【正文】 二、 X， Z軸的限位輸入端設置為負邏輯 經(jīng)過分析現(xiàn)有數(shù)控機床的限位控制電路的缺陷，想出一種新的限位控制方式，既負邏輯控制。數(shù)控機床使用的導軌，從類型上仍是滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。此外，螺紋加工要經(jīng)過幾次切削才能完成，每次重復切削時，開始進刀的位置必須相同。 a) 起動矩頻特性 b)運行矩頻特性 圖 6 150BF002 步進電機起動矩頻特性 安徽機電職業(yè)技術學院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設計 26 第四 章 主軸及機床控制系統(tǒng)的改造 第一節(jié) 主軸電機的改進 一、 主軸系統(tǒng)的改進 在對 CA6140 主軸的改進過程中 ,主軸系統(tǒng)基本保留 .主軸電機采用 1PH7 系列 ,采用蘭州電機廠生產(chǎn)的交流鼠籠式感應電動機型號為 1PH7 系列。 計算絲杠的最大軸向進給切削里 Fm 又因為 Fm=KFf+f’ (Fc+2FP +W) 式中 Ff、 Fp、 Fc—— 切削分力（ N） K—— 顛覆里矩影響取 K= F’ —— 導軌上的摩擦因數(shù)取 f’ = W—— 移動部件的重量（ N） 代入式中： Fm= KFf+f’ (Fc+2P+W) = + (2808+2 1404+600) = ① 、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。副絲杠軸采用分移式，然后用套筒剛聯(lián)接。 I= 21ZZ = 5 404 32? 因進給運動齒輪受力不大。滾珠絲杠主要承受向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重，因此滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求較高。 一、切削力的計算 車床的主電動機最大切削功率 P切 =P主 η K 式中 P主 —— 主電動機功率， CA6140 車床 P主 = η —— 主傳動系統(tǒng)效率，一般為 ～ ，取η = K—— 進給系統(tǒng)功 率總效率 取 K= ∴ P切 = = 又 ∵ 切削力 P切 = 31060cFv? 式中 FC —— 主切削力（ N） V—— 最大切削速度（ m/min） 。（ 2）車床縱橫兩個方向的走刀量控制。 M1處于中間，則Ⅰ軸空轉(zhuǎn)，即不傳動左邊的 z51和 z56，也不傳動右邊的 z50，Ⅱ軸的運動通過Ⅱ —— Ⅲ軸之前 的三對傳動副「 3950 ，2258 ， 3050 」傳動Ⅲ軸，Ⅲ軸有兩條路線可傳動主軸，即通過Ⅵ 軸上的 M2 ， M2 向左滑移至 z63 與 z50 嚙合，使得Ⅲ軸通過﹝ 2080 ， 5050 ﹞ 直接傳 動主軸Ⅵ軸，實現(xiàn)主軸高速轉(zhuǎn)動，即為 450～ 1400r/min。床身上面有縱向運動導軌和尾座縱向調(diào)整移動的導軌。 七、 綜合分析 安徽機電職業(yè)技術學院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設計 4 數(shù)控技術用于機床的改造是建立在微電子技術與傳統(tǒng)技術相結(jié)合的基礎上，具有高可靠性、柔性強，易于實現(xiàn)機電一體化、經(jīng)濟性可觀等特點。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、 見效快的特點?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10年以上的舊機床。因此得到了用戶廣泛的應用 ,機床的數(shù)控化改造已成為滿足市場需求的主要補充手段 ,對中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。而中滑板相對于縱滑板作橫向移動，用來帶動刀具加工端面、切斷、切槽等。 2 加工時，主運動是工件和旋轉(zhuǎn)運動，進給運動是刀具的縱向和橫向移動。溜板箱內(nèi)的雙向齒式離合器 8M 及 9M 分別用于縱、橫向機動進給運動的接通、斷開及控制進給方向。 四、進給系統(tǒng)改造的要求 具有較高的定位精度、有良好的動態(tài)響應特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應要 好、穩(wěn)定性要好，為了確保數(shù)控機床進給的傳動精度和工作穩(wěn)定性。 ④有可逆性 因摩擦因數(shù)小，所以不僅可將旋轉(zhuǎn)成直線運動，也可將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，絲杠可螺母既可作為主動件，也可作為從動件。 ① 絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。 由圖 5步進電動機起動矩頻特性可看 出，當步進電動機起動時， f 起 =2500HZ 時，M=100N 1? 在總變形量中占的比重教大 . 010l Ll? ??? 安徽機電職業(yè)技術學院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設計 20 式中 l —— 滾珠絲杠支撐間的受力長度 (mm) 0l —— 滾珠絲杠的導程 (mm) 0l?—— 在工作載荷作用引起的導程變化量 (mm) 又∵ 00 mFLl EA? ?? 式中 mF —— 軸向平衡載荷 E —— 材料彈性模量 鋼 = 10 ( / )N mm? A —— 滾珠絲杠橫截面積 A= 2 21 ()4d mm? = 2 2 21 6 .7 6 2 2 0 .54 m m m? ?? 00 mFLl EA? ?? = 63 3 5 3 .2 8 52 0 .6 1 0 2 2 0 .5 mm?? ?? = 10 mm??? 4 201 0 3 . 6 9 1 0 4 5 0 3 . 2 1 1 05l mml m m?? ?? ?? ? ? ? ? ?mm “ +”號用于拉伸。 傳動系統(tǒng)折算到步進電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為： (1)、齒數(shù) Z1 、 Z2 折算到步進電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量為 ： 34 5 3 4 31 1 111 7 . 8 1 0 / 3 0 . 4 5 1 0 0 2 7 8 /3 2 3 2 ggJ d L k c m c m k c m? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 34 5 3 4 32 1 111 7 . 8 1 0 / 6 0 . 4 5 1 0 4 4 6 /3 2 3 2J d L k c m c m k c m? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (2)、絲杠折算到步進電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 從表查得 1m 的絲杠的MJ = ∴ JS = = (3)、等效轉(zhuǎn)動慣量為 ： J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? =+ ( 221 5 6 0 0 0 . 5) 4 4 6 1 2 6 ) ( )3 0 9 . 8 2 3 . 1 4??? ? ? ??????= 負載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇 機床在不同的共況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同， (1) 快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 是： 將已知數(shù)據(jù)代入， m a xm a x 0 1 2 0 0 0 . 7 53 6 0 0 . 0 0 5 3 6 0bpvn ?? ? ? ??=500r/min 考慮了電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 J總 =JM +J=10+ = Mamnx 2m a x2 1 0 1 2 460 anJ t? ?? ? ? ? ?總 2m a x2 1 0 1 2 460 anJ N c mt? ?? ? ? ? ?總 折算到電動機軸上的摩擦力矩 /0 0 021() ( 2808 600) 2 2 22 CfF L f F W LMZiZ?? ???? ? ? ?? ? ???= 附加摩擦力矩 /2 2 2000 0 0210. 04 ( 28 08 60 0) 0. 6( 1 ) ( 1 ) ( 1 0. 9 )2 2 3. 14 0. 8 22 mFp oL f F LMZiZ???? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? = 則 M起 =Mamax +Mf +M0 =++= （ 2）快速移動時所需力矩 M快 安徽機電職業(yè)技術學院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設計 25 M快=Mf +M= + = （ 3）最大切削負載時所需力矩 M切 0ftM M M M? ? ?切=Mf +M+ 1 4 0 4 0 . 52 5 . 1 0 . 7 . 5 6 . .2 2 0 . 8 2N c m N c m N c mi? ? ? ?? ? ? ??toFL=.cm+ += 從上面計算看出 M起、 M快、 M切三種情況下，以最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩最大，以此項作為初選步進電動機的依據(jù)。 由于光電交換器性能的提高，可得到較快的響應速度。可以完 成粗精車，車螺紋和切槽（斷）等加工的換刀工作，結(jié)構(gòu)簡單且實用、如圖所示。 （ 4）、低速運動平穩(wěn)性 應使導軌的摩擦阻力小，運動輕便，低速運動時無爬行現(xiàn)象?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實現(xiàn)，不會出現(xiàn)以上問題，本次數(shù)控改造使用的數(shù)控西門子 802D 數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)負邏輯輸入要軟件，硬件兩。 （ 3）、足夠 的剛度 導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位置，故要求導軌應有足夠的剛度。 二、刀架的選擇 經(jīng)過比較，選用常州宏達機床設備廠生產(chǎn)的 LD4— C0625 型四工位電動刀架。能把機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電脈沖，是數(shù)控機床上使用廣泛的位置控制裝置。 I= 21ZZ =3015 因進給運動齒輪受力不大。 21m ax 2 1wdf EIF lf?? 式中 E—— 絲桿材料彈性量，對綱 E= 1011 N/m2 L—— 絲杠兩支承端距離（ m）， L=。但還得考慮電機起動頻率特性和運行矩頻特性。 21m ax 2 1wdf EIF lf?? 式中 E—— 絲桿材料彈性量，對綱 E= 1011 N/m2 L—— 絲杠兩支承端距離（ m）， L=。 ③可預緊 經(jīng)預緊后可消除軸向間隙。使用四方刀架進行自動換刀。從主軸 VI 至進給箱軸 XVII 上滑移齒輪 Z28 處于左位，使 5M 脫開，從而切斷進給箱與絲杠的聯(lián)系。車床的工藝范圍又較廣泛，因此 CA6140 車床使用十分廣泛。主軸通過前端的卡盤或者花盤帶動工件完成旋轉(zhuǎn)作主運動，也可以安裝前尖頂通過撥盤帶動工件旋轉(zhuǎn)。改造的機床滿足了科學技術的發(fā)展需要 ,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度 ,增大了設備的適應能力和型面的加工范圍 (曲面、各種螺紋的加工等 ),利用日臻完善的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)及配套部件改造現(xiàn)有的普通機床的技術條件已經(jīng)成熟。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6%。 關鍵字： 機床、數(shù)控化、改造、意義 安徽機電職業(yè)技術學院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設計 2 目 錄 第一章 數(shù)控機床改造的意義 第二章 CA6140車床簡介 第一節(jié) CA6140 車床概述 ????????????????? 4 第二節(jié) CA6140 車床的加工范圍及特點 ??????????? 6 第三節(jié) CA6140 車床的傳動系統(tǒng)分析 ???????????? 7 第 三 章 總體改造方案及進給系統(tǒng)的設計 第一節(jié) 總體改造方案 ?????????????????? 9 第 二 節(jié) 縱向進給系統(tǒng)的設計 ?? ????????????? 9 第 三 節(jié) 橫向進給系統(tǒng)的設計 ??????????????? 18 第 四 章 主軸及機床控制系統(tǒng)的改造 第一節(jié) 主軸電機的改進 ???????????????? ? 26 第二節(jié) 主軸脈沖編碼器的運用 ?????????????? 26 第三節(jié) 刀架的設計 ??????????????????? 28 第四節(jié) 機床導軌的設計 ?????????? ??????? 29 第五節(jié) 坐標系的建立 Y、 X、 Z 軸的限