【正文】 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 插座引入。 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)動模塊及主軸調(diào)速變頻器控制模擬量信號。主軸在高速轉(zhuǎn)動時，如需換向，則有一個降速過程，P6 參數(shù)就控制了這一換向等待的時間。速度范圍為600～4900mm/min。齒隙補償量的范圍從 ～。2主軸變頻接口方式。0:是,1:否。通過給縱、橫兩個方向的步進電動機發(fā)脈沖，則可以控制機床工作臺的移動，實現(xiàn)零件的加工。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，負載變化不大或經(jīng)濟型數(shù)控機床上故選用開環(huán)伺服系統(tǒng)。除微型計算機外，其余部分稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)。 ② 驅(qū)動電路 接收微機發(fā)出的指令，并將輸入信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)。 為了滿足上述四點要求，男給伺服驅(qū)動系統(tǒng)對執(zhí)行元件伺服電動機也相應(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。（1）伺服系統(tǒng)的選擇以及數(shù)控機床對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床的性能在很大的程度上取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能，對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的主要要求如下：① 進給調(diào)速范圍要寬調(diào)速范圍 Rn 是指機床要求伺服電動機提供的最高轉(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，就要求進給驅(qū)動必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范脈沖當量為 l 的情況下，最先進的數(shù)控機床的進給速度從 0～24 m/s 連續(xù)可調(diào)．但對于一般的數(shù)控機床，要求進給驅(qū)動系統(tǒng)在 0～24m/s 進給速度下工作就足夠了。 控制類型的確定目前直接制造的數(shù)控機床大多采用閉環(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。 主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式改造后的數(shù)控車床要實現(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的反饋元件。如圖 3—6 所示是使用滑移齒輪要實現(xiàn)二級變速的主傳動系統(tǒng)圖。m = Nm因數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉(zhuǎn)矩時因滿足快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 的要求 T=Tamax+Tf+T0式中 Tamax空載快速起動時所需的轉(zhuǎn)矩(N L零件軸向長度(cm).所以 J2=*10 4**100 kg S滾珠絲杠截面積（按絲杠螺紋底經(jīng)確定 d2=）。；δ摩擦角，δ 約等于 1039。HRC60 時, f h 1。m=m)T0絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩(Ncm2JI=800/(182*)*(180*(*))2=則 ΔL=177。4439。T使用壽命時間 9h),數(shù)控機床 T 取 15000h.工作負載的數(shù)值可用《機床設(shè)計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算,對于三角形或綜合導(dǎo)軌 Fp=kFX +f`(Fz+W)式中 Fz ﹑F X 切削分力。 縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計　已知條件：工作臺重量：W=80kgf=800N加速時間常數(shù)：t=25 ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L 0=6 mm快速進給速度：υ max=2m/min切削力計算 由《機床設(shè)計手冊》可知，切削功率 Pc=Pηκ 式中 P—電動機功率（kW），C6132 型車床 P=4kW； 15η—主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ～，取 η=；κ—進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 κ=。安裝時將大齒輪所在支承架轉(zhuǎn)動中心與絲杠對中，首先固定，然后把電動機小齒輪按無間隙齒合，調(diào)整好中心距，再固定。利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現(xiàn)軸向支承。滾珠絲杠必須采用潤滑油或鋰基油脂進行潤滑，同時要采用防塵密封裝置。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，加大螺母座和機床結(jié)合面的接觸面積，來提高螺母座的局部剛度。本設(shè)計中采用螺紋調(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轉(zhuǎn)動。（4）運動速度受一定的限制，傳動速度過高時，滾珠在其回路管道內(nèi)易產(chǎn)生卡現(xiàn)象。因此在滿足部件強度和剛度的前提下，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，以減小運動部件的慣量。若要求機床精度和被加工工件精度較高的情況應(yīng)將原機床的滑動絲杠螺母副改換成滾珠絲杠螺母副。在這兩種情況下，對轉(zhuǎn)矩和進給速度要不同的要求，選擇伺服電動機時應(yīng)使這兩種情況都能滿足要求。因此，在選用伺服電動機時，需要考慮各方面的因素。 伺服電機的工作原理伺服電機的工作原理是：當某相定子勵磁后，它吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的齒與該相定子磁極上的齒對齊。主要參數(shù)機械部分：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；主軸轉(zhuǎn)速范圍（18 級）19~2022 轉(zhuǎn)/分；刀架縱進給量和螺紋的螺距范圍 ~ 毫米；刀架橫進給量范圍 ~ 毫米；刀架縱向與橫向進給的脈沖當量 毫米；刀架快速移動速度： 米/分 米/分；數(shù)控部分：數(shù)控部分坐標數(shù)：2；插補運算原理：逐點比較法； 數(shù)控機床的改造要求與伺服電機的選用 數(shù)控機床的改造要求 在數(shù)控機床的進給系統(tǒng)機械部分改造設(shè)計中，機械傳動是數(shù)控機床進給系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為執(zhí)行部件的直線運動和回轉(zhuǎn)運動。改造前的機床傳動系統(tǒng)圖如圖 2—2 所示： 圖 22 改造后車床傳動系統(tǒng)圖 83 C6140數(shù)控車床橫向傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 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。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。對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，使加工實現(xiàn)自動化。但其價格昂貴，一次性投入大，往往使企業(yè)心有余而力不足，我國作為機床大國，數(shù)控化的道路漫長，走改革之路為上策。 機床的設(shè)計改造數(shù)控機床業(yè)的發(fā)展，機械產(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， 5因此對機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。（4）數(shù)控改造費用低，可充分利用原有機床設(shè)備。（2）目前各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù)控機床替換根本可能，而且替換下來的普通機床閑置下來又會造成浪費。生產(chǎn)需要促使了數(shù)控機床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床也迅速地發(fā)展起來。在這種情況下，普通機床的數(shù)控改造是重要的。 數(shù)控改造的優(yōu)點（1）易對現(xiàn)有的機床實現(xiàn)自動化，而且專業(yè)性強，沒有多余功能。（3）降低對工人技術(shù)等級的要求。各大企業(yè)不斷購進數(shù)控機床擴大再生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備，數(shù)控機床在企業(yè)中再不是鳳毛麟角，而是不斷提高普及率。并具有螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)機能。和縱向進給一樣步進電機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。分為三塊：手動操作、加工、編輯。該機床適用于加工形狀復(fù)雜，中小批量的零件。因此，在滿足傳動強度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小零件的慣性。因此，在數(shù)控的進給系統(tǒng)中廣泛采用。伺服電動機有兩條重要的特性曲線，一條是反映啟動頻率和負載轉(zhuǎn)矩關(guān)系的啟動頻矩特性曲線；一條是反映轉(zhuǎn)距與連續(xù)運行頻率之間關(guān)系的工作矩頻特性曲線。因此滑動絲杠螺母副的摩擦大、轉(zhuǎn)動效率低。機械傳動結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副的導(dǎo)軌．在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中，為了減少摩擦阻力，普遍采用滾珠絲杠螺母副。（3）摩擦阻力小，動摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，易產(chǎn)生低速現(xiàn)象，磨損小，壽命長，精度保持性好。滾珠絲杠常用推力軸承支撐，以提高剛度（當滾珠絲杠的軸向負載很小時，也可以用角接觸軸承支撐） 。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準為四級：普通級 A 、標準級 B、精密度級 J 和超精度級 C。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)計時要注意提高止推軸承的承載能力和支架剛度。防護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罩等。傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔應(yīng)按十字分布方式進行配作。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。fh硬度系數(shù),HRC 為 60 時, f h為 1。4439。FL/ES式中 E彈性模量，對鋼 E=*106N/cm2。cm 2)對材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量可按下式計算： J=*104D4L式中 D圓柱零件的直徑(cm)。m =m T0= F0L0*103/(2πη 0)=*6*103/(2π* )N 橫向進給系統(tǒng)的計算已知條件：工作臺重量：W=30kgf=300N時間常數(shù):t=25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程:L 0=4mm 左旋快速進給速度:υmax=1m/min1 計算作用在絲杠上的最大動負載荷 FQ FQ=L1/3fwfhFP式中 F Q最大動載荷(N)；FP工作負載(N),指數(shù)控機床工作時實際作用在滾珠絲杠上的軸向力；fw運轉(zhuǎn)系數(shù),一般運轉(zhuǎn) fw取 ～。f`導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù),f`=～ 取 f`=.則 Fp=［*+*（+300）］N=當機床以線速度 υ=100m/min,進給量為 f=,車削直徑為 D=80mm 的外圓時絲杠的轉(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)工作負載 Fp﹑壽命 L,計算出滾珠絲杠副承受的最大動載荷,取 fw=,fh=1 FQ=L1/3fwfhFP=**=由 F0查滾珠絲杠的產(chǎn)品樣本和《機床設(shè)計手冊》,杠的產(chǎn)品樣本,選擇滾珠絲杠的直徑為 32mm,型號為 N3204LH3,其額定動載荷是 6766N 其強度足夠用。+1039。cm 2)J1聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量 (cm2 ②負載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜矩選擇 19 根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負載轉(zhuǎn)矩 TF=FPL0*103/(2πη 0)=*4*103/(2π*)=m Tf= Wf`L0*103/(2πη 0)=300**4*103/(2π*) N/m 取[θ]=176。 主軸的變速反轉(zhuǎn)和制動床頭箱主要由主軸部件和背輪機構(gòu)組成。為了避免主軸脈沖發(fā)生器光柵的破壞，在不加工螺紋時將其與傳動軸脫離，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。此外，由于主軸部件將直接裝夾刀具對工件進行切削，因而對加工質(zhì)量及刀具壽命有很大的影響。一方面，要求過度過程時間要短，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。因此，要求電動機必須具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的制動轉(zhuǎn)矩，盡可能小的機電時間常數(shù)和啟動電壓。 ．④ 傳動裝置 包括減速箱和滾珠絲杠等。步進電動機開環(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)． 進給系統(tǒng)的改造 進給伺服系統(tǒng)C6140 型數(shù)控車床傳動部分改造，拆除原有機床的坐標軸