【導(dǎo)讀】計，最終使機床達到比較理想的狀態(tài)。傳統(tǒng)機床存在著一些弱點，如剛性不足、任數(shù)控機床對加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求。系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，在其整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，的性能和功能一般均能滿足機床的常規(guī)加工要求。本文主要介紹了機床的數(shù)控化。改造，具有一定的借鑒作用。在機檢測系統(tǒng)對工件質(zhì)量的保證?????????

　　

【正文】 步進電動機的轉(zhuǎn)向控制 以三相六拍步進電動機為例，其 X向步進電動機環(huán)形分配器的輸出狀態(tài)如 表 。 PA0 PA1 PA2 PIO PB0 PB1 PB2 光電 耦合器 光電 耦合器 功率 放大器 功率 放大器 X 相步進 電動機 Y 相步進 電動機 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 21 表 X向步進電動機環(huán)形分配器的輸出狀態(tài)表 Y 向、 Z 向步進電動機與 X 向步進電動機類同，在此從略?？蓪⑸鲜霾竭M電動機所需的環(huán)形分配器輸出狀態(tài)表存人內(nèi)存 EPROM 中，根據(jù)步 進電動機的運轉(zhuǎn)方向按表地址的正向及反向，順序依次取出地址的內(nèi)容至 8255A 口或 B 口，驅(qū)動電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。步進電動機的轉(zhuǎn)向控制程序流程如圖 43 所示。 圖 43 步進電動機的轉(zhuǎn)向控制程序流程圖 中斷子程序 保護現(xiàn)場 電動機正轉(zhuǎn) 取出正轉(zhuǎn)控制碼 輸出控制碼至 8255 的 A 口、 B 口 調(diào)延時子程序 返 回 取出反轉(zhuǎn)控制碼 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 22 步進電動機速度控制 控制步進電動機的速度，實際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出時鐘脈沖的頻率或換相的周期。系統(tǒng)可采用兩種方法來確定時鐘脈沖的頻率：軟件延時，通過調(diào)用延時子程序的方法實現(xiàn)；或用定時器，通過設(shè)定時間常數(shù)的方法來實現(xiàn)。 步進 電動機加減速控制 在 數(shù)控系統(tǒng)中，為保證機床在起動或停止時不產(chǎn)生沖擊、失步、超程及振蕩，必須對送到進給電動機的進給頻率或電壓進行加減速控制。即在機床加速起動時，保證加在伺服電動 機的進給脈沖頻率或電壓逐漸增大，而當(dāng)機床減速停止時，保匪加在伺服電動機的進給脈沖頻率或電壓逐漸減少。 升降速規(guī)律一般有兩種選擇：①按照直線規(guī)律升降速；②按照指數(shù)規(guī)律升降速。用微機對步進電動機進行加減速控制，實際上就是改變輸出脈沖的時間間隔。升速時使用脈沖串逐漸加密，減速時使脈沖串逐漸稀疏。在系統(tǒng)控制過程中，需先將加減斜率、恒速過程運行總 步數(shù)及減速運行總步數(shù)存人內(nèi)存 EPROM 中，運行中采用查表方法查處對應(yīng)參數(shù)。程序流程圖如圖 44 所示。 圖 44 步進電動機加減速控制程序流程圖 電動機輸出控制碼 升頻 T0賦初值（大） 置恒速標(biāo)志 恢復(fù)現(xiàn)場 階梯步數(shù) 1 返回 T0賦初值（?。? 置恒速標(biāo)志 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 23 第 5 章 在機測量對工件質(zhì)量的提升 隨著生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變， 機床數(shù)控化 在 機械 制造業(yè)中的配備數(shù)量日趨增多。尤其是用于發(fā)動機中的缸體、缸蓋，變速箱中的殼體等復(fù)雜零件的加工過程中，如何利用機床內(nèi)隨機量儀的在機測量功能，通過對刀具、工件、夾具等的檢測和補償，有效地提升了工件的制造質(zhì)量和工序質(zhì)量。 隨著制 造業(yè)的生產(chǎn)模式從大批量單 ——品種漸漸演變成中小批量多品種，加工中心在相關(guān)企業(yè)中的應(yīng)用日趨增多，尤其是用于動力總成部件中那些復(fù)雜零件的加工，如發(fā)動機中的缸體、缸蓋，變速箱中的殼體等。鑒于這些零件不但形狀復(fù)雜、工藝要求高，一旦出現(xiàn)廢品就會造成很大損失，因此，如何提升 機床數(shù)控化 的制造質(zhì)量意義是很大的。而隨機檢測功能的設(shè)置就是 —種十分有效的手段。 機床 數(shù)控 化 多年前在國內(nèi)機械制造業(yè)，包括汽車、航空、航天行業(yè)已有所應(yīng)用，但裝備隨機檢測系統(tǒng)則還足近十年來才出現(xiàn)的現(xiàn)象。由于能顯著提高制造質(zhì)量、工作效率和降低差錯，在企業(yè)，特 別是航空發(fā)動機、微型電機、汽車發(fā)動機、變速箱、航天器材等工廠的應(yīng)用日趨增多。 溫度補償和刀具磨損補償 經(jīng)過對可能引起的原因較全面的剖析，確認(rèn)是環(huán)境溫度變化造成的，顯然，若不采取補償措施就難以消除由此引起的誤差。最后，通過給機床添加了隨機檢測功能，終于徹底解決了問題。方法是：在刀庫中配一觸發(fā)式測頭，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻次（如1 次 /10 件），如同一把刀具般地取出，打在安裝工件的夾具上的某一固定位置。由于正確地判斷出這一位置的變化與受控關(guān)鍵尺寸之間存在著線性相關(guān)，因此就可以根據(jù)測得值的變化來調(diào)整進刀量，從而有效 地實施了補償。 同樣地，進行溫度補償或刀具磨損補償也可采用另 —種方法。不久前，南方一汽車發(fā)動機廠為了確保加工缸蓋上平面后的尺寸精度，采取了將隨機量儀的測頭打在銑削完畢后的工件表面上，按每 10 件 1 次的間隔進行測量。若發(fā)現(xiàn)有較大偏差，即根據(jù)設(shè)定的補償方式自動調(diào)整加工參量。一般來說，受溫度變化或刀具磨損的影響而帶來的波動呈現(xiàn)規(guī)律性，據(jù)此可確定相應(yīng)的補償方式。 機床加工參數(shù)的設(shè)定 鋁質(zhì)缸體需鋃嵌缸套，缸套是外購件，這臺加工中心的一道工序即是加工該缸套安裝平面。為了確保缸體上平面至安裝平面的軸向距離 h 能控制在規(guī) 定公差范圍內(nèi)，機床內(nèi)設(shè)置了在線檢測系統(tǒng)。 這道工序需控制的 h 值是由缸體的底平面到上平面的高度 Hi 和缸套的高度決定的，即： h=Hi－ L 由于缸體底平面固定于機床夾具的支承面，后者是加工的基準(zhǔn)面，而 L 是定值，北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 24 因此為了確保得到一致的 h 值，就必須通過在線檢測獲取每個工件的片 Hi 值后，再來確定對應(yīng)的切削量 m： m= Hi－ （ h+L） 具體做法觸發(fā)式測頭順序在缸體的上平面測量 4 個點，并按得到的數(shù)據(jù)取平均值，然后由之前的已設(shè)定值來求出相對應(yīng)的切削量，作為 下 道工序加工缸套安裝面時的依據(jù)。 夾具找正 加工中心擁有 —個碩大的稱為 “交換器 ”的轉(zhuǎn)臺，在其直徑方向安裝了二個 “托盤 ”，其實是兩個用于裝夾工件的回轉(zhuǎn)工作臺，可背向安裝二個缸蓋罩殼。二個工作臺所處位置總是對應(yīng)機床前、后部的 “上下料 ”和 “加工 ”工位，即當(dāng)一組工件處于加工工位被順序進行加上時，操作工則在上下料工位從事工序完畢后的卸料和再次上料。“交換器 ”和 “托盤 ”的回轉(zhuǎn)精度很高，但前者在交換兩個工作臺位置時，必須先由舉升機構(gòu)將整個轉(zhuǎn)臺抬起，然后轉(zhuǎn)動 180176。，再落入由四個錐體、錐孔組成的，依靠錐面匹配的定位裝置。由于工作環(huán)境惡劣，難免會有冷卻液帶入的鋁屑、雜物等粘附在定位 面上，由此會造成轉(zhuǎn)臺的微量偏移，并傳遞到工作臺（ “托盤 ”）和其上的夾具。但定位裝置的原理和結(jié)構(gòu)決定了、也確保了微量偏移只可能是平移，而不可能是歪斜。從圖 62 可見，被加工的缸蓋罩殼是直立裝夾的，若不對這一項引起誤差的因素進行監(jiān)控，將不利于保證工件的質(zhì)量，為此，安摔了隨機檢測的環(huán)節(jié)，用于夾具的找正，更確切地說，是通過 “找正 ”進行補償。具體的實施方法是在工作臺上夾具的上部設(shè)一基準(zhǔn)塊，當(dāng)上作臺置于機床的加工工位時，在對工件實施切削加工前，動力頭先調(diào)出測頭，打在基準(zhǔn)塊的小平面上，通過與預(yù)先的設(shè)定值相比較來判斷夾具的 狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)超出允許范圍的偏差時，即通知操作人員或機修人員進行處理。根據(jù)被加工工件的實際情況，這項允差范圍定為 177。，即當(dāng)在線測量的結(jié)果小于 177。 時，認(rèn)為可以通過補償來解決夾具偏移引起的加工誤差。并在之后的加工過程中，通過在切削量參數(shù)小引入對應(yīng)的補償值，以消除夾具偏移的帶來的影響，從而確保工件的制造質(zhì)量。 工件找正 被加工工件是一種新穎汽車發(fā)動機上的大型鋁鑄件 ——鏈輪罩殼，在這臺機床的眾多工序中，對其中 4 個孔的加工是極為重要的。從左至右顯示了這些孔，其中第 4個，也是最右側(cè)一個正所處在待測（ 相當(dāng)于 “加工 ”）位置。為了確?？椎募庸べ|(zhì)量，在工藝上就必須使刀具的回轉(zhuǎn)中心與工件毛坯孔的中心保持一致。 但四個孔呈輻射、散布狀，孔徑和中心高又相差很大。在這種情況下，如果對每—個工件都仍執(zhí)行一成不變的加工程序，那么即使是裝夾中的細(xì)微圖差別，或是鑄件自身的一些差異，都將會影響孔的制造質(zhì)量。為此，必須先對工件進行 “找正 ”，即利用機床的隨機檢測系統(tǒng)在加工前先逐個對每個毛坯孔進行測量。方法是通過在圓周的北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 25 上下、左右共打 4 點來精確地確定孔中心的坐標(biāo)位置，據(jù)此，再有針對性地執(zhí)行各個孔的加工，顯然，經(jīng)過 “工件找正 ”之后，各 孔的制造質(zhì)量就有了充分保證。此外，在找正的同時，還可以得到鑄孔的毛坯余量，若進一步利用變量編程，還可以實現(xiàn)毛坯余量的自動分配，這樣就既能保證孔加工過程中切削力不會過大，以免損傷機床和刀具，又能提高刀具的耐用度，以使工作效率達到最高。 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 26 結(jié)束語 通過參與 車間專用機床改造項目的調(diào)研、設(shè)計、組織實施及最后 設(shè)備安裝和施工驗收 ，經(jīng)檢驗和為期 3 個月的考核，其各項指標(biāo)合格，性能可靠。經(jīng)改裝后的軸類零件專用機床能夠正常運轉(zhuǎn)，機床研制成功。用改裝后的專用機床加工尺寸為Φ 20mm 80mm 的軸 50 根，經(jīng)檢驗，中心孔深度尺寸能夠保證，提高了原機床的自動化控制程度和生產(chǎn)效率，同時此改裝沒有破壞機床的任何原有結(jié)構(gòu)，很容易地就能恢復(fù)機床的原有工作性能?；具_到了機床改裝前所提出的技術(shù)要求，為工廠帶來了直接經(jīng)濟效益。 極大程度上減輕了操作人員的工作量做出巨大貢獻。 在機床研制過程中，由于時間的限制，還有許多方面的工作需要作進一步的研究和完善，以提高機床的性能，需要作進一步的研究的工作包括： （ 1）對軸類零件專用機床的動態(tài)特性和加工誤差作進一步分析，使機床能得到最優(yōu)秀的動態(tài)性能和最小的加工誤差。 （ 2）由于機 床的機械振動，在加工中心孔時，會使中心孔的尺寸產(chǎn)生一定的波動。 計量 檢定 是一個精而專的工作，初到的我是努力學(xué)習(xí)的階段， “三人行，必有我?guī)?”，計量室的每一位同事都是我的老師，他們豐富經(jīng)驗和實際操作對于我來說就是一筆寶貴的財富。在今后的工作中，我會更加嚴(yán)格要求自己不斷努力學(xué)習(xí)，總結(jié)經(jīng)驗，從各個方面不斷完善自己，在提高自身素質(zhì)的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，積極探索更有效的工作方式，成為一名合格的計量工作者。 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 27 致 謝 時光荏苒，不知不覺 兩年半的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束 ， 從學(xué)校畢業(yè)參加工作，再到返回校園繼續(xù)求學(xué)， 使我更加珍視這份求學(xué)經(jīng)歷。 我的心不再浮躁，平靜而快樂。靜下心來，回頭看看自己的求學(xué)歷程，心中充滿著感激之言。 感謝 在求學(xué)階段 給我 們 上課的 各位 老師，他們在我的學(xué)習(xí) 道 路上給了我不斷的鼓勵與鞭策，使我不斷成長。從他們那里我也學(xué)到了很多知識和做人的道理。老師是我們成長的領(lǐng)路人，是我們的朋友，老師尊重、理解和愛護我們，言傳身教，讓我們受益終身。 衷心感謝論文開題、期 間輔導(dǎo) 、答辯階段一直細(xì)心聆聽我的論文構(gòu)想，并提出許多寶貴建議的各位老師們，他們高度負(fù)責(zé)、誨人不倦的精神令我感動不已，同時也給予了我論文寫作下去的信心和力量 。 近四個月 的論文寫作過程，萬 余 字的最終稿，是我有生以來寫過的最長的文章，也是給我最多教益的文章，不僅僅是學(xué)術(shù)上的收獲，更多的是教會了我應(yīng)該如何做事，同時也給了我諸多教訓(xùn)，有些教訓(xùn)注定會影響我以后的人生。 在 項目施工、 編程 、 調(diào)試過程及論文寫作過程中受到了指導(dǎo)教師 姚行洲 老師的傾心指導(dǎo)，并 得 到了 同事 的大力幫助，畢業(yè)設(shè)計才得以完成 ， 在此表示感謝。再次感謝老師們 的教誨之恩，我將我將永遠銘記于心！ 北京廣播電視大學(xué) 2020 秋級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 28 參考文獻 ［ 1］ 陳萬利編著 .機械設(shè)備改裝 .北京機械工業(yè)出版社 .1997. ［ 2］ 陳蓉林，張磊編著 .巧改機床 .中國農(nóng)業(yè)機械出版社 .1985. ［ 3］ 朱煥池編著 .機械制造工藝學(xué) .北京機械 出版社 . 2020. ［ 4］ 劉金琪 編著 .機床電氣自動控制 .哈爾濱工業(yè) 大學(xué)出版社 .1999. ［ 5］ 陳隆昌，閻治安編著 .控制電機 .西安科技大學(xué)出版社 .2020. ［ 6］ 王永華 .現(xiàn)代電氣及可編程序控制技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 .2020. ［ 7］ 粼蔥榮，任德態(tài)編著 .數(shù)控改造的應(yīng)用與發(fā)展 .機床電器 .2020. ［ 8］ 許建國 ， 電機與控制 , 數(shù)控改造的應(yīng)用與發(fā)展 .機床電器 .2020. ［ 9］ 金捷，萬勝前編著 .普通機床數(shù)控化改造設(shè)計 .機械研究與應(yīng)用 ． 2020. ［ 10］ 趙中敏 .機床數(shù)控改造探討 .中國設(shè)備工程 .2020. ［ 11］ 朱正德 .在機測量對工件質(zhì)量的提升 .坐標(biāo)測量機應(yīng)用技術(shù) 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