【正文】 .......................................................1 國內(nèi)外數(shù)控化改造的現(xiàn)狀 .................................1 項目的來源及研究意義 ...................................2 改造方案的可行性分析 ...................................2 本文研究的主要內(nèi)容 .....................................3第二章 X5032 立式銑床總體設計 ..............................................................4 X5032立式銑床數(shù)控化改造的調(diào)查研究與方案設計 .......................4 國內(nèi)立式銑床數(shù)控改造的成功案例調(diào)查 .........................4 數(shù)控系統(tǒng)及進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選擇 ...........................5 主傳動軸系統(tǒng)改造方案 .......................................6 X5032立式銑床數(shù)控改造的總體方案 .......................7 本章小結(jié) ...............................................8第三章 X5032 立式銑床主傳動系統(tǒng)的改造 .............................................9 交流主軸驅(qū)動裝置的特性 ..................................................................9 交流變頻主軸驅(qū)動裝置的特性 .................................9 交流伺服主軸裝置的特性 ....................................10 主軸驅(qū)動裝置的接口 ....................................10 主軸驅(qū)動裝置的選型 ....................................13 主軸系統(tǒng)的特點和適用范圍 ...................................13 功率選擇 ..................................................15 數(shù)控機床的主軸系統(tǒng) ........................................................................15 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的要求 ..................................16 主軸的傳動方式 ............................................16 主軸換擋 ..................................................17 主軸定向功能 ..............................................18 主軸進給功能 ..............................................21 本章小結(jié) ...........................................................................................22第四章 X5032 立式銑床伺服進給系統(tǒng)的改造 .......................................23 伺服進給系統(tǒng)基礎 ......................................23 滾珠絲杠螺母副 ........................................24 X5032立式銑床進給系統(tǒng)的改造思路 ......................25 進給部件的配置計算與選配 ...........................................................26 X、Y 軸滾珠絲杠和伺服電機的選擇與計算 ......................26 Y、Z 軸絲杠和伺服電機選擇與計算 [4]..........................35 本章小節(jié) ............................................................................................35第五章 X5032 立式銑床數(shù)控系統(tǒng)設計 ....................................................37 華中世紀星 21M數(shù)控系統(tǒng)簡介 ............................37 數(shù)控電氣系統(tǒng)的組成及連接 ..............................37 主控電路的設計 ........................................39 數(shù)控系統(tǒng)中的 PLC程序設計 ..............................41 數(shù)控系統(tǒng)中 PLC 的作用 ......................................41 X5032 銑床數(shù)控系統(tǒng) PLC 控制框架設計 .........................42 系統(tǒng)調(diào)試與誤差補償 ........................................................................43 HNC21M 系統(tǒng)調(diào)試步驟 .......................................43 改造后數(shù)控系統(tǒng)的初上電 ....................................44 PLC 編制程序的調(diào)試 .........................................44 華中 HNC21M 參數(shù)設定 ......................................44 本章小結(jié) ............................................................................................48第六章 結(jié)論和展望 .....................................................................................49 結(jié)論 ......................................................................................................49 操控性與機床精度方面 ......................................49 加工范圍與經(jīng)濟性方面 ......................................49 工作展望 ..............................................................................................50參考文獻 ..........................................................................................................52致謝 ..................................................................................................................53吉林工業(yè)職業(yè)技術學院I摘 要本文從經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠性等方面考慮對 X5032 普通立式銑床進行數(shù)控改造立項研究時，結(jié)合 X5032 型立式銑床進行主運動、進給運動傳動系統(tǒng)、電路改造設計、PLC 設計與編程、數(shù)控裝置分析、計算以及選型匹配。使機床數(shù)控改造后，數(shù)控銑床具備程序存儲和編輯等功能；主軸變頻交流電機達到 503000RPM/min 的無級調(diào)速；機床實現(xiàn)三軸聯(lián)動；系統(tǒng)可控制起止和故障報警；能夠進行微機通訊等；數(shù)控化改造的機床具有剛性良好；摩擦小，傳動間隙可以控制等。去除原機床縱、橫向與垂向的齒輪進給傳動系統(tǒng)、進給手柄等，將伺服電機與滾珠絲杠連接。使用交流變頻調(diào)速器來對主軸電機進行變頻調(diào)速。具備低價格、配置靈活、高性能、使用簡單容易的特點?？朔酝喴讛?shù)控系統(tǒng)功能的缺點，具備手工編程簡單，機床操作容易、加工適用范圍廣，并可通過 CAM 軟件編程實現(xiàn)各種復雜曲面的軌跡邏輯控制，實現(xiàn)對復雜零件曲面的完美加工。從而系統(tǒng)地進行了軟、硬件的聯(lián)合調(diào)試，并對實驗結(jié)果進行全面分析與總結(jié)；并提出了改進的措施。關鍵詞：數(shù)控化改造 伺服驅(qū)動 數(shù)控系統(tǒng) 調(diào)試與檢測 誤差調(diào)整吉林工業(yè)職業(yè)技術學院1第一章 緒 論 國內(nèi)外數(shù)控化改造的現(xiàn)狀現(xiàn)代機械制造業(yè)的一次偉大的革命那就是數(shù)控技術的應用及快速發(fā)展，東西方工業(yè)發(fā)達的國家相繼都把發(fā)展應用數(shù)控技術作為工業(yè)技術革新的重點戰(zhàn)略。當前，數(shù)控技術已經(jīng)廣泛應用于在國內(nèi)的航空軍事、機械加工、汽車制造、化工生產(chǎn)、公共交通、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域等方面得到迅速而廣泛地應用。隨著數(shù)控機床應用范圍的逐漸擴大，現(xiàn)代機械制造業(yè)正面臨著解決零件批量小，產(chǎn)品形狀復雜，結(jié)構(gòu)多變，加工精度要求卻較高的生產(chǎn)工藝要求，所以越來越多的企業(yè)將目光投向數(shù)控機床設備。因此，從企業(yè)的實際需求與經(jīng)濟性來看，對普通機床的數(shù)控化改造就顯得尤為重要，主要表現(xiàn)在：1．數(shù)控機床可加工形狀復雜的曲線表面零件；2．數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床生產(chǎn)效率可提高 37 倍；3．可有效實訓工序的集中，減少零件加工的生產(chǎn)輔助時間；4．加工零件的精度高，產(chǎn)品尺寸與形狀精度一致性好；5．具備自動報警監(jiān)控、自動補償、自動保護等多種強大功能，可實現(xiàn)有限時長的無人值守 [1]。使用這些機床加工出來的產(chǎn)品普遍質(zhì)量低，成本高，在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響企業(yè)生存與發(fā)展。因此就必須大力提倡普通機床的數(shù)控化改造 [2]。 項目的來源及研究意義我國是機械加工機床設備的產(chǎn)銷大家。但是國內(nèi)的數(shù)控機床的品種和規(guī)格很多。而采用數(shù)控機床可以解放一些勞動強度大的手工操作。因此，我們提出了這一普通機床數(shù)控化改造的研究課題。數(shù)控機床改造的評定指標是改造后數(shù)控機床的可靠性、可維修性、先進性、經(jīng)濟性等方面；對改造后的數(shù)控機床的設備狀態(tài)、精度與性能、穩(wěn)定性等方面進行全面的評估，給出進一步調(diào)整與精度控制的思路與方法。由于 X5032 普通立銑的適應性差，生產(chǎn)效率低，應用成本高。通過機床數(shù)控化改造能夠效解決這些問題；并且能通過數(shù)控化改造提高機床的加工性能與加工范圍，提高機床的精度和加工效率，實現(xiàn)原有生產(chǎn)設備的低成本高效率的數(shù)控化改造升級。數(shù)控化改造可以根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)需求合理安排改造時間，在確保生產(chǎn)順利進行的基礎上進行數(shù)控化改造，吉林工業(yè)職業(yè)技術學院3可以達到既保證生產(chǎn)效益，又能控制改造成本的目的 [3]。 本文研究的主要內(nèi)容普通機床的數(shù)控化改造在現(xiàn)今的企業(yè)生產(chǎn)實踐中，將起到降低成本，提高生產(chǎn)效率的重要作用，然而目前我國企業(yè)生產(chǎn)中主要使用的設備仍然是普通機床，僅復雜而精度要求高的零件才使用數(shù)控機床。針對數(shù)控化改造涉及到主傳動、進給傳動、強電控制與 PLC 系統(tǒng)、數(shù)控裝置及元件等內(nèi)容，開展以下幾個方面的工作：1．X5032 機床數(shù)控化改造總體方案設計 在原有機床的基礎上進行數(shù)控化改造的總體設計，然后對原機床的機床布局、結(jié)構(gòu)剛性特征進行分析，確定改造將選用的電機、絲杠等核心零部件的規(guī)格，以及進行伺服進給系統(tǒng)的運動和動力設計。2．機床改造電氣控制系統(tǒng)的選定 結(jié)合原有機床條件以及經(jīng)濟型數(shù)控機床的控制特點，分析研究本次改造數(shù)控系統(tǒng)與強電電路的接口電路。3．制定改造工作過程方案 決策制定后，進行系統(tǒng)軟、硬件的聯(lián)合調(diào)試、數(shù)控系統(tǒng)中的 PLC 程序設計及調(diào)試、數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試的方案與步驟，確保數(shù)控機床的精度與穩(wěn)定性。通過改進使數(shù)控改造扣的機床能夠達到更具高效性、更具經(jīng)濟性，功能上也更加強的目的，能夠適應企業(yè)數(shù)控化改造后設備的工作穩(wěn)定性與加工精度的需要。目前，數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)一般采用交流電機或直流電機的無級調(diào)速系統(tǒng)，優(yōu)點是機械機構(gòu)大幅度減化，易于實現(xiàn)自動調(diào)速、連續(xù)變速和在工作中帶負載變速。為了擴大調(diào)速范圍，克服無級調(diào)速電機的低速下的缺點，以及滿足某些低轉(zhuǎn)速、大扭矩的特殊機械使用性能要求，也可以采用齒輪變速與無級調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。由于采用華中世紀星 HNC21M 銑削數(shù)控系統(tǒng)，具有 英寸彩色液晶顯示器，顯示機床的工作狀態(tài)，并具有實時圖形顯示功能。X、Y 和 Z 軸進給軸的重復定位精度 25。因為提高了伺服電機功率、增加輸出軸的規(guī)格尺寸，改造后的切削用量可以相應增大。博順模具制造公司針對一臺 X5032 普通立式銑床進行數(shù)控化改造，采用吉林工業(yè)職業(yè)技術學院5DSIEMN802數(shù)控系統(tǒng)與 X、Y、Z 軸采用 UESIMODRV61伺服驅(qū)動系統(tǒng)，將原機床的普通傳動絲杠更換為精密的滾