【正文】 現(xiàn)無級(jí)變速，本次改造采用了變頻器驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)的方式，本文對(duì)主軸變頻器的計(jì)算和選型作了深入研究。數(shù)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人看管加工。尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要工人“修配”。、曲面等復(fù)雜的零件。作為制造業(yè)核心的機(jī)床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的。 機(jī)械制造業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，具有重要的地位。 (3)顯著的經(jīng)濟(jì)效益是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動(dòng)力對(duì)于機(jī)床擁有者來說，只需花費(fèi)購(gòu)買相同新機(jī)床30%以下的費(fèi)用即可獲得相同的使用效果。其中不乏有為改造后投入使用而引進(jìn)的舊機(jī)床和生產(chǎn)線。這些諸多因素都需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行大修及數(shù)控化升級(jí)改造。這一切都為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了巨大的作用。為盡快改變我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的落后狀態(tài)，近二十多年來，我們?cè)谄D難地發(fā)展民族機(jī)床制造業(yè)的同時(shí)，積極地引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備。作為制造業(yè)核心的機(jī)床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的。關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床，數(shù)控化改造，步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng) 1引 言 機(jī)床數(shù)控改造研究背景 機(jī)械制造業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，具有重要的地位。而且替換下來的機(jī)床閑置起來又會(huì)造成浪費(fèi)。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍在質(zhì)量差、品種少、成本高、供貨期長(zhǎng)等現(xiàn)象，因而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)目前機(jī)床總量約400萬臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有20萬臺(tái)。它很好地解決了形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、小批量及多變零件的加工問題且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度提高生產(chǎn)效率。 CA6140車床數(shù)控化改造目錄1引 言 1 機(jī)床數(shù)控改造研究背景 1 2 22車床機(jī)械部分改造方案 2 4 4 5 6 6 7 8 83電氣控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 9 9 9 9 SINUMERIK 802S base 1ine數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn) 10 114數(shù)控系統(tǒng)各部分單元具體設(shè)計(jì) 13 13 13 14 PLC輸入輸出接口定義 15 16 21 22 23 23 26結(jié) 論 29參考文獻(xiàn) 30摘 要所謂數(shù)字控制機(jī)床是按照含有機(jī)床(刀具)運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)、液壓、檢測(cè)傳感、信息處理、光機(jī)等技術(shù)于一體的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及擁有量的多少己成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。我國(guó)役齡10年以上的機(jī)床占總數(shù)的60%以上，而役齡10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20%。而對(duì)于企業(yè)而言，單純依靠購(gòu)買全新數(shù)控機(jī)床，所需初始投資較大，致使許多企業(yè)，特別是中小型民營(yíng)企業(yè)心有余而力不足。如果對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，其投資少，見效快，是在短期內(nèi)提高我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑。為此，各國(guó)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢(shì)下的各種先進(jìn)制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。(1)我國(guó)現(xiàn)有的、數(shù)以萬計(jì)的陳舊、落后的機(jī)床是機(jī)床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，由于長(zhǎng)期自身機(jī)制的不適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)實(shí)力過低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，極大地制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。一方面與世界先進(jìn)機(jī)床制造廠合作，不斷生產(chǎn)出具有世界先進(jìn)水平的各類機(jī)床；另一方面直接購(gòu)進(jìn)了大量的各類機(jī)床。但是，機(jī)床長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷使用，同時(shí)又缺少認(rèn)真的維修與保養(yǎng)，造成機(jī)床嚴(yán)重磨損，喪失了精度；有些機(jī)床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變，或由于技術(shù)力量不足而被長(zhǎng)期閑置，需要使用時(shí)卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑，電控系統(tǒng)不能起動(dòng)；由于新產(chǎn)品制造的需要，原有機(jī)床性能已不能滿足使用要求，急需更新升級(jí)改造；由于世界計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快，原有產(chǎn)品過早停產(chǎn)，給備件更換與維修帶來一定困難；況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5～10年，而我國(guó)大多數(shù)機(jī)床都在超期服役。 (2)新進(jìn)的大批二手機(jī)床成為機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來，許多企業(yè)引進(jìn)了一大批國(guó)外淘汰的舊機(jī)床，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、資料及備件等因素，造成雖廉價(jià)購(gòu)進(jìn)但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面。這里多數(shù)的二手機(jī)床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入，經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。根據(jù)國(guó)際該行業(yè)的記載，即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行徹底改造升級(jí)，也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%左右的價(jià)格。為此，各國(guó)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢(shì)下的各種先進(jìn)制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。 般說來，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性。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。減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。根據(jù)數(shù)控化改造后車床所具備的功能，制訂了車床總體改造方案，并繪制了改造后車床總體裝配圖。為使改造后的車床能夠加工螺紋，在改造時(shí)，在主軸端部通過異軸安裝方式加裝了主軸脈沖編碼器，本文對(duì)脈沖編碼器的安裝方法作了詳細(xì)論述。本文對(duì)粘接工藝的控制作了深入研究。2車床機(jī)械部分改造方案數(shù)控化改造設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足車床總體布局的前提下要盡可能利用原來的零部件，盡量減少改動(dòng)量。例如，CA6140普通車床橫向絲杠的名義直徑為22cm，改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，橫向進(jìn)給絲杠直徑可取20cm或25cm，這樣就可以利用原有的床鞍，不致于因滾珠絲杠直徑選得太大，在原來的空間里放不下。要實(shí)現(xiàn)以上功能，確定總體改造方案如下:(1)拆除原車床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪，用滾珠絲杠替換原有普通滑動(dòng)絲杠，將選取的縱向滾珠絲杠副通過托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上，縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。車床總體改造如圖21所示?？紤]到數(shù)控車床在自動(dòng)加工的過程中負(fù)載切削力隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，為了保證工件表面加工質(zhì)量的一致性、提高工件加工質(zhì)量，主軸要能實(shí)現(xiàn)恒切削速度切削。目前實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速主要有兩種方式，其一是采用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的方式；其二是直接采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速?？紤]到改造的成本，我們決定采用第一種方式，這樣可以利用原車床的三相異步電動(dòng)機(jī)。交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率f，電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p以及轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系式為:n=60f/px(1s)原電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p=2，轉(zhuǎn)差率s=，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與頻率f之間的關(guān)系為:N=。變頻器能方便地與數(shù)控系統(tǒng)連接，控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止和變速。為保證電機(jī)的轉(zhuǎn)速,輸出轉(zhuǎn)矩(功率)特性與機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩(功率)特性相匹配,根據(jù)無級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則,主軸轉(zhuǎn)速采用四檔無級(jí)CA6140/BQ主軸轉(zhuǎn)速圖變速,所設(shè)計(jì)的CA6140/BQ的主軸轉(zhuǎn)速圖如下圖所示 CA6140/BQ主軸轉(zhuǎn)速圖根據(jù)前面所選擇的車床數(shù)控系統(tǒng)GSK980TA的技術(shù)參數(shù)可知，普通車床普通車床普通車床普通車床主軸應(yīng)加裝1024P／，光電編碼器。該編碼器經(jīng)濟(jì)適用，力矩小，多規(guī)格，適應(yīng)多種數(shù)控設(shè)備，其最高許用轉(zhuǎn)速為5000r／min，遠(yuǎn)大于車床主軸最高轉(zhuǎn)速2000r／min。 通常在加工螺紋時(shí)，將其安裝上；不使用時(shí)將其斷開，避免不必要的磨損和信號(hào)干擾，以延長(zhǎng)主軸脈沖發(fā)生器的使用壽命。主軸脈沖編碼器的安裝，通常采用兩種方式:一是同軸安裝，二是異軸安裝，同軸安裝的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是安裝后不能加工穿出車床主軸L的零件，限制了零件的加工長(zhǎng)度。主軸通過主軸箱中58/58和33/33兩級(jí)齒輪(實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比l:1)把動(dòng)力傳遞給掛輪軸X，主軸編碼器1通過支架2固定，并通過聯(lián)軸器3與悶頭4相連，悶頭4通過過盈配合與主軸箱內(nèi)軸X連接，如圖22