【正文】 環(huán)或開環(huán)控制。要求精度不太高時(shí)，通常采用半閉環(huán)控制。根據(jù)以上原則，選用開環(huán)控制系統(tǒng)。2）選擇驅(qū)動元件主要考慮慣量匹配要求，電機(jī)慣量過大時(shí)，其加速性能得不到充分發(fā)揮，太小時(shí)與負(fù)載慣量不匹配，影響整個系統(tǒng)的伺服性能。選取。① 本設(shè)計(jì)方案選用步進(jìn)電動機(jī)來驅(qū)動。② ，最大進(jìn)給速度，則電動機(jī)的工作頻率選取電動機(jī)型號為90BF004表51 電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)型號外型尺寸質(zhì)量外徑長度軸徑90BF0049011893表52 電機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)主要技術(shù)數(shù)據(jù)步距角（）最大靜轉(zhuǎn)矩最高空載啟動頻率運(yùn)行頻率相數(shù)電壓V電流A40001600056073） 機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)① 選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)因?yàn)橐苿有谐绦∮?，故采用滾珠絲杠傳動。滾珠絲杠精密、靈敏、傳動效率高，通過預(yù)加載荷，能消除絲杠和螺母間的間隙，提高傳動精度。② 選擇導(dǎo)軌類型 要考慮盡可能減少摩擦力，故采用滾動導(dǎo)軌。為了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求，應(yīng)適當(dāng)增加導(dǎo)軌阻尼比，故選取=。③ 計(jì)算降速比查[3]P116得降速比公式步進(jìn)電動機(jī)與軸直接相連，故由可初步求出絲杠導(dǎo)程則 ④ 慣量計(jì)算由[3]P117得工作臺折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量工作臺的質(zhì)量 則由高速軸向低速軸折算慣量4） 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠副的滾珠循環(huán)方式為螺旋槽式，此方式的特點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)簡單，承載能力較高。但回球槽與通孔聯(lián)接處曲率半徑小，鋼球的流暢性較差，擋球器端部易磨損。滾珠絲杠副的調(diào)隙方式選用墊片式調(diào)隙，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和預(yù)緊。支承方式采用兩端固定① 滾珠絲杠的選擇根據(jù)螺距，選擇滾動螺旋副的尺寸如下表：表53 滾動螺旋副的尺寸螺距鋼球直徑圈數(shù)列數(shù)公稱直徑螺紋升角與承載能力14500 選擇螺紋滾道型面為雙圓弧形式。② 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算a. 平均載荷因?yàn)榻z杠控制的是縱向進(jìn)給，故軸向切削力可忽略不記， b. 平均轉(zhuǎn)矩c. 壽命計(jì)算前面已選定，選取工作壽命，則壽命系數(shù) 載荷系數(shù)選取硬度影響系數(shù)選取短行程系數(shù)符合壽命條件d. 靜載荷計(jì)算前面已選定選取硬度影響系數(shù)符合靜載荷條件e. 螺桿的強(qiáng)度當(dāng)量應(yīng)力公式為電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩則滿足要求f. 穩(wěn)定性螺桿端部結(jié)構(gòu)為兩端固定，長度系數(shù)螺桿的最大工作長度螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑故得臨界載荷～4，滿足穩(wěn)定性要求。g. 螺桿系統(tǒng)的剛性軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形 轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形 對于鋼，螺桿材料的彈性模量，切變模量已知工作行程，則軸向載荷使鋼球和螺紋滾道產(chǎn)生的軸向變形量根據(jù)式，得比較合理的取載荷分布不均系數(shù)每圈螺紋內(nèi)滾動體的數(shù)量取整數(shù)32。工作螺母的鋼球數(shù)量則 螺桿系統(tǒng)各軸向彈性變形量之和螺桿系統(tǒng)的剛性符合。h. 橫向振動臨界轉(zhuǎn)速 根據(jù)螺桿端部結(jié)構(gòu)為兩端固定，取系數(shù)已知螺桿兩支承間的最大距離 滿足要求。i. 效率由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動時(shí) 符合。由直線運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動時(shí) 符合。經(jīng)過以上一系列計(jì)算和校核，可以確定所選滾珠絲杠合適。此外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意以下問題：防止逆轉(zhuǎn)：滾動螺旋傳動逆效率高，不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應(yīng)設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)裝置，在傳動系統(tǒng)中設(shè)有能夠自鎖的機(jī)構(gòu)。防止螺母脫出：在滾動螺旋傳動中，特別是垂直傳動，容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防止螺母脫出的安全裝置。防護(hù)與密封：塵埃和雜質(zhì)等污物進(jìn)入螺紋滾道會妨礙滾動體運(yùn)轉(zhuǎn)通暢，加速滾動體與滾道的磨損，使?jié)L動螺旋副喪失精度。因此防護(hù)與密封是設(shè)計(jì)滾動螺旋傳動必須考慮的一環(huán)。潤滑：這是提高滾動螺旋副效率、延長壽命的重要因素之一，對減小起動力矩也有一定作用。第六章 數(shù)控機(jī)床可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可編程控制器簡介 概述可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller）是一種以微處理為核心、用作數(shù)字控制的專業(yè)計(jì)算機(jī)，專為工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行而設(shè)計(jì)。它采用可編程序 的存儲器，用于存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等特定功能的用戶指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。其結(jié)構(gòu)包括硬件和軟件兩大部分。 結(jié)構(gòu)PLC主要由中央處理器單元CPU、存儲器、輸入/輸出（I/O）模塊以及供電電源組成，各個部分通過總線連接起來。 PLC控制結(jié)構(gòu)圖 數(shù)控機(jī)床中PLC的功能PLC在數(shù)控機(jī)床中主要實(shí)現(xiàn)M、S、T等輔助功能。主軸轉(zhuǎn)速S功能用四位代碼指定。CNC裝置送出S代碼進(jìn)入PC，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換（獨(dú)立型PC）、譯碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、限位控制和D/A轉(zhuǎn)換，最后輸給主軸電機(jī)伺服系統(tǒng)。PLC完成的M功能是很廣泛的，根據(jù)不同的M代碼，可控制主軸的正反轉(zhuǎn)及停止、主軸齒輪箱的變速、冷卻液的開關(guān)、卡盤的夾緊和松開等運(yùn)動。 CK6140數(shù)控車床控制主軸運(yùn)動的局部梯形圖 主軸運(yùn)動的局部梯形圖 工作原理由梯形圖可知，電動機(jī)啟動，常開觸點(diǎn)HAND1閉合，起自鎖作用。圖中包括主軸旋轉(zhuǎn)方向控制（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）和主軸齒輪換檔控制（低速檔或高速檔）?？刂品绞椒质謩雍妥詣觾煞N工作方式。當(dāng)機(jī)床操作面板上的工作方式開關(guān)選在手動時(shí)。此時(shí)，自動工作方式信號AUTO為0（梯級1的AUTO常閉軟觸點(diǎn)為“1”）。，軟繼電器HAND線圈接通，使梯級1中的HAND常開軟接點(diǎn)閉合，線路自保，從而處于手動工作方式。在“主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)”梯級中，HAND=“1”，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)方向旋鈕置于主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，（順時(shí)針開關(guān)信號）=“1”，SPOFF常閉接點(diǎn)為“1”使主軸手動控制順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)逆時(shí)針旋鈕開關(guān)置于接通狀態(tài)時(shí)，和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)分析方法相同，使主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于主軸順轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)繼電器的常閉觸點(diǎn)SPCW和SPCCW互相接在對方的自保線路中，再加上各自的常開觸點(diǎn)接通，使之自保并互鎖。，也起互鎖作用。在“主軸?！碧菁壷?，如果把主軸停止旋鈕開關(guān)接通（=“1”），使主軸停軟繼電器通電，它的常閉軟觸點(diǎn)（分別接在主軸順轉(zhuǎn)和主軸逆轉(zhuǎn)梯級中）斷開，從而停止主軸轉(zhuǎn)動（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）。工作方式開關(guān)選在自動位置時(shí)，=“1”，使系統(tǒng)處于自動方式（分析方法同手動方式）。由于手動、自動方式梯級中軟繼電器的常閉觸點(diǎn)互相接在對方線路中，使手動、自動工作方式互鎖。在自動方式下，通過程序給出主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)指令M03，或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)指令M04，或主軸停止旋轉(zhuǎn)指令M05，分別控制主軸的旋轉(zhuǎn)方向和停止。圖中DEC為譯碼功能指令。當(dāng)零件加工程序中有M03指令，在輸入執(zhí)行時(shí)經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)（約幾十毫秒），MF=“1”，開始執(zhí)行DEC指令，譯碼確認(rèn)為M03指令后，M03軟繼電器接通，其接在“主軸順轉(zhuǎn)”梯級中的M03軟常開觸點(diǎn)閉合，使繼電器SPCW接通（即為“1”），主軸順時(shí)針（在自動控制方式下）旋轉(zhuǎn)。若程序上有M04指令或M05指令，控制過程與M03指令時(shí)類似。在機(jī)床運(yùn)行的順序程序中，需執(zhí)行主軸齒輪換檔時(shí)，零件加工程序上應(yīng)給出換檔指令。M41代碼為主軸齒輪低速檔指令，M42代碼為主軸齒輪高速檔指令。以變低速檔齒輪為例，說明自動換檔控制過程。帶有M41代碼的程序輸入執(zhí)行，經(jīng)過延時(shí)，MF=1，DEC譯碼功能指令執(zhí)行，譯出M41后，使M41軟繼電器接通，其接在“變低速檔齒輪”梯級中的軟常開觸點(diǎn)M41閉合，從而使繼電器SPL接通，齒輪箱齒輪換在低速檔。SPL的常開觸點(diǎn)接在延時(shí)梯級中，此時(shí)閉合，定時(shí)器TMR開始工作。經(jīng)過定時(shí)器設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，如果能發(fā)出齒輪換檔到位開關(guān)信號，即SPLGEAR=1，說明換檔成功。使換檔成功軟繼電器GEAROK接通（即為1），SPERR為“0”即SPERR軟繼電器斷開，沒有主軸換檔錯誤。當(dāng)主軸齒輪換檔不順利或出現(xiàn)卡住現(xiàn)象時(shí)，SPLGEAR為“0”，則GEAROK為“0”，經(jīng)過TMR延時(shí)后，延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，使“主軸出錯”繼電器接通，通常常開觸點(diǎn)閉合保持，發(fā)出錯誤信號。表示主軸換檔出錯。處于手動工作方式時(shí)，也可以進(jìn)行手動主軸齒輪換檔。此時(shí)，把機(jī)床操作面板上的選擇開關(guān)“LGEAR”置1（手動換低速齒輪檔開關(guān)），就可完成手動將主軸齒輪換為低速檔。同樣，也可由主軸出錯顯示來表明主軸換檔是否成功。總 結(jié)歷時(shí)3個多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就要結(jié)束了，回想3個月的工作讓我收獲頗多。3月份，在學(xué)校的安排下老師把CK6140主傳動系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)分配給了我，剛拿到題目的時(shí)候，一時(shí)不知道從何下手。是羅老師指導(dǎo)我去實(shí)習(xí)，去查閱各種資料，讓我對畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目有了深入的了解。這個月的工作也為我后面的設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4月份，我開始了我的主傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，雖然大二的時(shí)候我也做過關(guān)于變速箱的課程設(shè)計(jì)，但是那個時(shí)候做的并不詳細(xì)，許多在在課程設(shè)計(jì)中是已知數(shù)據(jù)的內(nèi)容，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中卻是未知數(shù)據(jù)，需要自己去查閱資料，然后根據(jù)自己的設(shè)計(jì)思路去選擇。所以在總體設(shè)計(jì)的過程中，我也遇到了不少的問題，如電機(jī)的選擇，傳動方案的選擇等等。但是經(jīng)過去網(wǎng)上和圖書館查閱資料，與羅老師細(xì)心的解答，遇到的問題也就一一的解決了。這個過程的設(shè)計(jì)，對我后面的設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用。5月份，可以說是工作量最大的一個月，在這個月里，我開始了我的主傳動系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和裝配圖，零件圖的繪制，及其電子檔的整理。主傳動系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，我完成了齒輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)，軸和軸承設(shè)計(jì)，選用及校核。尤其是在后期的校核中，發(fā)現(xiàn)在原來設(shè)計(jì)方案的參數(shù)不是過大就是過小，只有反過頭來重新計(jì)算。雖然這個階段的工作很繁瑣，但是讓我認(rèn)識到，設(shè)計(jì)工作就是不斷的發(fā)現(xiàn)問題，然后去解決問題。在零件圖繪制的時(shí)候，我也發(fā)現(xiàn)并不是將齒輪隨便裝在箱體內(nèi)，而要考慮箱體內(nèi)零件的緊湊性，及盡量考慮減小箱體的總體尺寸。通過這個過程讓我知道，做任何事情都要有條理性。馬上就要畢業(yè)答辯了，再看看自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可能在有些設(shè)計(jì)位置還不夠詳細(xì)，或還考慮不夠完善，但基本完成了老師交給我的設(shè)計(jì)要求。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對大學(xué)所學(xué)知識得到了進(jìn)一步的鞏固，讓我對設(shè)計(jì)工作有了進(jìn)一步的認(rèn)識。致 謝CK6140數(shù)控車床畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的我，必須經(jīng)歷的一個重要環(huán)節(jié)，也是對我四年大學(xué)生活的一個總結(jié)，在本次設(shè)計(jì)中，從選題到設(shè)計(jì)過程直到最后完成設(shè)計(jì)，都是在羅老師的悉心指導(dǎo)下完成的。羅老師在繁忙的教學(xué)中，經(jīng)常擠出時(shí)間來詢問設(shè)計(jì)進(jìn)程，并為我講解許多設(shè)計(jì)的專業(yè)知識，細(xì)心指導(dǎo)，并提供了大量的設(shè)計(jì)資料。在畢業(yè)設(shè)計(jì)正式開始時(shí)，羅老師帶我們?nèi)ノ錆h重型機(jī)床集團(tuán)參觀實(shí)習(xí)，對我后來的設(shè)計(jì)起到了很大的幫助。 羅老師對教學(xué)一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神令我敬佩不已。雖歷時(shí)三個月，卻使我終生受益，羅老師的教導(dǎo)讓我為四年的大學(xué)生活畫上了一個圓滿的句號。對羅老師的感激之情是無法用幾句簡單的言語來表達(dá)的。 同時(shí)，感激我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家鄉(xiāng)來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間的純真友誼，維持著寢室那份家的融洽。還有學(xué)習(xí)上面給予我種種的幫助。 在設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情久久無法平靜。從開始選擇課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 大學(xué)生活四年，我非常感謝我的母校，她給我提供了良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，讓我渡過了絢麗而充實(shí)的四年。參考文獻(xiàn)[1] 趙雪松主編．《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006[2] 張金蘭主編．《中小型電機(jī)選型手冊》．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993[3] 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