【正文】 總之，良好的開(kāi)端是成功的一半。 由于不同機(jī)床其結(jié)構(gòu)、功能和性能差異很大，在對(duì)每臺(tái)機(jī)床數(shù)控改造之前，工程技術(shù)人員必須對(duì)改造的對(duì)象進(jìn)行充分深入的調(diào)查研究，和機(jī)床的用戶，維修技術(shù)員、以及操作者緊密配合，制定出合理準(zhǔn)確的改造方案。與購(gòu)買相同配置的數(shù)控車床相比，性能價(jià)格比高，改造的費(fèi)用近2萬(wàn)元（不含機(jī)床的費(fèi)用），而購(gòu)置同類型的普通數(shù)控機(jī)床的價(jià)格近5萬(wàn)元。 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 最大工件長(zhǎng)度（二頂尖間距離） 最大車削長(zhǎng)度(最大加工長(zhǎng)度) 四工位：850 在整個(gè)機(jī)床的改造過(guò)程中涉及到許多測(cè)試、調(diào)試問(wèn)題，在硬件設(shè)備改造安裝好好，需對(duì)機(jī)床的機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，對(duì)插補(bǔ)（直線、圓?。?，反向間隙補(bǔ)償參考點(diǎn)，螺紋加工等參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，試切工件對(duì)參數(shù)進(jìn)行整體優(yōu)化完全滿足生產(chǎn)質(zhì)量與精度要求生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。 。改造夠成的數(shù)控車床采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶不同的需求，配備不同的裝置及附件。7 結(jié)論 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了機(jī)械課程設(shè)計(jì)和其它課程地理論和實(shí)際知識(shí)，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般能力，樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了分析和解決問(wèn)題的能力，使我對(duì)知識(shí)有了一次更大的了解；還有對(duì)設(shè)計(jì)工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力，并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一定條件。盡管在用戶購(gòu)選時(shí)可以盡量挑選精度高誤差小的機(jī)床，但是隨著設(shè)備投入使用時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)備磨損越厲害，造成機(jī)床的定位誤差越來(lái)越大，這對(duì)加工和生產(chǎn)的零件有著致命的影響。 根據(jù)數(shù)控機(jī)床各軸的精度狀況，利用螺距誤差自動(dòng)補(bǔ)償功能和反向間隙補(bǔ)償功能，合理地選擇分配各軸補(bǔ)償點(diǎn)，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到最佳精度狀態(tài)，并大大提高了檢測(cè)機(jī)床定位精度的效率。常用方法是計(jì)算出螺距誤差補(bǔ)償表，手動(dòng)輸入機(jī)床CNC系統(tǒng)，從而消除定位誤差，由于數(shù)控機(jī)床三軸或四軸補(bǔ)償點(diǎn)可能有幾百上千點(diǎn)，所以手動(dòng)補(bǔ)償需要花費(fèi)較多時(shí)間，并且容易出錯(cuò)。檢測(cè)方法如下： 安裝雙頻激光干涉儀；在需要測(cè)量的機(jī)床坐標(biāo)軸方向上安裝光學(xué)測(cè)量裝置；調(diào)整激光頭，使測(cè)量軸線與機(jī)床移動(dòng)軸線共線或平行，即將光路預(yù)調(diào)準(zhǔn)直；待激光預(yù)熱后輸入測(cè)量參數(shù)；按規(guī)定的測(cè)量程序運(yùn)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行測(cè)量；數(shù)據(jù)處理及結(jié)果輸出。一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以從它所能達(dá)到的定位精度判出它的加工精度，所以對(duì)數(shù)控機(jī)床的定位精度進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償是保證加工質(zhì)量的必要途徑。G0G0JOG與G01使用相同的補(bǔ)償值。 將G01切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)測(cè)得的反向間隙值A(chǔ) 輸入?yún)?shù)NO11851(G01的測(cè)試速度可根據(jù)常用的切削進(jìn)給速度及機(jī)床特性來(lái)決定)，將G00測(cè)得的反向間隙值B 輸入?yún)?shù)NO11852。 對(duì)于FANUC0i、FANUC18i等數(shù)控系統(tǒng)，有用于快速運(yùn)動(dòng)(G00)和低速切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(G01)的兩種反向間隙補(bǔ)償可供選用。當(dāng)機(jī)床的某個(gè)軸被指令改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，數(shù)控裝置會(huì)自動(dòng)讀取該軸的反向間隙值，對(duì)坐標(biāo)位移指令值進(jìn)行補(bǔ)償、修正，使機(jī)床準(zhǔn)確地定位在指令位置上，消除或減小反向偏差對(duì)機(jī)床精度的不利影響。插補(bǔ)進(jìn)給中遇反向時(shí)，給反向間隙值再正式插補(bǔ)，即可提高插補(bǔ)加工的精度，基本上可以保證零件的公差要求。反向偏差的補(bǔ)償 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，定位精度有不少，但沒(méi)有補(bǔ)償功能。低速運(yùn)動(dòng)時(shí)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較低，不易發(fā)生過(guò)沖超程(相對(duì)“反向間隙”)，因此測(cè)出值較大；在高速時(shí)，由于工作臺(tái)速度較高，容易發(fā)生過(guò)沖超程，測(cè)得值偏小。 例如，在三坐標(biāo)立式機(jī)床上測(cè)量X軸的反向偏差，可先將表壓住主軸的圓柱表面，然后運(yùn)行如下程序進(jìn)行測(cè)量： N10 G91 G01 X50 F1000；工作臺(tái)右移 N20 X－50；工作臺(tái)左移，消除傳動(dòng)間隙 N30 G04 X5；暫停以便觀察 N40 Z50；Z軸抬高讓開(kāi) N50 X50：工作臺(tái)左移 N60 X50：工作臺(tái)右移復(fù)位 N70 Z50：Z軸復(fù)位 N80 G04 X5：暫停以便觀察 N90 M99； 需要注意的是，在工作臺(tái)不同的運(yùn)行速度下所測(cè)出的結(jié)果會(huì)有所不同。當(dāng)采用千分表或百分表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要注意的是表座和表?xiàng)U不要伸出過(guò)高過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闇y(cè)量時(shí)由于懸臂較長(zhǎng)，表座易受力移動(dòng)，造成計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，補(bǔ)償值也就不真實(shí)了。在測(cè)量時(shí)一定要先移動(dòng)一段距離，否則不能得到正確的反向偏差值。 反向偏差的測(cè)定 在所測(cè)量坐標(biāo)軸的行程內(nèi)，預(yù)先向正向或反向移動(dòng)一個(gè)距離并以此停止位置為基準(zhǔn)，再在同一方向給予一定移動(dòng)指令值，使之移動(dòng)一段距離，然后再往相反方向移動(dòng)相同的距離，測(cè)量停止位置與基準(zhǔn)位置之差。如在G01切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，反向偏差會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，若偏差過(guò)大就會(huì)造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形；而在G00快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏差影響機(jī)床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔間的位置精度降低。一. 反向偏差 在數(shù)控機(jī)床上，由于各坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件(如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等)的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙等誤差的存在，造成各坐標(biāo)軸在由正向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為反向運(yùn)動(dòng)時(shí)形成反向偏差，通常也稱反向間隙或失動(dòng)量。數(shù)控機(jī)床的位置標(biāo)準(zhǔn)通常指各數(shù)控軸的反向偏差和定位精度。 {？？？？？ 數(shù)控車床的坐標(biāo)原點(diǎn) ？？？？}6 如何提高數(shù)控機(jī)床精度?精度不夠如何改進(jìn)? 目前數(shù)控機(jī)床位置精度的檢驗(yàn)通常采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2302或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1093189等。 CA6140A車床的坐標(biāo)原點(diǎn)定在卡盤(pán)基座與主軸中心的交點(diǎn)上，；數(shù)控系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)參考點(diǎn)的具體位置來(lái)確定機(jī)床坐標(biāo)系的，選用兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，X軸反向和Z軸反向安裝在機(jī)床上，用于建立參考點(diǎn)，當(dāng)移動(dòng)刀架兩個(gè)都有信號(hào)輸出時(shí)，刀架的當(dāng)前位置就為參考點(diǎn)R，測(cè)量X 和Z ，并將它們寫(xiě)入機(jī)床數(shù)據(jù)庫(kù)，即可在數(shù)控系統(tǒng)中建立坐標(biāo)系。根據(jù)ISO841標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。在動(dòng)尺運(yùn)行時(shí)，要消除支架也各部件間的共振。 光柵尺的校正 首先將掃描頭輸出接頭與數(shù)字顯示器相連，把掃描頭移至測(cè)量起點(diǎn)，將激光干涉儀置于工作臺(tái)上并將其清零；然后將掃描頭全程移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)校正螺釘，使其在任意位置上時(shí)數(shù)字顯示器上讀數(shù)與激光干涉儀上的讀數(shù)相等。在安裝光柵尺時(shí)可以靠在定位基準(zhǔn)上，這樣也便于光柵尺的裝配，光柵尺安裝在導(dǎo)軌外側(cè)，也便于調(diào)試和將來(lái)的維修。這就要求安裝面與絲杠軸線的正側(cè)(即安裝基面與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向基面)保持平行≤。但由于實(shí)際受結(jié)構(gòu)的限制以及空間的影響，光柵尺都安裝在導(dǎo)軌外側(cè)，如果光柵尺裝配不當(dāng)，特別導(dǎo)軌誤差，對(duì)位置測(cè)量有巨大影響。（1）拆下原有的掛輪，加工兩只67齒與90齒掛輪； （2）增加一只中間繼電器，有電門鎖開(kāi)關(guān)來(lái)控制機(jī)床的電源； （3）在電動(dòng)刀架三相電源進(jìn)線處加裝快速熔斷器和熱繼電器（），保證電動(dòng)刀架安全工作。 編碼器 改造思路 車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)一圈，車刀移動(dòng)一個(gè)螺距（單頭），主軸與絲杠應(yīng)同步動(dòng)作，為保證每次吃刀都不亂扣，必須安裝一個(gè)光電編碼器。 普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時(shí)間后都會(huì)有不同程度的磨損，對(duì)機(jī)床傳動(dòng)精度和其保持性帶來(lái)很大的影響。 滑動(dòng)導(dǎo)軌副 對(duì)數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)與滑動(dòng)導(dǎo)軌副的改造 為提高機(jī)床自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)在加工過(guò)程中自動(dòng)變速，對(duì)原CA6140A主軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一定的改裝。刀架的轉(zhuǎn)位由三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)完成。 刀架 刀架部分是機(jī)床的重要功能部件，對(duì)其進(jìn)行改裝主要是為了實(shí)現(xiàn)多刀夾持、自動(dòng)換刀。 實(shí)施步驟（1）拆下刀架、小拖板及滑動(dòng)絲杠； （2）車削一根定位芯軸，保證法蘭盤(pán)孔與大拖板后孔的同軸度。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，彈簧彈力顯很小，起不到自動(dòng)消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，彈簧彈力又明顯很大，則更容易加速齒輪的磨損。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝在大拖板后端，用法蘭盤(pán)將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與大拖板連接起來(lái)，一保證其同軸度和提高傳動(dòng)精度。為了在齒輪傳動(dòng)中消除間隙，實(shí)現(xiàn)微量自動(dòng)補(bǔ)償以提高傳動(dòng)精度，選用雙片薄齒輪調(diào)隙，可調(diào)拉彈簧式結(jié)構(gòu)； （2）拆下絲杠右端的支撐座，在坐標(biāo)鏜床上將其孔徑鏜至40mm，便與伺服電動(dòng)機(jī)的支撐軸相配合； （3）車削兩個(gè)軸套（分別為一長(zhǎng)一短），長(zhǎng)套用于連接絲杠左端和左支撐座，短套用于連接絲杠右端與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸； （4）對(duì)安裝螺母的配件進(jìn)行刨、磨、鉆、鉸和攻絲等加工，使其符合安裝條件； （5）總裝后，進(jìn)行局部調(diào)整（如滾珠絲杠與道軌的平行度、螺母間隙和螺母上下前后位置等），力求使?jié)L珠絲杠受力均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)傳動(dòng)間隙。 由此可得滾珠絲杠副剛度滿足條件 實(shí)施步驟（1）拆下普通滑動(dòng)絲杠與溜板箱，取消絲杠與主軸箱齒輪的傳動(dòng)聯(lián)系，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，兩端采用原固定方式這樣可減小改裝現(xiàn)場(chǎng)，并且由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進(jìn)給整體剛性優(yōu)于以前。 D = （mm） Z = = 58 F = (N) F = F = 510 = 170 (N) 所以， δ = =（mm） 絲杠的總變形量δ=δ +δ =+amp。 F ——為預(yù)緊力(N)。 Z ——圈的滾珠數(shù)，Z=(π )3(內(nèi)循環(huán))。 A—滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面 (mm)， + 號(hào)用于拉伸， 號(hào)用于壓縮. F = (N) L = 1600 mm E =10 Mpa A= (d D ) 則δ = = =（mm） 2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ ，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，有預(yù)緊力時(shí)： δ = （26） 式中： D ——滾珠直徑(mm)。 L—滾珠絲杠在支承間的受力長(zhǎng)度(mm)。因此，只要滾珠絲杠的剛度設(shè)計(jì)得好，軸承的軸夏管內(nèi)接觸變形在此可以不予考慮。 L =6， (3) 傳動(dòng)效率計(jì)算： 滾動(dòng)絲杠螺紋的傳動(dòng)效率η為： η= （24） 式中： λ—絲杠螺紋升角，可根據(jù)初選型號(hào)查出，λ=176。gt。 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件： 工作臺(tái)重量 W=80(kg)(根據(jù)圖樣粗略估計(jì)) 時(shí)間常數(shù) t=25（ms） 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 P =6（mm） 行程 s=1000（mm） 脈沖當(dāng)量 δp=步距角 ψ=（mm/脈沖） 快速進(jìn)給速度 V =4（m/min） (1) 切削力計(jì)算 縱切外圓時(shí)，車床的切削力Fz可以用下式計(jì)算： F = （21） 式中： 為在車床床面上加工的最大直徑(mm)， =21（mm） 則 F =210 =2039(N) 進(jìn)給抗力Fx和切深抗力可按下列比例分別求出 F ： F ： F = 1 ： ： 則 F =2039=510(N) F = 2039 = (N) (2) 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力 可用下列進(jìn)給牽引力實(shí)際公式計(jì)算，對(duì)于三角形或綜合導(dǎo)軌機(jī)床： f = K F + f′(F + W) （22） 式中： F 、F — X（橫） 、Z（縱）方向上的切削分力，單位為（N） W—移動(dòng)部件的重量，單位為（N） f ′—導(dǎo)軌上的摩檫系數(shù) K—考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù) 對(duì)于三角形或綜合性導(dǎo)軌機(jī)床： K = f′= 取f′= = 510 + (2039 + 800) = (N) ② 最大動(dòng)負(fù)載C的計(jì)算及主要尺寸初選 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷C 選用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾珠軸承相似，滾珠絲杠最大C可用下式計(jì)算： C = f F （23）