【正文】 20xx。 20xx。 20xx。 20xx。 1997。 20xx。 20xx。 20xx [2]許廖主編 .電氣控制與 PLC[M].機械工業(yè)出版社。我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成與他們的鼎力幫助是密不可分的。感謝學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)為我們提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。 感謝河南工院和老師們對我三年細(xì)心的指導(dǎo)。在設(shè)計過程中，老師多次為我指點迷津，詢問設(shè)計進程，幫助我開拓研究思路，精心點撥，鼓勵我去面對困難。 能完成本次設(shè)計，更說明了我在大學(xué)中的成長。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次 畢業(yè) 設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了 ， 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 30 五 總結(jié) 在這次 畢業(yè) 設(shè)計中 ，我感覺， 不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。 本章主要介紹了在數(shù)控化改造時，對電氣部分和機械部分的改造，改造時完全按照設(shè)計說明的原則，盡量不改動機床本體的要求。 聯(lián)軸器的安裝 傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔座按十字分布方式進行配做。 普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動導(dǎo)軌，其動、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時間后都會有不同程度的磨損，對機床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。 導(dǎo)軌副的改裝 對數(shù)控車床來說，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)。 主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式很重要。因此，在改造設(shè)計中結(jié)合 GSK980TA 數(shù)控系統(tǒng)選用增量式編碼器。絕對式編碼盤能夠直接給出對應(yīng)于每個角位置的二進制數(shù)碼，便于計算機處理，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，光源壽命較短，而增量式編碼器結(jié)構(gòu)簡單，價格低，壽命長等特點。其工作原理如下圖： 1— 電動機 2— 固定安裝絲杠 3— 安全離合器 4— 上刀架 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 29 主軸脈沖發(fā)生器的選用與安裝 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，它把機械角變 成電脈沖，是一種常用角位移傳感器。然后發(fā)出信號使電動機反轉(zhuǎn)鎖緊，完成刀架換位后，在進行切削加工。電氣原理圖如下： 圖 42 主電路電氣原理圖 圖 43 控制電路原理圖 自動回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計 （ 1）本刀架結(jié)構(gòu)圖如下： CA6140 普通車床的數(shù)控改造 28 圖 44 刀架結(jié)構(gòu)圖 此設(shè)計采用的是常州宏達(dá)機床數(shù)控設(shè)備廠 LD4— CK6132 立式轉(zhuǎn)位刀架，其大致尺寸如下圖。電氣控制線路一般應(yīng)由電源電 路、主電路、控制電路和 CNC控制回路等構(gòu)成。 臥式車床的動力控制系統(tǒng)一般是由三相異步電機來實現(xiàn)。電氣改造中，電器元件可保留原機床中的變壓器、自動斷路器、接觸器等，主要增加的電氣元件包括 X、 Z 軸驅(qū)動器，電動刀架控制器，以及必要的控制開關(guān)、繼電器等。 4）為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇控制設(shè)備時，設(shè)備能力應(yīng)留有合適當(dāng)量。 2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，設(shè)計方案力求簡單、經(jīng)濟，不適宜盲目追求自動化和高指標(biāo)，力求控制系統(tǒng)的簡單、使用與維修方便。其次又介紹了伺服系統(tǒng)和伺服電機的選型，通過計算，設(shè)計，選出了合適的伺服電機，列舉了伺服電機的部分參數(shù)，為設(shè)計做了更好的說明。輸入電流 3~12A 可調(diào)，可驅(qū)動 90BF、 110BF、 130BF、 150BF步進電機。輸入信號頻率不大于 250kHz（ 20細(xì)分時），輸入電流頻率可達(dá) 15kHz，由于采用單高壓（ 300V）恒流斬波、高速特性好，驅(qū) 動步進電機的空載運行最高速不低于 7000mm/min。 2）低速性好。根據(jù)系列的型號，選取 DF3A— 06三相反應(yīng)式步進電機驅(qū)動器較合適。 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 24 驅(qū)動器的選擇 由 GSK980TA 數(shù)控裝置技術(shù)參數(shù)可知，它的驅(qū)動器適配的裝置有： DF3A 系列三相反應(yīng) 式步進電機驅(qū)動器、 DY3B 系列三相混合式步進電機驅(qū)動器、 DA98 系列交流伺服。 m 空載起動頻率 /Hz 空載運行頻率 /Hz 130BF001 5 80/120 10 根據(jù)《機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計》 130BF001 型反應(yīng)式步進電機允許的最高空載啟動頻率為 3000Hz，允許的最高空載運行頻率為 16000Hz。步進電機為五相十拍時，起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系： m a x??jqTT ，則 mNTT j ?=== 9 2 5 8 3 a x 切 （ 365） ⑤步進電機的最高工作頻率： maxf HzVfp 11000δ601000 m a xm a x = == （ 366） 由以上選型及計算，最終選用 130BF001 型反應(yīng)式步進電機，其主要 參數(shù)如下表： 型號 相數(shù) 額定電壓/V 靜態(tài)電流/A 不距角 /(。因為數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)滿足快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩 T 的要求： 0m ax TTTT fa ++= （ 360） 式中 Tamax—— 快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩； Tf—— 克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩； T0—— 絲杠頂緊所需引起的折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩，由動力學(xué)可知： εFa JT =max （ 361） 其中 tn30πε= ， t為加速時間常數(shù)， t=30ms=，0maxPivn= 則 m in/1 5 0m in/4 0 0 0 rrn == mNmNT a ?=? = 4_m a x mNmNiG f PT if ?=? == 3_0 0 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 23 mNmNiPFT i ?=? == 3_0 000 式中 F0—— 預(yù)加載荷，一般最大為軸向載荷的 1/3，即 NNFF m 0 1 0 031310 === （ 362） 則 ? ? mNTTTT faq ???????? 9 5 7 0 7 0 a x ③快速移動時所需轉(zhuǎn)矩 T快： ?=+=+= NTTT 快 （ 363） ④最大切削負(fù)載時所需轉(zhuǎn)矩 T切 000f0f ?=++=++= NiPFTTTTTT X削切 （ 364） 由以上計算可以看出，快速空載起動時所需起動轉(zhuǎn)矩 T、快速移動時所需轉(zhuǎn)矩 T 快和最大切削負(fù)載時所需轉(zhuǎn)矩 T切三種情況下，快速切削負(fù)載時所需轉(zhuǎn)矩 T切最大。 Jf =J1 +( Z1/Z2)2［ J2 + J3 + G/g(P0/2π )2］ （ 358） 式中 慣量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動—FJ ； 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量—1J ； 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量—2J ； 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量—3J ； CA6140 普通車床的數(shù)控改造 22 g—— 重力加速度。 3）各種工況下轉(zhuǎn)矩的計算 ①負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量計算。根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩可按下式估算： 300 ?=? == NNiPFTimm — 若不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩為： ~ mq TT = （ 355） 取安全系數(shù)為 ，則 mNmNTT mq ?=?== （ 356） 查《實用微電機手冊》，當(dāng)步進電機為五相十拍時，選步進電機的起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 則, m a x == jqTT m8 .2 m a x ?=?== NTT （ 357） 2）初選步進電機的型號。所以，必須采用升降速控制和高低壓驅(qū)動電路。 ) 保持轉(zhuǎn)矩/N。所以，以此項作為校核電動機的依據(jù)，初選步進電機為五相十拍。 對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量按下式估算： LDJ = （ 345） 式中 D—— 圓柱零件的直徑； L—— 零件軸向長度； 則 2244_1 6 1 cmkgcmKgJ ?=?= 2244_2 3 9 cmkgcmKgJ ?=?= 2244_3 cmkgcmKgJ ?=?= 有公式可知： cmKgJ F ?= ②快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩 T0 。折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量按下式估算。查《實用微電機手冊》，根據(jù)估算出來的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax= mN? ，可初 選步進電機為 150BF002 型步進電機，其最大靜轉(zhuǎn) mN? 基本可滿足要求。 步 進電機的選用 縱向步進電機的選用 1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ Tm）及最大靜轉(zhuǎn)矩（ Tjmax）的計算。 轉(zhuǎn)矩 為了使步進電動機正常運轉(zhuǎn)（不失步，不越步）正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮以下條件： a. 起動力矩。 精度 步進電動機的精度可以用步距誤差或累積誤差衡量，累積誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實 際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用累積誤差衡量精度比較實用，所選用的步進電動機應(yīng)滿足： △θ m≤ i [△θ s］ （ 338） 式中， △θ m —— 步進電動機的累積誤差。若要求進給驅(qū)動裝置有如下性能：在切削進給時的轉(zhuǎn)距為 ,最大切削進給速度為 v,在快速進給時的轉(zhuǎn)距為 ，最大快速進給速度為 。 4)第四，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。應(yīng)將步進電動機的步距誤差、負(fù)載引起的定位誤差和傳動機構(gòu)的誤差全部考慮在內(nèi)，使CA6140 普通車床的數(shù)控改造 17 總的誤差小于數(shù)控機床允許的定位誤差。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。在脈沖當(dāng)量確定以后，又可以為依據(jù)來選擇步進電動機 的步距角和傳動機構(gòu)的傳動比。但是脈沖當(dāng)量越小，系統(tǒng)的運行速度越低。 1)首先，應(yīng)考慮系統(tǒng)的精度和速度的要求。 步進電機的選用原則 33 開環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 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。 3）軸承是按規(guī)定的預(yù)緊力供應(yīng)的，使用者不需要自己調(diào)整。 根據(jù)實際需要，選用深溝球軸承，固定支撐可選用 60度角接觸球軸承，其特點如下： 1）接觸角大、剛球數(shù)多、承載能力強 =剛度高。 滾動軸承 的選用 絲杠軸承的載荷主要是軸向載荷，徑向除絲杠重力外，一般無外載荷，對絲杠軸承主要要求軸向精度和剛度較高，摩擦力矩要盡量小。 由于進給運動時齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，由經(jīng)驗公式可知，齒寬 b =20mm，則分度圓直徑分別為： mmmmmZd 3621811 === （ 335）