【正文】 轉(zhuǎn)。升速時使用脈沖串逐漸加密，減速時使脈沖串逐漸稀疏。 機(jī)床 數(shù)控 化 多年前在國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)，包括汽車、航空、航天行業(yè)已有所應(yīng)用，但裝備隨機(jī)檢測系統(tǒng)則還足近十年來才出現(xiàn)的現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)有較大偏差，即根據(jù)設(shè)定的補(bǔ)償方式自動調(diào)整加工參量。再落入由四個錐體、錐孔組成的，依靠錐面匹配的定位裝置。并在之后的加工過程中，通過在切削量參數(shù)小引入對應(yīng)的補(bǔ)償值，以消除夾具偏移的帶來的影響，從而確保工件的制造質(zhì)量。此外，在找正的同時，還可以得到鑄孔的毛坯余量，若進(jìn)一步利用變量編程，還可以實(shí)現(xiàn)毛坯余量的自動分配，這樣就既能保證孔加工過程中切削力不會過大，以免損傷機(jī)床和刀具，又能提高刀具的耐用度，以使工作效率達(dá)到最高。 計(jì)量 檢定 是一個精而專的工作，初到的我是努力學(xué)習(xí)的階段， “三人行，必有我?guī)?”，計(jì)量室的每一位同事都是我的老師，他們豐富經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際操作對于我來說就是一筆寶貴的財富。 衷心感謝論文開題、期 間輔導(dǎo) 、答辯階段一直細(xì)心聆聽我的論文構(gòu)想，并提出許多寶貴建議的各位老師們，他們高度負(fù)責(zé)、誨人不倦的精神令我感動不已，同時也給予了我論文寫作下去的信心和力量 。從他們那里我也學(xué)到了很多知識和做人的道理。 在機(jī)床研制過程中，由于時間的限制，還有許多方面的工作需要作進(jìn)一步的研究和完善，以提高機(jī)床的性能，需要作進(jìn)一步的研究的工作包括： （ 1）對軸類零件專用機(jī)床的動態(tài)特性和加工誤差作進(jìn)一步分析，使機(jī)床能得到最優(yōu)秀的動態(tài)性能和最小的加工誤差。為此，必須先對工件進(jìn)行 “找正 ”，即利用機(jī)床的隨機(jī)檢測系統(tǒng)在加工前先逐個對每個毛坯孔進(jìn)行測量。即當(dāng)在線測量的結(jié)果小于 177。二個工作臺所處位置總是對應(yīng)機(jī)床前、后部的 “上下料 ”和 “加工 ”工位，即當(dāng)一組工件處于加工工位被順序進(jìn)行加上時，操作工則在上下料工位從事工序完畢后的卸料和再次上料。 同樣地，進(jìn)行溫度補(bǔ)償或刀具磨損補(bǔ)償也可采用另 —種方法。鑒于這些零件不但形狀復(fù)雜、工藝要求高，一旦出現(xiàn)廢品就會造成很大損失，因此，如何提升 機(jī)床數(shù)控化 的制造質(zhì)量意義是很大的。 升降速規(guī)律一般有兩種選擇：①按照直線規(guī)律升降速；②按照指數(shù)規(guī)律升降速。 圖 42 采用 8255 輸出口并行控制步進(jìn)電動機(jī)的框圖 步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向控制 以三相六拍步進(jìn)電動機(jī)為例，其 X向步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形分配器的輸出狀態(tài)如 表 。 PLC 程序的編制 系統(tǒng)的 PLC 程序主要完成系統(tǒng)的初始化和對各種輸入 /輸出量進(jìn)行監(jiān)控，主要包括限位、冷卻、潤滑、指示燈管理、主軸電動機(jī)起停等子程序。系統(tǒng)參數(shù)配置界面可以方便地配置 M 變量、 I 變量、電動機(jī)參數(shù)等各個系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)軟件主要包括上位機(jī)人機(jī)界面、上下位機(jī)通信程序和 PLC 程序等幾部分。通過 T63 計(jì)時及 Y2 觸點(diǎn)組合，產(chǎn)生頻率為 103/2i 的脈沖信號（ i 為計(jì)時時間，根據(jù)需要設(shè)定，單位為 ms），驅(qū)動 Z 向快進(jìn)。 驅(qū)動器 amp。刀架轉(zhuǎn)位、車刀進(jìn)、退可由手動或自動程序控制。 將 PLC 及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件組合，這些問題是可以解決的。 在機(jī)測量 具有的高精度、高效率、數(shù)字化、柔性化等優(yōu)點(diǎn)，因而它不僅在精密檢測和產(chǎn)品質(zhì)量控制上扮演著重要角色，同時在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程控制和模具制造方面發(fā)揮著越來越重要的作用。實(shí)際操作起來，以前兩種用得最多，也最易操作。臥式轉(zhuǎn)塔刀架價格相對較貴，改造中常用立式四工位電動刀架。 機(jī)床能否進(jìn)行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一重要部分，傳統(tǒng) 機(jī) 床加工螺紋時往往是通過掛輪組來完成，加工不同的螺紋則需不同的掛輪組，操作起來十分麻煩。 3. 電動機(jī)與絲杠的連接 在滿足機(jī)床要求的前提下，為減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動誤差，多將電動機(jī)與絲杠副通過聯(lián)軸器直接連接，這要根據(jù)改造中實(shí)際情況來定。 改造時各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原 T 型絲杠直徑相近，對有特殊要求的機(jī)床還應(yīng)根據(jù)桿系的穩(wěn)定性計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速，最終確定滾珠絲杠的直徑。因此可滿足較高精度零件加工要求。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在 90％以上；精度高，壽命長；起動力矩和運(yùn)動時力矩相接近，可以降低電動機(jī)起動力矩。普通 機(jī) 床數(shù)控化改造時一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用進(jìn)給伺服（或步進(jìn)）傳動鏈分別代替，具體體現(xiàn)為： Z 軸：縱向電動機(jī) ─ 減速箱（或聯(lián)軸器） ─ 縱向滾珠絲杠 ─ 大拖板，縱向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量和螺距。每次改造結(jié)束后應(yīng)及時總結(jié)，既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，也有利于整個企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。獲得量化的指標(biāo)差。 驗(yàn)收及后期工作 驗(yàn)收工作應(yīng)聘請有關(guān)的專業(yè)人員共同參加，并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 （ 4）合理安排 新系統(tǒng)位置及布線。若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對新系統(tǒng)的考核，制定時必須實(shí)事求是，過高或過低的標(biāo)準(zhǔn)都會對改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。機(jī)床電氣系統(tǒng)改造后，必然對操作、編程人員帶來新的要求。同時對停機(jī)后需拆、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個改造工作銜接得當(dāng)。根據(jù)各個劃分開的子系統(tǒng)，確定人員職責(zé)，有主有次，便于組織與協(xié)調(diào)。在每個子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方。為確保運(yùn)動性能與使用壽命，有必要選擇大直徑、大節(jié)距的滾珠絲杠副，并采用兩端固定支承，安裝時預(yù)加較大的預(yù)緊力，以克服溫度造成的尺寸變化。 以上是 機(jī) 床數(shù)控改造時需要考慮的一些通用性能指標(biāo)，有的 機(jī) 床改造根據(jù)需要還會有些專門的要求，如車削大螺距螺紋、在惡劣的環(huán)境下工作的防塵干擾、 刀具 高精度對刀等，這個時候就應(yīng)有針對性的專門設(shè)計(jì)。 （ 3） 脈沖當(dāng)量：在 ~ 內(nèi)選取，通常 Z 向?yàn)?X 向的 2 倍。 第二，改造的費(fèi)用要合適，經(jīng)濟(jì)性好。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電動機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。 （ 6）各種限位開關(guān)，減速開關(guān)，回零開關(guān)均安裝在機(jī)床本體上，限位開關(guān)是起工件加工時的行程限位保護(hù)作用，當(dāng) 機(jī) 床加工工件超出加工范圍時， 機(jī) 床自動停止加工。采用 PCL 運(yùn)動控制卡。 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 4 第 2 章 機(jī)床 數(shù)控 化 的機(jī)械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì) 機(jī)床 數(shù)控 化 改造方案的種類 利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的 數(shù)控 化改造通常有兩種方法：一種是以微機(jī)為中心設(shè)計(jì)控制系統(tǒng) ； 另一種是采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電動機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置。 購 買新設(shè)備時，不了解新 設(shè) 備 是 否能滿足其加工要求。 （ 2）機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，但結(jié)構(gòu)受限 。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生業(yè)。 機(jī)床數(shù)控化改造的意義 機(jī)床 數(shù)控 化 是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的主機(jī) 。 機(jī)床主要包括：①金屬切削機(jī)床，主要用于對金屬進(jìn)行切削加工； ② 木工機(jī)床，用于對木材進(jìn)行切削加工；③特種加工機(jī)床，用物理、化學(xué)等方法對工件進(jìn)行特種加工。機(jī)床未來的發(fā)展趨勢是進(jìn)一步應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型伺服驅(qū)動元件、光柵和光導(dǎo)纖維等新技術(shù)，簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高和擴(kuò)大自動化工作的功能，使機(jī)床適應(yīng)納入柔性制造系統(tǒng)工作；提高功率、主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的速度，相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的動、靜剛度以適應(yīng)采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并發(fā)展超精密加工機(jī)床，以適應(yīng)電子、機(jī)械、航天等新興工業(yè)的需要；發(fā)展特種加工機(jī)床，以適應(yīng)難以加工金屬材料和其他新型工業(yè)材料的加工。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動面的摩擦阻力大及傳動元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，切削加工是加工機(jī)械產(chǎn)品零件最主要的方法。它為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、科研和國防等部門提供各種機(jī)器、儀器和工具，它是國民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。從 20 世紀(jì)后期，我國調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 2 方式，作為自動化生產(chǎn)的基礎(chǔ)沒備（即數(shù)控機(jī)床），已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了工廠逐年增加的生產(chǎn)需求。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造已是個 “ 永恒 ” 的課題。 （ 3）提高生產(chǎn)效率。 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造 業(yè) 技術(shù)的核心技術(shù)，它的整體水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的水平和綜合國力的強(qiáng)弱，具有超越其經(jīng)濟(jì)價值的戰(zhàn)略物資地位。對機(jī)床的控制過程一般 是由單片機(jī)或PC 機(jī)按照輸入的加工程序進(jìn)行運(yùn)動控制（或插補(bǔ)運(yùn)算），由軟件或硬件實(shí)現(xiàn)脈沖分配，輸出一系列脈沖，經(jīng)功率放大后，驅(qū)動機(jī)床主軸電動機(jī)、縱橫軸運(yùn)動的步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 （ 3）光電耦合電路自行設(shè)計(jì)，它的作用是能夠隔離外部干擾信號對運(yùn)動控制卡鍵盤 鼠標(biāo) 其他文件 輸入設(shè)備 PC 機(jī) 光電耦合電路 X 軸步進(jìn)電動驅(qū)動器 Z 軸步進(jìn)電動驅(qū)動器 主軸變頻器 編碼器 運(yùn)動控制卡 X 軸絲杠 Z 軸絲杠 機(jī)床主軸 機(jī)床主軸 減速開關(guān) 零位開關(guān) 限位開關(guān) 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 5 的信號沖擊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電動機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)如圖 22 所示，這是一種實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造方案。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)。 選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動電動機(jī)的功率和用戶的需求。加工工件的平面度、直線度、圓柱度以及粗糙度等基本上仍決定于機(jī)床本身原有水平。 （ 6） 進(jìn)給運(yùn)動傳動是否需要改裝成滾珠絲杠傳動。這 一部分改造直接影響改造后加工的幾何精度與運(yùn)動精度。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定電氣改造與機(jī)械修 理、改造之間的交錯時間要求。當(dāng)然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產(chǎn)品，性能合理、實(shí)用，有備件及維修支持，功能滿足當(dāng)前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。有時數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機(jī)床全部電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測定和分析決定其改造范圍。要有充裕的時間來對上述資料進(jìn)行翻譯（進(jìn)口系統(tǒng)），消化、整理、核對，做到思路清晰，層次分明。重點(diǎn)是弄懂、弄通操作說明書和編程說明書。實(shí)施階段內(nèi)容按時間順序分為： （ 1）原機(jī)床的全面保養(yǎng)。 （ 3）原系統(tǒng)拆除。 （ 5）調(diào)試。經(jīng)過機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度、切削力，噪聲、運(yùn)動軌跡，關(guān)聯(lián)動作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 11 主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。 絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。滾珠絲杠副有以下一些特點(diǎn)：摩擦損失小，傳動效率高；若使用的絲杠螺母預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高傳動剛度；摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動速度無關(guān)，動靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；磨損小，壽命長、精度保持性好。 因此本文中采用的是內(nèi)循環(huán)式 的回珠器 和 雙螺母的結(jié)構(gòu)形式 。 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 13 主軸部分的改造 機(jī) 床主軸帶動工件以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)是車削加工中的主運(yùn)動，消耗機(jī)床大部分動力。根據(jù)光電碼盤上刻線條數(shù)可分為 1024 線、 2048 線等，常用的為 1024 線即可滿足要求。 絲杠支承軸承一般采用油脂潤滑，如特殊需要和供油充分的條件下也可采用稀油北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 14 潤盾。滾珠絲 杠副是精密元件，工作時要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒進(jìn)入滾道。 機(jī)床的 PLC 數(shù)控系統(tǒng)控制原理設(shè)計(jì) 機(jī)床的操作要求 機(jī)床一般加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋 等。 Z 向脈沖當(dāng)量取， X 向脈沖當(dāng)量取 。因此，輸入需 14 點(diǎn)。若合上 X12（ X1 X1 X15 斷開），其動斷輔助觸點(diǎn)斷開，執(zhí)行手動程序；若X12 斷開， X13 合上，程序跳過手動程序，指針到 P0 處，執(zhí)行自動程序。 數(shù)控 機(jī) 床在我國機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用正在迅速發(fā)展，但高精度數(shù)控機(jī)床價格昂貴，而且在實(shí)際生產(chǎn)中有大量形狀不太復(fù)雜、精度要求一般的零件，這就需要精度一般的數(shù)控 機(jī) 床加工。 PLC 控制程序用于機(jī)床系統(tǒng)開關(guān)量的邏輯控制。自診斷界面用于顯示各種主要故障原因及其初步解決方案。 PLC 程序可以以極高的采樣速率監(jiān)視模擬和數(shù)字輸入、設(shè)定輸出值、發(fā)送信息、改變 增益，命令運(yùn)動停止 /起