【正文】 的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。（4）驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測(cè)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件，以加工出符合圖樣要求的零件。數(shù)控機(jī)床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控加工程序還可由編程計(jì)算機(jī)用RS232C或采用網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。改造完成的新型機(jī)床具有適應(yīng)性較強(qiáng)、加工精度較高、生產(chǎn)效率較高和加工質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。402報(bào)告過程準(zhǔn)備工作充分,時(shí)間符合要求。其技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域。1. 調(diào)研：了解各種數(shù)控銑床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中二維工作臺(tái)的工作性能和加工要求情況，了解開環(huán)伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，提出應(yīng)滿足的技術(shù)要求和條件，分析、比較各種可能的方案并提出初步設(shè)計(jì)方案；2. 研究和確定數(shù)控銑床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，要求有必要的分析和計(jì)算過程；3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求畫出總體結(jié)構(gòu)圖、關(guān)鍵零部件圖并對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核和驗(yàn)算；4. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，畫出控制系統(tǒng)原理圖；5. 撰寫設(shè)計(jì)說明書（3040頁左右）；6. 基本技術(shù)要求： 結(jié)構(gòu)尺寸：普通銑床 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)參數(shù)：規(guī)格工作臺(tái)行程(mm)工作臺(tái)、夾具及工作重力(N)工作臺(tái)快移速度(m/min)最大進(jìn)給速度(m/min)走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同(N)啟動(dòng)加速時(shí)間ms定位精度mmX縱向Y橫向X縱向Y橫向X縱向Y橫向X縱向Y橫向12503206802403300550016162750/220040177。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在高精尖數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。由于PLC控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性好，工作環(huán)境 不挑剔，易于檢修等特點(diǎn)，且對(duì)PIC系統(tǒng)較為熟悉，因此采用PLC控制系統(tǒng)系統(tǒng)；（2）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)兩大類。其中，指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)占40%，評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)占20%，答辯組評(píng)定成績(jī)占40%。把已經(jīng)編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲(chǔ)載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲(chǔ)載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)類型。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值等數(shù)據(jù)，不能滿足要求，因此要進(jìn)行軌跡插補(bǔ)，也就是在線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”，求出一系列中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，并向相應(yīng)坐標(biāo)輸出脈沖信號(hào)，控制各坐標(biāo)軸（即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行元件）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量等。由于可編程邏 輯控制器（PLC）具有響應(yīng)快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序并可直接啟動(dòng)機(jī)床開關(guān)等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置。購置數(shù)控機(jī)床是提高機(jī)床數(shù)控化率的途徑；對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，也是提高機(jī)床數(shù)控化率的重要途徑之一。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。傳統(tǒng)機(jī)床經(jīng)過改造后，得到了近似于數(shù)控機(jī)床的性能，也意味著我國(guó)制造業(yè)整體水平的提高。在使用直線電動(dòng)機(jī)、電主軸的場(chǎng)合，甚至可以不用絲杠、主軸箱。具有適應(yīng)無人化、柔性化加工的特殊部件“工藝復(fù)合化”和“功能集成化”是無人化，柔性化加工的基本要求，也是數(shù)控機(jī)床的最顯著的特點(diǎn)和當(dāng)前的發(fā)展方向。此外，為了充分發(fā)揮機(jī)床的效率，加大切削用量，還必須提高機(jī)床的抗振性，避免切削是的共振和顫振，而提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度是提高機(jī)床抗振性的基本途徑。在大部分?jǐn)?shù)控銑床上，刀具和工件的裝卸、刀具和夾具的調(diào)整等還需要操作者完成；機(jī)床的維修更不可能離開人。傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和慣量主要決定于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙、摩擦死區(qū)則是造成傳動(dòng)系統(tǒng)非線性的主要原因。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)兩大類。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)到是通過油膜推動(dòng)螺母直線移動(dòng)，反之，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)也可使絲杠直線移動(dòng)。靜壓蝸桿蝸條副的工作原來與靜壓絲杠螺母相同，蝸條實(shí)質(zhì)上是螺母的一部分，蝸桿相當(dāng)于一根短絲杠，這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，壓力油必須從蝸桿進(jìn)入靜壓油腔，加上蝸桿是旋轉(zhuǎn)的，與蝸條的接觸區(qū)只有120。它從根本上消除傳動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)精度、剛度、快速性和穩(wěn)定性的影響，故可以獲得比傳統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更高的定位精度，快進(jìn)速度和加速度。 為實(shí)現(xiàn)機(jī) 床所要求的分 辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過齒輪減速再傳向傳動(dòng)杠，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量 減小摩擦力，所以選用滾珠絲杠螺母副以及滾動(dòng)導(dǎo)軌。根據(jù)機(jī)床精度要求調(diào)研確定脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向：滾珠絲杠螺母副的選型首先要選擇結(jié)構(gòu)類型：確定滾珠循環(huán)方式，滾珠絲杠副的預(yù)緊方式等。與此同時(shí)缺點(diǎn)是：螺旋槽同通孔不易連接準(zhǔn)確，擋珠器鋼性差、耐磨性差。T—使用壽命時(shí)間（h），數(shù)控機(jī)床一般為1500h；滾珠絲杠承受的最大動(dòng)負(fù)載計(jì)算：式中：滾珠絲杠工作載荷，=，=參照漢江機(jī)床有限公司絲杠導(dǎo)軌廠的產(chǎn)品樣本，選取HJG．S系FYClD列4006．5．4滾珠絲杠。縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖如圖21所示。=9910=991010927 r/min=10000 r/min,所以絲杠工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生共振。滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（㎏㎝=104150=㎏㎝折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： == ==86 N㎝ 。M1為7. 5 kW主電機(jī)，選擇三菱FR A540 7. 5K CH變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，交流接觸器KM1 控制變頻器的通電和斷電。、圖a　主電路圖交流控制電路如圖b 所示，RCRC5 和RC6 為單相滅弧器，M4 和M5 為兩電柜風(fēng)扇，線路電壓為AC110V。參考文獻(xiàn)[1][M].北京：[2]彭文生，李志明，[M].北京： [3]吳宗澤，[M]. 北京： [4][M].北京：:機(jī)械工業(yè)出版社 [5]成大先主編. 第1卷/機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].北京： [6]文懷興主編. 數(shù)控銑床設(shè)計(jì)[M].北京： [7]機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)編寫. 第1卷/機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社[8][M].北京：.[9][M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.[10][M].武漢：湖北科技技術(shù)出版社，2000.42 / 42。經(jīng)過一周的時(shí)間我大致確定了設(shè)計(jì)的初步方向，而且熟悉了在信息檢索課程中所學(xué)習(xí)的網(wǎng)上檢索信息的能力，此后便開始著手對(duì)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和查找這方面的計(jì)算公式。FR1 為熱繼電器，對(duì)主 軸 電 機(jī)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，RC1 為三相 滅弧器，構(gòu)成三相負(fù) 載的阻容 吸收回 路，能夠抑制接 觸器吸合釋放時(shí) 的干 擾 噪聲。㎝ 。㎝上述三項(xiàng)合計(jì)：起 =++ =+94+153= N㎝考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題 /=10/=基本滿足匹配的要求。參考市場(chǎng)上較常見的數(shù)控機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)150BF，起轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=10㎏選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械結(jié) 構(gòu)草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn) 動(dòng)慣 量的數(shù)據(jù)分別計(jì)算各種工況下所需的等 效力矩，在根據(jù)步進(jìn)電機(jī)最大靜 轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)、運(yùn)行矩 頻特性選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。絲杠不發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷，其計(jì)算公式為=E絲杠材料的彈性模量。滾珠絲杠兩端支承均采用止推軸承和滾珠向心球軸承，在原有進(jìn)給手動(dòng)端增加齒輪箱，以便安裝減速齒輪及交流伺服電動(dòng)機(jī)，如圖3．3所示。本次設(shè)計(jì)選用雙螺母螺紋式預(yù)緊結(jié)構(gòu)，它通過調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，工作可靠，滾道磨損時(shí)可隨時(shí)調(diào)整，預(yù)緊量不很準(zhǔn)確，應(yīng)用較普遍。滾珠絲杠副的滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。 齒輪傳動(dòng)也采用 消除齒 側(cè)間 隙 的消 隙齒 輪結(jié)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)通過精密膜片抗繞性聯(lián)軸器與滾珠絲杠直接相連，提高了傳動(dòng)精度，效率較高，其中Z向通過圓錐齒輪轉(zhuǎn)換成垂直方向的傳動(dòng)，其構(gòu)型式如下圖所示X、Y、Z三軸采用帖塑導(dǎo)軌，靜，動(dòng)摩擦系統(tǒng)變化小，快速移動(dòng)響應(yīng)快，振動(dòng)小，低速移動(dòng)是無爬行，穩(wěn)定性好。齒輪齒條副傳動(dòng)用于行程較長(zhǎng)的大型機(jī)床上，可以得到較大的傳動(dòng)比，進(jìn)行高速直線運(yùn)動(dòng)，剛度及機(jī)械效率也高。（2）油膜層可以吸振，提高了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)；（1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高；（2）絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度；（3）摩擦阻力小，而且它幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，動(dòng)、靜摩擦力的變化也很小，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；（4）長(zhǎng)期工作磨損小，使用壽命廠，精度保持性好。如果傳動(dòng)部件的剛度不足，必然會(huì)使出阿杜部件產(chǎn)生彈性變形，影響系統(tǒng)的定位精度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和響應(yīng)快速性。因此，良好的操作性能是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題。由于數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速、快進(jìn)速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通銑床，機(jī)床又長(zhǎng)時(shí)間處于連續(xù)工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)、絲杠、軸承和導(dǎo)軌的發(fā)熱都比較嚴(yán)重，加上高速切削產(chǎn)生的切屑影響，使得數(shù)控機(jī)床的熱變形影響比普通銑床要嚴(yán)重的多，雖然在先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)中具有熱變形補(bǔ)償功能，但是它并不能完成消除熱變形對(duì)于加工精度的影響?！肮δ芗苫笔钱?dāng)前數(shù)控銑床的另一重要發(fā)展方向，隨著數(shù)控銑床向無人化、柔性化加工發(fā)展，功能集成化更多體現(xiàn)在工件的自動(dòng)裝卸、自動(dòng)定位；刀具的自動(dòng)對(duì)刀、破損檢測(cè)、壽命管理；工件的自動(dòng)測(cè)量與自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ苌?。此外，由于?shù)控機(jī)床的大部分輔助動(dòng)作都可以通過數(shù)控系統(tǒng)的輔助機(jī)能，因此，常用的操作按鈕也較普通機(jī)床少，操作更方便、更簡(jiǎn)單。“八五”后期和“九五”，國(guó)家把舊設(shè)備的改造列入企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，工藝更新的一個(gè)重要途徑，很多工廠把普通機(jī)床的數(shù)控化改造列入企業(yè)的發(fā)展計(jì)劃，作為企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、提高產(chǎn)品市場(chǎng)占有率的一項(xiàng)措施。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍用品和民用品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)了大為增強(qiáng)。因此，采用數(shù)控技術(shù)對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行改造，符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。但數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。這些控制包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令，刀具的