【正文】 支架 4悶頭 5軸X圖24 編碼器安裝圖主軸編碼器選用長春第一光學(xué)有限公司的ZXB1型編碼器，如圖22所示。)容許軸間偏移mm外形(mm)長度Wmm軸孔徑d1mm軸孔徑d2mmLmm使用螺絲202668M318112177。右端仍利用原支承橫向進給絲杠的滑動軸承支座作為徑向支承，并對原支承處作適當(dāng)改造，布置一對推力球軸承12，以承受雙向軸向力。這種方法適合直徑較大，有充分安裝螺釘空間的圓柱齒輪。填充聚四氟乙烯是在聚四氟乙烯中添加青銅粉、二硫化硅、玻璃纖維粉、二硫化銅、石墨、聚苯等填充劑，使聚四氟乙烯的性能改善如下：(1)耐負荷變形可提高5倍；(2)剛性提高4～5倍；(3)熱膨脹系數(shù)減小1／3—1／2；(4)導(dǎo)熱率提高2倍；(5)硬度提高10％；(6)抗壓強度增加2～3倍。半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。為使加工過程中能夠自動換刀，改造中采用了自動刀架來替換原有四方刀架，本章闡述了自動刀架的安裝方法。 電柜設(shè)計及電源選用在設(shè)計電柜時應(yīng)注意以下事項：(l)電柜應(yīng)有冷卻或通風(fēng)裝置，在使用風(fēng)扇時必須在進氣窗口安裝防塵過濾網(wǎng)；(2)電柜中的所有部件必須安裝在無油漆的鍍鋅金屬板上；(3)電柜的防護等級為IP54；(4)接地應(yīng)遵守國標(biāo)GB/：2000“機械安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件” ；(5)電柜中布線時，交流電源線(如85VAC，220VAC，380VAC以及變頻器到主軸電機的電纜)必須與24VDC電纜和信號線電纜分開走線；(6)系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源24VDC之前需接入隔離變壓器(控制變壓器380VAC →220VAC，JBK3400VA)，如圖31所示。PTP”PLC實例程序就可以了，所要做的工作只是設(shè)定一下PLC機床參數(shù)。SBI為急停按鈕，當(dāng)被按下時，所有PLC輸出端口均無信號輸出。該方式可高速尋找減速開關(guān)，然后低速尋找接近開關(guān)。最后設(shè)計了車床主控電路原理圖及交流控制電路圖。圖42 橫向進給滾珠絲杠螺母副和支承方式計算如下：（1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量（2） 滾珠與螺紋滾道間接觸變形查參考資料27中的圖47，查表46，根據(jù)，查出，可算出，因進行預(yù)緊 。 橫向進給步進電機的計算和選型與縱向的相同，經(jīng)計算比較選110BF003型步進電機。通過調(diào)整，,Z向定位精度為3mm。本次改造，對于資金并不充裕的企業(yè)，特別是中小型民營企業(yè)，具有一定的借鑒意義。圖中數(shù)據(jù)僅為說明問題而取，并非實測值，實際補償時應(yīng)采用實測值。本普通車床數(shù)控化改造部分零件的加工，得到了機械廠師傅的大力支持，同時還得到相關(guān)部門的支持，在此一并感謝。車床在今后的運行中如果由于絲杠磨損變形等原因而造成定位精度降低，可考慮對其進行螺距誤差補償。如日本的大企業(yè)中有26%的機床經(jīng)過數(shù)控改造，中小型企業(yè)則是74%，在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司，為世界各地提供機床數(shù)控化改造服務(wù)。本次改造后車床的驗收標(biāo)準(zhǔn)采用JB/——《簡式數(shù)控臥式車床精度》標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了簡式數(shù)控臥式車床的幾何精度和工作精度的檢驗方法，適用于床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為250~1250mm，最大工件長度至8000mm的簡式數(shù)控臥式車床。從參考資料27中的表422查出，步進電機為五相十拍時，最大靜力矩：按此最大靜力矩從表423查出， 大于所需最大靜矩，可作為初選型號，但還需進一步考核步進電機起動轉(zhuǎn)矩頻特性和運行矩頻特性。變形量為：(2) 滾珠與螺母滾道接觸角變形查參考資料27中的圖47。圖316 交流控制電路圖本章首先論述了SINUMERIK 802S base line數(shù)控系統(tǒng)特點，從安全性和可靠性出發(fā)，確立了電柜設(shè)計及電源選用原則，闡述了數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接方法。對于使用步進電機的進給軸，盡管沒有測量系統(tǒng)，但也必須有回參考點過程。表36高速輸入接口X20引腳信號說明引腳信號說明1A1+手輪1 A相+6GND電源接地2A1手輪1 A相7A2+手輪2 A相+3B1+手輪1 B相+8A2手輪2 A相4B1手輪1 B相9B2+手輪2 B相+5P5V＋5VDC10B2手輪2 B相圖37 X20接線圖高速輸入接口（X20）通過接線端子X20可以連接3個接近開關(guān)，其引腳說明見表37。連接電纜必須使用屏蔽電纜。采用電容防止掉電引起的數(shù)據(jù)丟失。圖214 SINUMERIK 802S base line 數(shù)控系統(tǒng)外觀 本章小結(jié)本章首先從數(shù)控化改造后車床應(yīng)實現(xiàn)的功能出發(fā)，闡述了車床數(shù)控化改造的總體方案。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)。LD4CK6132型電動刀架技術(shù)參數(shù)見表22。每個齒輪的端面均勻分布著四個螺孔，分別裝上凸耳3和8。支架1做成可移動的形式方便裝配，絲杠位置調(diào)整好后，由螺釘擰緊。鎖緊時使用扭力扳手，緊固轉(zhuǎn)矩為1Nm。 主軸脈沖編碼器的安裝為了使改造后的數(shù)控車床能自動加工螺紋，須配置主軸脈沖編碼器作為車床主軸位置信號的反饋元件，其目的是用來檢測主軸轉(zhuǎn)角的位置，通過主軸→脈沖編碼器→數(shù)控系統(tǒng)→步進電機的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架縱向移動一個導(dǎo)程的車螺紋運動。另外，變頻器能方便地與數(shù)控系統(tǒng)連接，控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。要實現(xiàn)以上功能，確定總體改造方案如下: (1)拆除原車床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪，用滾珠絲杠替換原有普通滑動絲杠，將選取的縱向滾珠絲杠副通過托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上，縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。目前批量投入市場的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，具有性能價格比的優(yōu)勢，正在改變國外強手在中國市場上的壟斷局面。這種虛擬軸數(shù)控機床用軟件的復(fù)雜性代替?zhèn)鹘y(tǒng)機床機構(gòu)的復(fù)雜性，開拓了數(shù)控機床發(fā)展的新領(lǐng)域；(3)以計算機輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、因特網(wǎng)等為主體的制造信息支持技術(shù)和智能化決策系統(tǒng)對機械加工中海量信息進行存儲和實時處理。1~ 。本科畢業(yè)設(shè)計目錄第1章 緒論 發(fā)展和作用 5 8 8 9第2章 車床總體改造方案設(shè)計 10 11 11 11 13 縱向（Z方向）進給傳動系統(tǒng)的改造 13（X方向）進給系統(tǒng)的改造 14 15 16 導(dǎo)軌的改造 16 17 17 17 18第3章 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 19 SINUMERIK 802S base line數(shù)控系統(tǒng)特點 19 電柜設(shè)計及電源選用 19 數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接及接口設(shè)計 21 21 PLC輸入輸出接口定義 22 接口連接 23 步進電機的連接 30 回參考點配置 31 驅(qū)動電流設(shè)定 31 主控電路的設(shè)計 33 本章小結(jié) 35第4章 機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計計算 36 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 36 計算切削力 37 縱車外圓 37 橫切端面 37 37 縱向進給絲杠 37 橫向進給絲桿 40 縱向及橫向滾珠絲杠副的幾何參數(shù) 42 貼塑導(dǎo)軌的應(yīng)用 434. 5 齒輪傳動比的計算 43 43 44 步進電機的計算和選型 44 44 47 47第五章 參數(shù)設(shè)置與驗收 49 49 49 50 51 本章小結(jié) 51第六章 總結(jié)與展望 53 總結(jié) 53 展望 53參考文獻 56致謝 60 第1章 緒論 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和作用數(shù)控機床是一種綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機床設(shè)計等先進技術(shù)的典型機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它很好地解決了形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、小批量及多變零件的加工問題且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低工人勞動強度，大幅度提高生產(chǎn)效率。(3)高可靠性高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性一個數(shù)量級以上。應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使機械加工整個系統(tǒng)趨于資源合理支配并高效地應(yīng)用；(4)由于采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得機械加工向虛擬制造的方向發(fā)展。 機床數(shù)控化改造的可行性目前各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù)控機床來替換根本不現(xiàn)實，而切替換下來的舊機床閑置起來又會造成浪費，要解決這些問題，應(yīng)走普通機床的數(shù)控化改造之路。為便于安裝滾珠絲杠副，絲杠采用分體式，用套筒聯(lián)軸器實現(xiàn)剛性連接；(2)橫向驅(qū)動電機及齒輪減速器安裝在床鞍的后部(相對操作者)，縱向驅(qū)動電機及齒輪減速裝置安裝在機床的右端，靠近尾座的位置；(3)要實現(xiàn)自動換刀，需拆除原手動刀架，在小拖板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架；(4)為了使改造后的車床能夠加工螺紋，需要加裝主軸脈沖編碼器，以實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測，編碼器安裝在掛輪箱內(nèi)；(5)為使加工過程中不超程，縱橫向要安裝行程限位開關(guān)；(6)為實現(xiàn)回參考點的動作，須在縱橫向安裝接近開關(guān)。 變頻器的控制方式主要有U／f恒定控制方式、無反饋矢量控制方式和有反饋矢量控制方式。主軸脈沖編碼器的安裝，通常采用兩種方式：一是同軸安裝，二是異軸安裝，同軸安裝的結(jié)構(gòu)簡單，缺點是安裝后不能加工穿出車床主軸孔的零件，限制了零件的加工長度。圖25 聯(lián)軸器外形及尺寸圖表21 MC200608C型聯(lián)軸器規(guī)格尺 寸常用轉(zhuǎn)矩N1支架 2絲杠托架 3縱向滾珠絲杠 4絲杠防護罩 5大托板 6過渡板圖28 縱向滾珠絲杠裝配圖圖29 縱向滾珠絲杠安裝實物圖 橫向（X方向）進給系統(tǒng)的改造橫向滾珠絲杠也采用一端固定，一端浮動，三點支承的形式，也通過雙螺母螺紋預(yù)緊方式消除絲杠和螺母間的間隙，如圖210所示。齒輪1的端面還有另外四2—薄齒輪 8—凸耳 4—彈簧 6—螺母 7—調(diào)節(jié)螺釘 圖 211 雙圓柱薄片齒輪錯齒消隙結(jié)構(gòu) 個通孔，凸耳8可以在其中穿過。電動刀架的安裝較為方便，安裝時須注意以下兩點：(l)電動刀架的兩側(cè)面與原車床縱、橫向的進給方向平行；(2)電動刀架與系統(tǒng)的連線在安裝時應(yīng)合理，以免加工時切屑、冷卻液及其它雜物磕碰電動刀架連線。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。從經(jīng)濟性考慮，主軸采用變頻器驅(qū)動電機的方式來實現(xiàn)無級變速，車床上原有的主軸電機可以保留。程序的變化和新程序軟件存儲。在系統(tǒng)一側(cè)，電纜內(nèi)屏蔽層必須與插頭中的金屬殼相連，為了使模擬量的指令值信號免受低頻信號的干擾，驅(qū)動一側(cè)的屏蔽不能接地。由于數(shù)控車床只有X和Z兩軸，所以需要兩個接近開關(guān)。為了確定參考點位置，每個坐標(biāo)軸必須配備一個接近開關(guān)(PNP型常開，即24VDC電平輸出)，用于產(chǎn)生返回參考點的零脈沖。接下來設(shè)計了數(shù)控系統(tǒng)PLC I/O口接線圖，I/O口接線圖中的I/O口定義與廠家提供的PLC實例程序“SAMPLE因進行了預(yù)緊，(3) 支撐滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用8205型推力球軸承因施加預(yù)緊力，故根據(jù)上式推算：定位精度滾珠絲杠，兩端推力軸承不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不用作穩(wěn)定性校核。從表433查出130BF001型號步進電機允許最高空載起動頻率為300HZ，運行頻率為16000HZ，再從參考資料27中的圖41圖418查130BF001步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性曲線，如圖4圖44所示。（1）通電試車：各部件分別供電試車→整機供電試車→啟動安全裝置（2）車床幾何精度測量與調(diào)整：用框式水平儀測量、調(diào)整床身水平；用框式水平儀和百分表測量、調(diào)整主要幾何精度（縱向橫向滑板移動的直線度、縱向滑板移動時與主軸回轉(zhuǎn)中心線的平行度、橫向滑板移動時與主軸回轉(zhuǎn)中心線的垂直度等）；用百分表加磁力表座測量、調(diào)整主軸軸向、徑向跳動。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。假設(shè)補償軸為Z軸，補償起始點為100mm(絕對坐標(biāo))，補償間隔為80mm；補償終止點為1060mm(絕對坐標(biāo))。本論文在。表61 補償點數(shù)的計算軸參數(shù)號參數(shù)名單位軸舉例值參數(shù)定義8000MM_ENC_COMP_MAX_POINTS—Z13每軸螺距補償點數(shù)數(shù)（2）測量各補償點的補償值，繪制如圖61所示螺距誤差補償圖。實踐證明，經(jīng)過改造后的車床，擁有教完備的數(shù)控功能和高的加工精度，抗干擾能力強，可靠性明顯提高，能適應(yīng)更廣泛地加工要求，與購買同檔次的全新數(shù)控車床相比，節(jié)約資金約50%。（4）車床定位精度的檢測：直線運動定位精度檢測→直線運動重復(fù)定位精度檢測→直線運動軸機械原點的返回精度檢測→回轉(zhuǎn)運動定位精度檢測等。當(dāng)快速運動和切削進給時，130BF001步進電機運行矩頻特性完全可滿足要求。橫向進給絲杠支承方式如圖42所示，最大牽引力為1500N，支撐間距L=450mm,因絲杠長度較短，不需要預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。再接下來闡述了各軸接近開關(guān)的配置方法和步進電機驅(qū)動電流的設(shè)定方法。為了提高返回參考點的速度、精度和可靠性，決定采用雙開關(guān)方式，如圖313所示。表37 高速輸入接口X20引腳信號說明引腳信號說明1RDY1NC Ready使用觸點16HI_42RDY1NC Ready使用觸點27HI_53HI_1X軸參考點脈沖8HI_64HI_2Y軸參考點脈沖9.5HI_3Z軸參考點脈沖10M接地數(shù)字輸入端的連接（X100和X101）PLC數(shù)字輸入接口X100的接線如圖38所示，SQSQSQSQSQ9和SQ