【正文】 副的額定動載荷為 8541N可滿足要求 ， 選定精度為 3 級 傳動效率計算 ： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 共 41 頁 ? ? ? ?39。 數(shù)控機床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計計算 選擇脈沖當(dāng)量 : 根據(jù)機床精度要求選擇脈沖當(dāng)量 ， 縱向： ， 橫向： 。左端則將原車床的懸空結(jié)構(gòu)改為支承結(jié)構(gòu) ， 用一個聯(lián)軸套 4 和一根連接短軸 6 把滾珠絲杠 7 與減速器輸出軸 3 連接起來 ， 并通過一對圓螺母 5 實現(xiàn)對整個絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊 ， 以提高其軸向剛度?？拷僮髡咭欢?， 布置一根支撐短軸 11， 通過套筒聯(lián)軸器 10 與滾珠絲杠 7 連接起來。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造 橫向滾珠絲杠也采用一端固定 ， 一端浮動 ， 三點支承的形式 ， 也通過雙螺母螺紋預(yù)緊方式消除絲杠和螺母間的間隙 ， 如圖 5 所示。 同時 ， 為提高傳動剛度和消除間隙 ， 采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu) 。最終決定采用西門子經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng) SINUMERIK 802S base line。SINUMERIK 802S base line 是西門子公司專門為中國數(shù)控機床市場開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型 CNC 控制系統(tǒng)。為便于安裝滾珠絲杠副 ，絲杠采用分體式 ， 用套筒聯(lián)軸器實剛性聯(lián)接 ； (2) 橫向驅(qū)動電機及齒輪減速器安裝在床鞍的后部 (相對操作者 ) ， 縱向驅(qū)動電機陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 5 頁 共 41 頁 及齒輪減速 裝置安裝在機床的右端 ， 靠 近尾座的位置 ； (3) 要實現(xiàn)自動換刀 ， 需拆除原手動刀架 ， 在小拖板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架 ； (4) 為了使改造后的車床能夠加工螺紋 ， 需要加裝主軸脈沖編碼器 ， 以實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測 ， 編碼器安裝在掛輪箱內(nèi) ； (5) 為使加工過程中不超程 ， 縱橫向要安裝行程限位開關(guān) ； (6) 為實現(xiàn)回參考點的動作 ， 必須在縱橫向安裝接近開關(guān) ； (7) 縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護(hù)罩 ， 以防臟物、油污和切屑等進(jìn)入 ， 機床整體也要加裝防護(hù)罩 ， 以防止加工過程中的切屑飛濺傷人 ； (8) 考慮到改造的成本 ， 盡可能采用可靠性高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。有了硬件，軟件才能有效地運行。 （ 3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 ： 任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。 因為開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。由于要求 CA6140 車床加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動連續(xù)控制系統(tǒng)。 總體方案的論證 對于普通機床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計方案時，應(yīng)考慮在滿足設(shè)計要求的前提下，對機床的改動應(yīng)盡可能少，以降低成本。利用微型計算機改造現(xiàn)有的普通車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機械傳動的進(jìn)給和手動控制的刀架轉(zhuǎn)位， 進(jìn)給改造成由計算機控制的刀架自動轉(zhuǎn)位以及自動進(jìn)給的自動加工機床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。所以說，本畢業(yè)設(shè)計實例具有典型性和實用性。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。我國經(jīng)濟(jì)資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的 需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。 舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。我國數(shù)控 機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。 2. 加工精度高； 3. 生產(chǎn)效率高； 4. 減輕勞動強度，改善勞動條件； 5. 良好的經(jīng)濟(jì)效益； 6. 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。 數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品， 它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 3 頁 共 41 頁 發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。 機床作為機械制造業(yè) 的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計算機技術(shù)的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動化控制的新一代機床－數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用，應(yīng)此數(shù)控化改造使原有的機械結(jié)構(gòu)更為簡單； ⑤熟悉了解設(shè)備、便于操作維修，降低了操作者的技術(shù)要求，更易提高管理水平； ⑥可充分利用現(xiàn)有的條件。數(shù)控改造費用僅為 新購一臺數(shù)控機床的 15％～ 25％，同購置新機床相比，一般可以節(jié)省 75％～ 85％的費用。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然。 完全用數(shù)控機床替換根本不可能，而且被替代下的機床閑置起來又會造成浪費；在國內(nèi)，訂購新數(shù)控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需；要較好地解決上述問題，應(yīng)走普通機床數(shù)控改造之路。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 2 頁 共 41 頁 第一章 概述 數(shù)控機床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批及多變零件的加工問題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，但是數(shù)控機床的應(yīng)用也受到其他條件的限制。 因此，要縮小我國同工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距 ,我們必須在機械制造裝備方面大下功夫，其中最重要的一個方面就是增加數(shù)控機床在機械制造裝備中的比重 [1]。 工業(yè)發(fā)達(dá)國家都非常注重機械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。 隨著機械制造生產(chǎn)模式的演變 ,對機械制造裝備提出了不同的要求 .在 50 年代“剛性 ”生產(chǎn)模式下，通過提高效率，自動化程度 ,進(jìn)行單一或少品種的大批量生產(chǎn)，以“規(guī)模經(jīng)濟(jì) ”實現(xiàn)降低成本和提高質(zhì)量的目的。 SINUMERIK802S base line 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 II 頁 共 41 頁 目 錄 引 言 ....................................................1 第一章 概述 .............................................2 第二章 總體方案的設(shè)計 ..................................4 設(shè)計任務(wù) ............................................... 4 總體方案的論證 ......................................... 4 總體方案的確定 ......................................... 4 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 .......................................... 5 第三章 機械部分改造 .....................................6 機械傳動方式 ............................................ 6 數(shù)控機床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計計算 .......................... 6 選擇脈沖當(dāng)量 : ...................................... 6 算切削力 : .......................................... 6 滾珠絲杠螺母副的計算和選型橫向進(jìn)給絲杠 : .................. 7 計算進(jìn)給牽引力 Fm (N) ................................ 7 計算最大動負(fù)載 C： ................................... 7 選擇滾珠絲杠螺母副： ................................. 7 傳動效率計算 ： ...................................... 7 剛度驗算 ............................................ 8 校核 ................................................ 9 齒輪傳動比計算 ： ....................................... 14 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 III 頁 共 41 頁 步進(jìn)電機的計算和選型： ................................. 14 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 ： ................................. 14 電機力矩的計算機： ................................. 15 步進(jìn)電機空載啟動頻率和切削時的工作頻率： ........... 17 縱向進(jìn)給系統(tǒng) ........................................... 17 設(shè)計參數(shù) .......................................... 18 齒輪傳動比計算 .................................... 18 滾珠 絲杠的計算及選擇 ............................... 18 校核 .............................................. 20 機械部分改造 ........................................... 23 主軸脈沖編碼器的安裝 ................................... 25 第四章 數(shù)控系統(tǒng)選擇 ....................................26 西門子數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點 ................................... 26 數(shù)控連線圖 ............................................. 27 步進(jìn)電動機的控制 ....................................... 27 步進(jìn)電動機的開環(huán)控制 ................................ 28 步進(jìn)電動機傳動控制 .................................. 29 步進(jìn)電動機的 PLC 傳動控制 ............................ 31 PLC 數(shù)控系統(tǒng)需解決的問題 ............................... 33 PLC 輸入、輸出（ I/O）點數(shù)確定 .......................... 35 驅(qū)動程序（梯形圖）設(shè)計 ................................ 35 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 IV 頁 共 41 頁 總程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................... 36 手動程序梯形圖設(shè)計 .................................. 36 電氣部分改造 .......................................... 36 結(jié) 論 ................................................39 致 謝 ................................................40 參考文獻(xiàn) ................................................41 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 1 頁 共 41 頁 引 言 制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國防實力。 [關(guān)鍵詞 ] 普通車床；數(shù)控化改造； SINUMERIK802S base line Numerical Control Transformation of C6140 Common Lathe Abstract ： Takes CA6140 type mon lathe