【正文】 性元件連接。采用柔性連接，在實(shí)現(xiàn)角位移傳遞的同時(shí)，有能吸收車(chē)床主軸的部分振動(dòng)，從而使得車(chē)床主軸脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，傳遞信號(hào)準(zhǔn)確。車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速必須小于主軸脈沖發(fā)生器的最高允許轉(zhuǎn)速，以免損壞脈沖發(fā)生器。 控制類(lèi)型的確定目前直接制造的數(shù)控機(jī)床大多采用閉環(huán)系統(tǒng)，此系統(tǒng)有檢測(cè)反饋裝置，定位精度高，可以達(dá)到 以上，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成化要求高，成本高，調(diào)整和維修困難。采用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，其加工精度有執(zhí)行元件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)精度保證，定位精度可以達(dá)到 ,少數(shù)可以達(dá)到 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。 安裝電動(dòng)卡盤(pán)為了提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的加工效率，還可以考慮采用電動(dòng)三爪自定心卡盤(pán)裝置。這種裝置也可與數(shù)控裝置的收發(fā)信號(hào)電路相配合，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)夾緊、松開(kāi)，提高加工過(guò)程的自動(dòng)化程度。 傳動(dòng)方面改造設(shè)計(jì)為了適應(yīng)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(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸出力矩。此外，由于主軸部件將直接裝夾刀具對(duì)工件進(jìn)行切削，因而對(duì)加工質(zhì)量及刀具壽命有很大的影響。所以對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求很高。為了能高效的加工出高精度、低粗糙度的工件，必須要有一個(gè)具有良好性能的主傳動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)具有高精度、高剛度、振動(dòng)小、熱變形和噪聲均能滿足需要的主軸部件。（1）伺服系統(tǒng)的選擇以及數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床的性能在很大的程度上取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要要求如下：① 進(jìn)給調(diào)速范圍要寬調(diào)速范圍 Rn 是指機(jī)床要求伺服電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速 Nmax 和最低轉(zhuǎn)速 Nmin 之比，即Rn=Nmax／Nmin在各種數(shù)控機(jī)床中，由于加工選用刀具，被加工的材料及零件加工要求的不同，為保證 22在任何情況下都得到最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范脈沖當(dāng)量為 l 的情況下，最先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度從 0～24 m/s 連續(xù)可調(diào)．但對(duì)于一般的數(shù)控機(jī)床，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在 0～24m/s 進(jìn)給速度下工作就足夠了。② 置精度要高使用數(shù)控機(jī)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?gòu)U品率：2）解決復(fù)雜曲面零件的加工問(wèn)題：3）解決復(fù)雜零件的加工精度問(wèn)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(jī)床的定位精度和加工精度，數(shù)控機(jī)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(dòng)進(jìn)行加工，不可能應(yīng)付事先沒(méi)有預(yù)料到的情況．就是說(shuō)，數(shù)控機(jī)床不能像普通機(jī)床那樣，可隨時(shí)用手動(dòng)操作來(lái)調(diào)整和補(bǔ)償各種因素對(duì)加工精度的影響．因此，要求定位精度和輪廓切削精度能達(dá)到數(shù)控機(jī)床要求的指標(biāo)。為此，在位置控制要求高的定位精度，如 l 甚至 。在速度控制中要求具有很高的定倫精度，和很強(qiáng)的抗干擾的能力，即要求工作穩(wěn)定性要好。③ 速度響應(yīng)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(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。一方面，要求過(guò)度過(guò)程時(shí)間要短，一般在 200 以內(nèi)，甚至小于幾十秒；另一方面，要使過(guò)渡過(guò)程的前沿陡，上升率要大。 ④ 低速大轉(zhuǎn)矩；根據(jù)書(shū)空機(jī)床的加工特點(diǎn)夕大都在低速進(jìn)行重切削，即在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。這種可是動(dòng)力源盡量靠近機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)裝置機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，系統(tǒng)剛性增加，傳動(dòng)精度提高。 為了滿足上述四點(diǎn)要求，男給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件伺服電動(dòng)機(jī)也相應(yīng)提出了很高的要求：高精度、快反應(yīng)、快調(diào)速和大轉(zhuǎn)矩等。具體的要求是：1) 電動(dòng)機(jī)從最底進(jìn)給速度到最高進(jìn)給速度范圍內(nèi)都能平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在最底轉(zhuǎn)速時(shí)，如 或更底速時(shí)，能保持平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。時(shí)間的過(guò)載能力，以滿足底速大轉(zhuǎn)矩的要求。為了滿足快速響應(yīng)的要求，即隨時(shí)控制信號(hào)的變化，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能在較短時(shí)間內(nèi)完成必須的動(dòng)作。反應(yīng)速度的快慢直接影響系統(tǒng)的性能的好壞。因此，要求電動(dòng)機(jī)必須具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能小的機(jī)電時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。以上的加速度，才能保證電動(dòng)機(jī)在 以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到 1500 轉(zhuǎn)/分2)承受頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。（2）伺服系統(tǒng)的組成 閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分組成：① 微型計(jì)算機(jī) 它能接受輸入的加工程序和反饋信號(hào)，經(jīng)系統(tǒng)軟件運(yùn)行處理后，由輸出口送指令信號(hào)。 ② 驅(qū)動(dòng)電路 接收微機(jī)發(fā)出的指令，并將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速的大小由指令控制。若要實(shí)現(xiàn)恒速控制功能，驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)能接收速度反饋信號(hào)，將反饋信號(hào)與微機(jī)的輸入信號(hào)進(jìn)行比較，將差值信號(hào)作為控制信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)保持恒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。③ 執(zhí)行元件 可以是直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)，也可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通常是開(kāi)環(huán)控制。 ．④ 傳動(dòng)裝置 包括減速箱和滾珠絲杠等。⑤ 位置檢測(cè)元件及反饋電路 位置檢測(cè)元件有直線感應(yīng)同步器，位置檢測(cè)元件檢測(cè)的位移信號(hào)是由反饋電路轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能識(shí)別反饋信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，山計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較后送出差值信號(hào)。⑥ 測(cè)速發(fā)電機(jī)及反饋電路 測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際是小型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)兩端的電壓值和發(fā)電 23機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，因此，可將轉(zhuǎn)速的變化量轉(zhuǎn)變成電壓的變化量。除微型計(jì)算機(jī)外，其余部分稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。（3）伺服系統(tǒng)的分類(lèi)伺服系統(tǒng)有多種分類(lèi)方法，簡(jiǎn)述如下：① 按驅(qū)動(dòng)方式分 可分為液壓伺服系統(tǒng)、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。② 按執(zhí)行元件的類(lèi)別分為 可分為支流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)、交流電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)。③ 按輸出被控制量的性質(zhì)分類(lèi) 可分為位置伺服系統(tǒng)、速度伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的精度與其使用的伺服系統(tǒng)類(lèi)型有關(guān)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的定位精度是 ～；對(duì)精度要求高的大型數(shù)控設(shè)備，通常采用交流或直流，閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)． 進(jìn)給系統(tǒng)的改造 進(jìn)給伺服系統(tǒng)C6140 型數(shù)控車(chē)床傳動(dòng)部分改造，拆除原有機(jī)床的坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪或齒形結(jié)構(gòu)、減速驅(qū)動(dòng)絲杠帶動(dòng)刀架縱向和橫向進(jìn)給采用減速機(jī)構(gòu)來(lái)可達(dá)到所需要的脈沖當(dāng)量，還可滿足結(jié)構(gòu)要求和增大扭矩，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的力矩足夠大，且結(jié)構(gòu)許可的情況下，減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減少產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖 3—9 所示：圖 3—9 伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖首先，伺服系統(tǒng)的高性能在很大的程度上決定了數(shù)控機(jī)床的高效率，高精度。因此，數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械方面有很高的要求。由于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，單精度低，低速平穩(wěn)性差，高速扭矩小，一般用于轉(zhuǎn)載，負(fù)載變化不大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上故選用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)。其開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3—10 所示： 圖 3—10 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 24 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分改造C6140 車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分改造主要有三點(diǎn)要求、傳動(dòng)精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。為確保改造后的車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)總的要求是消除間隙減少摩擦，減少運(yùn)動(dòng)慣量，提高部件精度和剛度，具體措施是通常采用低摩擦的傳動(dòng)副。如滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。保證機(jī)械部件的精度，采用合理而恰當(dāng)?shù)念A(yù)緊的支承，以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，選用最佳降速比，以提高機(jī)床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣性量減少；盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反向死壓誤差，提高機(jī)床位移精度。 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)該機(jī)床的縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)各由相應(yīng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪變速箱帶動(dòng)絲杠螺母副傳動(dòng)，控制各步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則可實(shí)現(xiàn)縱橫向進(jìn)給，參考脈沖當(dāng)量 毫米/脈沖及公式脈沖當(dāng)量=θ/360IT 及步距角 θ=360/Zmk 則可選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、參數(shù)、齒輪的傳動(dòng)比及主要尺寸和滾珠絲杠的各項(xiàng)參數(shù)。 （具體的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)第二章《縱橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算》 ） 。通過(guò)給縱、橫兩個(gè)方向的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)脈沖，則可以控制機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的加工。 254 C6140車(chē)床數(shù)控化改造電氣部分改造設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)操作及參數(shù)說(shuō)明超程保護(hù)：在 CNC 操作的過(guò)程中(主要是在控制機(jī)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下)，一旦機(jī)床限位開(kāi)關(guān)被壓下，則系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)均無(wú)效，系統(tǒng)各個(gè)坐標(biāo)軸的任何形式的移動(dòng)包括自動(dòng)，手動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)，回機(jī)床參考點(diǎn)等均不能實(shí)現(xiàn)。屏幕上顯示報(bào)警信號(hào)，提醒操作者。此時(shí)，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行處理：1. 先從當(dāng)前操作狀態(tài)返回主屏（按鍵） ；2. 斷開(kāi)機(jī)床限位信號(hào)。按下機(jī)床上的按鈕；3. 選擇鍵進(jìn)入手動(dòng)操作狀態(tài)；4. 以手動(dòng)方式慢速移動(dòng)刀架，反向離開(kāi)限位開(kāi)關(guān)，然后接通機(jī)床限位信號(hào)（放開(kāi)關(guān)）至此，系統(tǒng)已恢復(fù)正常操作。注意：用手動(dòng)方式移動(dòng)坐標(biāo)軸時(shí)，移動(dòng)方向是退出限位開(kāi)關(guān)方向。如果繼續(xù)沿原方向移動(dòng)，將使機(jī)床機(jī)械部件相撞，造成不良后果。P0 波特率其值為 1～5,分別對(duì)應(yīng) 1200,2400,4800,9600,HIGH.P1 機(jī)床接口設(shè)置P1 X X X X X X X X 8 7 6 5 4 3 2 18進(jìn)入機(jī)床手動(dòng)﹑自動(dòng)等操作是否先要回機(jī)床參考點(diǎn)。0:是,1:否。7﹑6﹑5自動(dòng)刀架工位數(shù)。000111 對(duì)應(yīng)所用刀架的工位數(shù)(18)。4刀架編碼方式。0：采用非編碼式刀架；1：采用編碼式刀架。 263主軸調(diào)速方式。0：主軸采用 0～5V 模擬電壓調(diào)速。1：主軸采用 S1～S2 換檔調(diào)速。2主軸變頻接口方式。0：FWD（正傳信號(hào)） ，REV（反轉(zhuǎn)信號(hào)） 。1：RUN（啟動(dòng)信號(hào)） ，CP（反轉(zhuǎn)信號(hào)） 。1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口方式。0：CW（正傳脈沖） ，CCW（反轉(zhuǎn)脈沖） 。1：DIR（方向信號(hào)） ，CP（進(jìn)給脈沖） 。P2 是齒隙補(bǔ)償。他擁有兩個(gè)軸的補(bǔ)償值即 X 軸和 Z 軸，用戶在設(shè)置時(shí)可選擇一個(gè)軸進(jìn)行，然后再設(shè)置另一個(gè)軸。齒隙補(bǔ)償量的范圍從 ～。P3 是機(jī)床參考點(diǎn)坐標(biāo)值。它同 P2 一樣擁有兩個(gè)軸的數(shù)值設(shè)置，可以進(jìn)行設(shè)置。這個(gè)參數(shù)應(yīng)根據(jù)機(jī)床的規(guī)格來(lái)設(shè)定，一旦設(shè)置好了，就不應(yīng)在改動(dòng)。P3 的每個(gè)軸的數(shù)值范圍為 1～9999mm。它決定了每次回零后對(duì)參考點(diǎn)的坐標(biāo)值。P4 是系統(tǒng)點(diǎn)位速度。應(yīng)根據(jù)所采用的步進(jìn)電機(jī)的特性來(lái)確定這個(gè)參數(shù)，以獲得最佳效果。速度范圍為600～4900mm/min。P4 決定了 G00 的運(yùn)動(dòng)速度。P5 是刀架反轉(zhuǎn)等待時(shí)間。CNC 換刀過(guò)程是首先控制刀架正轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)段恍盘?hào)來(lái)到時(shí)，再控制刀架反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)一段時(shí)間后再檢查反靠到位信號(hào)。這其中反轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短就是由參數(shù) P5 控制。這一參數(shù)應(yīng)根據(jù)刀架實(shí)際換刀速度來(lái)確定。其值范圍是 ～ 秒。P6 為主軸換向等待時(shí)間。主軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如需換向，則有一個(gè)降速過(guò)程，P6 參數(shù)就控制了這一換向等待的時(shí)間。與 P5 相似應(yīng)根據(jù)實(shí)際的機(jī)床主軸情況來(lái)設(shè)置。參數(shù)值范圍為 ～ 秒。P7 是光電編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。本系統(tǒng)中可選用 1200P 或 2400P 脈沖兩種類(lèi)型的碼盤(pán)。 NIM9702數(shù)控系統(tǒng)接口I/O 信號(hào)插座分布如圖所示。P1：9 芯 D 型插座，接收來(lái)自于與主軸連接的光電編碼器反饋于數(shù)控系統(tǒng)的信號(hào)，該信號(hào)主要由于車(chē)削螺紋加工。 通訊接口P2：9 芯 D 型插座，用于數(shù)控系統(tǒng)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 軸﹑Z 軸及主軸控制接口P3：15 芯 D 型插座，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)控制指令發(fā)送到軸軸驅(qū)動(dòng)模塊及主軸調(diào)速變頻器控制模擬量信號(hào)。P4：37 芯 D 型插座， 各類(lèi)開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)。數(shù)控系統(tǒng)控制 CRT 顯示接口+5V 電源指示燈 24V 電源指示燈 27外部所提供 24V 電源指示燈在系統(tǒng)機(jī)箱的后面有一個(gè)三芯電源插座（包括火線、地線和零線） ，用于交流電源輸入。交流電源為 220V(177。10%)/50Hz 單相。電源從機(jī)床強(qiáng)電柜引出時(shí)應(yīng)加隔離變壓器，其功率≥150VA。由于數(shù)控系統(tǒng)的要求，為使數(shù)控系統(tǒng)可靠工作，在斷電后需等三分鐘后方可重新啟動(dòng)。另外，系統(tǒng)還具有主電源保險(xiǎn)（220，2A） ，如果通電后 CRT 沒(méi)有顯示應(yīng)檢查此保險(xiǎn)。系統(tǒng)要求外部供給+5VDC(1A),+24VDC(1A)兩組直流電源，他們分別從 P3﹑P4 插座引入。在 NIM9702 系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)主接地點(diǎn)，系統(tǒng)中的電器零部件都接在此主接地點(diǎn)上。此點(diǎn)與機(jī)床的主接地點(diǎn)相連時(shí)，應(yīng)選用足夠粗的電纜使對(duì)地阻抗盡可能的小。整個(gè)機(jī)床