【正文】 。導(dǎo)師的淵博知識(shí)，嚴(yán)肅的工作作 風(fēng)，熱情的態(tài)度，給學(xué)生留下深刻的印象，并將激勵(lì)我在今后的工作中 不斷進(jìn)取。 課題的研究歷經(jīng)調(diào)查摸底、項(xiàng)目提出與論證、 改造方案設(shè)計(jì)、機(jī)械維修、系統(tǒng)選購(gòu)、連接修改調(diào)試、整機(jī)測(cè)試等階段 ，如在 3 個(gè)月內(nèi)不出現(xiàn)大的問(wèn)題，運(yùn)行狀況穩(wěn)定，則說(shuō)明這種改造方法是可行的，為舊數(shù)控設(shè)備的起死回生開(kāi)辟了一條新的途徑。 在本課題的研究中，對(duì)可以由用戶(hù)自行設(shè)置的設(shè)置、調(diào)整、更改的參數(shù)和程序進(jìn)行了仔細(xì)探討，并給出針對(duì) HNC— 21 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置結(jié)果，以供參考（設(shè)置項(xiàng)目相同，具體數(shù)值由改造方根據(jù)情況確定）。 （ 2）數(shù)控系統(tǒng)整體更換 [31] 整體更換原有數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，表面看費(fèi)用較高，但獲得的效果不可 同日而語(yǔ)，一是系統(tǒng)性能得到全面更新和提高，可大大擴(kuò)展機(jī)床的生產(chǎn)能力；二是系統(tǒng)各組成單元從同一廠家購(gòu)買(mǎi)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，性能、參數(shù)匹配良好，系統(tǒng)故障率很低，比較穩(wěn)定；三是可減少系統(tǒng)調(diào)試的工作量和時(shí)間；間接效益顯著。此種做法與國(guó)內(nèi)外已有的做法相比，有很大的不同，其特點(diǎn)是： （ 1）機(jī)械系統(tǒng)不作大的結(jié)構(gòu)調(diào)整。此次研究就是想通過(guò)改造方案設(shè)計(jì)與工程實(shí)施，探索出一種行之有效的數(shù)控 銑 床改造技術(shù)方法。 26 5 總 結(jié) 機(jī)床改造是一個(gè)老的產(chǎn)業(yè)，但數(shù)控 銑 床改造在我國(guó)卻是一個(gè)新問(wèn)題。 但就適應(yīng)單位現(xiàn)狀而言，不失為一條捷徑。角尺 直線度 平行度 垂直度 25 結(jié)論 綜合各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果，比照該機(jī)床 改造前 ，獲得下列結(jié)論： （ 1）經(jīng)改造后，主軸綜合誤差 、 導(dǎo)軌精度與 原 值基本吻合，機(jī)床的機(jī)械精度已基本恢復(fù)； （ 2）定位精度與重復(fù)定位精度 與 原值相比 稍 提高；加工能力 恢復(fù) ，操作大為簡(jiǎn)化； （ 3） 經(jīng)濟(jì)性 對(duì)改造舊數(shù)控機(jī)床和購(gòu)置新數(shù)控 銑 床兩種方案的直接支出進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較 ，發(fā)現(xiàn)購(gòu)置新新機(jī)床需要大約 20 萬(wàn)，對(duì)舊機(jī)床改造添置的物件只需要花費(fèi) 萬(wàn)，由此可以看出對(duì)舊機(jī)床改造具有很高的經(jīng)濟(jì)性。角尺 直線度 平行度 垂直度 厚度偏差 銑床與加工中心的加工精度檢測(cè)（續(xù)） 試樣 檢測(cè)性 質(zhì) 檢測(cè)工 具 檢測(cè)項(xiàng)目 檢測(cè)尺寸 用立銑刀 X、 Y聯(lián)動(dòng)銑正方體四周 (傾斜30186。 精度檢驗(yàn) （ 1）幾何精度 表 幾 何精度檢查 Tab. Geometry precision inspection 項(xiàng)目 檢查方法 結(jié)果 床身水平 精密水平儀置工作臺(tái)上 X、 Z(或 U向分別測(cè)量，調(diào)整墊鐵或支釘達(dá)到要求 氣泡準(zhǔn)確對(duì)中 主軸徑向跳動(dòng) 主軸錐孔插入測(cè)量心軸用指示器在近端和遠(yuǎn)端測(cè)量 主軸軸向跳動(dòng) 主軸錐孔插入專(zhuān)用心軸 (鋼球 )用指示器測(cè)量 X、 Z導(dǎo)軌直線度 精密水平儀 主軸和 X軸垂直度 主軸插入測(cè)量心軸 用平尺、 90186。 23 ③ 自動(dòng) 運(yùn)動(dòng)，定位，直線、圓弧插補(bǔ) 功能試驗(yàn)： 編制加工循環(huán)程序，空載在自動(dòng)方式下，進(jìn)行各軸定位，直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)模擬加工，動(dòng)作情況良好，程序運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 （ 3）自動(dòng)功能試驗(yàn) [2628] ① 主軸 自動(dòng)功能試驗(yàn)： 主軸在 MDI（手動(dòng)程序輸入，單步運(yùn)行）方式下，中速正、反轉(zhuǎn)、停止 12 次，主軸變速情況良好，程序運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 ③ 外設(shè) 手動(dòng)功能試驗(yàn)內(nèi)容： 連接外設(shè)進(jìn)行操作，工作正常。 （ 2）手動(dòng)功能試驗(yàn) ①主軸部件 手動(dòng)功能試驗(yàn)內(nèi)容：主軸 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)操作進(jìn) 行 10 次，功能可靠。 ② 溫度、溫升：主軸以最高轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 2h，軸承溫度 ≤ 60℃ ，溫升 ≤ 30℃合格。 （ 8） 電源相序檢查 用相序表檢查輸入電源的相序，出現(xiàn)實(shí)際相序與標(biāo)定相序不一致時(shí)要 重接電源。 （ 7） 地線檢查 要求有良好的地線。 （ 5）限位開(kāi)關(guān)檢查 檢查所有限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作靈活性及固定，如果動(dòng)作不良，及時(shí)修理或更換。包括強(qiáng)、弱電部分在裝配時(shí)機(jī)床生產(chǎn)廠自行接線的端子及各電動(dòng)機(jī)電源線的接線端子，每個(gè)端子要用旋具 緊固，彈簧墊圈要壓平，電動(dòng)機(jī)插座一定要擰緊。 （ 2） CNC 系統(tǒng)電箱檢查 打開(kāi) CNC 系統(tǒng)電箱門(mén)，檢查各類(lèi)插座是否有松動(dòng)，如果出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，立即重新插好或鎖緊。 整機(jī)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收依據(jù)是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及合同約定，相關(guān)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) [26]： GB/—— 1998 機(jī)床檢驗(yàn)通則第 1部分。按一下“主軸反轉(zhuǎn)”鍵（指示燈亮），主軸電動(dòng)機(jī)以參數(shù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)，檢查主軸電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常?；貐⒖键c(diǎn)后，“十 X” 、“ +Y” 和“十 Z”指示燈點(diǎn)亮。 按一下“回零”鍵，軟件操作界面的工作方式變?yōu)椤盎亓恪?。若壓到限位開(kāi)關(guān)，仔細(xì) 觀察軸是否立即停止運(yùn)動(dòng)，軟件操作界面如出現(xiàn)急停報(bào)警，按壓“超程解除”按鍵，使該軸向相反方向退出超程狀態(tài)；然后松開(kāi)“超程解除”按鍵，運(yùn)行狀態(tài)欄顯示 “運(yùn)行正常 表示恢復(fù)正常，可以繼續(xù)操作。 在手動(dòng)工作方式下，分別點(diǎn)動(dòng) X軸、 Y軸、 Z軸，使之壓限位開(kāi)關(guān)。松開(kāi)“十X”或“一 X”鍵（指示燈滅）， X軸即減速運(yùn)動(dòng)后停止。 （ 2）機(jī)械鎖定時(shí)程序試運(yùn)行 調(diào)入一個(gè)程序，按下“機(jī)械鎖定”、“自動(dòng)”方式、“循環(huán)啟動(dòng)”，順次轉(zhuǎn)入“坐標(biāo)顯示、圖形顯示”模式 [17]，觀察坐標(biāo)尺寸和運(yùn)行軌跡是否與程序規(guī)定相同。 左旋并拔起操作臺(tái)右上角的“急?！卑粹o，觀察系統(tǒng)是否復(fù)位；系統(tǒng)應(yīng)默認(rèn)進(jìn)入“手動(dòng)”方式，軟件操作界面的工作方式變?yōu)椤笆謩?dòng)” [17]。 （ 7）檢查主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與速度。 （ 5）檢驗(yàn)回參考點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)的有效性： 在確認(rèn)超程限位開(kāi)關(guān)有效后，執(zhí)行回參考點(diǎn)操作：在機(jī)床的行程中部，人為模擬參考點(diǎn)擋塊按壓回參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)，檢查回參考點(diǎn)操作過(guò)程是甭有效；操作機(jī)床，用參考點(diǎn)擋塊按壓回參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)，檢查回參考點(diǎn)的過(guò)程是否正確。 （ 3） 檢查機(jī)床移動(dòng)方向和移動(dòng)距離是否與數(shù)控裝置所發(fā)出的位移方 向和位移指令相一致。再控制電機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制系統(tǒng)與機(jī)床連接調(diào)試 必須確認(rèn)機(jī)床超程限位開(kāi)關(guān)有效后，才可連接機(jī)床調(diào)試 [25]。 參數(shù)調(diào)整：開(kāi)機(jī)進(jìn)入 CNC主控制畫(huà)面，調(diào)出參數(shù)設(shè)置菜單，修改、調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。 （ 4）數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試 ①線路檢查 由強(qiáng)到弱，按線路走向順序檢查線路以下各項(xiàng)： 變壓器規(guī)格和進(jìn)出線的方向和順序； 主軸電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)強(qiáng)電電纜的相序； DC24V電源極性的連接； 所有地線的連接。 系統(tǒng)連接 總體連接原理框圖及各接口的使用參見(jiàn)圖 ，總體連線圖見(jiàn)圖 所示 [16]；下面就其中幾個(gè)主要部分的連接以圖的形式加以簡(jiǎn) 要說(shuō)明。 斷開(kāi)所有的空氣開(kāi)關(guān)，斷開(kāi) 380V電源。 合上 QF1，測(cè)量 QF1輸出端和伺服變壓器初級(jí)線圈、次級(jí)線圈的電壓。 各子系統(tǒng)調(diào)試 通電檢查 電源回路的檢查（參見(jiàn)圖 ）： 斷開(kāi)所有的空氣開(kāi)關(guān)，接入三相 AC380V電源，用萬(wàn)用表測(cè)量 QF0進(jìn)線端的電壓是否為 380V。手持單元規(guī)格： DC5V 供電， TTL 電平， A、 B 相輸出 [8]。 各部件外殼可靠接地；各結(jié)構(gòu)間可靠接地、共地。 各位置反饋線、指令給定線、通信線等弱電信號(hào)線采用雙絞雙屏蔽電纜。 各屏蔽電纜進(jìn)控制柜的入口處，屏蔽層要接地。電柜內(nèi)部安裝板采用鍍鋅鋼板，以提高系統(tǒng)的接地性能。 電源部分的原 理設(shè)計(jì) [附 圖 ]，圖中 QF0～ QF4 為三相空氣開(kāi)關(guān)， QF5～ QF10 為單相空氣開(kāi)關(guān)； KM1～ KM6 為三相交流接觸器； RC1～ RC4 為三 相滅弧器， RC5～ RC10 為單相滅弧器；KA1～ KA8 為直流 24V 繼電器。 表 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)基本參數(shù) Tab. Enters for actuates the electrical machinery basic parameter 性 能 指 標(biāo) 數(shù) 值 額定轉(zhuǎn)矩 Tn 額定電流 額定轉(zhuǎn)速 Nb 2021r/min 最高轉(zhuǎn)速 Nmax 2600r/min 轉(zhuǎn)矩常數(shù) 配電柜 電源單元 （ 1）總電源 AC380V 三相四線制，頻率 50Hz；電源線接入總空氣開(kāi)關(guān)和變壓器輸入端前，三相對(duì)地接高壓磁片電容（ 2021V），以減少外界進(jìn)入的干擾（如脈沖、浪涌等），并將每相導(dǎo)線在鐵氧體磁環(huán)上繞 4～ 5 圈，用于抑制快速瞬變脈沖串的干擾；接地端使用 車(chē) 間總接地引出，接地電阻≤4Ω。 2）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī) 選擇 GK6062— 6 永磁三相交流同步電動(dòng)機(jī)，帶有溫度傳感器，有過(guò)熱保護(hù)輸出功能，自帶復(fù)合式光電編碼器 [14]。 圖 半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 Fig. Half closed loop enters for the servosystem structure schematic diagram 測(cè)量反饋裝置 工作臺(tái) 機(jī)械傳動(dòng)裝置 檢測(cè)元件 進(jìn)給電機(jī) 伺服放大器 比較環(huán)節(jié) 進(jìn)給脈沖 反饋脈沖 15 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)控制器選擇 HSV— 16D— 050 交流伺服驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器采用矢量控制技術(shù)（原理如圖 所示） [13]只要控制電流 ，就可直接控制電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，角位移傳感器實(shí)測(cè)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角，通過(guò)坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)電流的反饋控制。特點(diǎn)是：檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，系統(tǒng)的反饋信號(hào)取自電動(dòng)機(jī)軸 [21]，能夠以較簡(jiǎn)單的控制結(jié)構(gòu) 和較低的價(jià)格獲得穩(wěn)定地控制。 m 電動(dòng)機(jī)慣量 Jm 電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)如表 所示。主軸的啟、停與轉(zhuǎn)向控制由 PLC 承擔(dān)，利用其 、 輸出，定義為接通有效，即 接通正轉(zhuǎn)， 接通反轉(zhuǎn)，都不接通時(shí)停轉(zhuǎn)。 表 三種數(shù)控系統(tǒng)性能比較 Tab. Three numerical controls system performance parison 功能 SIEMENS 802D FANUC 0i Mate TB “ 世紀(jì)星 ” HNC— 21 銑 床系統(tǒng) 控制軸數(shù) 4 3 2（ 具有 4軸的擴(kuò)展能力 ） 聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 4 3 2（ 具有第三、四軸的擴(kuò)展能力 ） 最大編程尺寸 ?8位 ?8位 ?9位 最小設(shè)定單位 程序數(shù)據(jù)斷電保護(hù)與存貯功能 有 按用戶(hù)要求另配 有 16MB 電子盤(pán) 進(jìn)給軸類(lèi)型 半閉環(huán)控制 半閉環(huán)控制（全閉環(huán)控制為選件） 半閉環(huán)控制 進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) SIMODRIVE 611UE +帶編碼器的 1FK 7 伺服電機(jī) 伺服控制 FSSB（ 0系列） +交流 伺服電機(jī)（β系列） 數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置 +永磁同步交流無(wú)刷伺服電機(jī) 主軸系統(tǒng) 有 有（ AC主軸電機(jī) βi系列 ） 有（變頻器＋變頻主軸電機(jī)， 修調(diào)功能 進(jìn)給修調(diào)和主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)兩種控制功能，修調(diào)范圍 10－120% 進(jìn)給修調(diào)、快速修調(diào)有 0、 25%、 50%和 100%四檔，主軸轉(zhuǎn)速修調(diào) 0～ 254% 進(jìn)給修調(diào)、快速修調(diào)和主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)三種控制功能，修調(diào)范圍達(dá)到 0－ 150%，為連續(xù)實(shí)時(shí)多檔修調(diào) 自動(dòng)加減速控制方式 S型加減速度控制 快速進(jìn)給 O型加減速度控制、切削進(jìn)給指數(shù)加減速度控制 快速進(jìn)給、切削進(jìn)給 S型加減速度控制 系統(tǒng)參數(shù)備份與恢復(fù)功能 有 有 有 11 續(xù)表 顯示器 TFT彩色液晶顯示器（彩色選件） 9英寸黑白 LCD或 LCD 英寸以上彩色液晶顯示器 顯示屏亮度調(diào)節(jié)方式 手動(dòng)調(diào)節(jié) 功能 無(wú) 手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié) 功能 圖形顯示 有軌跡顯示（選件） 有軌跡顯示（選件） 彩色實(shí)體圖形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示 空運(yùn)行、模擬圖形化程序校驗(yàn) 有 有 有 實(shí)時(shí)加工參數(shù)顯示功能 有 有 有 菜單顯示語(yǔ)言 中 /英文 菜單 漢字菜單 漢字菜單（可選為英文） 編輯功能 有 有 有 藍(lán)圖編程功能 有 有（選件） 有（選件） 在線幫助功能 有 有 有 斷點(diǎn)保存與恢復(fù)功能 有 有 有 從指定的任意行運(yùn)行加工功能 有 有 有 程序跳段功能 有 有 有 故障監(jiān)控、診斷與報(bào)警功能 有 有 有 歷史故障記憶功能 有 有 有 間隙及螺距誤差補(bǔ)償功能 有 有 有（單、雙向螺距誤差補(bǔ)償功能） 跟蹤誤差允差設(shè)定與報(bào)警功能 有 有 有 工作狀態(tài)顯示燈 有 有 有 手動(dòng) /自動(dòng) /單步 /MDI 等方式 有 有 有 行程極限的軟、硬件限位功能 有 有 有 對(duì)刀操作 方式 一種 對(duì)刀操作 方 式（絕對(duì)刀偏） 一種 對(duì)刀操作 方式（相對(duì)刀偏） 支持絕對(duì)刀偏和相對(duì)刀偏兩種 對(duì)刀操作 方式（ 可自動(dòng)計(jì)算工件坐標(biāo)值 ） 主軸編碼器 有 有 有 電子手輪 有 有 有 續(xù)表 1