【正文】 數(shù)控系統(tǒng)與進給控制模塊間信息傳輸 ................................................... 17 數(shù)控系統(tǒng)與輸入輸出模塊間信息傳輸 ................................................... 17 第 5章 進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計計算 …………………………………………… 18 縱向機械傳動部分的數(shù)控化改造和設(shè)計計算 .......................................... 18 橫向機械傳動部分的數(shù)控化改造和設(shè)計計算 .......................................... 26 第 6章 主運動傳動系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 …………………………………… 34 主運動傳動系統(tǒng)的設(shè)計 .............................................................................. 34 無級變速傳動系統(tǒng) ................................................................................... 34 有級變速傳動系統(tǒng) .................................................................................. 35 固定傳動比的傳動系統(tǒng) ........................................................................... 35 電動機的選擇 .............................................................................................. 36 ........................................................................... 36 電動機類型的確定 ................................................................................... 36 電動機型號的選擇 ................................................................................... 36 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 II 頁 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................................................................................... 36 主軸脈沖發(fā)生器的安裝 .............................................................................. 37 第 7章 刀架的選型 …………………………………………………… ……… 38 第 8章 設(shè)計小結(jié) …………………………………………………… ………… 40 優(yōu)缺點分析 .................................................................................................. 40 設(shè)計的改進及擴展 ...................................................................................... 40 總 結(jié) …………………………………………………… ……………… … 41 致 謝 …………………………………………………… ……………… … 42 附 錄 …………………………………………………… ……………… …… 43 參考文獻 ……………………………………… …………………………… … 46 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 本文選題的背景及意義 金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器，他是制造機器的機器，所以又被稱為 “ 工 業(yè) 母機 ” 或 “ 工具機 ” 。當變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要 求。采用數(shù)控改造技術(shù)，不但可以使 改造后的機床滿足了技術(shù)發(fā)展的需要 ， 提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度 ， 增大了設(shè)備適應(yīng)能力和型面加工范圍 ，還可以彌補定購新的數(shù)控機床交貨周期長的不足。機械制造工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)，即為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、科研和國防等 部門提供各種機器、儀器和工具。嚴重影響我國數(shù)控機床自主發(fā)展的勢頭。 (4) 現(xiàn)在我國工廠設(shè)計和工藝人員中青年占多數(shù) ,他們的專業(yè)知識和實際經(jīng)驗不足 , 又擔負著開發(fā)的重任。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。 設(shè)計參數(shù) 1） 機床最大加工直徑：在床身上 400mm，在床鞍上 210mm。 9） 最小分辨率：縱向： ，橫向： 。 在操作編程方 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 5 頁 面，采用 ISO 國際標準數(shù) 控 G代碼，同時兼容日本發(fā)那科（ FANUC）數(shù)控系統(tǒng)，國內(nèi)主流的編程方式，方便操作者更快、更容易使用本系統(tǒng)。 超大容量存儲器， 26M的存儲空間，最大 500 個加工程序，滿足多品種、多規(guī)格產(chǎn)品的加工需求。 (6)改造后的機床外型將類似于國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控車床，整體較美觀、大方。為保證機床長期可靠地運行，數(shù)控系統(tǒng)必須有抵抗惡劣環(huán)境的高可靠運行特性。 (5)數(shù)字式進給伺服和數(shù)字式主軸驅(qū)動：數(shù)字控制、數(shù)據(jù)的串行傳輸大大提高了運行的可靠性。 GSK980TA1 系統(tǒng)的 CNC 單元為大板結(jié)構(gòu)。不同類型的機床控制軟件不同； ② 伺服控制軟件 ROM 1 片； ③ PMCL的 ROM 芯片 2 片 ， 用于存儲機床的強電控制邏輯程序； ④ RAM 芯片，用于寄存 CPU 的中間運算數(shù)據(jù)，根據(jù)需安裝； ⑤ COMSRAM，用于存儲系統(tǒng)和機床參數(shù)、零件加工程序，根據(jù)用戶要求配置，最大可為 128K 字節(jié)。 的脈寬調(diào)制信號 (每軸 )，加于各軸的伺服驅(qū)動的功率放大器上。光纖技術(shù)的通訊，可以擴展 PLC 輸入輸出點，通過光纖進行連接，簡化和線路的連接。完善的絲杠螺距補償。簡便的通訊能力 (PCIONC 間為主從關(guān)系，所有操作均在 PC 側(cè)完成 )，動態(tài)的 PLC程序顯示 (PC 側(cè) )。 GSK980TA1系統(tǒng)的 PMC 只有 47 條指令〔基本指令有 12 條，功能指令有 35 條 )。 PMCL 的處理機與主機共用，其處理時間為 6 /步，最大步數(shù)為 5000 步。 am 加速特性好，從 0至最高轉(zhuǎn)速的啟動過程為 24ms，故用于高速加工。 LSI 是專用位置控制大規(guī)模集成電路芯片。有以下品種 。位置控制用于主軸同步、主軸定向、剛性攻絲、 Cs軸輪廓控制。與計算機相連時，計算機內(nèi)必須裝有數(shù)據(jù)傳送軟件。緩沖器接受后變?yōu)?2 進制，然后送到 CNC 執(zhí)行。主計算機必須根據(jù)這些指令格式編制相應(yīng)的處理程序，編程語言用 C。有故降時該畫面還顯示伺服的報警。 (5)I/O 信號診斷。 ⑤ 分辨率 :系統(tǒng)分辨率標準設(shè)定為1urn。同時在主軸箱內(nèi)安裝編碼器，以構(gòu)成加工螺紋所需的主輸系統(tǒng) (c 軸 )。 (5)開關(guān)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(zhuǎn)速。 按最大切削速度計算，取 100?v m/min，則主切削力 NNvPF cZ 3 4 5 6101 0 0 33 ?????? 由《機床設(shè)計手冊》可知 ，在外圓車削時： ZX FF )( ?? ， ZY F)( ?? 取縱向切削分力 ZX FF ? ，橫向切削分力 ZY FF ? ，則 NNFF ZX 1 7 2 83 4 5 ???? NNFF ZY ???? （ 2）滾珠絲杠設(shè)計計算 ① 螺紋滾道型面的選擇：單圓弧型面、雙圓弧型面。 要求：經(jīng) 濟可靠、易拆裝、剛度高。 由上面初選絲杠導程及計算所得的最大動載荷，選取絲杠型號為 CDM4006— 5 的額定動載荷為 28771N，故強度足夠。則 mmP ?? 3 6 ????? 總 由《機床說明書》可知，絲杠縱向有效行程為 900mm，且絲杠精度等級為 3 級，查《機械零件設(shè)計手冊》電子版（有效行程 ul 內(nèi)的目標行程公差 pe 和行程變動量 upV 見表 5— 2），縱向行程允許的行程變動量為 17 m? ，CDM4006— 5 的 總P? 為 m? 17 m? ,故剛度足夠。 由于進給運動齒輪受力不大，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)驗公式可知，齒寬 mmb 20? ，則分度圓直徑分別為 mmmmmZd 6423211 ???? mmmmmZd 8024022 ???? 中心距 ： mmmmZZma 722 )4032(22 )( 21 ?????? （ 8）伺服電機的計算與選擇 1） 負載轉(zhuǎn)矩（ mT ）及最大靜轉(zhuǎn)矩（ maxjT ）的計算。因數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)滿足快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 的要求： 0m ax TTTT fa ??? 式中 maxaT —— 快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩（ mN? ） ； fT —— 克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩（ mN? ）； 0T —— 絲杠預緊所引起的折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩（ mN? ）。因為橫向進給量為縱向的 1/3～ 1/2，取 1/2，則橫向主切削力約為縱向的 1/2。 CDM2020— 5 型號滾珠絲杠具體參數(shù)見表 5— 4。 表 5— 5 有效行程 ul 內(nèi)的目標行程公差 pe 和行程變動量 upV （單位： m? ） 有效行程 mmlu/ 精度等級 1 2 3 4 5 大于 至 pe upV pe upV pe upV pe upV pe upV — 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23 800 1000 11 9 15 13 21 17 29 25 40 33 3）穩(wěn)定性校核。根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負載轉(zhuǎn)矩可按下式估算： mNmNiPFT imm ??????? ???? ? 30 0??? 若不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩為 ? mq TT ? 取安全系數(shù)為 ，則 mNmNTT mq ????? 查《實用微電機手冊》，根據(jù)加工要求選擇伺服電機的起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 m ax??jqTT? ，則 mNmNTT qj ????? 5 a x ? 2）初選伺服電機型號。 由動力學可知： ?Fa JT ?max 其中， tn30??? ， t 為加速度時間常數(shù)， smst ?? ，0maxPivn? 。 ])2([)( 20322211 ?PgGJJZZJJ F ???? 式中 FJ —— 折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量（ 2cmkg? ）； 1J —— 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量（ 2cmkg? ）； 2J —— 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量（ 2cmkg? ） ； 3J —— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量（ 2cmkg? ）； g —— 重力加速度。則 444 )2 3 8 (64 cmcmI ???? ? NNF k 1 1 5 6 64160 2 62 ??????? （ 7）確定齒輪傳動比。滾珠絲杠工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導程 0P 的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)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， 26 / cmNE ?? ； 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 ?? 。 3）軸向間隙的調(diào)整和預緊力 選用雙螺母墊片式預緊。 iPFTTTTTT Xff 0000 2 ???????? 削切 mNmN ?????? ????? ? 4 7 ) 6 1061 7 2 81 3 0 ( 3 從上式可以看出 ，快速 空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 、快速移動時所需轉(zhuǎn)矩 快T和最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩 切T 三種工況下，快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 最大。折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量按下式計算。 464dI ?? ，其中 )( 0 WDdd ?? 0d —— 滾珠絲杠的公稱直徑， cmmmd 4400 ?? ； WD —— 滾珠絲杠的滾珠直徑， cmmmD W 3 9 6 6 ?? 。