【正文】 小型、省接線 CNC 控制部和液晶顯示部集成一體 通過超高速串行通信減少電纜 基于歐洲安全標(biāo)準(zhǔn)的雙檢安全性 維護(hù)性 利用因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程診斷 以會話方式診斷報警的故障診斷 SIMENS 數(shù)控系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 德國 SIMENS 公司是世界上最大的電氣產(chǎn)品公司之一， 其數(shù)控系統(tǒng)的商標(biāo)為SINUMERIK，用于機(jī)床和加工設(shè)備的控制。該公 司自 50 年代末期生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)以來，己開發(fā)出 40 多種系列的數(shù)控系統(tǒng)，特別 是 70 年代中期開發(fā)出 FS FS7 系統(tǒng)以后，生產(chǎn)的系統(tǒng)都是 CNC 系統(tǒng)，也是從 此開始， FANUC 公司的 CNC 系統(tǒng)大量進(jìn)入中國市場，在中國市場處于舉足輕重的 地位。最終我們將機(jī)床電氣改造數(shù)控系統(tǒng)的選擇定位在采用國外系統(tǒng)上。但在同一臺設(shè)備上同時配用幾個廠家的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及伺服電機(jī)的 做法是不明智的，不同廠家的產(chǎn)品不能完全兼容，會導(dǎo)致故障頻繁，降低使用效率，同 時增加維護(hù)成本。 表 3— 2 國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 國內(nèi)產(chǎn)品 有中文顯示，操作方便 無配套大轉(zhuǎn)矩、大功率伺服電機(jī) 價格低 可靠性低，故障率高 備件供應(yīng)、售后服務(wù)及時 壽命短 國外產(chǎn)品 性能更全面，配套齊全 價格高 可靠性高，故障率低 備件供應(yīng)、售后服務(wù)慢 使用壽命長 部分產(chǎn)品無中文顯示 從表 3— 1 可以看出，國外產(chǎn)品在性能、可靠性、使用壽命上占有很大優(yōu)勢，國內(nèi)產(chǎn)品雖然完全可以滿足我們的加工要求，但有一個致命的弱點(diǎn)；即這些廠家還沒有生產(chǎn)大 轉(zhuǎn)矩、大功率伺服電機(jī)的能力。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 近年來，我國引進(jìn)了一些國外的數(shù)控系統(tǒng)，具有代表性的有日本 FANUC 公司和德國 SIMENS 公司的產(chǎn)品，另外還有美國 AllenBradley(AB)公司、西班牙 FAOGO 公 司、法國 NUM 公司的產(chǎn)品，詳見表 3— 1。另一類是在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上自選研制、開發(fā)、生產(chǎn)的數(shù)控裝置，如 :華中數(shù) 控生產(chǎn)的華中Ⅰ型、華中Ⅱ型。 在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)選型時，要充分考慮以上因素，選擇故障率低、配件價格低、售后服務(wù)及時、壽命周期長的產(chǎn)品。不要一味追求高性能而增加投入，應(yīng)該在選擇性能優(yōu)良產(chǎn)品的同時，考慮價格因素， 對產(chǎn)品的性能價格比進(jìn)行比較，在同樣能滿足技術(shù)要求的情況下，選擇價格低的產(chǎn)品。 性價比高的原則 一 般在選擇數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)考慮數(shù)控系統(tǒng)的先進(jìn)性，不要選那些已經(jīng)或?qū)⒁惶蕴漠a(chǎn)品，這樣用不了多長時間又要進(jìn)行更新，而要盡量選擇先進(jìn)的、能代表當(dāng)前主流 技術(shù)的產(chǎn)品。為適應(yīng)技能實(shí)訓(xùn)的需要，機(jī)床改造時必須需將電氣系統(tǒng)全部更換，達(dá)到或接近新機(jī)床的可靠性，其首要工作就是數(shù)控系統(tǒng)選型。 綜上所述，對原機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造符合技術(shù)可行性要求。機(jī)床數(shù)控化改造計劃實(shí)施應(yīng)有本地區(qū)機(jī)電一體化供應(yīng)的基本條件，這樣不僅改造周期短，而且有利于保證維修及技術(shù)咨詢服務(wù)。 三、技術(shù)性分析 目前，我國在機(jī)床的數(shù)控化改造方面有許多成功的經(jīng)驗(yàn)可供參考，機(jī)床的數(shù)控化改造技術(shù)方面也有一定的基 礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)有的成功經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)基礎(chǔ)并結(jié)合我們的具體條件，完成本課題在 技術(shù)上也是可行的。 改造后的數(shù)控車床，主要用來學(xué)生實(shí)習(xí)，其加工范圍為車臺肩、外圓、內(nèi)孔、螺紋、錐形體、球體、切槽、切斷等及帶有復(fù)雜型面的卡盤類零件。 二、加工對象分析 機(jī)床的加工對象分析主要涉及 被加工對象的幾何參數(shù)及公差要求?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床以其高自動化、高精度化、高速化及高復(fù)合化的發(fā)展趨勢，數(shù)控化率逐年提高，大有取代普通機(jī)床的趨勢，而且數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置 (CNC)技術(shù)壽命一般為 2～ 3年，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅猛。 2. 技術(shù)壽命的計算 機(jī) 床的技術(shù)壽命是指從機(jī)床開始使用到因技術(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的時間。 普通機(jī)床結(jié)構(gòu)上有先天性不足，剛度低、抗振性差、滑動摩擦阻力較大及傳動元件存在間隙等。 1. 機(jī)床磨損程度、剛度 我校 CA614O 是 1995 年 5月出廠，主要用來學(xué)生實(shí)習(xí)，沒有批量生產(chǎn)過產(chǎn)品，機(jī)床本身機(jī)械部分磨損很小，導(dǎo)軌和齒輪等的磨損也不大，根據(jù)改造前對原機(jī)床精度檢測，可見原機(jī)床綜合精度比較高。 技術(shù)可行性論證 機(jī)床改造的技術(shù)可行性論證就是對機(jī)床改造在技術(shù)上是否能夠保障改造成功以及從改造后維護(hù)角度論證。 技術(shù)可行性的指標(biāo)之一是技術(shù)實(shí)用性 。 CA6140 普通車床數(shù)控化改造的可行性論 證 機(jī)床改造的基本原則是 :把技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性有機(jī)的結(jié)合起來。 照明、信號燈電路分析 控制變壓器二次側(cè)分別輸出 24V和 6V 電壓，作為機(jī)床照明燈和信號燈的電源。刀架快速移動電動機(jī) M3 的起動，是由安裝在進(jìn)給操縱手柄頂端的按鈕開關(guān) SB3 來控制，它與交流接觸器 KM3 組成電動控制環(huán)節(jié)。只能在接觸器 KM1 得電吸合，主軸電動機(jī) Ml 起動后，合上開關(guān) SA，使接觸器 KM2線圈 得電吸合，冷卻泵電動機(jī) M2才能起動。按下蘑菇形停止按鈕開關(guān) SB1，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。 (1) 主軸電動機(jī) Ml 的控制。 接觸器 KM3為控制刀架快速移動電機(jī) M3起動用，因快速移動電機(jī) M3是短期工作，故可 不設(shè)過載保護(hù)。 主電路分析 三相交流電源通過轉(zhuǎn)換開關(guān) QSl引入，主軸電動機(jī) M1由接觸器 KM1 控制起動，熱繼電器 FR1為主軸電動機(jī) Ml 的過載保護(hù)。M2 為控制冷卻液的冷卻泵 。二是進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈，它用來實(shí)現(xiàn)刀架的縱向和橫向移動及車螺紋運(yùn)動，運(yùn)動及動力是由電動機(jī)經(jīng)主軸箱、主軸、進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈、溜板傳至刀架。 原機(jī)床精度 CA6140 舊車床在數(shù)控化改造前進(jìn)行了整體修復(fù)，修復(fù)后對機(jī)床原始精度和加工精度檢鍘結(jié) 果如下 : 床身導(dǎo)軌調(diào)平 縱向 :導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度 橫向 :導(dǎo)軌應(yīng)在同一平面內(nèi)的平面度 機(jī)床主軸 主軸軸向串動 主軸軸肩支承面的跳動 主軸定心軸頸的徑向跳動 主軸軸線的徑向跳動 主軸頂尖的徑向跳動 主軸軸線的平行度 加工精度 精車外圓的圓度 精車外圓的圓柱度眾 精車端面的平面度 精車的表面粗糙度 Ra=～ ? m 原機(jī)床主要技術(shù)參數(shù) 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 400mm 最大工件長度 750mm 最 大車削長度 650mm 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 210mm 主軸內(nèi)孔直徑 52mm 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 主軸轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn) 24 級 10～ 1400r/min 反轉(zhuǎn) 12 級 14～ 1580r/min 主電機(jī)型號 Y132M4B3 左 主電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速 ,1450r/min 潤滑冷卻系統(tǒng) 潤滑葉片泵型號 R121 潤滑葉片泵流量 5L/min 冷卻泵型號 AOB25 冷卻泵流量 25L/min 機(jī)床輪廓尺寸（長寬高） 2418 1000 1267mm 機(jī)床凈重 1990 ㎏ 原機(jī)床傳動系統(tǒng) 原機(jī)床的傳動系統(tǒng)主要由兩大部分組成。各結(jié)構(gòu)間可靠接地、共地。開關(guān)量端子板、編碼盤反饋屏蔽電纜中電源線采用多芯絞合共用，以提高信號電源和這些部件的抗干擾能力。進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)、主軸驅(qū)動電動機(jī)的動力線和反饋線直接接入驅(qū)動單元，不經(jīng)過端子轉(zhuǎn)接?？刂乒駜?nèi)各個部件按照強(qiáng)、弱電分開安裝、布線。 強(qiáng)電結(jié)構(gòu)設(shè)計 電氣控制柜采用冷軋鋼板制作，為了保證電柜的電磁一致性，采用 壓成形后焊接結(jié)構(gòu)。 刀架的改造 普通車床改裝后需要多把刀能按程序要求自動換刀才能自動完成全部車工工序，所以必須對刀架部件進(jìn)行改造。 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的改造 在對進(jìn)給傳動系統(tǒng)進(jìn)行改造時，一般都 應(yīng)把原來的進(jìn)給變速傳動裝置及操縱機(jī)構(gòu)全部拆除。另外，為了使改裝后的機(jī)床主傳動和進(jìn)給傳動保持必然的聯(lián)系，要在主軸箱內(nèi)安裝一個與主軸同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器。 主傳動系統(tǒng)的改造 在對主傳動系統(tǒng)進(jìn)行改造時，一般應(yīng)把原主軸箱齒輪變速換檔機(jī)構(gòu)改造成高速檔和低速檔，電機(jī)的轉(zhuǎn)速由變頻器來控制，把主軸的調(diào)速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)由原來的機(jī)械控制改變?yōu)橛蓴?shù)控系統(tǒng)控制。 永磁式交流伺服電機(jī)常用于進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)中，它容量大，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，效率高，但啟動特性欠佳。在 CA6140 機(jī)床的數(shù)控化改造中，選用了性能好、精度高的閉環(huán)控制系統(tǒng)。例如，數(shù)控機(jī)床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重 要指標(biāo)均取決于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。 伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng) CNC 系統(tǒng)與刀具、主軸間的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)。如果數(shù)控系統(tǒng)、電機(jī)及驅(qū)動器的品種、牌號太雜，在連接各部件時，就可能會出現(xiàn)輸入與輸出信號的不匹配及在傳送中信號產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。國產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡單，性能較穩(wěn)定，價格便宜，對一般車床、銑床已能可靠使用，且近幾年國 產(chǎn)系統(tǒng)也有長足進(jìn)步，與世界先進(jìn)技術(shù)的差距越來越小。老牌著名跨國公司主要有德國的西門子、日本的發(fā)那科和三菱、法國的 NVM 等，國內(nèi)公司主要有華中數(shù)控、廣州數(shù)控、北京航天等。又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿足機(jī)床全部功能要求，不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用。根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能與準(zhǔn)備改造的機(jī)床所能達(dá)到的功能相匹配。目前，市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，選擇時要保證能購得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水 平和檔次。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 為提高精度、效率和自動化程度，根據(jù)改造需要對機(jī)械、電氣部分元 器件進(jìn)行更換，對機(jī)械部分重新修配調(diào)整，恢復(fù)原精度。 本次數(shù)控改造研究設(shè)計的主要內(nèi)容及設(shè)計方案 數(shù)控改造的內(nèi)容 恢復(fù)機(jī)床功能，對機(jī)床存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。 經(jīng)過若干年的鍛煉，已經(jīng)培養(yǎng)出一批掌握現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床改造的隊(duì)伍， 在改造機(jī)床方面的技術(shù)儲備，力量雄厚。 數(shù)控機(jī)床改造的優(yōu)點(diǎn)很多，可以升級機(jī)床的功能，最重要的是可以節(jié) 省大 筆的資金。 可行性 數(shù)控機(jī)床改造存在很大的市場需求。這些機(jī)床共同之處在于 機(jī)械部分基本完好，精度較高，主要是由于數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題而又難以購置 配件，不能滿足正常生產(chǎn)的需要和現(xiàn)代高精度、高速 度和高可靠性的加工要求。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和迫切 性。 利用少量資金進(jìn)行數(shù)控化改造可以發(fā)揮明顯效益 我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家落后 20 年。 5) 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律 功能，因而可實(shí)現(xiàn)長 時間無人看管加工。 4) 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床 提高三到七倍。這是由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸應(yīng)該運(yùn)動的 運(yùn)動量，這就可畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 以加工復(fù)雜的曲線和曲面。 必要性和迫切性 數(shù)控機(jī)床對比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小 的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。有的己引進(jìn)較長時間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo) 。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引 進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良 :有 的引進(jìn) 時只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項(xiàng)目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮 。這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作