【正文】 mm，且絲杠精度 等級(jí)為 3 級(jí)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》電子版 l 有效行程 ul 內(nèi)的目標(biāo)行程公差pe 和行程變動(dòng)量 upV 見(jiàn)表 5— 5，縱向行程允許的行程變動(dòng)量為 12 m? ， 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 29 頁(yè) CDM4006— 5 的 總P? 為 m? 12 m? ,故剛度足夠。 由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù) mmm 2? ，由經(jīng)驗(yàn)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(jī)的計(jì)算與選擇 1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ mT ）及最大靜轉(zhuǎn)矩（ maxjT ）的計(jì)算。因數(shù)控機(jī)床對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高，確定電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)滿足快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T 的要求： 0m ax TTTT fa ??? 式中 maxaT —— 快速空載起動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩（ mN? ）； fT —— 克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩（ mN? ）； 0T —— 絲杠預(yù)緊所引起的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩（ mN? ）。 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)。 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 27 頁(yè) （ 3）計(jì)算進(jìn)給牽引力 mF （ N）。所以，此項(xiàng)作為校核初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù)，由前面查得結(jié)果可知，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系： m ax??jqTT? ，則 mNmNTT qj ????? 4 7 5 2 0 9 a x ? ⑤ 伺服電動(dòng)機(jī) 的最高工作頻率 maxf 。 ])2([)( 20322211 ?PgGJJZZJJ F ???? 式中 FJ —— 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2cmkg? ）； 1J —— 齒輪的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量（ 2cmkg? ）； 2J —— 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2cmkg? ）； 3J —— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)比。滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導(dǎo)程 0P 的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可忽略不計(jì)，所以工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量 0P? 為 EAPFP m 00 ??? 式中 E —— 材 料 彈 性 模 量 ， 對(duì) 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(dǎo)程， cmmmP ?? 。 則 NNNF m 7 0 0)1 0 0 03 4 5 6( 7 2 ?????? （ 4）計(jì)算最大動(dòng)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(zhuǎn)速； 0P —— 滾珠絲杠導(dǎo)程； 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 20 頁(yè) sv —— 最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的 1/3～ 1/2，本機(jī)床取 1/2； Wf —— 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn) ??Wf ，取 ?Wf ； Hf —— 硬度系數(shù)，為 60HRC 時(shí)， Hf =1，小于 60HRC 時(shí)， Hf 1，本機(jī)床取 1； T —— 使用壽命，按 15000h 計(jì)算。 方案：選用外循環(huán)。對(duì)上列數(shù)據(jù)信息，根據(jù)其表 示方式與內(nèi)容要求，在控制系統(tǒng)中為它們各自分配存儲(chǔ)空間，設(shè)計(jì)傳輸通道。 控制參數(shù) :PID 調(diào)節(jié)參數(shù)，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(jī)床提供了一個(gè)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(lái)控制 X軸、 Z軸伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)及主軸的轉(zhuǎn)速。 ⑨ 用戶宏程序 :一種參量編程軟件包，用來(lái)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(yùn)行狀態(tài)。 ③ PMC 軸控制 :用梯形圖程序控制伺服進(jìn)給軸，用于回轉(zhuǎn)軸分度或定量位置進(jìn)給。 (4)運(yùn)行故障顯示 :CNC 控制軟件的運(yùn)行、硬件的各主要元件、伺服控制、主軸控制等出現(xiàn)故障時(shí)， CRT 上均顯示相應(yīng)的報(bào)警號(hào)。該變比可以不為整數(shù)。連接方式為點(diǎn) — 點(diǎn)式，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為 LVS2，傳送速率最高為 19200bps。 (2)遠(yuǎn)程緩沖 (REMOTEBUFFER):上述方式雖然解決了長(zhǎng)程序的存儲(chǔ)問(wèn)題，但由于數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)為串行傳送，因此可靠性比較高。主軸電機(jī)的最大功率為 37kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 15000r/min，用數(shù)字式矢量控制。 主軸驅(qū)動(dòng) GSK980TA1 系統(tǒng)可以同時(shí)控制 2個(gè)主軸電動(dòng)機(jī)，可以是 2個(gè)數(shù)字式控制的電機(jī)，也可以一個(gè)為數(shù)字式，另一個(gè)為模擬式控制電機(jī)。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(jì)算機(jī)上裝入專用軟件用計(jì)算機(jī)編制，然后經(jīng)RS232C 口將梯形圖程序傳送到數(shù)控系統(tǒng)。圖形可局部放大，以便觀察細(xì)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(diào)用子程序， E 參數(shù) (用戶可以通過(guò) E 參數(shù)來(lái)讀取或改變 CNC 的數(shù)值 )。 (6)PLC 功能的內(nèi)部集成 PLC功能的內(nèi)部集成化，提高了 PLC 和 CNC的內(nèi)部通訊能力，增強(qiáng)了機(jī)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(guò)陽(yáng) M 提供的電纜和剛 M 數(shù)控系統(tǒng)連接。伺服板上有 2 個(gè)CPU(TMS320)，用于伺服的數(shù)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(jià)格比高，在全國(guó)各地己銷售 10余萬(wàn)臺(tái)。 (3)全自動(dòng)化工廠生產(chǎn)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(jī)投料、沖片、精鑄、機(jī)械加工、裝配、成品的包裝出廠全部為自動(dòng)化，這就使得在生產(chǎn)過(guò)程中避免了外界 (人 )的不穩(wěn)定因素的干預(yù)。在對(duì)多家數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較后 。 (3)縱向進(jìn)給直線度與原機(jī)床一樣，其運(yùn)動(dòng)精度則有數(shù)控 系統(tǒng)和縱向電機(jī)、滾珠絲杠的精度保證。 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 6 頁(yè) ④ 具有輔助軸功能，可控制伺服電機(jī)進(jìn)行定位 匹配伺服主軸 GSK DAP03 時(shí)通過(guò)速度或位置模式的轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)主軸的高速旋轉(zhuǎn)及對(duì)主軸的精確定位與分度。根據(jù)設(shè)計(jì)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(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 第 4 頁(yè) 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的擬定 要求將 CA6140 臥式車床改造成用廣數(shù)系統(tǒng)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，采用伺服電動(dòng)機(jī)半閉環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧查補(bǔ)功能。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6%。 (2) 我國(guó)工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具 (如分析和評(píng)價(jià)軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及機(jī)床性能測(cè)試裝置等 ),自行開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì) ,使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低 ,往往需要反復(fù)試制才能定型 ,從而可能錯(cuò)過(guò)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。它與普通機(jī)床相比 ,其優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的 ,不僅零件加工精度高 ,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,且自動(dòng)化程度極高 ,可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 ,大大提高了生產(chǎn)效率 ,特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工 ,因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來(lái)愈顯得重要。 關(guān)鍵 詞 ： CA6140 車床 ； 數(shù)控化改造 ；進(jìn)給系統(tǒng)；自動(dòng)刀架 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 I 頁(yè) 目 錄 第 1 章 緒論 …………………………………………………… ……………… 1 本文選 題的背景及意義 ................................................................................ 1 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性 ........................................................................................ 1 數(shù)控機(jī)床在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................ 1 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 ............................................................................ 3 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案的擬定 ………………………………………………… 4 設(shè)計(jì)參數(shù) ........................................................................................................ 4 總體方案的確定 ............................................................................................ 4 改造后機(jī)床的特點(diǎn) ........................................................................................ 7 第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì) …………………………………………… 8 數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) ............................................................................................ 8 硬件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 9 軟件功能 ...................................................................................................... 10 顯示 .......................................................................................................... 11 PMC 控制 .................................................................................................. 11 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng) .......................................................................................... 12 主軸驅(qū)動(dòng) .................................................................................................. 12 RS232C 口及數(shù)據(jù)通訊 ........................................................................... 13 調(diào)機(jī)、維護(hù)與故障診斷 .......................................................................... 14 系統(tǒng)的功能 .............................................................................................. 15 第 4章 機(jī)床的 電氣改造 …………………………………………………… … 16 數(shù)控系統(tǒng)電氣控制線的連接 ...................................................................... 16 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)信息的傳輸 ...................................................... 16