【正文】 時(shí)， 橫向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算與設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造：保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)。 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略。 穩(wěn)定性驗(yàn)算 由于機(jī)床原絲杠直徑為φ32mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題，不再驗(yàn)算。所以，導(dǎo)程變形總誤差Δ為： 查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為15181。 根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為： （49）式中 摩擦角=10ˊ 螺旋升角=3186。 從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可得知，在一般外圓車削時(shí)： =（～） =（～） （44）?。? ====== 滾珠絲杠設(shè)計(jì)及計(jì)算綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力： （45）式中 K=， =～。 因此： =4= kW 又因?yàn)? （42） 所以 式中 v——切削線速度，取v=100m/min。一般都把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的右端，如圖41所示。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。即拆掉原機(jī)床的進(jìn)給箱和溜板箱，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷釘孔安裝內(nèi)有步進(jìn)電機(jī)和一對(duì)齒輪的箱體，將原來的普通絲杠改換成滾珠絲杠螺母副。總體改造如圖32所示。改造過程中，只保留機(jī)床導(dǎo)軌、主軸、溜板、尾座等部件，其余的全部撤除。其改造后結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖31所示。 電氣控制系統(tǒng)改造。經(jīng)一級(jí)齒輪減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這些工作就是數(shù)控化改造數(shù)控系統(tǒng)控制的對(duì)象。圖14 閉環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖第3章 C616機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)改造方案 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)改造方案要求C616機(jī)床數(shù)控改造，在考慮具體數(shù)控改造方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少，以降低成本。 閉環(huán)控制系統(tǒng)（Closed Control System）如圖14所示，采用直線位移測量元件，測量機(jī)床移動(dòng)部件工作臺(tái)（主軸箱）的位置并將測量結(jié)果送回與數(shù)控裝置命令的移動(dòng)量相比較，二者不相等而有差值時(shí)，將此差值放大外控制伺服電機(jī)帶工作太繼續(xù)移動(dòng)；直至測量值與命令值相等差值為零或接近于零時(shí)停止移動(dòng)。圖13 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖半閉環(huán)的意思就是用絲杠（或電機(jī)軸）的轉(zhuǎn)動(dòng)量與數(shù)控裝置的命令相比較（閉環(huán)），而另一部分絲杠螺母工作臺(tái)的位移量不受閉環(huán)控制（開環(huán)），故稱為半閉環(huán)。它的優(yōu)點(diǎn)就是不論工作臺(tái)位移的長短，角位移測量元件制成360176。它沒有測量反饋矯正措施，所以對(duì)高精度的數(shù)控機(jī)床往往不能滿足要求，但開環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試容易、造價(jià)低，在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中占有一定的重要地位，現(xiàn)在仍普遍采用。可以看出工作臺(tái)的移動(dòng)量與進(jìn)給脈沖的數(shù)量成正比。（Open Loop Control System）典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)如圖12所示，是采用步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)。一般地，按伺服系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行分類。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的分類機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的種類很多，為了便于了解和研究，可以從不同的角度對(duì)其分類。一旦本數(shù)據(jù)段加工完成，即開始下一個(gè)數(shù)據(jù)段的插補(bǔ)加工。 管理程序 當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)段開始插補(bǔ)時(shí)，功能程序即著手準(zhǔn)備下一個(gè)數(shù)據(jù)段的讀入、譯碼、數(shù)據(jù)處理。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能主要由軟件來實(shí)現(xiàn)，目前主要有兩類插補(bǔ)方法：一是脈沖增量插補(bǔ)，它的特點(diǎn)是每次插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)束產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)給脈沖；二是數(shù)字增量插補(bǔ)，它的特點(diǎn)是插補(bǔ)運(yùn)算在每個(gè)插補(bǔ)周期進(jìn)行一次，根據(jù)指令進(jìn)行速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段。另外，輔助功能如換刀、換檔等亦在這個(gè)程序中實(shí)現(xiàn)。加工速度的確定也是一個(gè)工藝問題。計(jì)算機(jī)依靠譯碼程序來識(shí)別這些符號(hào)，將加工程序翻譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識(shí)別的語言。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 輸入 輸入給數(shù)控系統(tǒng)的有零件加工程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。伺服電動(dòng)機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)、電液馬達(dá)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)。數(shù)控裝置控制機(jī)床的動(dòng)作可概括為： 機(jī)床主運(yùn)動(dòng)，包括主軸的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向和速度選擇等 ； 機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如點(diǎn)位、直線、圓弧、循環(huán)進(jìn)給的選擇，坐標(biāo)方向進(jìn)給速度的選擇等； 刀具的選擇和刀具的補(bǔ)償（長度、半徑）； 其它輔助運(yùn)動(dòng)，如各種輔助操作，工作臺(tái)的鎖緊和松開，工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與分度和冷卻泵的開、停等。軟件由管理軟件和控制軟件組成。光電閱讀機(jī)是輸入系統(tǒng)程序和零件加工程序；CRT供顯示和監(jiān)控用；鍵盤用于輸入操作命令及編輯、修改程序段，也可輸入零件加工程序；操作面板可供操作人員改變操作方式、輸入整定數(shù)據(jù)、啟停加工等；機(jī)床接口是計(jì)算機(jī)和機(jī)床之間聯(lián)系的橋梁，機(jī)床接口包括伺服驅(qū)動(dòng)接口及機(jī)床輸入/輸出接口。它由硬件和軟件組成。由這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)編制程序、輸入程序、輸入數(shù)據(jù)以及顯示、模擬顯示、存儲(chǔ)和打印等功能。數(shù)控機(jī)床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤將加工信息直接輸入，或通過竄行口將計(jì)算機(jī)上編寫的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床是典型的數(shù)控化設(shè)備，它一般由信息載體、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床四部分組成，如圖11所示圖11 數(shù)控機(jī)床的組成 信息載體信息載體又稱控制介質(zhì)，用于記錄數(shù)控機(jī)床加工一個(gè)零件所必需的各種信息，如零件加工位置數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)等，以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。CNC系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)承擔(dān)數(shù)控中的命令發(fā)生器和控制器的數(shù)控系統(tǒng)。最初的數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控系統(tǒng)。定義中所提的程序控制系統(tǒng)，就是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）。國際信息處理聯(lián)盟（International Federation of Information Processing——IFIP）第五技術(shù)委員會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)字控制的對(duì)象是多種多樣的，但數(shù)控機(jī)床是最早應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的控制對(duì)象，也是最典型的數(shù)控化設(shè)備。數(shù)字控制與模擬控制相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如可用不同的字長表示不同精度的信息，可對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算等復(fù)雜的信息處理工作，特別是可用軟件來改變信息處理的方式或過程，而不用改動(dòng)電路或機(jī)械機(jī)構(gòu)，從而使機(jī)械設(shè)備具有很大的“柔性”。第2章 數(shù)控機(jī)床的原理及分類 數(shù)控機(jī)床的一般原理 數(shù)字控制的基本概念數(shù)字控制（Numerical Control——NC），簡稱為數(shù)控，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法?？梢猿浞掷矛F(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。購買新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3，交貨期短。同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。因此，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)改造后降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力減少了工件的機(jī)床更換次數(shù)，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場需求作出快速反應(yīng)。 實(shí)現(xiàn)多工序的集中加工，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。、曲面等復(fù)雜的零件。因此，我們?cè)趯?duì)普通機(jī)