【正文】 ： 袁旭 專業(yè)班級(jí)： 數(shù)控 2班 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 16 成績(jī)類別 成績(jī)?cè)u(píng)定 Ⅰ指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) Ⅱ評(píng)閱人評(píng)定成績(jī) Ⅲ答辯組評(píng)定成績(jī) 總評(píng)成績(jī) Ⅰ179。參考點(diǎn)返回采用雙開關(guān)方式，用行程開關(guān)做參考點(diǎn)返回減速開關(guān)，用接近開關(guān)作為參考點(diǎn)檢測(cè)開關(guān)。將導(dǎo)致變頻器不能識(shí)別反轉(zhuǎn)控制電壓而不能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)測(cè)量主軸速度的脈沖編碼器 機(jī)械安裝裝置，脈沖編碼器用于控制螺紋加工。 研究?jī)?nèi)容 ： 對(duì)普通車床 c6163的數(shù)控化改造，主要是講縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造成為 c裝置控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；講刀架改造成為能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架，這樣，利用 c裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工程序進(jìn)行切削加工。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的 1/3。 4) 學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料 ， 計(jì)算機(jī) I/O 接口設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)電路以及數(shù)控化電氣原理設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是改造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)以下幾部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)訓(xùn)練。 課題的研究的目的和意義 數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化課題，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可使所學(xué)機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電工學(xué)知識(shí)得到綜合應(yīng)用。在數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平方面，由于市場(chǎng)需求的拉動(dòng)和國(guó)家科技計(jì)劃引導(dǎo)與支持，中高檔數(shù)控機(jī)床的開發(fā)也取得了較大的進(jìn)展。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 178。178。 24 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 21 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與部件設(shè)計(jì) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 12 七 ．畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯紀(jì)錄表 178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 11 六 ．畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯表 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 178。 35 十 二 .數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 178。178。178。 37 后記 2 3 一 . 緒 論 數(shù)控車床在國(guó)內(nèi)外的發(fā)現(xiàn)狀 從 20世紀(jì) 90年代后期起，由于工業(yè)現(xiàn)代化和國(guó)防與高技術(shù)工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)先進(jìn)制造裝備的數(shù)控機(jī)床提出 了旺盛的需求（圖 1）。 在重大基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域，如大型發(fā)電設(shè)備、大型工程機(jī)械、石化和冶金裝備所需的大重型復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床、高效五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工數(shù)控機(jī)床等。本課程設(shè)計(jì)是以機(jī)電一體化的典型課題 —— 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定為主線，通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的擬定、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)，計(jì)算以及控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所學(xué)過的機(jī)械、電子和微機(jī)方面的知識(shí)，進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全方面訓(xùn)練，從而培養(yǎng)學(xué)生具有初步設(shè)計(jì)計(jì)算的能力以及分析和處理生產(chǎn)過程中所遇到的問題的能力。主要考慮計(jì)算機(jī)的選擇或單片機(jī)構(gòu)成電路的選用，考慮電機(jī)選擇及驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算，控制電機(jī)電路的設(shè)計(jì)。另外，從市場(chǎng)容量來將不管是汽車制造業(yè)，模具制 造業(yè)還是軍工企業(yè)，機(jī)床的數(shù)控化改造都蘊(yùn)藏著無限商機(jī)。 機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3 至 5倍。 主電機(jī)功率： 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms 實(shí)施方案、進(jìn)度安排： 1. 機(jī)械改造設(shè)計(jì) 對(duì)該機(jī)床進(jìn)行機(jī)械修理主要目的是恢復(fù)機(jī)床軌道、主軸、拖板等主要部件機(jī)械精度。 0~10V為主軸反轉(zhuǎn)速度控制（執(zhí)行 M4指令）。驅(qū)動(dòng)器與數(shù)控系之間的聯(lián)機(jī)電纜由于深入強(qiáng)電柜，因此要求有良好的抗電磁干擾性能，一般采用西門子系統(tǒng) 廠商提供的屏蔽多芯雙絞電纜，如長(zhǎng)度不能滿足要求，換同規(guī)格自購(gòu)電纜也可。 10 3 創(chuàng) 新 對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及機(jī)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具 19 有一定的 自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。所以說，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性呵實(shí)用性。在點(diǎn)位控制系統(tǒng)中不具備連續(xù)控制系統(tǒng)中才具有的軌跡計(jì)算裝置，而連續(xù)控 20 制系統(tǒng)中卻有點(diǎn)位系統(tǒng)的功能。開環(huán)系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)床電氣設(shè)計(jì)包括機(jī)床原理設(shè)計(jì)和 PLC梯 21 形圖設(shè)計(jì)等等?？v向， 700mm；橫向， 200mm。 控制坐標(biāo)數(shù)： 2。在該處還可以安裝部分操作按鈕。 179。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，確定各傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為 Z1= Z2=Z3= Z4=50,模數(shù) m=2，齒寬 b=20mm。 2021+30179。 105MPa，密度 ρ ＝ 1∕ｇ179。 60179。 105179。 106r =179。 103/ （ 4Ly ） = 179。 100179。 10/Ca） 1/3=636179。 = Jr。 ） = （ 2）計(jì)算折算到絲桿軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jl 已知機(jī)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件（即橫向溜板及刀架 ） 的總質(zhì)量m=；絲桿軸每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床的執(zhí) 行部件在軸向移動(dòng)的距離 L=，則 JL=m179。 = kg. cm2 Jz4=179。 已知到不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力（即空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力） F181。 (1η 02)/( 2π η i) =179。 5/6r/min=1000r/min 則 Tap=2π inmax（ Jm+Jd） /（ 60179。+Tf） =(++)= (2) 計(jì)算快進(jìn)力矩 Tkj TkJ= T181。 為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量 JL與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的 Jm之比一般應(yīng)滿足 ≤ Jd/Jm≤ 1 因?yàn)?Jd/Jm= /=∈【 ,1） ,故滿足慣量匹配要求。 106/） 1/2=1332rad/s （ 2）計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt。 1000/（ 117179。 103 = m 32 即，δ kmax= m ＜ 6μ m ，故滿足要求。 ≈ m 號(hào) （ 1）確定滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)。 十二 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) （硬件詳細(xì)接線圖見圖紙） 33 8031 T0 NTI ＋ 存儲(chǔ)器接口 輸入顯示 接口 IR0 IR1 IR2 IR3 MCX311 IR4 IR5INT 限 位 X 向編碼器控制 Y 向編碼器控制 I/O 擴(kuò)展 接口 光耦 功放 X 向電機(jī) 光耦 功放 Y 向電機(jī) 34 （逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)） ①用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)計(jì)算，每走一步，都需要以下四個(gè)步驟： 偏差判別：判別偏差 0≥MF 或 0MF ,從而決定哪個(gè)方向進(jìn)給和采N Y 設(shè)步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 轉(zhuǎn)向標(biāo)志為 1 置正轉(zhuǎn)控制字指針 輸出控制字 是結(jié)束標(biāo)志 延時(shí)、控制字地址指針＋ 1 返回 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 總步數(shù)為零 置反轉(zhuǎn)控制字 分配后的 脈沖信號(hào) D C B A 脈沖 信號(hào)源 脈沖分配器YBO14 功率 放大 脈沖信號(hào) 放大后的 脈沖信號(hào) 35 用哪個(gè)偏差計(jì)算公式。 由此，第一象限直線插補(bǔ)程序的算法如下： （ 1） 判別 FM是大于 0 還是小于 0。 我認(rèn)為最后的一個(gè)學(xué)期，我們有充足的時(shí)間去做自己喜歡的事情。然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì) 。很多人都利用這個(gè)學(xué)期去了上班的地方，而我覺得這樣是在浪費(fèi)時(shí)間，在學(xué)校的時(shí)間如此短暫，應(yīng)該好好利用，去做些對(duì)自己以后的發(fā)展有益的事情，何必這么早去公司？而且大多數(shù)公司都只拿實(shí)習(xí)期當(dāng)苦力對(duì)待。 （ 3） 終點(diǎn)判別：若 X=XE（ Y=YE），則停止插補(bǔ)運(yùn)算。 偏差計(jì)算：進(jìn)給一步后，計(jì)算新的加工偏差。（定位精度 δ kmax – δ） =179。 （ 1）計(jì)算由扭轉(zhuǎn)引起的滾珠絲桿螺母副的變形量θ 已知負(fù)載力矩 T=TKJ=，由圖 1得扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離 L2=387mm，絲桿底徑 d2=，則 θ =179。 103 mm 即△ = m＜ 8μ m，故滿足要求 kmax 。 5 =37 = 已知滾珠絲桿的扭轉(zhuǎn)剛度 Ks= KФ = ，則 ω nt=（ Ks/ Js） 1/2 rad/s= rad/s 由以上計(jì)算可知，絲桿 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc =1713rad/s，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt=1332 rad/s，都比較高，一般按ω n =300 rad/s 的要求來設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。 滾珠絲桿螺母副的的綜合拉亞剛度 K0=Kmin=117179。 /176。 179。 ()/(2179。= F181。 104179。 （ ） 2=. cm2 （ 3）計(jì)算各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jz1=Jz3=179。 103kg/cm3，則 28 Jr=∑ 179。 10/7900） 1/3= N/μ m （ 4） 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 K 1/Kmax=1/Ksmax+1/Kb+1/Kc=1/+1/+1/= 故 Kmax=117 N/μ m 1/Kmin=1/Ksmin+1/Kb+1/Kc =1/+1/+1/= 故 Kmin=175 N/μ m KФ 由圖 1 得扭矩作用點(diǎn)之間的距離 L2=335mm，已知滾珠絲桿的剪切模量G=179。 179。 d22/Ly= 179。 107/（ 60179。 179。 （ EI/ρ A） 1/2 =179。 10－ 5N∕ m，重力加速度ｇ＝ 179。 橫向進(jìn)給鏈部件的裝配