【正文】 系統(tǒng)的設計計算》 ） 。P0 波特率其值為 1～5,分別對應 1200,2400,4800,9600,HIGH.P1 機床接口設置P1 X X X X X X X X 8 7 6 5 4 3 2 18進入機床手動﹑自動等操作是否先要回機床參考點。1：主軸采用 S1～S2 換檔調(diào)速。他擁有兩個軸的補償值即 X 軸和 Z 軸，用戶在設置時可選擇一個軸進行，然后再設置另一個軸。應根據(jù)所采用的步進電機的特性來確定這個參數(shù)，以獲得最佳效果。P6 為主軸換向等待時間。 通訊接口P2：9 芯 D 型插座，用于數(shù)控系統(tǒng)與上位機進行數(shù)據(jù)交換。另外，系統(tǒng)還具有主電源保險（220，2A） ，如果通電后 CRT 沒有顯示應檢查此保險。在 NIM9702 系統(tǒng)中設置了一個主接地點，系統(tǒng)中的電器零部件都接在此主接地點上。P4：37 芯 D 型插座， 各類開關(guān)量輸入輸出信號。與 P5 相似應根據(jù)實際的機床主軸情況來設置。P4 決定了 G00 的運動速度。P3 是機床參考點坐標值。0：FWD（正傳信號） ，REV（反轉(zhuǎn)信號） 。7﹑6﹑5自動刀架工位數(shù)。 254 C6140車床數(shù)控化改造電氣部分改造設計 數(shù)控系統(tǒng)操作及參數(shù)說明超程保護：在 CNC 操作的過程中(主要是在控制機運動的狀態(tài)下)，一旦機床限位開關(guān)被壓下，則系統(tǒng)的當前狀態(tài)均無效，系統(tǒng)各個坐標軸的任何形式的移動包括自動，手動，點動，回機床參考點等均不能實現(xiàn)。其開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3—10 所示： 圖 3—10 開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 24 進給系統(tǒng)機械傳動部分改造C6140 車床的進給系統(tǒng)機械傳動部分改造主要有三點要求、傳動精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和動態(tài)響應特性。（3）伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)有多種分類方法，簡述如下：① 按驅(qū)動方式分 可分為液壓伺服系統(tǒng)、氣動伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速的大小由指令控制。具體的要求是：1) 電動機從最底進給速度到最高進給速度范圍內(nèi)都能平滑地運轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在最底轉(zhuǎn)速時，如 或更底速時，能保持平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。② 置精度要高使用數(shù)控機床主要是為了解決：1）保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，一致性，減少廢品率：2）解決復雜曲面零件的加工問題：3）解決復雜零件的加工精度問題，縮短制造周期等．為了滿足這些要求，關(guān)鍵之一是保證數(shù)控機床的定位精度和加工精度，數(shù)控機床在加工免除了操作者的人為誤差，他是按規(guī)定的程序自動進行加工，不可能應付事先沒有預料到的情況．就是說，數(shù)控機床不能像普通機床那樣，可隨時用手動操作來調(diào)整和補償各種因素對加工精度的影響．因此，要求定位精度和輪廓切削精度能達到數(shù)控機床要求的指標。采用開環(huán)系統(tǒng)，其加工精度有執(zhí)行元件和傳動機構(gòu)精度保證，定位精度可以達到 ,少數(shù)可以達到 ，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。它與車床主軸同步運行，發(fā)生主軸轉(zhuǎn)角位的變化，輸入到數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部，由系統(tǒng)通過軟件控制，以保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，螺紋車刀也同步進給一個螺紋導程，并保證螺紋加工中分幾次加工時不發(fā)生亂扣，即每次螺紋加工時進刀位置保持一致。這種改造能夠滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)節(jié)速度的能力。m式中 F 0 預加載荷，一般為最大軸向載荷的 1/3，即 Fp/3.則 T=Tamax+Tf+T 0 =(++) Nm) Tf克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩(Ncm2 = S=π/4* 2= “+”用于拉伸時，“”用于壓縮時。則 η=tan2176。L壽命(以 106轉(zhuǎn)為單位 1,如 則為 150 萬轉(zhuǎn)).壽命 L 可按下式計算 L=60nT/106 式中 n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r/min。m ③步進電動機的最高工作頻率 fmax=1000υmax/(60δ)=1000*2/(60*)Hz=根據(jù)機械力學與機械設計上冊的公式,絲杠的最小處直徑 d≥{(32T*180)/ π 2 G[θ]} 1/4式中 d絲杠最小直徑G剪切彈性模型 80~84GPa 取 G=82GPa[θ]絲杠許用扭角 176。m)當工作臺快速移動時，電動機的轉(zhuǎn)速 n=nmaxυ maxi/L0=(2022/6)r/min= 由動力學知，Tamax=JFε式中 ε角加速度，計算公式為ε=πn/30t Tamax=JFε=30*104**(30*) Ncm2總慣量 JF=++ kg*(* 10 6*)cm=177。/tan(2176。W移動部件的重量(800N)。則 P c=4**= 切削功率應按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力（或扭矩）和最大切削速度（或轉(zhuǎn)速）來計算，即Pc=Fzυ10 3/60或 P c=Tn/9550式中 F Z—主切削力（N） υ—切削速度（m/min） T—切削轉(zhuǎn)矩（N滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復雜，都是由專業(yè)化工廠按系列化進行生產(chǎn)。在遠離操作者一端，用一個聯(lián)接軸和一根聯(lián)接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸聯(lián)接起來。（4）滾珠絲杠副的潤滑與防護使用潤滑劑可以提高滾珠絲杠的耐磨性和傳動效率。為了提高螺母支撐的軸向剛度，選擇適當?shù)臐L動軸承及其支承方式是十分重要的。調(diào)整時，只要擰緊圓螺母使落幕向一邊滑動，就可以改變兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預緊力。（5）給與適當預緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛性好。 滾珠絲杠副的原理、特點及有關(guān)應用中的問題 在絲杠和螺母上都有半圓弧行的螺行槽，當它們套裝在一起時便形成了滾珠的螺旋滾道。其工作原理圖如圖 3—1 所示： 234圖 3—1 滾珠絲杠螺母機構(gòu)工作原理圖1－絲杠 2－反向器 3－滾珠 4－螺母 滾珠絲杠螺母副是在絲杠和螺母之間放入適當數(shù)量的滾珠，靠滾珠的滾動將絲杠的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為螺母的直線運動。假設在切削進給時轉(zhuǎn)矩為 Me,其最大切削速度為 Vmax；在快速進給時間的轉(zhuǎn)矩為Mk，其最大快速進給速度為 Vmax1,將 Vmax, Vmax1 分別帶入下式中的 V，可以分別求到切削進給時的最大工作頻率 fe 和快速進給時的最大工作頻率 fk。首先要保證機床的定位精度，而脈沖當量直接影響到機床的定位精度。所以，伺服電機的工作原理實際上是電磁鐵的工作原理。為了確保進給系統(tǒng)的定位精度，快速響應特性和穩(wěn)定性要求，所以，機械傳動裝置必須具有高剛度、無傳動間隙、低摩擦、高靈敏度、長壽命等要求。能進行內(nèi)外圓柱面，圓錐面，圓弧面，圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。硬件方面控制系統(tǒng)的硬件配置是，基本系統(tǒng)包括單片機 AT89C5鎖存器、EPROM 和RAM 存儲器。自動轉(zhuǎn)位刀架的設計是普通機床改造機械方面的關(guān)鍵。我們對 C6140 進行了數(shù)控改造，效果良好。生產(chǎn)的需要促進數(shù)控機床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床 5迅速地發(fā)展起來。（5）數(shù)控改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。（3）在國內(nèi)訂購新數(shù)控機床的交貨周期一般較長，往往不可能滿足生產(chǎn)的需要。從第一臺數(shù)控機床問世至今，世界上主要工業(yè)化國家的數(shù)控機床進入了批量生產(chǎn)。各大企業(yè)不斷地購進數(shù)控機床，擴大生產(chǎn)和替換陳舊設備，數(shù)控機床在企業(yè)中也不是鳳毛麟角，而是不斷地提高普及率。因此，普通機床的數(shù)控化改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對一些中小型企業(yè)更是如此。（2）減少輔助加工時間，提高機床的生產(chǎn)效率。我國從改革開放以來，加快了數(shù)控機床技術(shù)的引進，促使我國機床數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展。改造后的車床能夠完成機床主軸的啟動，停止和變速，縱向和橫向進給運動的行程和變速，刀具的變速和冷卻，都可以自動控制。 對于橫向進給機構(gòu)，保留原手動于調(diào)刀，原支承結(jié)構(gòu)也保留。軟件方面，軟包裝件設計采用模塊化結(jié)構(gòu)，以便于系統(tǒng)功能的擴展。在該機床中采用液壓尾座快換刀架和機床外對刀裝置。（3）減小運動部件的慣量進給系統(tǒng)中每個零件的慣量對進給系統(tǒng)的啟動，制動特性有直接的影響。在通常情況下，用伺服電動機作執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)中不需進行 A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換，且可以采用較為簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)進行工作。脈沖當量確定后，以此為依據(jù)選擇伺服電動機的步矩角和傳動機械的傳動比。臥式車床的進給絲杠都是滑動絲杠，即絲杠與螺母之間的滑動摩擦。為此設計和選用機械動機構(gòu)時，必須考慮以下幾個方面的問題：（1）減小摩擦阻力：為了提高數(shù)控機床的進給系統(tǒng)的快速響應特性，除了對伺服元件做出要求外，還必須減小運動件的摩擦阻力和動靜摩擦里之差。滾珠絲杠螺母副中是滾動摩擦，它有以下特點：（1）摩擦損失小，傳動效率高，可達 90％～96％（2）采用雙螺母預緊后，可以很好的消除間隙，提高了傳動剛度。 滾珠絲杠副的支撐螺母座，絲杠的軸承及其支架等剛度不足將嚴重影響滾珠絲杠副的傳動剛度，因此螺母座應有加強筋，以減少受力后的變形；螺母與床身的接觸面積應大一些，其連接螺釘?shù)膭偠纫矐摺＃?）滾珠絲杠的循環(huán)方式常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在滾動過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。3）兩端裝止推軸承這種安裝方式對熱伸長較為敏感。常用的防護裝置有：密封圈和防護罩。在實際調(diào)整中，可以把車床處于最大工作負載，使絲杠內(nèi)部仍不產(chǎn)生間隙，或者間隙量小于 ，而且運轉(zhuǎn)靈活，并以此作為螺母間隙調(diào)整預緊量的判斷標準。主軸脈沖發(fā)生器的引出軸與車床主軸按1：1 無間隙柔性連接傳動，連接后應保證兩者有很好的同步性。有沖擊的運轉(zhuǎn) fw取 ～。②效率計算根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 η 為 η=tanγ/tan(γ+δ) 式中 γ螺紋的螺旋升角，該絲杠為 2176。)= ③ 剛度驗算 滾珠絲杠工作時受軸向力和扭矩的作用，它將引起導程 L 發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時引起的導程變化量很小，可忽略不計，因此，工作負載引起的導程變化量ΔL（cm） ΔL=177。cm 2)J2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量(kgm 如不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩 Tq= TF(～)取安全系數(shù)為 ，則 m= N/md≥[(32**10 3 *180)/( *82*103**103)] 1/4=根據(jù)計算綜合考慮，查表選用 AC20030 型步進電動機。 18k考慮顛覆力矩影響的系數(shù),k=。1639。*106cm絲杠 1cm 長度上導程變形總誤差 ΔL 總 ΔL 總=100/L0*ΔL=100/**10 6μm/m= 3 級精度絲杠允許的螺距誤差為 15μm/m，因此剛度足夠. 3．伺服電動機的選擇 ①負載傳動慣量的計算 JF=J1+J2+W/g(180δ/πθ) 2式中 JF折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量(kgcm2= kgm = N～176。該機床的運動采用分離式傳動，即變速箱與床頭箱相分離，采用皮帶輪聯(lián)系，變速箱實現(xiàn)四級變速，床頭箱實現(xiàn)四級變速，主運動傳動系統(tǒng)的動力源是籠型異步電動機，即 Y 系列電動機，其額定功率為 8 千瓦，滿載轉(zhuǎn)速為 1450 轉(zhuǎn)/分；變速系統(tǒng)采用 2 個滑移齒輪和2 級變速。主軸脈沖發(fā)生器一般采用增量式光電編碼器，傳動連接， 。 傳動方面改造設計為了適應各種不同材料的加工及各種不同加工方法，要求改造后的 C6132 機床的主傳動系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應的輸出力矩。③ 速度響應要快，為了輪廓切削形狀精度和加工表面粗糙度，出了要求有較高的走位精度夕卜，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快。反應速度的快慢直接影響系統(tǒng)的性能的好壞。采用步進電動機通常是開環(huán)控制。數(shù)控機床的精度與其使用的伺服系統(tǒng)類型有關(guān)。如滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌、滾珠絲杠等。按下機床上的按鈕；3. 選擇鍵進入手動操作狀態(tài)；4. 以手動方式慢速移動刀架，反向離開限位開關(guān)，然后接通機床限位信號（放開關(guān)）至此，系統(tǒng)已恢復正常操作。0：采用非編碼式刀架；1：采用編碼式刀架。0：CW（正傳脈沖） ，CCW（反轉(zhuǎn)脈沖） 。P3 的每個軸的數(shù)值范圍為 1～9999mm。這其中反轉(zhuǎn)時間的長短就是由參數(shù) P5 控制。本系統(tǒng)中可選用 1200P 或 2400P 脈沖兩種類型的碼盤。10%)/50H