CA6140普通車床數(shù)控改造畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿

1、目 錄第一章 車床數(shù)控改造的總體構(gòu)思與技術(shù)方案1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.2 總體方案的論證1.3 總體改造方案的確定1.4 機(jī)械部分的改造1.5 數(shù)控部分的改造第二章 普通車床主要結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造2.1 數(shù)控系統(tǒng)2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇2.1.2電氣控制原理2.2 縱向（Z向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造2.2.1 改造思路2.2.3縱向進(jìn)給切削力的確定2.2.4 縱向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型2.2.5 實(shí)施步驟2.3 橫向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造2.3.1 改造思路2.3.2 實(shí)施步驟2.4 刀架2.4.1改造思路2.4.2實(shí)施步驟2.5 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)與滑動(dòng)導(dǎo)軌的改造2.5.1改造思路2.5.2 實(shí)施步驟2

2、.5.3 滑動(dòng)導(dǎo)軌2.6 編碼器2.6.1 改造思路2.6.2實(shí)施步驟第三章 光柵尺安裝與調(diào)試3.1 光柵尺的安裝3.2 光柵尺的校正第四章 CA6140數(shù)控改造步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)4.1 步進(jìn)電機(jī)的工作方式4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇4.2.1 CA6140縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定4.2.2 CA6140橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定第五章 數(shù)控機(jī)床精度的控制5.1 反向偏差5.2定位精度第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)致謝參考文獻(xiàn)第一章 車床數(shù)控改造的總體構(gòu)思與技術(shù)方案本次改造的普通車床型號(hào)為CA6140，長度750毫米（如圖2.1）。數(shù)控改造主要包括傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械改造和數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)。為簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，擬采用步進(jìn)電

3、機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。通過控制縱、橫進(jìn)給系統(tǒng)，保證改造后的車床具有定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、暫停等功能。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠；為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。圖2.1 CA6140車床實(shí)物圖1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。1.2 總體方案的論證 對(duì)于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在滿

4、足設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本。(1) 控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求CA6140車床加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 （3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件

5、才能有效地運(yùn)行。在設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中，CPU的選擇是關(guān)鍵，選擇CPU應(yīng)考慮以下要素： a) 時(shí)鐘頻率和字長與被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度和精度密切相關(guān)； b) 可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量與數(shù)控功能的強(qiáng)弱相關(guān)； c) I/O口擴(kuò)展的能力與對(duì)外設(shè)控制的能力相關(guān)。 除此之外，還應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用場合、控制對(duì)象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機(jī)，主要是因?yàn)樗鼈兊呐涮仔酒阋?，普及性、通用性?qiáng)，制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。本設(shè)計(jì)中是以MCS-51系列單片機(jī)，51系列相對(duì)48系列指令更豐富，相對(duì)96系列價(jià)

6、格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是8031單片機(jī)。本設(shè)計(jì)以8031芯片為核心，增加存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、接口和面板操作開關(guān)組成的控制系統(tǒng)。1.3 總體改造方案的確定 CA6140車床主要用于對(duì)中小型軸類、盤類及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有：能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同切削速度的主軸變速；刀架能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具有在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具的功能；加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)加工螺紋的螺距或?qū)С?。這些內(nèi)容就是數(shù)控化改造后數(shù)控系統(tǒng)需要控制的對(duì)象。 數(shù)控機(jī)床

7、由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三部分組成。普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù)，提高車床的加工精度和生產(chǎn)效率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造具體方案時(shí)，所遵循的原則是在滿足需要的前提下，對(duì)原有車床盡可能減少改動(dòng)，以降低改成本。改造中需要解決的問題是：將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手動(dòng)控制的轉(zhuǎn)位刀架改造成數(shù)控裝置控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)進(jìn)給的數(shù)控加工車床。根據(jù)CA6140A車床的有關(guān)資料，確定總體方案為： 利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的加工程序進(jìn)行運(yùn)算處理，發(fā)出的進(jìn)給指令通過I/O接口輸出給X軸和Z軸步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，由螺母帶動(dòng)刀架直線移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。換刀

8、指令通過刀架控制器控制三相電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位功能，由脈沖編碼器協(xié)調(diào)完成螺紋車削功功能。總體方案設(shè)計(jì)圖如下：圖2.2總體方案設(shè)計(jì)圖1.4 機(jī)械部分的改造 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。為此，各國的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種先進(jìn)制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。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。 (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)，保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速機(jī)構(gòu)，這樣既保留了機(jī)床原有的功能，又降低了改造工作量，如果要自動(dòng)改變切削速度，可采用交流變頻調(diào)速，這樣改造成本較高，本次改造主傳動(dòng)系統(tǒng)不做任何改動(dòng)。(2) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)改造 縱、橫向傳動(dòng)全

9、部用滾珠絲杠（傳動(dòng)效率高，達(dá)到90%）。（拆除原有的掛輪系統(tǒng)、進(jìn)給箱、溜板箱、光桿），在溜板下加裝滾珠絲杠螺母托架，在滾珠絲杠的頭、尾部加裝接套、接桿及支承。1.5 數(shù)控部分的改造 為降低改造成本，決定采用開環(huán)控制方式對(duì)X軸和Z軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低，調(diào)試、維護(hù)方便，一般用于精度不高的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床。本次改造的機(jī)床主要用于粗加工。（如圖2.3）圖 2.3 數(shù)控系統(tǒng)改造硬件框圖第二章 普通車床主要結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造二.1 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的靈魂，其性能的穩(wěn)定性直接影響零件的加工的尺寸精度、位置精度及操作工人的人身安全。一般的，普通車床數(shù)控改造時(shí)，由于需要加工圓錐、圓弧

10、等曲面，需要選擇兩軸聯(lián)動(dòng)控制的數(shù)控系統(tǒng)。2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 （1）步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng) 該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。 該系統(tǒng)

11、結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 （2） 異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 （3） 交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉

12、環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。 當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內(nèi)公司如中國珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。 選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶的要求。2.1.2電氣控制原理（1）主軸控制系統(tǒng)： 主軸

13、采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)由西門子440變頻器US控制，其動(dòng)力由U、V、W三相電源經(jīng)變頻器US提供，主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由指令控制經(jīng)PLC輸出再經(jīng)變頻器US控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)XS9口直接連到變頻器US控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，若出現(xiàn)故障，則由變頻器US發(fā)出信號(hào)經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。主軸控制系統(tǒng)原理圖如圖3.1 所示：圖3.1 主軸控制系統(tǒng)原理圖 （2）Z軸進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)： Z軸采用松下伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)由松下伺服模塊控制，其動(dòng)力由R、S、T三相電源經(jīng)伺服模塊提供，伺服電機(jī)控制刀架的Z（縱向）進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進(jìn)給速度與進(jìn)給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出

14、，它們與數(shù)控系統(tǒng)的接口為XS30-XS33，若出現(xiàn)故障，則由伺服模塊發(fā)出信號(hào)經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。如圖3.2（3） X軸進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)： X軸電機(jī)采用雷賽步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由雷賽伺服模塊控制，其動(dòng)力由+V1電源經(jīng)伺服模塊提供，步進(jìn)電機(jī)控制刀架的X（橫向）進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進(jìn)給速度與進(jìn)給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，它與數(shù)控系統(tǒng)的接口為XS30，若出現(xiàn)故障，則由伺服模塊發(fā)出信號(hào)經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。 如圖3.2圖3.2 X、Y、Z、A軸伺服控制電氣圖（4）刀架控制電路： 刀架電機(jī)采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)由繼電器模塊

15、控制，刀架電機(jī)控制刀架的換刀（正反轉(zhuǎn)）及轉(zhuǎn)動(dòng)角度指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，若出現(xiàn)故障，則由PLC發(fā)出信號(hào)輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。 控制原理圖如圖3.3 圖3.3 刀架電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 （5） 光柵尺控制電路： 光柵尺通過測量反饋控制刀架進(jìn)給與后退量的實(shí)際尺寸與指令尺寸的誤差大小反饋給數(shù)控系統(tǒng)，若誤差太大超出允許誤差范圍，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)加工情況進(jìn)行時(shí)時(shí)調(diào)整，若出現(xiàn)故障，由系統(tǒng)判斷故障類型并在顯示器上報(bào)警顯示報(bào)警號(hào)。 控制原理圖如圖3.4圖3.4 光柵尺控制電路原理圖2.2 縱向（Z向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造2.2.1 改造思路 絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要

16、取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動(dòng)絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級(jí)，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)格較低，但難以滿足精度較高的零件加工?？v向進(jìn)給系統(tǒng)由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)大拖板左右縱向移動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)安裝在縱向絲杠的右端。2.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)加工最大直徑：在床面上400mm，在床鞍上210 mm；加工最大長度：1 000 mm；溜板及刀架重力：縱向800 N；刀架快速速度：縱向24m/min；最大進(jìn)給速度：縱向O8 mmin；主電動(dòng)機(jī)功率：P主=

17、7，5 kW；起動(dòng)加速時(shí)間：30 ms；機(jī)床定位精度：0015 mm。根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量p，縱向：001mm步；橫向：0005 mm步。2.2.3縱向進(jìn)給切削力的確定P主Pm/m=FzV*10-3/m （3-1） （3-1）式中m =0.750.85;V-主軸傳遞全部功率時(shí)的最低速度主切削力Fz按經(jīng)驗(yàn)公式估算：Fz=0.67Dmax1.5=5360N （3-2） （3-2）式中Dmax為車床床面上加工的最大直徑按切削力各分力比Fz：Fx ：Fy =1：025：04Fx=5360025=1340NFy=5360O40=2144N2.2.4 縱向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型滾珠絲杠工作

18、原理及特點(diǎn)：滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中使用最廣泛的傳動(dòng)裝置。在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)裝入滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在螺旋滾道內(nèi)滾動(dòng)，迫使二者發(fā)生軸向相對(duì)位移。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來， 在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間構(gòu)成一個(gè)閉合回路。由于滾珠的存在，絲杠與螺母之間是滾動(dòng)摩擦，僅在滾珠之間存在滑動(dòng)摩擦。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)有下列特點(diǎn):摩擦損失小、傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率可達(dá)0.920.96，是普通滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的34倍，而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為滑動(dòng)

19、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的四分之一。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏度高、低速時(shí)無爬行、由于主要存在的是滾動(dòng)摩擦，不僅動(dòng)、靜摩擦因數(shù)小，且其差值也很小，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，動(dòng)作靈敏，即使在低速情況下也不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。軸向剛度高、反向定位精度高，由于可能完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度，反向時(shí)無空行程，定位精度高。磨損小、壽命長、維護(hù)簡單，使用壽命是普通滑動(dòng)絲杠的410倍。傳動(dòng)具有可逆性、不能自鎖，由于摩擦因數(shù)小，不能自鎖因而使該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)具有可逆性，即不僅可以把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，而且還可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同步性好，用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置時(shí)，可獲

20、得較好的同步性。有專業(yè)廠生產(chǎn)，選用配套方便，目前滾珠絲杠不僅廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，而且越來越多地代替普通絲杠螺母機(jī)構(gòu)，用于各種精密機(jī)床和精密裝置。(1)計(jì)算進(jìn)給牽引力FmFm= KFx+f(Fz+G) （3-3）=1151340+016(5360+800)=2530N（3-3）式中 K考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取K=115；f滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，?。?15018；G溜板及刀架重力，G=800N。(2)計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 Cm=, （3-4）L=60nT/106 n=1000Vs/L。（3-4）式中L滾珠絲杠導(dǎo)程，初選L。=8mm；Vs最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的(1213)，此

21、處Vmax=08mmin；T使用壽命，數(shù)控機(jī)床用滾動(dòng)絲杠壽命15000h；fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取121.5L壽命，以106r為1單位。n=1000Vs/L。=10000805/8=50rmin，L=60nT/106 = L=60*50*15000/106=45Cm= C=(3) 縱向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的選型滾珠絲杠副選擇的主要依據(jù)是工作動(dòng)負(fù)荷Cm (N)必須小于滾珠絲杠的額定動(dòng)負(fù)荷Ca(N),即必須滿足: Cm 0.02mm，但沒有補(bǔ)償功能。對(duì)這類機(jī)床，在某些場合下，可用編程法實(shí)現(xiàn)單向定位，清除反向間隙，在機(jī)械部分不變的情況下，只要低速單向定位到達(dá)插補(bǔ)起始點(diǎn)，然后再開始插補(bǔ)加工。插補(bǔ)進(jìn)給中

22、遇反向時(shí)，給反向間隙值再正式插補(bǔ)，即可提高插補(bǔ)加工的精度，基本上可以保證零件的公差要求。 對(duì)于其他類別的數(shù)控機(jī)床，通常數(shù)控裝置內(nèi)存中設(shè)有若干個(gè)地址，專供存儲(chǔ)各軸的反向間隙值。當(dāng)機(jī)床的某個(gè)軸被指令改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，數(shù)控裝置會(huì)自動(dòng)讀取該軸的反向間隙值，對(duì)坐標(biāo)位移指令值進(jìn)行補(bǔ)償、修正，使機(jī)床準(zhǔn)確地定位在指令位置上，消除或減小反向偏差對(duì)機(jī)床精度的不利影響。 一般數(shù)控系統(tǒng)只有單一的反向間隙補(bǔ)償值可供使用，為了兼顧高、低速的運(yùn)動(dòng)精度，除了要在機(jī)械上做得更好以外，只能將在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)測得的反向偏差值作為補(bǔ)償值輸入，因此難以做到平衡、兼顧快速定位精度和切削時(shí)的插補(bǔ)精度。 對(duì)于FANUC0i、FANUC18i等數(shù)控

23、系統(tǒng)，有用于快速運(yùn)動(dòng)(G00)和低速切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(G01)的兩種反向間隙補(bǔ)償可供選用。根據(jù)進(jìn)給方式的不同，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)選擇使用不同的補(bǔ)償值，完成較高精度的加工。 將G01切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)測得的反向間隙值A(chǔ) 輸入?yún)?shù)NO11851(G01的測試速度可根據(jù)常用的切削進(jìn)給速度及機(jī)床特性來決定)，將G00測得的反向間隙值B 輸入?yún)?shù)NO11852。需要注意的是，若要數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行分別指定的反向間隙補(bǔ)償，應(yīng)將參數(shù)號(hào)碼1800的第四位(RBK)設(shè)定為1；若RBK設(shè)定為0，則不執(zhí)行分別指定的反向間隙補(bǔ)償。G02、G03、JOG與G01使用相同的補(bǔ)償值。5.2定位精度 數(shù)控機(jī)床的定位精度是指所測量的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)

24、控系統(tǒng)控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度，是數(shù)控機(jī)床有別于普通機(jī)床的一項(xiàng)重要精度，它與機(jī)床的幾何精度共同對(duì)機(jī)床切削精度產(chǎn)生重要的影響，尤其對(duì)孔隙加工中的孔距誤差具有決定性的影響。一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以從它所能達(dá)到的定位精度判出它的加工精度，所以對(duì)數(shù)控機(jī)床的定位精度進(jìn)行檢測和補(bǔ)償是保證加工質(zhì)量的必要途徑。 （1）定位精度的測定 目前多采用雙頻激光干涉儀對(duì)機(jī)床檢測和處理分析，利用激光干涉測量原理，以激光實(shí)時(shí)波長為測量基準(zhǔn)，所以提高了測試精度及增強(qiáng)了適用范圍。檢測方法如下： 安裝雙頻激光干涉儀；在需要測量的機(jī)床坐標(biāo)軸方向上安裝光學(xué)測量裝置；調(diào)整激光頭，使測量軸線與機(jī)床移動(dòng)軸線共線或平行，即將光路預(yù)調(diào)準(zhǔn)直；待激光

25、預(yù)熱后輸入測量參數(shù)；按規(guī)定的測量程序運(yùn)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行測量；數(shù)據(jù)處理及結(jié)果輸出。（2）定位精度的補(bǔ)償 若測得數(shù)控機(jī)床的定位誤差超出誤差允許范圍，則必須對(duì)機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償。常用方法是計(jì)算出螺距誤差補(bǔ)償表，手動(dòng)輸入機(jī)床CNC系統(tǒng)，從而消除定位誤差，由于數(shù)控機(jī)床三軸或四軸補(bǔ)償點(diǎn)可能有幾百上千點(diǎn)，所以手動(dòng)補(bǔ)償需要花費(fèi)較多時(shí)間，并且容易出錯(cuò)?，F(xiàn)在通過RS232接口將計(jì)算機(jī)與機(jī)床CNC控制器聯(lián)接起來，用VB編寫的自動(dòng)校準(zhǔn)軟件控制激光干涉儀與數(shù)控機(jī)床同步工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床定位精度的自動(dòng)檢測及自動(dòng)螺距誤差補(bǔ)償，其補(bǔ)償方法如下：備份CNC控制系統(tǒng)中的已有補(bǔ)償參數(shù)；由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生進(jìn)行逐點(diǎn)定位精度測量的機(jī)床CNC程序，并

26、傳送給CNC系統(tǒng)；自動(dòng)測量各點(diǎn)的定位誤差；根據(jù)指定的補(bǔ)償點(diǎn)產(chǎn)生一組新的補(bǔ)償參數(shù)，并傳送給CNC系統(tǒng)，螺距自動(dòng)補(bǔ)償完成；重復(fù)進(jìn)行精度驗(yàn)證。根據(jù)數(shù)控機(jī)床各軸的精度狀況，利用螺距誤差自動(dòng)補(bǔ)償功能和反向間隙補(bǔ)償功能，合理地選擇分配各軸補(bǔ)償點(diǎn)，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到最佳精度狀態(tài)，并大大提高了檢測機(jī)床定位精度的效率。 定位精度是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要指標(biāo)。盡管在用戶購選時(shí)可以盡量挑選精度高誤差小的機(jī)床，但是隨著設(shè)備投入使用時(shí)間越長，設(shè)備磨損越厲害，造成機(jī)床的定位誤差越來越大，這對(duì)加工和生產(chǎn)的零件有著致命的影響。采用以上方法對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差、定位精度進(jìn)行準(zhǔn)確測量和補(bǔ)償，可以很好地減小或消除反向偏差對(duì)機(jī)床精度的不

27、利影響，提高機(jī)床的定位精度，使機(jī)床處于最佳精度狀態(tài)，從而保證零件的加工質(zhì)量。第六章 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了機(jī)械課程設(shè)計(jì)和其它課程地理論和實(shí)際知識(shí)，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般能力，樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了分析和解決問題的能力，使我對(duì)知識(shí)有了一次更大的了解；還有對(duì)設(shè)計(jì)工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一定條件。改造后普通車床適合于汽車、石油機(jī)械、軍工等多種行業(yè)的機(jī)械加工，主要用于軸類、盤類的精加工和半精加工，可以加工內(nèi)、外圓柱表面、錐面、車削螺紋、鏜孔、鉸孔以及各種曲線回轉(zhuǎn)體。改造夠成的數(shù)控車床采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶不同的需求，配備不同的裝置及附件。 在整個(gè)機(jī)床的改造過程中涉及到許多測試、調(diào)試問題，在硬件設(shè)備改造安裝好好，需對(duì)機(jī)床的機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，對(duì)插補(bǔ)（