【正文】 1959 second generation of transistor。Pergamon Press,1997[36]Patton . Mechanical Power Jersey:PrinticeHall,1990[37]Mechanical Drive (Reference Issue).Machine (14).1999致 謝在本設(shè)計即將結(jié)束之際,過程中每當(dāng)我遇到問題時,不論何時找到老師,她總能耐心地給出詳盡的解答,這使我感激不盡,要感謝我的父母和親人對我的鼎力相助。參考文獻[1]．指導(dǎo)．．[2]．機械工業(yè)出版社．1997．[3]《機床設(shè)計手冊》編寫組編．機床設(shè)計手冊第一，三，四冊．機械工業(yè)出版社．1998．[4]．化學(xué)工業(yè)出版社．2022．[5]胡占齊 ．機械工業(yè)出版社．1986．[6]黃調(diào) ．機械工業(yè)出社．1999．[7]．機械工業(yè)出版社．1999．[8]．機械工業(yè)出版社．2022．[9]廖念釗 ．中國計量出版社．2022．[10]中國機械工程學(xué)會，中國設(shè)計大典編委會　李壯云主編． 《中國機械設(shè)計大典》第五卷　江西科學(xué)技術(shù)出版社，2022．[11]。因為我們以前的基礎(chǔ)知識掌握得不牢固，在這次設(shè)計中確實是遇到了很多的問題，但在這過程中，我們又學(xué)會了很多東西，在以前的小設(shè)計中，有些能馬馬虎虎過去的問題，就糊里糊涂過去了，可這次是一切正規(guī)化，不能有半點含糊，因此壓力又大了很多，但是只要有一個明確的目標，樂在其中，特別是把以前學(xué)過的知識又溫習(xí)了一下，而且把很多門課程都串聯(lián)在一起，形成一個大的框架，這樣確實是有一種豁然開朗、煥然一新的感覺。以前單一的靠手工操作的機床，在很大程度上已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化的要求，數(shù)控機床的改造已經(jīng)成為一種必要。這次我畢業(yè)設(shè)計的題目是：把 CA6140 普通車床進行數(shù)控化改造。同時驅(qū)動器上 R/F 紅燈、總線接口模塊上的紅燈；（3）從 WINDOWS 的“開始”菜單中找出驅(qū)動器調(diào)試軟件 SIMOCOMU,并運行；（4）選擇驅(qū)動器與計算機的聯(lián)機方式；（5）進入聯(lián)機畫面后，計算機自動進入?yún)?shù)設(shè)定畫面，在軟件的提示下進行以下參數(shù)設(shè)定：①命名軸名，如 XKX；②根據(jù)模塊的類型與安裝位置，輸入PROFIBUS 總線地址；③設(shè)定電機型號；④設(shè)定電動機位置檢測元器件；⑤設(shè)定直接位置測量系統(tǒng)；⑥存儲參數(shù)，611UE 的 R/F 紅燈滅，狀態(tài)顯示為“A0831” ，表示總線數(shù)據(jù)已經(jīng)進行通信，總線接口模塊上的綠燈亮；⑦完成以上調(diào)試后，若電源模塊的端子 4664 分別與端子 9 接通，電源模塊的黃燈亮，表示電源模塊已使能，驅(qū)動器進入正常工作狀態(tài)。驅(qū)動器的調(diào)整、動態(tài)優(yōu)化可以在 WINDOWS 環(huán)境下通過 SIMOCOMU 軟件自動進行，安裝。5)潤滑油位的檢測；6）主軸啟動后，要等主軸轉(zhuǎn)數(shù)穩(wěn)定后，才能執(zhí)行加工程序。PLC 編制分為兩部分：(1)調(diào)用子程序來實現(xiàn)機床的基本功能。802S 系統(tǒng)使用 S7200 編寫 PLC 程序，編程的基本規(guī)則如下：梯形圖是基于繼電器的邏輯電器圖。通過近一年的生產(chǎn)實踐證明，為企業(yè)增加直接經(jīng)濟效益。選用兩個接近開關(guān)，X 軸方向與 Z 軸方向各安裝一個在車床身上，用于建立參考點。 機床控制系統(tǒng)改造(1)主軸編碼器 在螺紋加工中必須知道主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計算進給速度，為此我們在主軸上安裝了主軸編碼器用來檢測主軸的轉(zhuǎn)速，按照加工精度要求，我們選擇lecLF 型編碼器（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為 1200 個） ，編碼器的信號通過端口 X472 反饋到802S 的 PCU 單元，X472 端口的 1015 引腳分別為零相正負脈沖 Z和 Z+，B 相正負脈沖 B和 B+以及 A 相正負脈沖 A和 A+，4 和 6 腳為+5VDC 電源，7 和 9 腳為 GND。maxVtp?b? =50ka .2?? = cN? = + + =++115=又 ≤ maxj?步進電機為五相十拍 λ= == 16=?所以此步進電機符合條件(4)上升時間校核 = ( )t)(???0fn= 10 = 10 rJ??2mkg?l?3?2cmkg?= = = =2500Hz =35000Hz??cpTlT0fnf = (350002500)?t )((???? =合乎要求6 微機控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 控制系統(tǒng)的功能要求 （1）z 向和 x 向進給伺服運動控制（2）自動回轉(zhuǎn)刀架控制（3）螺紋加工控制（4）行程控制（5）鍵盤及顯示（6）面板管理 主軸系統(tǒng)的改造 在對 CA6140 車床的數(shù)控改造中，保留了原有的變速箱，由變速箱手柄來完成主圖 主軸電動機電氣控制原理圖軸的有級調(diào)速。=60 10=600N = =6mm =?39。） ， , 為電機最大平均轉(zhuǎn)矩，負載轉(zhuǎn)矩（ ）?cpl N?, 為起始加速時和加速終了時的頻率（Hz）0fn由于 = 10 = β=176。fi?則 ==2） 附加摩擦力矩0= (1 ) 式0i2??。??。L= 902)(?=( )2cmkg?1）一對齒輪傳動小齒輪裝置在電機軸上轉(zhuǎn)動慣量不用折算，為 .大齒輪轉(zhuǎn)動慣量 折算到電1J2J機軸上為 = ( )2iJ21z2）兩對齒輪傳動傳動總速比 = ,二級分速比為 和 .于是，齒輪 1 的轉(zhuǎn)動i1?2 12zi?34zi慣量為 ,齒輪 2 和 3 裝在中間軸上，其轉(zhuǎn)動慣量要分別折算到電機軸上，分別為1J( ) 和 ( ) .齒輪 4 的轉(zhuǎn)動慣量要進行二次折算或以總速比折算為：2z321z= ( ) ( ) 式（）iJ421z?43z2因此，可以得到這樣的結(jié)論：在電機軸上的傳動部件轉(zhuǎn)動慣量不必折算，在其他軸上的傳動部件轉(zhuǎn)動慣量折算時除以該軸與電機軸之間的總傳動比平方。ε 為電機最大角加速度（ ） ； 為與運動部件最大快進速度對2cmkg? 2sradmaxn應(yīng)的電機最大轉(zhuǎn)速（r/min） ；t 為運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間（s） ； 為運動部件最大快進速度（mm/min） ； 為脈沖當(dāng)量（mm/脈沖） ；maxv p?為初選步進電機的步距角[（186。步距角 及減速比 與脈沖當(dāng)量 和b?ip?絲杠導(dǎo)程 有關(guān)。mfop][ 縱向步進電機的選擇 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個進給脈沖使機床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進給量，它是衡量數(shù)控機床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。m?? 系統(tǒng)對步進電動機驅(qū)動部分允許的角度誤差。4)步進電動機的選擇既要滿足快速進給的要求，又要滿足切削進給的要求。步進電動機的步距角從理論上說是固定的，但實際上還是有誤差的。但是脈沖當(dāng)量越小，系統(tǒng)的運行速度越低。 步進電動機的選用原則選用步進電動機時，通常希望步進電動機的輸出轉(zhuǎn)距，啟動頻率和運行頻率高，步距誤差小，性能價格比高。 步 進 電 機 是 將電 脈 沖 信 號 轉(zhuǎn) 變 為 角 位 移 或 線 位 移 的 開 環(huán) 控 制 元 件 。異步型交流電動機的伺服系統(tǒng)，多用于機床主軸轉(zhuǎn)速和其它調(diào)速系統(tǒng)。交流電動機的缺點是轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)節(jié)特性的線性度不及直流伺服電動機好；其效率也比直流伺服電動機低。使改造后的機床外型美觀、合理。刀架體積小，重復(fù)定位精度高，適用于強力車削并安全可靠。在設(shè)備改造中應(yīng)用的配對齒輪側(cè)隙方法是剛性調(diào)整法。柔性調(diào)整法是指調(diào)整之后的齒輪側(cè)隙可以自動補償?shù)姆椒ǎ邶X輪的齒厚和齒距有差異的情況下，仍可始終保持無側(cè)隙嚙合。因此，除了拖板及其配件精度要求較高外，還應(yīng)采取以下措施來滿足傳動精度和靈敏度要求。(2) 主軸變速箱選用數(shù)控系統(tǒng),主運動方式和傳統(tǒng)機床一樣都要求有十分寬廣的變速范圍（1～16）來保證加工時選擇合理的切速，從而獲得較高的生產(chǎn)率和表面質(zhì)量,所以要根據(jù)具體情況對主軸變速箱進行改造。當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)控機床的床身等大件多采用普通鑄鐵。由于它的性價比高，大部分普通機床數(shù)控化改造都采用此系統(tǒng)。由于閉環(huán)控制代價高，適用于精密和高精密數(shù)控機床，對于經(jīng)濟型數(shù)控機床選擇此系統(tǒng)，無疑提高了它的成本和調(diào)試難度。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。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。WSG接口用于連接主軸編碼器作為速度反饋。伺服電動機采用1FK6系列，選配1Vpp正弦波編碼器。 S802D數(shù)控系統(tǒng)的軟件操作界面采用中(英)文菜單,通過全NC鍵盤(操作面板)及機床控面板(MCP)可以實現(xiàn)程序的編制及零件的自動加工,手動控制，編輯程序參數(shù)，與外部設(shè)備(如計算機)進行數(shù)據(jù)通迅，顯示報警，編輯機床數(shù)據(jù)等功能。各軟件部分—NCK、HMI 和 PLC 全部集成于 PCU 單元中。 CNC 功能（1） 控制車床、鉆銑床（2） 可控制 4 個進給軸和一個數(shù)字或模擬主軸（3） 三軸聯(lián)動，具有直線插補、平面圓弧插補、螺旋線插補、空間圓?。–IP（4） 螺紋加工、變距螺紋加工（5） 旋轉(zhuǎn)軸控制（6） 端面和柱面坐標轉(zhuǎn)換（C 軸功能）（7） 前饋控制、加速度突變限制（8） 程序預(yù)讀可達 35 段（9） 刀具壽命監(jiān)控（10）主軸準停，剛性攻絲、恒線速切削（11）FRAME 功能（坐標的平移、旋轉(zhuǎn)、鏡像、縮放）操作單元（1） 單色 ”TFT 顯示器，彩色為選件（2） 全功能數(shù)控鍵盤具有水平安裝方式，和垂直安裝方式（3） 標準機床控制面板（選件）（4） 三個手輪接口（5） RS232 串行接口（6） 生產(chǎn)現(xiàn)場總線接口（7） 標準鍵盤接口（8） PC 卡插槽（用于數(shù)據(jù)備份和批量生產(chǎn)）操作與顯示（1） 到有 8 個水平軟件和 8 個垂直軟鍵的直觀操作（2） 對刀及道具測量，工件坐標系測量，基本坐標偏移（3） MDA 方式端面加工（4） 程序段搜索運行（5） 坐標軸鎖定、快速空運行（6） 后臺編程（7） 加工外部程序（通過串行接口）（8） 示波器、袖珍計算器、和工件計數(shù)器（9） 兩種語言在線切換（10）16 種語言可選擇安裝（11）在線公英制切換（12）機床坐標系、工件坐標系和相對坐標系顯示（13）加工軌跡實時顯示（可辨認快速和加工痕跡）（14）有效 G 功能和 M 功能顯示（15）坐標位置、余程以及各軸速度顯示零件編程（1） 標準 G 代碼編程（DIN66025）和西門子高級語言編程（2） ISO 標準編程（3） 車削、銑削工藝循環(huán)編程（4） 藍圖編程（5） 極坐標編程（6） 程序存儲器容量達 340K 字節(jié)PLC（1） 采用標準的 S7200 編程語言 Micro/WIN（2） 梯圖編程（3） 梯圖在線顯示（4） PLC 遠程診斷（5） 完全漢化的 PLC 編程工具隨機提供（6） 隨機提供 PLC 子程序和用于車床銑床的 PLC 應(yīng)用程序?qū)嵗?） PLC 的處理速度是 6000 步/24 毫秒（8） 40 個定時器，32 個計數(shù)器（9） 數(shù)字輸入輸出 144/96 802S 數(shù)控系統(tǒng)的組成 SINUM ER IK802D 是德國 SIEMENS 公司推出的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，它可控制 4 個數(shù)字進給軸和一個主軸。通過視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷的設(shè)置驅(qū)動參數(shù)，并對驅(qū)動器的控制參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化。 控制器（1）具有免維護性能的，其核心部件PCU（面板控制單元）將 CNC、PLC、人機界面和通訊等功能集成于一體。 簡介西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng) SINUMERIK 802 系統(tǒng)包括 802S/Se/Sbase line、802C/Ce/Cbase line、802D 等型號，它是西門子公司 20 世紀 90 年代才開發(fā)的集 CNC、PLC 于一體的經(jīng)濟型控制系統(tǒng)。計算機數(shù)控（Computerized numerical control,簡稱 CNC）系統(tǒng)是用計算機控制加工功能，實現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。(2) NC 化，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成 NC 機床、CNC機床。5)擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自檢功能，更好的調(diào)節(jié)了機床加工狀態(tài)。 數(shù)控化改造后機床的優(yōu)越性1)機床數(shù)控化改造可以提高零件的加工精度和生產(chǎn)效率。 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線(1)縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核。數(shù)控機床在機械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。而普通機床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)等先進技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。美國得寶公司已在中國開辦公司。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。近 10 年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為 ～ 萬臺，年產(chǎn)值約為 18 億元。關(guān)鍵詞：普通車床 數(shù)控改造 步進電機 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控刀架CA6140 ordinary lathe of numerical control technology transformation (electrical) Abstract：Aiming at the existing shortings o