【正文】 mm，且絲杠精度 等級為 3 級，查《機械零件設計手冊》電子版 l 有效行程 ul 內的目標行程公差pe 和行程變動量 upV 見表 5— 5，縱向行程允許的行程變動量為 12 m? ， 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 29 頁 CDM4006— 5 的 總P? 為 m? 12 m? ,故剛度足夠。 由于進給運動齒輪受力不大，且根據優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數 mmm 2? ，由經驗公式可知，齒寬 mmb 20? ，則分度圓直徑分別為 mmmmmZd 3221811 ???? mmmmmZd 6023022 ???? 中心距 mmmmZZma 482 )3018(22 )( 21 ?????? （ 8）伺服電機的計算與選擇 1）負載轉矩（ mT ）及最大靜轉矩（ maxjT ）的計算。因數控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉矩時，應滿足快速空載起動時所需轉矩 T 的要求： 0m ax TTTT fa ??? 式中 maxaT —— 快速空載起動時所需的轉矩（ mN? ）； fT —— 克服摩擦所需的轉矩（ mN? ）； 0T —— 絲杠預緊所引起的折算到電動機軸上的附加轉矩（ mN? ）。 對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉動慣量按下式估算： LDJ ??? 式中 D —— 圓柱形零件的直徑； L —— 零件軸向長度?？捎墒?360Pibp? ??? 計算。 其中，“ +”用于拉伸時，“ — ”用于壓縮時。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 27 頁 （ 3）計算進給牽引力 mF （ N）。所以，此項作為校核初選電動機的依據，由前面查得結果可知，起動轉矩和最大靜轉矩的關系： m ax??jqTT? ，則 mNmNTT qj ????? 4 7 5 2 0 9 a x ? ⑤ 伺服電動機 的最高工作頻率 maxf 。 ])2([)( 20322211 ?PgGJJZZJJ F ???? 式中 FJ —— 折算到電動機軸上的轉動慣量（ 2cmkg? ）； 1J —— 齒輪的轉 動慣量（ 2cmkg? ）； 2J —— 齒輪的轉動慣量（ 2cmkg? ）； 3J —— 滾珠絲杠的轉動慣量（ 2cmkg? ）； g —— 重力加速度。則 444 5 3 )3 9 6 (64 cmcmI ???? ? NNF k 2 9 8 7 9411 6 0 5 3 2 62 ??????? （ 7）確定齒輪傳動比。滾珠絲杠工作時受軸向力和轉矩的作用，將引起導程 0P 的變化，因滾珠絲杠受轉矩時引起的導程變化很小，可忽略不計，所以工作負載引起的導程變化量 0P? 為 EAPFP m 00 ??? 式中 E —— 材 料 彈 性 模 量 ， 對 于 鋼 ， M PaE ??（ 26 / cmN? ） ； A —— 滾珠絲杠的截面積，按絲杠螺紋底徑確定 d ，即 cmd ? ，則 22 cmdA ?? ? 0P —— 滾珠絲杠導程， cmmmP ?? 。 則 NNNF m 7 0 0)1 0 0 03 4 5 6( 7 2 ?????? （ 4）計算最大動載荷 C （ N） mHW FfftC 3? 其中 61060nTt? 01000Pvn s? 式中 t—— 壽命，以 610 為 1 單位； n —— 絲杠轉速； 0P —— 滾珠絲杠導程； 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 20 頁 sv —— 最大切削力下的進給速度，可取最高進給速度的 1/3～ 1/2，本機床取 1/2； Wf —— 運轉系數，按一般運轉 ??Wf ，取 ?Wf ； Hf —— 硬度系數，為 60HRC 時， Hf =1，小于 60HRC 時， Hf 1，本機床取 1； T —— 使用壽命，按 15000h 計算。 方案：選用外循環(huán)。對上列數據信息，根據其表 示方式與內容要求，在控制系統(tǒng)中為它們各自分配存儲空間，設計傳輸通道。 控制參數 :PID 調節(jié)參數，行程極限，速度極限。 (7)模擬輸入輸出及外部中斷接口 .此接口為機床提供了一個靈活的模擬輸出口，便于與其它模塊相連。 (2)X 軸 ,Z 軸及主軸控制接口 :用來控制 X軸、 Z軸伺服電機的運動及主軸的轉速。 ⑨ 用戶宏程序 :一種參量編程軟件包，用來編制加工程序 (適合于成組工藝 )或者用其接口變量編制 PMC 程序，控制 CNC的運行狀態(tài)。 ③ PMC 軸控制 :用梯形圖程序控制伺服進給軸，用于回轉軸分度或定量位置進給。 (4)運行故障顯示 :CNC 控制軟件的運行、硬件的各主要元件、伺服控制、主軸控制等出現故障時， CRT 上均顯示相應的報警號。該變比可以不為整數。連接方式為點 — 點式，數據傳輸協(xié)議為 LVS2，傳送速率最高為 19200bps。 (2)遠程緩沖 (REMOTEBUFFER):上述方式雖然解決了長程序的存儲問題，但由于數據的邊讀入、邊處理、邊加工，所以加工速度慢。從 CNC 單元輸出的控制指令用一條光纜送到主軸的控制單元，數據為串行傳送，因此可靠性比較高。主軸電機的最大功率為 37kW，最高轉速可達 15000r/min，用數字式矢量控制。 主軸驅動 GSK980TA1 系統(tǒng)可以同時控制 2個主軸電動機，可以是 2個數字式控制的電機，也可以一個為數字式，另一個為模擬式控制電機。這樣，既可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以提高系統(tǒng)的快逮性和加工精度。最大力矩為 400 mN? 。 ② 在計算機上裝入專用軟件用計算機編制，然后經RS232C 口將梯形圖程序傳送到數控系統(tǒng)。圖形可局部放大，以便觀察細部。豐富的 PLC 和 CNC交換信息 量 , PLC 圖形界面的管理。 M 功能和 PLC 功能的調用子程序， E 參數 (用戶可以通過 E 參數來讀取或改變 CNC 的數值 )。 (6)PLC 功能的內部集成 PLC功能的內部集成化，提高了 PLC 和 CNC的內部通訊能力，增強了機床的邏輯控制， PLC 的 32 輸入和 24輸出模塊，可以和外圍的電路相連接，而這種模塊，通過陽 M 提供的電纜和剛 M 數控系統(tǒng)連接。伺服板上有 2 個CPU(TMS320)，用于伺服的數字控制。此外，顯示的 CRT 控制也在該板上。 GSK980TA1 系統(tǒng)的可靠性 好，性能 /價格比高，在全國各地己銷售 10余萬臺。 (3)全自動化工廠生產制造：多層印刷板的制板、元件的插裝、焊接、印刷板的檢查、系統(tǒng)的組裝、電機投料、沖片、精鑄、機械加工、裝配、成品的包裝出廠全部為自動化，這就使得在生產過程中避免了外界 (人 )的不穩(wěn)定因素的干預。在對多家數控系統(tǒng)進行比較后 。 (3)縱向進給直線度與原機床一樣，其運動精度則有數控 系統(tǒng)和縱向電機、滾珠絲杠的精度保證。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 6 頁 ④ 具有輔助軸功能，可控制伺服電機進行定位 匹配伺服主軸 GSK DAP03 時通過速度或位置模式的轉換，可實現主軸的高速旋轉及對主軸的精確定位與分度。根據設計要求 控制系統(tǒng)采用 GSK980TA1系統(tǒng)。 6） 定位精度： ? 。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 4 頁 第 2 章 總體設計方案的擬定 要求將 CA6140 臥式車床改造成用廣數系統(tǒng)控制的經濟型數控機床，采用伺服電動機半閉環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧查補功能。機床的年產量數控化率為 6%。 (2) 我國工廠由于缺乏設計的科學分析工具 (如分析和評價軟件、整機結構有限元分析方法以及機床性能測試裝置等 ),自行開發(fā)的新產品大多基于直觀經驗和類比設計 ,使設計一次成功的把握性降低 ,往往需要反復試制才能定型 ,從而可能錯過新產品推向市場的良機。它與普通機床相比 ,其優(yōu)越性是顯而易見的 ,不僅零件加工精度高 ,產品質量穩(wěn)定 ,且自動化程度極高 ,可減輕工人的體力勞動強度 ,大大提高了生產效率 ,特別值得一提的是數控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工 ,因而數控機床在機械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要。 關鍵 詞 ： CA6140 車床 ； 數控化改造 ；進給系統(tǒng)；自動刀架 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 I 頁 目 錄 第 1 章 緒論 …………………………………………………… ……………… 1 本文選 題的背景及意義 ................................................................................ 1 數控機床的優(yōu)越性 ........................................................................................ 1 數控機床在我國的發(fā)展現狀 ........................................................................ 1 機床數控化改造的必要性 ............................................................................ 3 第 2 章 總體設計方案的擬定 ………………………………………………… 4 設計參數 ........................................................................................................ 4 總體方案的確定 ............................................................................................ 4 改造后機床的特點 ........................................................................................ 7 第 3 章 數控系統(tǒng)軟、硬件的設計 …………………………………………… 8 數控系統(tǒng)的特點 ............................................................................................ 8 硬件設計 ........................................................................................................ 9 軟件功能 ...................................................................................................... 10 顯示 .......................................................................................................... 11 PMC 控制 .................................................................................................. 11 進給伺服驅動 .......................................................................................... 12 主軸驅動 .................................................................................................. 12 RS232C 口及數據通訊 ........................................................................... 13 調機、維護與故障診斷 .......................................................................... 14 系統(tǒng)的功能 .............................................................................................. 15 第 4章 機床的 電氣改造 …………………………………………………… … 16 數控系統(tǒng)電氣控制線的連接 ...................................................................... 16 數控系統(tǒng)內部總線上數據信息的傳輸 ...................................................... 16