【正文】 ） 2340? 900? 1190 主軸的轉(zhuǎn)速 ： 4 6 9 1 16 250、 3 500、 7 9 1350、 200（ r/min） 可完成的功能：直線與圓弧插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償與螺紋誤差補(bǔ)償、加工軌跡顯示、 RS232C 通訊接口、 〞液晶顯示 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：選擇脈沖當(dāng)量，計(jì)算切削力，滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型，齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型。最后設(shè)計(jì)了車床主控電路原理圖及交流控制電路圖。 R、 S、 T 為變頻器的電源輸入端， U、 V、 W 為輸出控制電機(jī)端， STF 和 STR 分別接主軸正反轉(zhuǎn)控制繼電器觸頭 KA1 和 KA2， 2 和 5 分別接主軸模擬量輸出信號(hào) (0~+10V)AO4 和 AGND4，以控制變頻器的輸出電壓頻率。該方式可高速尋找減速開關(guān)，然后低速尋找接近開關(guān)。而 SINUMERIK 802S base line 系統(tǒng)的 PLC 輸入線是高電平輸入有效，由于系統(tǒng)內(nèi)有緩沖電路，可以定義為常開連接 (輸入閉合有效 )或常閉連接 (輸入斷開有效 )，故在每個(gè)刀位的霍爾元件輸出端接上一個(gè) “ 上拉電阻 ()” ，輸入定義為常閉連接 (輸入斷開有效 )，這樣一來當(dāng)某一刀位處于工作位置時(shí)，該刀位輸出的是低電平，相當(dāng)于 PLC 輸入端沒有高電平輸入而處于斷開狀態(tài)，由于刀架輸入定義為斷開有效，所以該輸入點(diǎn)被激活有效；三個(gè)刀位由于不在工作位置其輸出電平處于懸空狀態(tài)，由于上拉電阻的接入，三個(gè)刀位的輸出信號(hào)至 PLC 的輸入端實(shí)際上接入了高電平，同樣由于輸入點(diǎn)定義為常閉連接，是斷開時(shí)有效，所以另外三個(gè)刀位的 PLC 輸入點(diǎn)沒有被激活有效。 SBI 為 急停按鈕，當(dāng)被按下時(shí)，所有 PLC 輸出端口均無信號(hào)輸出。 步進(jìn)及主軸驅(qū)動(dòng)器與 CNC 控制器的連接 (X7) X7 用于將步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器及主軸驅(qū)動(dòng)器同 CNC 控制器相連，電纜分配如表 35 所示。PTP”PLC 實(shí)例程序就可以了，所要做的工作只是設(shè)定一下 PLC 機(jī)床參數(shù)。 數(shù)字輸入 和輸出所需的 24VDC 用獨(dú)立的 24V 直流電源，而不能與 CNC 控制器共用同一個(gè) 24VDC 穩(wěn)壓電源。 電柜設(shè)計(jì)及電源選用 在設(shè)計(jì)電柜時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： (l)電柜應(yīng)有冷卻或通風(fēng)裝置，在使用風(fēng)扇時(shí)必須在進(jìn)氣窗口安裝防塵過濾網(wǎng)； (2)電柜中的所有部件必須安裝在無油漆的鍍鋅金屬板上； (3)電柜的防護(hù)等級(jí)為 IP54； (4)接地應(yīng)遵守國(guó)標(biāo) GB/ 一 20xx/IEC6OZO4 一 l： 20xx“ 機(jī)械安全機(jī)械 電氣設(shè)備第 1 部分：通用技術(shù)條件 ” ； (5)電柜中布線時(shí)，交流電源線 (如 85VAC， 220VAC， 380VAC 以及變頻器到主軸電機(jī)的電纜 )必須與 24VDC 電纜和信號(hào)線電纜分開走線； (6)系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源 24VDC之前需接入隔離變壓器 (控制變壓器 380VAC →220VAC ，JBK3400VA)，如圖 31所示。提供脈沖及方向信號(hào)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)接口。 為了恢復(fù)導(dǎo)軌的精度，提高機(jī)床的防爬行和吸振性能，對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌選用填充聚四氟乙烯軟帶來改造。其機(jī)構(gòu)緊湊，具有高速集成于一體的數(shù)控單元、機(jī)床操作面板和輸入輸出單元 。元件的誤差。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)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)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度相對(duì)較低。 在利用填充聚四氟乙烯軟帶對(duì)原車床導(dǎo)軌貼塑的工作中，主要是對(duì)粘接工藝的控制。安裝時(shí)，拆除車床上的原小拖板，置刀架于中拖板上，卸掉電機(jī)風(fēng)罩，逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，使刀架轉(zhuǎn)動(dòng)到 45。 2）周向彈簧調(diào)整法 圖 211是周向彈簧消隙結(jié)構(gòu)。 雙片齒輪錯(cuò)齒消隙法 圖 211是雙片齒輪錯(cuò)齒式消除間隙結(jié)構(gòu)。左端則將原車床的懸空結(jié)構(gòu)改為支承結(jié)構(gòu)，用一個(gè)聯(lián)軸套 4 和一根連接短軸 6 把 滾珠絲杠 7與減速器輸出軸 3連接起來，并通過一對(duì)圓螺母 5 實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊，以提高其軸向剛度。滾珠絲杠采用雙螺母螺紋預(yù)緊方本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 式消除絲杠和螺母間的間隙，調(diào)整方便。) 容許 軸間 偏移 mm 外形 A? (mm) 長(zhǎng)度 W mm 軸孔徑 d1 mm 軸孔徑 d2 mm L mm 使用 螺絲 20 26 6 8 M3 18 11179。因螺釘前端直接碰觸軸面，有可能引起軸受損，因此我們選用夾鉗型彈性聯(lián)軸器。 圖 23 主軸編碼器安裝實(shí)物圖與外形圖 型主軸編碼器 2固定支架 型聯(lián)軸器 4悶頭 5軸 X 圖 24 編碼器安裝圖 主軸編碼器選用長(zhǎng)春第一光學(xué)有限公司的 ZXB1型編碼器，如圖 22所示。 數(shù)控車床連續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量 (kVA)計(jì)算式如下： MCNMMCNMCNkIIIkUPkPP????? 3103c o s?? 式中 PM—— 負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率； η —— 電動(dòng)機(jī)的效率 (通常約 O． 85)； cosφ —— 電動(dòng)機(jī)的功率因素 (通常約O． 75) MU—— 電動(dòng)機(jī)的電壓， 380V； MI—— 電動(dòng)機(jī)工頻電源時(shí)的電流，為 15． 4A； k—— 電流波形的修正系數(shù) (PWM方式時(shí)取 1． 051． 10)； PCN—— 變頻器的額定容量， kVA； ICN—— 變頻器的額定電流， A； 由以上公式可得：? ?? ?? ?AkIIk V AIkUPk V AkPPMCNMMCNMCN o s33????????????????????? 選擇變頻器時(shí)應(yīng)同時(shí)滿足以上三個(gè)等式的關(guān)系。但在低速切削時(shí)，需要預(yù)置較大的 U／ f，在負(fù)載較輕的情況下，電動(dòng)機(jī)的磁路常處于飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電流較大。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 之間的關(guān)系為： n=。 1X向滾珠絲杠副 2X向電機(jī) 3X 向減速器 4尾座 5Z 向減速器 6Z向電機(jī) 7支架 8Z 向滾珠絲杠副 9數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架 10主軸脈沖編碼器 圖 21 C6132 普通車床數(shù)控化改造示意圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 主軸無級(jí)變速的實(shí)現(xiàn) C6132 車床的主軸變速為手動(dòng)、有級(jí)變速 (正轉(zhuǎn) 24級(jí)、反轉(zhuǎn) 12 級(jí) )。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第二章 車床總體改造方案設(shè)計(jì) 車床總體改造方案設(shè)計(jì) 數(shù)控化改造設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足車床總體布局的前提下要盡可能利用原來的零部件，盡量減少 不必要的 改動(dòng)量。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對(duì)一些中小型企業(yè)更是如此。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 目前我國(guó)可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有 20xx 多種，覆蓋了超重型機(jī)床、高精度機(jī)床、特種加工機(jī)床、鍛壓機(jī)床、前沿高技術(shù)機(jī)床等領(lǐng)域，可與日本、德國(guó)、意大利、美國(guó)并駕齊驅(qū)。從 70 年代開始，數(shù)控技術(shù)在車床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床、電加工機(jī)床等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。國(guó)際上的主要數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)國(guó)及其廠家 都瞄準(zhǔn)通用個(gè)人計(jì)算機(jī)所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，自 80 年代末以來競(jìng)相開本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 發(fā)基于 PC 的 CNC，開展了針對(duì)開放式 CNC 的前、后臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的研究，基于 PC 的開放式 CNC 大致可分為四類： PC 連接型 CNC、 PC 內(nèi)裝型 NC、 NC 內(nèi)裝型 PC 和純軟件 NC。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障工作時(shí)間 (MTBF)在 (7~10)? 104 小時(shí)以上，整機(jī)平均無故障工作時(shí)間達(dá) 800 小時(shí)以上。當(dāng)前，精密加工精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí) (? m)，主軸回轉(zhuǎn)精度達(dá)到 ~? m，加工圓度為 ? m，加工表面粗糙度 Ra 值 等。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，它的性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。 數(shù)控技術(shù) 的產(chǎn)生、發(fā) 展 和作用 .............................................................................. 3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀 .......................................................................... 5 機(jī)床數(shù)控化改造 的可行性 ...................................................................................... 6 本章小結(jié) .................................................................................................................. 6 第 2 章 車床總體改造方案設(shè)計(jì) ...........................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。為此，必須要有高性能的數(shù)控裝置作保證。3~5? m提高到 177。 (2)智能化 智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面，分別如下： ① 為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成； ② 為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方 便方面的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等； ③ 在簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的機(jī)界面等； ④ 智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。并聯(lián)體系結(jié)構(gòu)的新型數(shù)控機(jī)床實(shí)用化。推動(dòng)了我國(guó)數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定的發(fā)展，使我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。并開發(fā)出弧齒錐齒輪數(shù)控加工、三維激光視覺檢測(cè)、螺旋槳七軸五聯(lián)動(dòng)加工和世界獨(dú)創(chuàng)的空間曲面插補(bǔ)軟件。國(guó)數(shù)控機(jī)床占機(jī)床生產(chǎn)總值的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。 C6132 型普通車床數(shù)控化改造后主要用于中小型軸類 、盤類以及螺紋零件的粗加工或半精加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能主要有：控制主軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)主軸的無級(jí)變速以提供不同的切削速度；刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成刀具選擇；加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。目前實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速主要有兩種方式，其一是采用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的方式； 同時(shí)保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)，這樣既保留了車床的原有功能，又減少了改造量； 其二是直接采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。 交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率，電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù) nfp以及轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系式為： ? ?sp fn ?? 160 對(duì)于 C6132，電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)差率是定值 ，因此利用變頻器改變電源頻率 fn即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。有反饋矢量控制方式雖然是運(yùn)行性能最為完善的一種控制方式，但由于需要增加編碼器等轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)，不但增加了費(fèi)用，而且編碼器的安裝也比較麻煩。其外形如圖 22。剛性連接是指常用的軸套連接。選用的型號(hào)為 MC20xx08C，外形如圖 25所示，規(guī)格如表 21所示。如需要完整說明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造如圖 26 所示。支架 1 做成可移動(dòng)的形式方便裝配，絲杠位置調(diào)整好后，由螺釘擰緊。當(dāng)進(jìn)給方向改變時(shí)，如果齒側(cè)存在間隙會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滯后于指令信號(hào)，丟失指令脈沖并產(chǎn)生反 向死區(qū)，影響傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定。每個(gè)齒輪的端面均勻分布著四個(gè)螺孔，分別裝上凸耳 3和 8。在齒輪 3上開有三個(gè)周向圓弧槽，齒輪 2上均布著三個(gè)螺紋孔，裝配時(shí)在齒輪 3的槽中放置 3個(gè)彈簧， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 212 周 向彈簧消隙結(jié)構(gòu) 利用齒輪 2上安裝的螺釘頂住彈簧，裝配完成后兩片齒輪在彈簧力作用下錯(cuò)齒，從而達(dá)到消除間隙的目的。 LD4CK6132 型電動(dòng)刀架技術(shù)參數(shù)見表 22。專用膠可縱向涂布于金屬導(dǎo)軌上，橫向涂布于軟帶上，涂布應(yīng)均勻，膠層不宜過薄或太厚，膠層厚度控制在 — ；軟帶剛粘 貼在金屬導(dǎo)軌上時(shí)需前后左右蠕動(dòng)一下，使其全面接觸，要用手或器具從軟帶長(zhǎng)度中心向兩邊擠壓，以趕走氣泡。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(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。 當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控 系統(tǒng)的公司廠家比較多，國(guó)外著名公司有德國(guó) SIEMENS 公司、日本FANUC 公司；國(guó)內(nèi)公司有華中數(shù)控公司、廣州數(shù)控設(shè)備廠、中國(guó)珠峰公司、北航機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、南京新方達(dá)數(shù)控有限公司、上海開通數(shù)控有限公司、南京清華通用數(shù)控工程有限公司、南京大地?cái)?shù)控有限公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心等。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 214 SINUMERIK 802S base line 數(shù)控系統(tǒng)外觀