【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(jì)即將結(jié)束之際,過(guò)程中每當(dāng)我遇到問(wèn)題時(shí),不論何時(shí)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(duì)我的鼎力相助。參考文獻(xiàn)[1]．指導(dǎo)．．[2]．機(jī)械工業(yè)出版社．1997．[3]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編．機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第一，三，四冊(cè)．機(jī)械工業(yè)出版社．1998．[4]．化學(xué)工業(yè)出版社．2022．[5]胡占齊 ．機(jī)械工業(yè)出版社．1986．[6]黃調(diào) ．機(jī)械工業(yè)出社．1999．[7]．機(jī)械工業(yè)出版社．1999．[8]．機(jī)械工業(yè)出版社．2022．[9]廖念釗 ．中國(guó)計(jì)量出版社．2022．[10]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)設(shè)計(jì)大典編委會(huì)　李壯云主編． 《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》第五卷　江西科學(xué)技術(shù)出版社，2022．[11]。因?yàn)槲覀円郧暗幕A(chǔ)知識(shí)掌握得不牢固，在這次設(shè)計(jì)中確實(shí)是遇到了很多的問(wèn)題，但在這過(guò)程中，我們又學(xué)會(huì)了很多東西，在以前的小設(shè)計(jì)中，有些能馬馬虎虎過(guò)去的問(wèn)題，就糊里糊涂過(guò)去了，可這次是一切正規(guī)化，不能有半點(diǎn)含糊，因此壓力又大了很多，但是只要有一個(gè)明確的目標(biāo)，樂(lè)在其中，特別是把以前學(xué)過(guò)的知識(shí)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(gè)大的框架，這樣確實(shí)是有一種豁然開(kāi)朗、煥然一新的感覺(jué)。以前單一的靠手工操作的機(jī)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(jī)床的改造已經(jīng)成為一種必要。這次我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：把 CA6140 普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造。同時(shí)驅(qū)動(dòng)器上 R/F 紅燈、總線接口模塊上的紅燈；（3）從 WINDOWS 的“開(kāi)始”菜單中找出驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟件 SIMOCOMU,并運(yùn)行；（4）選擇驅(qū)動(dòng)器與計(jì)算機(jī)的聯(lián)機(jī)方式；（5）進(jìn)入聯(lián)機(jī)畫面后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定畫面，在軟件的提示下進(jìn)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(jī)型號(hào)；④設(shè)定電動(dòng)機(jī)位置檢測(cè)元器件；⑤設(shè)定直接位置測(cè)量系統(tǒng)；⑥存儲(chǔ)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(jìn)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(dòng)器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)器的調(diào)整、動(dòng)態(tài)優(yōu)化可以在 WINDOWS 環(huán)境下通過(guò) SIMOCOMU 軟件自動(dòng)進(jìn)行，安裝。5)潤(rùn)滑油位的檢測(cè)；6）主軸啟動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)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(guò)近一年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，為企業(yè)增加直接經(jīng)濟(jì)效益。選用兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)，X 軸方向與 Z 軸方向各安裝一個(gè)在車床身上，用于建立參考點(diǎn)。 機(jī)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(jì)算進(jìn)給速度，為此我們?cè)谥鬏S上安裝了主軸編碼器用來(lái)檢測(cè)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(gè)） ，編碼器的信號(hào)通過(guò)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(fù)脈沖 Z和 Z+，B 相正負(fù)脈沖 B和 B+以及 A 相正負(fù)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(jìn)電機(jī)為五相十拍 λ= == 16=?所以此步進(jìn)電機(jī)符合條件(4)上升時(shí)間校核 = ( )t)(???0fn= 10 = 10 rJ??2mkg?l?3?2cmkg?= = = =2500Hz =35000Hz??cpTlT0fnf = (350002500)?t )((???? =合乎要求6 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的功能要求 （1）z 向和 x 向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)控制（2）自動(dòng)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(duì) 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(lái)完成主圖 主軸電動(dòng)機(jī)電氣控制原理圖軸的有級(jí)調(diào)速。=60 10=600N = =6mm =?39。） ， , 為電機(jī)最大平均轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）?cpl N?, 為起始加速時(shí)和加速終了時(shí)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(duì)齒輪傳動(dòng)小齒輪裝置在電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不用折算，為 .大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 折算到電1J2J機(jī)軸上為 = ( )2iJ21z2）兩對(duì)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)總速比 = ,二級(jí)分速比為 和 .于是，齒輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)i1?2 12zi?34zi慣量為 ,齒輪 2 和 3 裝在中間軸上，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要分別折算到電機(jī)軸上，分別為1J( ) 和 ( ) .齒輪 4 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要進(jìn)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(jī)軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不必折算，在其他軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算時(shí)除以該軸與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比平方。ε 為電機(jī)最大角加速度（ ） ； 為與運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)2cmkg? 2sradmaxn應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min） ；t 為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（s） ； 為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min） ； 為脈沖當(dāng)量（mm/脈沖） ；maxv p?為初選步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的選擇 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量，它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。m?? 系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。4)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇既要滿足快速進(jìn)給的要求，又要滿足切削進(jìn)給的要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角從理論上說(shuō)是固定的，但實(shí)際上還是有誤差的。但是脈沖當(dāng)量越小，系統(tǒng)的運(yùn)行速度越低。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用原則選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常希望步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距，啟動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率高，步距誤差小，性能價(jià)格比高。 步 進(jìn) 電 機(jī) 是 將電 脈 沖 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 變 為 角 位 移 或 線 位 移 的 開(kāi) 環(huán) 控 制 元 件 。異步型交流電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng)，多用于機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和其它調(diào)速系統(tǒng)。交流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)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(dòng)機(jī)好；其效率也比直流伺服電動(dòng)機(jī)低。使改造后的機(jī)床外型美觀、合理。刀架體積小，重復(fù)定位精度高，適用于強(qiáng)力車削并安全可靠。在設(shè)備改造中應(yīng)用的配對(duì)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(dòng)補(bǔ)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(wú)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(lái)滿足傳動(dòng)精度和靈敏度要求。(2) 主軸變速箱選用數(shù)控系統(tǒng),主運(yùn)動(dòng)方式和傳統(tǒng)機(jī)床一樣都要求有十分寬廣的變速范圍（1～16）來(lái)保證加工時(shí)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(duì)主軸變速箱進(jìn)行改造。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的床身等大件多采用普通鑄鐵。由于它的性價(jià)比高，大部分普通機(jī)床數(shù)控化改造都采用此系統(tǒng)。由于閉環(huán)控制代價(jià)高，適用于精密和高精密數(shù)控機(jī)床，對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床選擇此系統(tǒng)，無(wú)疑提高了它的成本和調(diào)試難度。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。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(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。WSG接口用于連接主軸編碼器作為速度反饋。伺服電動(dòng)機(jī)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(guò)全NC鍵盤(操作面板)及機(jī)床控面板(MCP)可以實(shí)現(xiàn)程序的編制及零件的自動(dòng)加工,手動(dòng)控制，編輯程序參數(shù)，與外部設(shè)備(如計(jì)算機(jī))進(jìn)行數(shù)據(jù)通迅，顯示報(bào)警，編輯機(jī)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(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸（3） 三軸聯(lián)動(dòng)，具有直線插補(bǔ)、平面圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、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(biāo)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(dá) 35 段（9） 刀具壽命監(jiān)控（10）主軸準(zhǔn)停，剛性攻絲、恒線速切削（11）FRAME 功能（坐標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板（選件）（4） 三個(gè)手輪接口（5） RS232 串行接口（6） 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線接口（7） 標(biāo)準(zhǔn)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(gè)水平軟件和 8 個(gè)垂直軟鍵的直觀操作（2） 對(duì)刀及道具測(cè)量，工件坐標(biāo)系測(cè)量，基本坐標(biāo)偏移（3） MDA 方式端面加工（4） 程序段搜索運(yùn)行（5） 坐標(biāo)軸鎖定、快速空運(yùn)行（6） 后臺(tái)編程（7） 加工外部程序（通過(guò)串行接口）（8） 示波器、袖珍計(jì)算器、和工件計(jì)數(shù)器（9） 兩種語(yǔ)言在線切換（10）16 種語(yǔ)言可選擇安裝（11）在線公英制切換（12）機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系和相對(duì)坐標(biāo)系顯示（13）加工軌跡實(shí)時(shí)顯示（可辨認(rèn)快速和加工痕跡）（14）有效 G 功能和 M 功能顯示（15）坐標(biāo)位置、余程以及各軸速度顯示零件編程（1） 標(biāo)準(zhǔn) G 代碼編程（DIN66025）和西門子高級(jí)語(yǔ)言編程（2） ISO 標(biāo)準(zhǔn)編程（3） 車削、銑削工藝循環(huán)編程（4） 藍(lán)圖編程（5） 極坐標(biāo)編程（6） 程序存儲(chǔ)器容量達(dá) 340K 字節(jié)PLC（1） 采用標(biāo)準(zhǔn)的 S7200 編程語(yǔ)言 Micro/WIN（2） 梯圖編程（3） 梯圖在線顯示（4） PLC 遠(yuǎn)程診斷（5） 完全漢化的 PLC 編程工具隨機(jī)提供（6） 隨機(jī)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(gè)定時(shí)器，32 個(gè)計(jì)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(guó) SIEMENS 公司推出的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，它可控制 4 個(gè)數(shù)字進(jìn)給軸和一個(gè)主軸。通過(guò)視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷的設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 控制器（1）具有免維護(hù)性能的，其核心部件PCU（面板控制單元）將 CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體。 簡(jiǎn)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(hào)，它是西門子公司 20 世紀(jì) 90 年代才開(kāi)發(fā)的集 CNC、PLC 于一體的經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computerized numerical control,簡(jiǎn)稱 CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。(2) NC 化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成 NC 機(jī)床、CNC機(jī)床。5)擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自檢功能，更好的調(diào)節(jié)了機(jī)床加工狀態(tài)。 數(shù)控化改造后機(jī)床的優(yōu)越性1)機(jī)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?jī)?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(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)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(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)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(lái)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(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。近 10 年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為 ～ 萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為 18 億元。關(guān)鍵詞：普通車床 數(shù)控改造 步進(jìn)電機(jī) 經(jīng)濟(jì)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