【正文】 結構尺寸?！唇z杠轉過β角，,所以該絲杠螺距為t，則所選擇的滾珠絲桿為FF型1604，其螺距為4β=176。當兩個薄片齒輪的齒完全對齊時，相當于一個齒輪在工作。潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。如果滾珠絲杠副在機床上外露，則應采用封閉的防護罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。它可分為步進電機、直流伺服電動機和交流伺服電動機伺服驅動系統(tǒng)三類。由于電動機自身慣量較大，與機床傳動部件的慣量相當，因此，所構成的閉環(huán)系統(tǒng)安裝到機床上。.取附加摩擦力矩 ；摩擦力矩 ； （式中， = =510N）；故， ，即 。導軌塑料常用聚四氟乙烯導軌軟帶和環(huán)氧型耐磨導軌涂層兩類。導軌軟帶使用工藝簡單。．滾動導軌 (1)直線滾動導軌副的結構和特點 滾動導軌作為滾動摩擦副的一類，具有以下特點：①摩擦因數(shù)小(~)，運動靈活；②動、靜摩擦因數(shù)基本相同，因而起動阻力小，而不易產生爬行；③可以預緊，剛度高；④壽命長；⑤精度高；⑥潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用；⑦由專業(yè)廠生產，可以外購選用。采用直線滾動導軌副，可以簡化機床導軌部分的設計、制造和裝配工作。2)擰緊基準側滑塊座側面的壓緊裝置，使滑塊座基準側面緊緊靠貼工作臺的側基面。通過以上的類比，本次設計采用聚四氟乙烯滑動導軌。灰鑄鐵常用的牌號是HT200。通過對材料的類比，由于我設計的是經濟型儀表車床，考慮經濟性等原因，選用灰鑄鐵作為導軌材料。 導軌的間隙調整為保證導軌正常工作，導軌滑動表面之間應保持適當?shù)拈g隙。b圖所示是在壓板與支承導軌間用平鑲條5來調整間隙。a圖所示的平鑲條制造容易，調整方便，但因各螺釘單獨分別擰緊，難以保證鑲條受力均勻，因此容易變形，剛度較低。精度高，由于滾珠絲杠副傳動效率達到90%以上，因而發(fā)熱率大大降低，熱變形就小，若使用的絲杠螺母預緊后，可以完全消除間隙，使設備獲得很高的定位精度和重復定位精度。參照山東濟寧博特精密絲杠制造有限公司的產品樣本，CA6140縱向進給滾珠絲杠副的型號選為：CDM4006——P3，是外循環(huán)插管埋入式雙螺母墊片預緊絲杠副，其額定動載荷為14820N，強度足夠，精度等級為3級。因為滾珠絲杠兩端都采用推力球軸承并預緊，因此不會產生失穩(wěn)現(xiàn)象，故不需穩(wěn)定性校核。 根據《金屬切削機床設計簡明手冊》P298表4156，選擇的材料為CrWMn，所選熱處理為整體淬火。特別是大型、特殊機床尤其明顯。 (4) 可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機床數(shù)控化率不到3％。我們的設計和改造任務主要包括主運動和進給運動的改造設計，通過改造使其具有數(shù)控機床的一般特性。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。當然，改造的機床也有優(yōu)缺點。數(shù)控機床上常用雙螺母墊片式預緊，其預緊力一般為軸向載荷的1/3。對于CDM4006C—， ，取整為158個。（2）滾珠絲杠平均轉速的計算最大切削力下的進給速度 （r/min），可取最高進給速度的1/2~1/3（取為1/2），絲杠導程選 =6mm，則滾珠絲杠平均轉速（3）滾珠絲杠壽命的計算絲杠使用壽命取T=20000h（2班工作制10a），則絲杠的計算壽命（4）滾珠絲杠副承受的最大當量動載荷的計算根據工作負載荷 、壽命L，滾珠絲杠副承受的最大當量動載荷式中——運轉系數(shù)，取 =； ——精度系數(shù)，滾珠絲杠副精度取為3級，則取 =1（5）從滾珠絲杠尺寸系列表（或產品樣本）中找出額定動載荷 略大于當量動載荷 ，同時考慮剛度要求，初選滾珠絲杠副的型號及有關參數(shù)。因此，滾珠絲杠能夠順滑地實現(xiàn)兩種傳動方式——將旋轉運動轉化為直線運動或者將直線運動轉化為旋轉運動。鑲條用來調整矩形和燕尾形導軌的側面間隙，以保證導軌面的正常接觸。壓板上的d、e面需用空刀槽分開。這種淬火方法具有設備簡單、操作方便、成本低、淬火變形小等優(yōu)點，但由于淬硬深度較淺等原因，對導軌耐磨性提高幅度不大，目前主要用于維修。耐磨鑄鐵中應用較多的是高磷鑄鐵、磷銅鈦鑄鐵及釩鈦鑄鐵。材料以鑄鐵為例，鑄鐵是一種成本低，良好減震性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。但靜壓導軌結構復雜，制造成本較高。3)按《機械設計手冊》參考值，用力矩扳手擰緊導軌的安裝螺釘；從中間開始按交叉順序向兩端擰緊。最近新出現(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動潤滑的滾動導軌，使用時無須再配潤滑裝置。3)耐磨性好。聚四氟乙烯導軌軟帶被廣泛用于中小型數(shù)控機床的運動導軌中。目前數(shù)控機床使用的導軌主要有3種：塑料滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。進入20世紀80年代之后，由于交流伺服電動機的材料、結構以及控制理論與方法的突破性進展，以及微電子技術和功率半導體器件的發(fā)展，使交流驅動裝置發(fā)展很快，目前已逐漸取代了直流伺服電動機。直流伺服驅動系統(tǒng)從20世紀70年代到20世紀80年代中期，在數(shù)控機床領域占據了主導地位。另外，對滾珠絲杠的安裝處應進行削邊。在滾珠絲杠副中，也只能采用潤滑脂。 進給系統(tǒng)的潤滑機床在運行過程中，各運動件之間存在摩擦，必須采用一定的潤滑及防護措施來減小其相對摩擦，從而提高機床的使用壽命。為了消除齒側間隙并獲得強剛性，必須采用各種具有消除間隙或預緊措施的齒輪副。由步進電機到絲杠傳動過程的工作原理如下：步進電機發(fā)生一個脈沖→176。國內目前主要采用兩種組合方式。因此，滑動絲杠常用在加工精度要求不是很高的普通車床中。由于箱體軸承孔的影響，將使扭轉剛度下降，彎曲剛度也將下降。m，178。這種變速方式是在大、中型數(shù)控機床中采用較多的一種變速方式，常通過幾對齒輪降速，增大輸出扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。而對于數(shù)控機床的直線進給運動，則要求在整個變速范圍內為恒轉矩，此時可通過簡單的固定傳動鏈與執(zhí)行件相連來滿足要求。另外，它的變速范圍小，通常變速范圍Rb為4～6，少數(shù)可達10～15，因此，為了滿足執(zhí)行件變速范圍的需要，常串聯(lián)有級變速機構（如齒輪變速箱）。圖42 刀架正轉梯形圖圖43 換刀梯形圖報警等控制程序主要有CNC狀態(tài)報警、一般故障報警、低油位報警、伺服報警、主軸報警等(圖44)。詳細如表42:表4—2輸入/輸出(I/O)卡接口變量 輸入點變量說明變量說明%+X限位%四號刀位%X限位%刀架正位%+Z限位%主軸電源無故障%Z限位%主軸伺服準備好%X參考15%主軸轉速過低%Z參考點%伺服電源準備好%C參考點%X軸模塊準備好%急停%Z軸模塊準備好%一號刀位%PLC無故障%二號刀位%低泊位%三號刀位%一般故障輸出點變量說明變量說明%PLC準備好%主軸伺服電源%C軸參考點%伺服電源%X軸使能%主軸風扇%Z和！1使能%潤滑電機%CNC故障%冷卻%一般故障%手動潤滑%主軸報警%刀架正轉%伺服報警%刀架反轉%限位報警%主軸電源使能%低泊位顯示并將運算結果暫存于中間邏輯地址。(1)公共信號模塊:主要處理PLC與NC之間的接口信號。M功能主要控制機床強電部分，包括主軸換向、冷卻液開關等功能。在接觸移線翻電路中加有互鎖保護觸點?？删幊炭刂破髋cCNC機床的聯(lián)接方式本質上是外電路聯(lián)接方法，系統(tǒng)I/0口發(fā)出控制指令，使可編程控制器輸入端無觸點開關通斷，通過CNC數(shù)控完成可編程控制器對機床強電的邏輯控制。(3)輸出部分z如接觸器、電磁閥等，它們直接與PLC輸出端子相連接，用以控制被控對象的動作。對上列數(shù)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?？刂茀?shù) :PID調節(jié)參數(shù)，行程極限，速度極限。 (7)，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。CNC是本系統(tǒng)的核心部分，用以完成人機對話與通訊，解釋機械加工語言，分配加工任務，以及協(xié)調各功能模塊的工作等。0C系統(tǒng)PMC可控制2個進給軸。調試好的程序要用寫入器寫入EPROM。顯示圖形必須用圖形控制板，該板為專用微機，CPU用80186。 (3)強大的編程軟件GSKCC軟件。強大的通訊功能(RS232IRS4221RS485) ，邊加工邊傳輸功能。這就提高了整個機床的可靠性。每個CPU控制2個軸，一塊板可控制4個軸。 (2)存儲器板該板上有：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，GSK980TD系統(tǒng)的破件結構已經改進過多次。所以產品的一致性好，增加了可靠性。在對多家數(shù)控系統(tǒng)進行比較后!我們選擇了GSK980TD型數(shù)控系統(tǒng)。加工過程中，軟件界面的狀態(tài)欄還可以顯示出刀具當前的坐標，加工狀態(tài)，加工時間等信息。 (6)各種限位開關：減速開關，回零開關均安裝在機床本體上，限位開關起著硬件硬限位的作用，當車床加工工件超出加工范圍時，車床自動停止加工。 (5)生產管理水平高。 (3)半閉環(huán)控制的數(shù)控機床半閉環(huán)控制的數(shù)控機床與閉環(huán)控制得到數(shù)控機床的區(qū)別在于檢測反饋信號不是來自工作臺。按伺服系統(tǒng)的控制原理可分為：開環(huán)控制的數(shù)控機床、半閉環(huán)控制的數(shù)控機床和閉環(huán)控制的數(shù)控機床。 數(shù)控機床的組成和分類數(shù)控機床一般由輸入輸出設備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成，見圖11： 圖11 數(shù)控機床的組成 (1)輸入輸出設備輸入輸出設備主要實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據的輸入以及顯示、存儲和打印 。數(shù)控機床工作時根據所輸入的數(shù)控加工程序，由數(shù)控裝里控制機床部件的運動零件加工輪廓，從而滿足零件形狀的要求。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點。 機床數(shù)控化改造的必要性我國目前機床總量380余萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。而國外一些先進機床廠同類基型產品的開發(fā)周期為6～9個月,～2個月,只占25%。一個國際機床工業(yè)的技術水平在很大程度上標志著這個國家的工業(yè)生產能力和科學技術水平。機床的母機屬性決定了它在國民經濟中的地位。 數(shù)控機床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀我國是世界上機床產量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內市場也面臨著嚴峻的形勢,一方面國內市場對各類機床產品特別是數(shù)控機床有大量的需求,而另一方面卻有不少國產機床滯銷積壓,國外機床產品充斥市場。 (3) 用戶根據使用需要,在訂貨時往往提出一些特殊要求,甚至在產品即將投產時有的用戶臨時提出一些要求,這就需要迅速變型設計和修改相應的圖紙及技術文件。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。譯碼：數(shù)控裝置接受程序，譯碼程序按照一定的語法規(guī)則將信息解釋成計算機能夠識別的數(shù)據形式。 (3)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是接受數(shù)控裝置的指令，驅動機床執(zhí)行機構運動的馭動部件。如圖12所示。圖14 半閉環(huán)控制的數(shù)控機床實際位置的反饋是通過間接測得的伺服電動機的角位移算出來的，因而控制精度沒有閉環(huán)高，但機床工作的穩(wěn)定性卻由于大慣盆工作臺被排除在控制環(huán)外，調試方便，因而廣泛用于數(shù)控機床中。 (2)運動控制卡：采用PCL運動控制卡，該卡是一種高速三軸步進電機運動控制卡，它有16位的數(shù)字輸入、輸出口，可實現(xiàn)三軸聯(lián)動。本車床的X、Z兩軸進給系統(tǒng)去掉了原來的進給系統(tǒng)的中間傳動環(huán)節(jié)，直接采用了步進電機+剛性聯(lián)軸器+滾珠絲桿的傳動方案。 (4)橫向進給的直線度和運動精度全部有改造部分的制造和裝配精度保證。常年的工作考臉證明GSK980TD系統(tǒng)是最可靠的數(shù)控系統(tǒng)之一，它能在一般車間環(huán)境下運行。主軸控制信號的傳送使用光纜，使信號免受外界干擾。基本配置有主板、存儲器板、I/O板、伺服軸控制板和電源。 電池相連，關機時保存信息。TD系統(tǒng)為4軸(最大配里)控制，2軸聯(lián)動，只用一塊伺服板。 (7)軸轉接模塊GSK980TD提供了軸轉接模塊，機床的編碼器和到伺服的線路可以直接聯(lián)到此模塊，通過它再和數(shù)控系統(tǒng)的軸板進行連接。FANUC的螺距補償為線性補償，補償中僅把相應的拐點坐標值輸入即可。GSKCC軟件Windows環(huán)境并運行在PC計算機?；局噶顬?進制位的邏輯運算，功能指令主要有數(shù)據定義、數(shù)據變換、譯碼和代數(shù)運算。PMCM為專用處理機，徽處理器為80186，專用一塊板，插在主板上，處理時間為2us步，最大步數(shù)為8000步?？捎脜?shù)設定為其1/10.⑥加工程序的后臺編輯:自動切削過程中可以編輯新的程序。同時在主軸箱內安裝編碼器，以構成加工螺紋所需的主輸系統(tǒng)(c軸)。 (5)開關量輸入輸出接口:輸入信號主要用于X、Z方向是否超程的檢測，刀架的位置檢測，坐標原點位置檢測等。輸入零件加工程序，實時跟蹤加工情況。運行參數(shù): 實測位置，實測轉速。如果把PLC看作一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量PLC輸出變量組成，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入變量:它們經PLC外部輸入端子輸入到內部寄存器中，經PLC內部邏輯運算或其他各種運算、處理后送到輸出端子，他們是PLC的輸出變量。(3 )輸出處理:當全部指令執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器中的狀態(tài)全部傳送到輸出鎖存寄存器中，構成PLC的實際物出并有輸出端子送出。面板與系統(tǒng)采用光纖連接。另一種是檢測