(jì)算，最終選用 80SJTM024C型伺服電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 26 頁(yè) 見(jiàn)表 5— 3。 對(duì)于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按下式估算： LDJ ??? 式中 D —— 圓柱形零件的直徑； L —— 零件軸向長(zhǎng)度?？捎墒?360Pibp? ??? 計(jì)算。 其中，“ +”用于拉伸時(shí)，“ — ”用于壓縮時(shí)。 則 m in/50m in/6 0 rrP vn s ????? rrnTt 萬(wàn)萬(wàn) 4510 1500050601060 66 ????? NNFfftC mHW 2 4 8 7 0 ?????? （ 5）選擇滾珠絲杠螺母副。 原因：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性?xún)?yōu)良、適合成批生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適用于重載荷傳動(dòng)、高速驅(qū)動(dòng)及精密定位系統(tǒng)，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 18 頁(yè) 第 5 章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 縱向機(jī)械傳動(dòng)部分的數(shù)控化改造和設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）切削力的計(jì)算。 控制字 : 進(jìn)給控制運(yùn)行 (運(yùn)行、停止等 )。 (8)密集型面板接口。 (3)編碼器反饋信號(hào)接口 :用于與主軸電機(jī)的編碼器的連接，編碼器的作用是將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，這在螺紋加工的時(shí)候是不可缺少的。 CNC是本系統(tǒng)的核心部分，用以完成人機(jī)對(duì)話與通訊，解釋機(jī)械加工語(yǔ)言，分配加工任務(wù)，以及協(xié)調(diào)各功能模 塊的工作等 。 0C系統(tǒng) PMC 可控制 2 個(gè)進(jìn)給軸。 GSK980TA1系統(tǒng)對(duì)這 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 15 頁(yè) 些故障有較好的保護(hù)。在伺服調(diào)整畫(huà)面上可以定量地讀出機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)各軸的伺服增益、伺服誤差及其變動(dòng)情況。 CNC 與主 計(jì)算機(jī)交換的信息除了系統(tǒng)和機(jī)床的參數(shù)、加工程序、加工的設(shè)定值外，還可傳送機(jī)床的工作狀態(tài)，如自動(dòng)加工啟動(dòng)、停止、加工中暫停、報(bào)警等。對(duì)于小程序段、快速加工，走刀有停頓現(xiàn)象，為此，開(kāi)發(fā)了 REMOTEBUFFER 功能。 RS232C 口及數(shù)據(jù)通訊 GSK980TA1 系統(tǒng)有 2 個(gè)串口 (RS232C)，分 4 個(gè)通道，用于系統(tǒng)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。 主軸驅(qū)動(dòng)有速度控制和位置控制 2 種工作方式，普通加工為速度控制。模擬控制指令 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 13 頁(yè) 是 0～ 10V 的直流電壓。 進(jìn)給伺服單元的控制用前述的軸控制板，該板輸出控制指令信號(hào)到功率放大器。 0C配 a型 。調(diào)試好的程序要用寫(xiě)入器寫(xiě)入EPROM。顯示圖形必須用圖形控制板，該板為專(zhuān)用微機(jī)， CPU 用 80186。 (3)強(qiáng)大的編程軟件 GSKCC 軟件。強(qiáng)大的通訊功能 (RS232IRS4221RS485) ，邊加工邊傳輸功能。這就提高了整個(gè)機(jī)床的可靠性。每個(gè) CPU控制 2個(gè)軸，一塊板可控制4 個(gè)軸。 (2)存儲(chǔ) 器板 該板上有： ① 系統(tǒng)的控制軟件 ROM(共 5 片 )。隨著大規(guī)棋集成電路芯片的發(fā)展， GSK980TA1 系統(tǒng)的破件結(jié)構(gòu)已經(jīng)改進(jìn)過(guò)多次。所以產(chǎn)品的一致性好，增加了可靠性。 選擇了 GSK980TA1型數(shù)控系統(tǒng)。 (4)橫向進(jìn)給的直線度和運(yùn)動(dòng)精度全部有改造部分的制造和裝配精度保證。 ⑤ 加工 軌跡圖形顯示功能 反映工件坐標(biāo)和刀具補(bǔ)償?shù)牡都廛壽E，進(jìn)行跟蹤顯示。 GSK980TA1 是 GSK980 系列的最新產(chǎn)品之一，采用了 32位嵌入式 CPU和超大規(guī)?？删幊唐骷?FPGA，運(yùn)用實(shí)時(shí)多任務(wù)控制技術(shù)和硬件插補(bǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn) μm 級(jí)精度的運(yùn)動(dòng)控制，確保高速、高效率加工。 7） 主軸電機(jī)功率： 。要求該車(chē)床增配自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架和主軸編碼器，具有螺紋切削的功能。我國(guó)機(jī)床役齡 10 年以上的占 60%以上； 10 年以下的機(jī)床中，自動(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床不到 20%，F(xiàn)MC/FMS 等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指 可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60%以上）。 (3) 用戶(hù)根據(jù)使用需要 ,在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求 ,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶(hù)臨時(shí)提出一些要求 ,這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。 數(shù)控機(jī)床在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀 我 國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平 ， 即 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì) ,一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類(lèi)機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求 ,而另一方面卻有不少?lài)?guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷(xiāo)積壓 ,國(guó)外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。 機(jī)床的母機(jī)屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位。 如果 將機(jī)床 設(shè)備全部更新?lián)Q代 ， 不僅資金投入太大 ， 成本太高 ， 而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費(fèi)。所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造 。機(jī)床工業(yè)為各種類(lèi)型的機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。 90年國(guó)外數(shù)控機(jī)床在我國(guó)市場(chǎng)的占有率僅達(dá) 15%左右 ,而 95 年已達(dá) 77%。在國(guó)外 ,這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周 ,而在我國(guó)機(jī)床廠用手工操作就至少需 1～ 2個(gè)月 ,且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門(mén) ,常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象 ,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。系統(tǒng)橫向分辨率達(dá) 。 8） 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms。在保持 980 系列外形尺寸及接口不變的前提下，采用 7英寸彩色寬屏 LCD 及更友好的顯示界面，加工軌跡實(shí)時(shí)跟蹤顯示，增加了系統(tǒng)時(shí)鐘及報(bào)警日志。 ⑥ 超大容量存儲(chǔ)器 。 (5)可充分利用機(jī)床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測(cè)量基準(zhǔn)。數(shù)控機(jī)床應(yīng)能長(zhǎng)期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長(zhǎng)期無(wú)故降連續(xù)運(yùn)行。 (4)良好的控制軟件設(shè)計(jì)： GSK980TA1系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在國(guó)內(nèi)各地?cái)?shù)年的運(yùn)行，積累了豐富的數(shù)據(jù)，因此在軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮了可能出現(xiàn)的各種故障情況，加 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 9 頁(yè) 入了許多保護(hù)和提高可靠性的措施，如開(kāi)機(jī)和狀態(tài)切換時(shí)的層層檢側(cè)、過(guò)壓、過(guò)流、反饋斷線等報(bào)警，使得 機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)處理，從而 避免 了元部件的損壞。目前銷(xiāo)售的 TA1和 TD，其硬件結(jié)構(gòu)基本一樣，只是控制軸數(shù)不同，所配置的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同。 GSK980TA1系統(tǒng)可控制車(chē)床。該板接受主 CPU 分配的伺服控制指令，輸出 6 個(gè)相位各差 60176。同時(shí)又提高了數(shù)控系統(tǒng)的保護(hù) (如果有間題，只能損壞這種模塊，不會(huì)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)造 成破壞 )。提高了計(jì)算機(jī)的 CAD/CAM 程序的加工能力。 Windows 環(huán)境下并運(yùn)行在 PC計(jì)算機(jī)上， PLC 程序的編寫(xiě)工具，方便的機(jī)床程序管理。 PMC 控制 PMC就是可編程序機(jī)床控制器，是專(zhuān)門(mén)用于控制機(jī)床的 PLC。 GSK980TA1 系統(tǒng) PMC 控制有 FMCL 和 PMCM2 種。0D配置 ac型。功率放大器為模塊化結(jié)構(gòu)，分為整流模塊和逆變模塊，使用 IPM元件。該系統(tǒng)的主軸電機(jī)為異步電機(jī)，目前為 a系列。主軸電機(jī)軸上裝有圓型的磁性傳感器，用做速度反饋。交換的數(shù)據(jù)包括 :系統(tǒng)及機(jī)床的設(shè)定參數(shù)、 PMC 參數(shù)、零件加工程序、刀具補(bǔ)償值、設(shè)定的工件坐標(biāo)系、絲杠的螺補(bǔ)值等。該功能可實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)塊的傳送，有 2種工作方式 :① 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的加工程序是通常的加工代碼指令方式。 DNC2 共設(shè)計(jì)了 60多條指令。據(jù)此，可判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定、有無(wú)爬行以及跟隨精度等，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如，伺服反饋斷線形成大開(kāi)環(huán)時(shí)，既不會(huì)撞車(chē)，也不會(huì)損壞元件。 ④ 主軸雙刀架。輔助控制部分包括機(jī)床的冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)與主軸運(yùn)動(dòng)等方面的控制。 (4)手搖脈沖發(fā)生器接口 :實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)切削。可通過(guò)密集型面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。 進(jìn)給控制給定 :位置進(jìn)給量、速度進(jìn)給量 進(jìn)給控制模塊發(fā)出 : 運(yùn)行狀態(tài) : 正常運(yùn)行，加工受阻，停止加工。由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率 KPPc ?? 式中 P—— 主軸電動(dòng)機(jī)功率， KWP ? ?—— 主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 ～ ，取 ?? ； K—— 進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 ?K ； 則 KWKWP c ???? 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和最大切削轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算，即 31060 ?? vFP Zc 式中 ZF —— 主切削力（ N）； v —— 切削速度（ m/min） 。 ③ 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊力的選擇：墊片式、螺紋式、齒差式。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù) aCC? （ aC 是絲杠的額定載荷，見(jiàn)表 5— 1）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷大于計(jì)算的最大工作載荷。 cmEA PFP m 6600 101 3 7 0 0 ?????? ?????? 滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導(dǎo)程變化 P?? 很小，可以忽略不計(jì)，即 01 PP ??? ，所以導(dǎo)程變形總誤差 總P? 為 00 PPPP ??? 總總 式中 總P? —— 縱 向 最 大 行 程 ， 由 《 機(jī) 床 說(shuō) 明 書(shū) 》 可 知 ，cmmmP 90900 ??總 。其中 步/ mmp ?? ； b? 參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》，初選 ??b? ； mmP 60 ? ，則 ????i 可選定齒輪齒數(shù)為 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 23 頁(yè) 403221 ??ZZi 齒輪材料采用 40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用 8024型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 ?i? 。 則 22441 cmkgcmkgJ ??????? ? 22442 3 9 cmkgcmkgJ ??????? ? 22443 cmkgcmkgJ ??????? ? 222 7 5 ]) ( 0 0 09 4 9 [)4032( cmkgJ F ???????? ② 快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T 。 表 5— 3 80SJTM024C型伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù) 額定功率（ kw） 驅(qū)動(dòng)單元輸入電（ V ） AC220 額定電壓（ A ） 3 零速轉(zhuǎn)矩（ mN? ） 額定轉(zhuǎn)矩（ mN? ） 最大轉(zhuǎn)矩（ mN? ） 額定轉(zhuǎn)速（ min/r ） 2020 最高轉(zhuǎn)速（ min/r ） 2500 極對(duì)數(shù) 4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2cmkg? ） ? 重量（ kg ） 橫 向機(jī)械傳動(dòng)部分的數(shù)控化改造和設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）切削力的計(jì)算。 根據(jù) aCC? （ aC 是絲杠的額定載荷，見(jiàn)表 5— 4）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷大于計(jì)算的最大工作載荷 ，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》電子版， 由上面初選絲杠 導(dǎo)程及計(jì)算所得的最大動(dòng)載荷，選取絲杠型號(hào)為CDM2020— 5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱(chēng)直徑為 20mm，導(dǎo)程為 4mm，右旋螺紋，載荷鋼球?yàn)?5 圈，精度 3 級(jí)的定位滾珠絲杠副， CDM2020— 5 的額定動(dòng)載荷 10639N，故強(qiáng)度足夠。則 mmP ?? 6 ????? 總 由《機(jī)床說(shuō)明書(shū)》可知，絲杠縱向有效行程為 900