普通車床的數(shù)控化改造培訓(xùn)資料

普通車床的數(shù)控化改造第一章緒論1.1本文選題的背景及意義1.1.1金屬切削機(jī)床及其在國民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，他是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又被稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”。機(jī)床的母機(jī)屬性決定了它在國民經(jīng)濟(jì)中的地位。機(jī)床工業(yè)為各種類型的機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。一個(gè)國際機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上標(biāo)志著這個(gè)國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性術(shù)密集度及自動化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。它與普通機(jī)床相比,其優(yōu)越性是顯而易見的,不僅零件加工精度高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,且自動化程度極高,可減輕工人的體力勞動強(qiáng)度,大大提高了生產(chǎn)效率,特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工,因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要。1.1.3數(shù)控機(jī)床在我國的發(fā)展現(xiàn)狀我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢,一方面國內(nèi)市場對各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求,而另一方面卻有不少國產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓,國外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場。90年國外數(shù)控機(jī)床在我國市場這種現(xiàn)象的出現(xiàn),除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外,一個(gè)主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn),新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用機(jī)床)的開發(fā)周期長,從而不能及時(shí)針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說,這個(gè)問題反映在下列五個(gè)方面:(1)我國機(jī)床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15~18個(gè)月,其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為5~8個(gè)些先進(jìn)機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6~9個(gè)月,其中設(shè)計(jì)約1.5~2個(gè)月,只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國外先進(jìn)水平有很大的差距。(2)我國工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具(如分析和評價(jià)軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及機(jī)床性能測試裝置等),自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低,往往需要反復(fù)試制才能定型,從而可能錯(cuò)過新產(chǎn)品推向市場的良機(jī)。(3)用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求,這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國外,這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周,而在我國機(jī)床廠用手工操作就至少需1~2個(gè)月,且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門,常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象,影響了產(chǎn)品的質(zhì)量(4)現(xiàn)在我國工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù),他們的專業(yè)知識和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足,又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。(5)由于長期以來形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門分立,缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式,不能從制訂技術(shù)方案開始就融入各方面的正確意見,容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改,延長了開發(fā)的周為解決這些問題,必須對產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù),提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能,并建立起基于并行工程(ConcurrentEngineering)的使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境,使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面,使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.1.4機(jī)床數(shù)控化改造的必要性元。自動/半自動機(jī)床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動和半自我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)企用較少的資金，將普通機(jī)床改造升級為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。1.2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動及進(jìn)給裝置等部分。息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)，如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷確地動作和加工出優(yōu)質(zhì)的零件。數(shù)控機(jī)床的工作流程加工輪廓，從而滿足零件形狀的要求。尺常采用手工編程；對于形狀復(fù)雜的零件，則在編程機(jī)上進(jìn)行自動編程，或者在計(jì)算機(jī)上用CAD/CAM軟件自動生成零件加工程序。軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡運(yùn)動加工出所要求的零件輪廓。于工件按規(guī)定的軌跡和速度進(jìn)行加工。1.3數(shù)控機(jī)床的組成和分類控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機(jī)床本體組成，(1)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲和打印。(2)數(shù)控裝置完成數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。(3)伺服系統(tǒng)地跟蹤由數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號。(4)測量反饋裝置數(shù)控裝置，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。(5)機(jī)床本體機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分?？貦C(jī)床的分類控(1)開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng).驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動。指令信號的流程是單向的。如圖1-2所示。(2)閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床(3)半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床與閉環(huán)控制得到數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于檢測反饋信號不是來自工作臺。而是來自電動機(jī)端或絲杠端連接的測量元件。如圖1-4。1.4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)(1)加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好。(2)加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)皿穩(wěn)定。度。1.5CA6140車床數(shù)控改造技術(shù)參數(shù)最大工件直徑/mm最大工件長度/mm溜板及刀架重力/N0縱向(z軸)800；橫向(x軸)600刀架快速移動速度/m/min最大進(jìn)給速度/m/min定位精度/mm主電動機(jī)功率/kw啟動加速時(shí)間/ms第二章車床的總體改造和設(shè)計(jì)2.1CA6140車床改造的總休技術(shù)方案總體框架說明:(1)PC機(jī)：可采用工控PC機(jī)，可滿足該控制系統(tǒng)的控制要求。(2)運(yùn)動控制卡：采用PCL運(yùn)動控制卡，該卡是一種高速三軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制卡，它(3)光電耦合電路的作用是能夠隔離外部干擾信號對運(yùn)動控制卡的信號沖擊，提高系統(tǒng)(4)機(jī)床本體是由CA6140改造而來，拆除原來的絲桿，溜板箱，變速箱等。(5)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器要能夠達(dá)到0.005mm的加工精度要求。(6)各種限位開關(guān)：減速開關(guān)，回零開關(guān)均安裝在機(jī)床本體上，限位開關(guān)起著硬件硬限刀架回零并走到車床零點(diǎn)附近時(shí)，減速開關(guān)被開啟并通知車床減速走到零位置。2.2進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)節(jié)。本車床的X、Z兩軸進(jìn)給系統(tǒng)去掉了原來的進(jìn)給系統(tǒng)的中間傳動環(huán)節(jié)，直接采用了步進(jìn)安裝步進(jìn)電機(jī)及滾珠絲桿螺母副。2.3控制系統(tǒng)的軟件部分該車床控制系統(tǒng)采用GSK980T系統(tǒng)。其功能主要有讀取零件的加工G代碼，編輯和編2.4改造后機(jī)床的特點(diǎn)(1)具有與原機(jī)床一致的剛度與強(qiáng)度.(2)具有與原機(jī)床一致的加工范圍。(3)縱向進(jìn)給直線度與原機(jī)床一樣，其運(yùn)動精度則有數(shù)控系統(tǒng)和縱向電機(jī)、滾珠絲杠的(4)橫向進(jìn)給的直線度和運(yùn)動精度全部有改造部分的制造和裝配精度保證。(5)可充分利用機(jī)床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測量基準(zhǔn)。第三章機(jī)床的電氣改造3.1數(shù)控系統(tǒng)的選擇CNC，機(jī)床已在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。家數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較后!我們選擇了GSK980TD型數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床應(yīng)能長期連續(xù)加工，其數(shù)控系統(tǒng)必須能夠長期無故降連續(xù)運(yùn)行。為保證機(jī)床長期可靠地運(yùn)行，數(shù)控系統(tǒng)必須有抵抗惡劣環(huán)境的高可靠運(yùn)行特性。動為10%-15%,經(jīng)對使用中系統(tǒng)的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，GSK980TD系統(tǒng)的故障率為0.008，比較好地滿足了我國市場的要求。GSK980TD系統(tǒng)之所以有非常高的可靠性，主要源自以下因素：(1)可靠的高質(zhì)量的元器件及良好的老化篩選工藝。(2)大規(guī)模及超大規(guī)模的專用集成電路芯片：GSK980TD系統(tǒng)采用了許多由富士通公司制造的高度集成的專用功能芯片。(3)全自動化工廠生產(chǎn)制造：多層印刷板的制板、元件的插裝、焊接、印刷板的檢查、系統(tǒng)的組裝、電機(jī)投料、沖片、精鑄、機(jī)械加工、裝配、成品的包裝出廠全部為自動化，這就使得在生產(chǎn)過程中避免了外界(人)的不穩(wěn)定因素的干預(yù)。所以產(chǎn)品的一致性好，增加了可(4)良好的控制軟件設(shè)計(jì)：GSK980TD系統(tǒng)經(jīng)過在國內(nèi)各地?cái)?shù)年的運(yùn)行，積累了豐富的數(shù)施，如開機(jī)和狀態(tài)切換時(shí)的層層檢側(cè)、過壓、過流、反饋斷線等報(bào)警，使得機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)處理，從而進(jìn)免了元部件的損壞。(5)數(shù)字式進(jìn)給伺服和數(shù)字式主軸驅(qū)動：數(shù)字控制、數(shù)據(jù)的串行傳輸大大提高了運(yùn)行的擾。3.1.1硬件結(jié)構(gòu)采用CISC(超大規(guī)模集成電路)技術(shù)的GSP主板，主板上連接可插接(分離的)小模板。其是弱電電路，如果采用十24VDC為電源輸入，可以大大降低其熱源和不穩(wěn)定因素。用戶可以把+24V穩(wěn)壓電源放在電氣柜內(nèi)，從而大大提高了整個(gè)數(shù)控系GSK980TD系統(tǒng)的可靠性好，性能/價(jià)格比高，在全國各地己銷售10余萬臺。隨著大規(guī)其硬件結(jié)構(gòu)基本一樣，只是控制軸數(shù)不同，所配置的進(jìn)給軸驅(qū)動電機(jī)不同。O控制板和電源。各板插在主板上，與CPU的總線相連。主板(2)存儲器板該板上有：①系統(tǒng)的控制軟件ROM(共5片)。GSK980TD系統(tǒng)可控制車床。不同類型的機(jī)床控制軟件不同；②伺服控制軟件ROMI片；③PMC-L的ROM芯片2片，用于存儲機(jī)床的強(qiáng)電控制邏輯程序；④RAM芯片，用于寄存CPU的中間運(yùn)算數(shù)據(jù)，根據(jù)需安裝；⑤字節(jié)。CMOSRAM與4.5V電池相連，關(guān)機(jī)時(shí)保存信息。(3)I/O板該板是CNC單元與機(jī)床強(qiáng)電柜的接口，接收或輸出24V直流信號，由PMC實(shí)施輸入/(3)強(qiáng)大的編程軟件(4)進(jìn)給伺服控制板GSK980TD系統(tǒng)全部用數(shù)字式交流伺服控制。其控制板裝在CNC單元內(nèi)，插在主板上，即CNC單元與進(jìn)給伺服為一體化設(shè)計(jì)。伺服板上有2個(gè)CPU(TMS320)，用于伺服的數(shù)字控輸出6個(gè)相位各差60°的脈寬調(diào)制信號(每軸)，加于各軸的伺服驅(qū)動的功率放大器上。TD電源主要有5V直流電，用于各板的供電。24V直流電，用于單元內(nèi)各繼電器控制。除上述PMCMREMOTEBUFFER(6)PLC功能的內(nèi)部集成LCPLCCNC而這種模塊，通過陽M提供的電纜和剛M數(shù)控系統(tǒng)連接。這就提高了整個(gè)機(jī)床的可靠性。(7)軸轉(zhuǎn)接模塊GSK980TD提供了軸轉(zhuǎn)接模塊，機(jī)床的編碼器和到伺服的線路可以直接聯(lián)到此模塊，通直接把軸模塊上的插頭相對換，就能很快的查出問皿所在(系統(tǒng)內(nèi)部或外部)。3.1.2軟件功能(1)CNC功能系統(tǒng)軟件的開放性和友好界面，幫助性的編程方式。定義的固定循環(huán)并使用戶很方便地根據(jù)其加工特性進(jìn)行編寫自己的固定循環(huán)，用戶集成的G代碼功能。M功能和PLC功能的調(diào)用子程序，E參數(shù)(用戶可以通過E參數(shù)來讀取或改變CNC的數(shù)值)。強(qiáng)大的通訊功能(RS232IRS4221RS485)，邊加工邊傳輸功能。提高了計(jì)算機(jī)的CAD/CAM能力。完善的絲杠螺距補(bǔ)償。FANUC的螺距補(bǔ)償為線性補(bǔ)償，補(bǔ)償中僅把相應(yīng)的拐點(diǎn)坐標(biāo)值輸。(2)PLC功能梯形圖PLC程序在屏幕上的動態(tài)顯示，方便了最終用戶的維修。豐富的PLC和CNC交換信息量,PLC圖形界面的經(jīng)管。程序顯示(PC側(cè))。GSKCC軟件Windows環(huán)境并運(yùn)行在PC計(jì)算機(jī)。調(diào)整NC的機(jī)床參數(shù)和伺服系統(tǒng)，圖形的動態(tài)響應(yīng)，強(qiáng)大的優(yōu)化功能，方便地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。3.1.3顯示GSK980TD系統(tǒng)的顯示器320×240點(diǎn)陣，用單色液晶顯示器(LCD),規(guī)范為5.7″,也可GSK980TD系統(tǒng)有圖形顯示功能：①對編制的加工程序進(jìn)行加工前的圖形模擬，模擬刀尖的軌跡或加工件的三維實(shí)體形狀:②在加工過程中顯示刀尖的軌跡，使操作員能夠監(jiān)視切削過程。圖形可局部放大，以便觀察細(xì)部。顯示圖形必須用圖形控制板，該板為專用微機(jī)，GSKTDPMC，使得PMC程序編制非常容易，簡捷。梯形圖可用下述兩種方法編制：①用專用的編輯卡利用LCD液晶顯示畫面在系統(tǒng)上現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)。調(diào)試好的程序要用寫入器寫入EPROM。3.1.5系統(tǒng)的功能GSK980TD系統(tǒng)為全功能型，下列一些功能增加了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和操作的方便:①Cs軸輪廓控制:可以省掉Cf軸，用主軸的轉(zhuǎn)動作為回轉(zhuǎn)坐標(biāo)與其它直線軸插補(bǔ)，加工輪廓曲線。②剛性攻絲:Z軸進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)動同步，不用彈簧卡頭實(shí)現(xiàn)攻絲，從而提高了螺紋的加工精度。③PMC軸控制:用梯形圖程序控制伺服進(jìn)給軸，用于回轉(zhuǎn)軸分度或定量位置進(jìn)給。0-C系統(tǒng)PMC可控制2個(gè)進(jìn)給軸。④主軸雙刀架。⑤0.1um分辨率:系統(tǒng)分辨率規(guī)范設(shè)n式，最新的是符號指令形式，易學(xué)，易操作。有工藝參數(shù)語句。⑨用戶宏程序:一種參量編程軟件包，用來編制加工程序(適合于務(wù)，以及協(xié)調(diào)各功能模塊的工作等。進(jìn)給控制部分選用NUMDRIVE交流伺服系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)算以及參考同類型機(jī)床，縱向(Z軸)選36N.m交流何服電機(jī)，橫向(X軸)選用22N.m電機(jī)，的主輸系統(tǒng)(c軸)。選用IOOOpmr的編碼器，由于主軸大齒輪為128齒(m=5)，故編碼器前返回6400個(gè)脈沖，經(jīng)四分頻脈沖為25600，分辨率為50.625秒/脈沖，完全滿足數(shù)控系統(tǒng)對C軸的反饋精度要求。3.2數(shù)控系統(tǒng)電氣控制線的連接原機(jī)床已有一個(gè)電控柜，里面放置了開關(guān)、繼電器、接觸器等。根據(jù)改造后的電氣原理圖，設(shè)計(jì)制作電控柜，淘汰了原有的電控柜。GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)外圍接口棋塊如下:RS接口。(3)編碼器反饋信號接口:用于與主軸電機(jī)的編碼器的連接，編碼器的作用是將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，從而實(shí)現(xiàn)了對主軸轉(zhuǎn)速的檢測，這在螺紋加工的時(shí)候是不可缺少的。坐標(biāo)原點(diǎn)位置檢測等。輸出信號主要用于主軸的轉(zhuǎn)速控制，主軸的正、反轉(zhuǎn)或停止控制，主量外，還可以接三線式的接近傳感器信號。這樣對該機(jī)床的一些三線式接近開關(guān)，提供了方靠的連接。了機(jī)床控制的要求。(7)模擬輸入輸出及外部中斷接口.此接口為機(jī)床提供了一個(gè)靈活的模擬輸出口，便于與其它模塊相連。(8)密集型面板接口?？赏ㄟ^密集型面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。輸入零件加工程序，實(shí)時(shí)跟蹤加工情況。3.3數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)信息的傳輸數(shù)控系統(tǒng)與功能模塊間的數(shù)據(jù)交換可方便地利用總線進(jìn)行，系統(tǒng)中總線上的數(shù)據(jù)信息傳CPU隨時(shí)讀取，同樣進(jìn)給控制模塊CPU發(fā)出數(shù)據(jù)信息也要寫入公共數(shù)據(jù)區(qū)，供數(shù)控系統(tǒng)隨運(yùn)行效率和減少信息傳輸費(fèi)用。以下為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部總線上傳輸?shù)母鞣N信息。3.3.1數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給控制模塊間信息傳輸統(tǒng)發(fā)出:設(shè)定值。控制參數(shù):PID調(diào)節(jié)參數(shù)，行程極限，速度極限?？刂谱?進(jìn)給控制運(yùn)行(運(yùn)行、停止等)。進(jìn)給控制給定:位置進(jìn)給量、速度進(jìn)給量進(jìn)給控制模塊發(fā)出:運(yùn)行狀態(tài):正常運(yùn)行，加工受阻，停止加工。運(yùn)行參數(shù):實(shí)測位置，實(shí)測轉(zhuǎn)速。3.3.2數(shù)控系統(tǒng)與輸入輸出模塊間信息傳輸數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出:主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定值。邏輯控制:控制刀架，冷卻泵，冷卻閥等。輸入輸出模塊發(fā)出:實(shí)測主軸轉(zhuǎn)速值。運(yùn)動邏輯狀態(tài):刀具到位識別，氣動卡盤夾緊，主軸超速，機(jī)床原點(diǎn)，越位限制等。設(shè)計(jì)傳輸通道。第四章可編程控制器PLC的控制及設(shè)計(jì)4.1PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理PLC采用的是典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括CPU,RAM,ROM和輸入、輸出接口電路等。量->PLC->輸出變量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為各種控制。這里可將PLC看作一個(gè)中間處理器或變換器，以將輸入變量變換為輸出變量。(1)輸入部分:如按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等，直接與PLC輸入端子相連接，用以產(chǎn)生輸入控制信號，這些信號來自操作臺上的人工指令。(2)控制部分Z反復(fù)執(zhí)行根據(jù)被控對象的實(shí)際控制要求所編制的用戶程序，并產(chǎn)生各種(1)輸入處理:PLC以重復(fù)掃描方式執(zhí)行用戶程序，在執(zhí)行程序前首先按地址編碼順序?qū)⑺休斎攵俗拥耐〝酄顟B(tài)(輸入信號)讀入輸入映象寄存器中，然后開始執(zhí)行用戶程序，在執(zhí)輸入處理階段才重新讀取輸入狀態(tài)。都從輸入映象寄存器和其他內(nèi)部寄存器中讀出并參與計(jì)算，然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)物出映(3)輸出處理:當(dāng)全部指令執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器中的狀態(tài)全部傳送到輸出鎖存4.2PLC與CNC機(jī)床的聯(lián)接方式CNC數(shù)控系統(tǒng)的控制信號有兩類:一類是高速信號,主要用于各個(gè)坐標(biāo)軸的插補(bǔ)運(yùn)動。另令，使可編程控制器輸入端無觸點(diǎn)開關(guān)通斷，通過CNC數(shù)控完成可編程控制器對機(jī)床強(qiáng)電CFANUC機(jī)床操作面板有多達(dá)39個(gè)自定義鍵。面板與系統(tǒng)采用光纖連接。結(jié)合該機(jī)床控制操作的自身特點(diǎn)要求，在機(jī)床面板上定義了一些操作鍵，完全滿足了機(jī)床控制的要求。CNC數(shù)控機(jī)床操作面板上有按鈕、旋鈕開關(guān)、波段開關(guān)和指示燈等.按鈕、旋鈕開關(guān)和PLC在CNC機(jī)床中的主要作用是控制強(qiáng)電部分.如:主控電源、伺服電源、刀架電機(jī)正反、潤滑電機(jī)勢。由于流過強(qiáng)電電路的電流很大，在PLC輸出瑞都接有保護(hù)用繼電器。在每一個(gè)交流緣圈兩側(cè)并聯(lián)阻容電路以吸收由于線圈通斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流.為了提商電機(jī)運(yùn)行的可非性，在接觸移線翻電路中加有互鎖板開關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。號，數(shù)控裝登根據(jù)輸入信號的性質(zhì)做出相應(yīng)的控制。4.3CNC加工代碼在PLC上的實(shí)現(xiàn)方法格式等方面已趨于統(tǒng)一，形成了統(tǒng)一的規(guī)范，即所謂的CNC機(jī)床ISO代碼，在一個(gè)加工程序中包含許多程序段，每個(gè)段又由若干字組成，每I個(gè)字表示一種功能，歸納起來有4種:O是輔助功能，即所謂的M代碼:第三種是刀具功能，即所謂的T代碼:第四種是轉(zhuǎn)速功能即所謂的S代碼。根據(jù)數(shù)控機(jī)床性能的不同能執(zhí)行換向、冷卻液開關(guān)等功能。T功能與刀具的選擇和補(bǔ)償有關(guān)。4.3.1能代碼的實(shí)現(xiàn)方法C功能:刀具選擇。換刀過程如下:運(yùn)行數(shù)控程序，發(fā)出某個(gè)刀具號的換刀指令，對應(yīng)的數(shù)控裝IPLC上的干贊管觸點(diǎn)開關(guān)接通后換刀電機(jī)反轉(zhuǎn)，使刀架下落壓緊，當(dāng)壓緊力足夠大時(shí)，徽動開關(guān)接通，換刀電ISO數(shù)控加工代碼規(guī)范中輔助功能很多，對于不同的數(shù)控機(jī)床，所能實(shí)現(xiàn)的輔助功能也M止)，M03(主軸正PLC完成，如主軸的正轉(zhuǎn)與停止功能，M功能的實(shí)現(xiàn)與T功能的M4.4PLC程序的模塊化設(shè)計(jì)4.4.1模塊的劃分模塊、報(bào)警模塊。(3)刀架模塊:用于對轉(zhuǎn)塔刀架的選刀、定位等過程進(jìn)行邏輯控制。(4)主制模塊:對主軸正反轉(zhuǎn)、主軸定向、主軸變速等動作過程進(jìn)行控制。模塊中包括伺服主軸和變頻主軸兩種控制邏輯，可通過修改PLC參數(shù)進(jìn)行切換。(5)報(bào)等模塊:對機(jī)床故陳誤操作等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)譽(yù)文本信息同時(shí)產(chǎn)生各種安全互鎖信號，防止對機(jī)床或人身造成傷害。以上5個(gè)模塊的功能可通過1個(gè)主程序和12個(gè)子程序完成，主程序主要完成系統(tǒng)初始化工作，然后調(diào)用子程序，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的各種文件名任務(wù)模塊主程序%TSO初始化子程序IJITING.XLASP1LENGQUE.XLASP2導(dǎo)軌潤滑DGRUNHUA.XLASP4SPINDLE.XLASP6SERVO.XLASP8OJIAXLA%SP10手動J.XLA%SP14式XLA%SP16M01功能%SP18步SKIP.XLA%SP20軸記憶ZJIYI.XLA%SP24報(bào)警ALARM.XLA%SP264.4.2模塊的構(gòu)成址。輸出部分有兩個(gè)作用:一是將主體邏輯部分的運(yùn)算結(jié)果傳送給輸出信號的物理地址，實(shí)提供接口信號，以實(shí)現(xiàn)各種順序或連鎖控制功能。4.5變量說明交換規(guī)則:自動控制功能和NC功能之間的交換是通過一個(gè)雙方功能指令都能存取的存能直接進(jìn)行的。這里所說的輸入和輸出是相對于自動控制功能定義的，輸入是由自動控制功能讀的一個(gè)變t，而輸出是由自動控制功能寫的一個(gè)變量。變量以及局部變量。C4—2輸入/輸出(I/O)卡接口變量輸入點(diǎn)量量%I500.1+X限位%I501.4%I500.2-X限位%I501.5刀架正位%I500.3+Z限位%I502.0主軸電源無故障%I500.4-Z限位%I502.1主軸伺服準(zhǔn)備好%I500.5X參考-15%I502.2主軸轉(zhuǎn)速過低%I500.6Z參考點(diǎn)%I502.3伺服電源準(zhǔn)備好%I500.7C參考點(diǎn)%I502.4X軸模塊準(zhǔn)備好%I501.0%I502.5Z軸模塊準(zhǔn)備好%I501.1一號刀位%I502.6PLC無故障%I501.2二號刀位%I502.7低泊位%I501.3輸出點(diǎn)三號刀位%I503.0一般故障變量變量%Q500.0PLC準(zhǔn)備好%Q501.2主軸伺服電源%Q500.1C軸參考點(diǎn)%Q501.3伺服電源%Q500.2X軸使能%Q501.4主軸風(fēng)扇%Q500.3%Q501.5潤滑電機(jī)%Q500.4CNC故障%Q501.6%Q500.5一般故障%Q501.7手動潤滑%Q500.6主軸報(bào)警%Q502.0刀架正轉(zhuǎn)%Q500.7伺服報(bào)警%Q502.1刀架反轉(zhuǎn)%Q501.0%Q502.2主軸電源使能%Q501.1低泊位顯示NC輸入/輸出變量變量記憶符%R2.6程序段跳過使能%R3.0CNC復(fù)位在進(jìn)行中%R3.1循環(huán)停止%R3.2循環(huán)在進(jìn)行中%R3.3軸運(yùn)動恢復(fù)%R3.4緊急返回%R5.0ETCNC準(zhǔn)備好%R15.BJOG*08手輪進(jìn)給%R16.BCOUR7手動方式%W3.1C-ARUS加工停請求%W3.2C-CYCLE發(fā)出循環(huán)脈沖%W3.3C-RAX軸恢復(fù)選擇%W3.4C-DGURG緊急返回請求%W3.6C-SLASH程序段跳過使能%W3.7C-M01選擇停使能%W4.0AUTAV允許在所有軸組上進(jìn)給%W4.3程序結(jié)束時(shí)不停止運(yùn)行%W5.1UP操作方式選擇%W14.BDEDEM7手動方式4.6梯形圖程序?qū)嵗x入進(jìn)給倍率及主軸倍率、從CNC中讀出主軸參考速度等系統(tǒng)初始化工作，然后調(diào)用子程序，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的各種控制。當(dāng)按下CYCLESTOP鍵，且三軸(X,Z,C)使能都加上時(shí)，則發(fā)出加工停報(bào)警等控制程序主要有CNC狀態(tài)報(bào)警、一般故障報(bào)警、低油位報(bào)警、伺服報(bào)警、主軸主軸控制主要包括對主軸正反轉(zhuǎn)、主軸風(fēng)扇、主軸使能等的控制(圖4-5)。G代碼表指令名指令名功能指令名功能定位(快速移動)精加工循環(huán)直線插補(bǔ)(切削進(jìn)給)外圓粗車復(fù)合循環(huán)順時(shí)針圓弧插補(bǔ)(后刀座)端面粗車復(fù)合循環(huán)逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)(后刀座)封閉切削復(fù)合循環(huán)暫停、準(zhǔn)停軸向切槽循環(huán)返回機(jī)械零點(diǎn)徑向切槽循環(huán)螺紋切削螺紋切削復(fù)合循環(huán)攻絲循環(huán)變螺距螺紋切削螺紋切削循環(huán)取消刀尖半徑補(bǔ)償端面切削循環(huán)刀尖半徑左補(bǔ)償(后刀座)恒線速控制刀尖半徑右補(bǔ)償(后刀座)恒轉(zhuǎn)速控制坐標(biāo)系設(shè)定每分進(jìn)給宏指令每轉(zhuǎn)進(jìn)給第五章主運(yùn)動傳動系統(tǒng)總體技術(shù)方案的確定5.1主運(yùn)動傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧縮短變速所需的時(shí)間并能簡化傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)等因素綜合來選擇、設(shè)計(jì)。的類型主要有三種：無級變速傳動系統(tǒng)無級變速傳動系統(tǒng)是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速(或速度)在一定的范圍內(nèi)連續(xù)地變化，這樣可以的無級變速裝置有以下三種。(1)機(jī)械無級變速器機(jī)械無級變速器有鋼球式(科普型)、寬帶式等多種結(jié)構(gòu)，它們是依靠摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，通過連續(xù)地改變摩擦傳動副的工作半徑來實(shí)現(xiàn)無級變速。由于其結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、噪聲小、使用維修方便、效率高，所以在各類機(jī)械(如機(jī)床、印刷機(jī)械、電工機(jī)械、鐘表機(jī)械、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、化工機(jī)械等)中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于摩擦副的彈性滑動，存在轉(zhuǎn)速損失，故不能用于調(diào)速精度高的場合。另外，它的變速范圍小，通常變速范圍Rb為4~6，少數(shù)可達(dá)10~15，因此，為了滿足執(zhí)行件變速范圍的需要，常串聯(lián)有級變速機(jī)構(gòu)(如齒輪變速箱)。(2)液壓無級變速裝置液壓無級變速裝置是利用油液為介質(zhì)來傳遞動力，通過連續(xù)改變輸入液動機(jī)(或油缸)常用于執(zhí)行件要求直線運(yùn)動的機(jī)械系統(tǒng)中。如刨床、拉床的主運(yùn)動以及組合機(jī)床的動力滑臺(3)電氣無級變速裝置電動機(jī)等為動力源，通過連續(xù)地變換這些電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行件在工作過程中,要求在整個(gè)變速范圍內(nèi)為功率、轉(zhuǎn)矩特性不同，而率調(diào)速，變速范圍小，此時(shí)可通過簡單的固定傳動鏈與執(zhí)行件相連來滿足要求。5.1.2有級變速傳動系統(tǒng)由滑移齒輪、交換齒輪、交換皮帶輪等變速傳動副組成的傳動系統(tǒng)可使執(zhí)行件得到若干其是中小型通用機(jī)床中。.1.3固定傳動比的傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)屬于固定傳動比的傳動系統(tǒng)，既該系統(tǒng)是由若干個(gè)固定傳動比串聯(lián)組成。行常上更具競爭力，因此采用無級變速傳動系統(tǒng)中的機(jī)械無級變速器。但是光靠機(jī)械無級變速器變速范圍較窄，不能滿足100~4000r/min的設(shè)計(jì)要求，為了擴(kuò)大機(jī)床的變速范圍，常在無級變速系統(tǒng)后面串聯(lián)分級變速機(jī)構(gòu)。5.2電動機(jī)的選擇。我設(shè)計(jì)的數(shù)控儀表車床其工作時(shí)間一般較長，溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值，電機(jī)的負(fù)載可能是恒定或大小基本恒定的常值負(fù)載或變化負(fù)載，因此屬于連續(xù)工作方式。電動機(jī)類型的確定5.2.3電動機(jī)型號的選擇.械零件設(shè)計(jì)手冊》，選擇電動機(jī)型號為Y132M－4的電動機(jī)。5.3箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體材料選用中等強(qiáng)度的灰鑄鐵HT200。箱體鑄造時(shí)的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸而定，其外形尺寸為長寬高<500500300mm。為了減少材料、減輕重量，應(yīng)選擇較小尺寸。而為了減小箱體的傳聲作用，降低噪聲，則應(yīng)適當(dāng)增加箱壁厚度，以增加阻尼系數(shù)。為此，選取壁厚為14mm。由于箱體軸承孔的影響，將使扭轉(zhuǎn)剛度下降，彎曲剛度也將下降。為了使其有足夠的剛度，凸臺厚度為16mm。面定位，并用螺釘和壓板固定。第六章機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)6.1傳動方式的選擇絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩很高的普通車床中?；脑斓能嚧仓校瑧?yīng)把原來的滑動絲杠換為滾珠絲杠，以降低摩擦力，提高加工精度。6.2滾珠絲杠的支承方式滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足接觸強(qiáng)度，新設(shè)計(jì)的機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與機(jī)床本體做成整體來增6.3電機(jī)與絲杠的聯(lián)接過聯(lián)軸器直接聯(lián)接，這要根據(jù)改造中實(shí)際情況來定。一般對于小型車床如C6116型，由于于大型車床如CA6140，由于絲杠較長，直徑較大，除了要考慮傳動力的問題，還要考慮其偏心軸調(diào)整法等等，同步帶論傳動中多采用調(diào)整中心距或張緊輪消隙法。下：即絲杠轉(zhuǎn)過β角，拖板移動0.005mm,所以該絲杠螺距為t，則所選擇的滾珠絲桿為FF由此可見，由步進(jìn)電機(jī)到絲杠1：1傳動不能同步，必須通過一對齒輪傳動，使兩者都轉(zhuǎn)角一致，其傳動比為而這對齒輪是降速運(yùn)動。選擇Z1=21,Z2=70,m=1.5選擇一級傳動。6.4齒輪傳動的消除間隙采用齒輪傳動時(shí)，齒側(cè)間隙會造成開環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的死區(qū)誤差，影響定位精度。為了消除齒側(cè)間隙并獲得強(qiáng)剛性，必須采用各種具有消除間隙或預(yù)緊措施的齒輪副。輪錯(cuò)齒法，a．兩個(gè)完全相同的薄片齒輪動的影響。一方面是由于結(jié)構(gòu)的需要，另一方面由于偏心套調(diào)整法只能補(bǔ)償齒厚誤差與中心距誤差M會加大齒面的摩擦力而加劇磨損。6.5進(jìn)給系統(tǒng)的潤滑相對摩擦，從而提高機(jī)床的使用壽命。使用潤滑劑可提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為密封也較簡單。但其摩擦阻力大，機(jī)械效率低；流動性差，導(dǎo)熱系數(shù)小。因此僅適用于轉(zhuǎn)速不高的軸承，外露的齒輪和某些不易密封的主軸件等。潤滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油?；瑏頋櫥Ｔ跐L珠絲杠副中，也只能采用潤滑脂。6.6進(jìn)給系統(tǒng)的一些其它要求一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護(hù)，防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換。第七章機(jī)床進(jìn)給部件的設(shè)計(jì)與選擇7.1伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選擇早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)。它可分為步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)三類。1.1步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)一般與脈沖增量插補(bǔ)算法相配合，目前均選用功率型步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件。它主要有反應(yīng)式和混合式兩類。反應(yīng)式價(jià)格較低，混合式價(jià)格較高，但混合式步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩大，運(yùn)行頻率及升降速度快，因而性能更好。為克服步進(jìn)電機(jī)低頻共振的缺點(diǎn)，步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)在我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控領(lǐng)域和老式機(jī)床改造中起到了極其重要的作用。7.1.2直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)制動及快速定位的要求，又開發(fā)了直流中，小慣量伺服電動機(jī)以及大功率晶體管脈寬調(diào)制7.1.3交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)代替直流電動機(jī)，其困難在于交流電動機(jī)很難達(dá)到直流電動機(jī)的調(diào)速性能。進(jìn)入20世紀(jì)80年代之后，由于交流伺服電動機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)以及控制理論與方法的突破性進(jìn)展，以及7.1.4驅(qū)動電動機(jī)型號的選擇.取附加摩擦力矩；故，，即。查初選步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線，對應(yīng)工進(jìn)頻率查到的允許工進(jìn)運(yùn)根據(jù)查得的=，故選步進(jìn)電機(jī)75BF004完全滿足要求。7.2導(dǎo)軌的類型及選取受運(yùn)動部件及工件的重量和切削力。它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度和精度保持和靜壓導(dǎo)軌。常用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層兩類。(1)聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的特點(diǎn)1)摩擦特性好：金屬—聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的動靜摩擦因數(shù)基本不變。2)耐磨特性好：聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶材料中含有青銅、二硫化銅和石墨，因此其本身即也不致?lián)p傷金屬導(dǎo)軌面和軟帶本身，可延長導(dǎo)軌副的使用壽命。(銑、刨、磨、刮)，使導(dǎo)軌副接觸面獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量。聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶被廣泛用于中。作為移動部件的工作臺導(dǎo)軌面(包括下壓板和鑲條)都粘貼有聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。導(dǎo)軌軟帶使用工藝簡單。首先將導(dǎo)軌粘貼面加工至表面粗糙度Rα3.2μm左右。用汽油或丙酮清洗粘結(jié)面后，用膠粘劑粘合。加壓初固化1~2h后合攏到配對的固定導(dǎo)軌或?qū)Ｓ脢A具上，施加一定的壓力，并在室溫固化24h后，取下清除余膠，即可開油槽和精加工。(2)環(huán)氧型耐磨涂層德國生產(chǎn)的SKC3和我國生產(chǎn)的HNT環(huán)氧型耐2)良好的摩擦性。3)耐磨性好。(1)直線滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)滾動導(dǎo)軌作為滾動摩擦副的一類，具有以下特點(diǎn)：①摩擦因數(shù)小(0.003~0.005)，運(yùn)動靈活；②動、靜摩擦因數(shù)基本相同，因而起動阻力小，而儀器上。滾動導(dǎo)軌副的主要缺點(diǎn)是抗沖擊載荷的能力較差，且滾動導(dǎo)軌副對灰塵屑末等較敏感，應(yīng)有良好的防護(hù)罩。和結(jié)構(gòu)直線滾動導(dǎo)軌主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動變成滾動體的滾動。為防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤滑油杯。最近新出現(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動潤滑的滾動導(dǎo)軌，使用時(shí)無須再配潤滑裝置。(2)直線滾動導(dǎo)軌的安裝兩根或多根短導(dǎo)軌接長，以適應(yīng)各種行程和用途的需要。采用直線滾動導(dǎo)軌副，可以簡化機(jī)導(dǎo)軌和滑塊座與側(cè)基面靠上定位臺階后，應(yīng)先從另一面頂緊然后再固定。2)上緊導(dǎo)軌側(cè)面的頂緊裝置，使導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼床身的側(cè)面。3)按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》參考值，用力矩扳手?jǐn)Q緊導(dǎo)軌的安裝螺釘；從中間開始按交叉順1)將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準(zhǔn)安裝螺釘孔，輕輕地壓緊。2)擰緊基準(zhǔn)側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置，使滑塊座基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼工作臺的側(cè)基面。3)按對角線順序擰緊基準(zhǔn)側(cè)和非基準(zhǔn)側(cè)滑塊座上各個(gè)螺釘。安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運(yùn)行是否輕便、靈活，有無打頓、阻滯現(xiàn)象；摩擦阻力在要求。液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面的油腔，形成承載油膜，高：由于導(dǎo)軌面間有一層油膜，吸振性好；導(dǎo)軌面不相互接觸，不會磨損，壽命長，而且在分為開式和閉式兩種；按供油方式分為恒壓(即定壓)供油和恒流(即定量)供油兩種。工藝性、剛度和精度易于保證，所以在一般機(jī)床上仍然得到廣泛應(yīng)用。7.3導(dǎo)軌的材料對導(dǎo)軌材料的主要要求是耐磨性好、工藝性好、成本低。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料，其中以鑄鐵應(yīng)用最為普遍。為了提高耐磨性和防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料。如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。材料以鑄鐵為例，鑄鐵是一種成本低，良好減震性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。導(dǎo)軌常用的鑄鐵材料有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等。不經(jīng)常工作且對精度保持性要求不高的導(dǎo)軌。精密的機(jī)床導(dǎo)軌。但成本較高，常用于精密機(jī)床導(dǎo)軌。7.4導(dǎo)軌的熱處理頻淬火、中頻淬火機(jī)電皆出自冷淬火等表面淬火方法。kHz為900~950℃，淬火深度可達(dá)1.5~2倍，硬度達(dá)HRC48~55，可使普通鑄鐵耐磨性提高2倍左右。中頻淬火可采用8kHz左右的中頻電流進(jìn)行，淬火溫度一般為950℃左右，淬硬層可達(dá)2~3mm，表面硬度可達(dá)HRC40~50。高頻及中頻淬火的優(yōu)點(diǎn)是淬火質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是淬火后必須進(jìn)行磨削加工。電接觸自冷淬火表面硬度可達(dá)HRC55~60，淬硬深度可達(dá)0.2~0.4mm。這種淬火方法具有設(shè)備簡單、操作方便、成本低、淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)，但由于淬硬深度較淺等原因，對導(dǎo)處理，以提高導(dǎo)軌的硬度和耐磨性。7.5導(dǎo)軌的間隙調(diào)整阻要及時(shí)調(diào)整，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。常用的間隙調(diào)整方式有壓板和鑲條。1壓板壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩，如圖所示是常用的幾種壓板裝置：壓板上的d、e面需用空刀槽分開。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整比較麻煩。b圖所示是在壓板與支承導(dǎo)軌間用平鑲條5來調(diào)整間隙。只要擰動帶有鎖緊螺母的螺釘6即可調(diào)整間隙，故調(diào)整方便。但由于鑲條下面只與幾只螺釘接觸，因此剛度較差。c表面的不斷磨損，逐次取下一層墊片。這種方法比磨、刮省力，但調(diào)整量受墊片厚度限制。鑲條鑲條兩種。a圖所示的平鑲條制造容易，調(diào)整方便，但因各螺釘單獨(dú)分別擰緊，難以保證鑲條受力均勻，因此容易變形，剛度較低。b述，我們設(shè)計(jì)的車床導(dǎo)軌一端采用圖5.1中壓板與支承導(dǎo)軌間用平鑲條調(diào)整間隙。垂直方向的間隙。7.6滾珠絲杠副的選擇7.6.1滾珠絲杠傳動的優(yōu)點(diǎn)絲杠立式和傾斜使用時(shí)，應(yīng)增加制動裝置或平衡裝置。摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動速度無關(guān)，動靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生磨損小、壽命長。滾珠絲杠副中的主要零件，均經(jīng)熱處理，具有很高的硬度及表面光潔度，再加上滾動摩擦的摩損很小，因而具有良好的耐磨性，實(shí)際壽命往往大于理論壽命。7.6.1滾珠絲杠傳動的優(yōu)點(diǎn)7.6.2.1切削力計(jì)算最大切削功率——主傳動系統(tǒng)的總效率，一般0.7~0.85，取=0.8切削功率應(yīng)在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力(或轉(zhuǎn)矩)和最大切削速度(或速)來計(jì)算，即——最大切削速度，按用硬質(zhì)合金刀具半精車鋼件時(shí)的速度取=100m/min.(0.15~0.65)7.6.2.2滾珠絲杠副的選型和驗(yàn)算滾珠絲杠副的選型和驗(yàn)算主要是型號的選擇和性能驗(yàn)算。荷)、使用壽命T、絲杠的工作長度(或螺母的有效行程)、絲杠的轉(zhuǎn)速(或平均轉(zhuǎn)速)、縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌，滾珠絲杠軸向進(jìn)給切削力=K+(+W)=2691.2N式中W——移動部件的質(zhì)量，N；——導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)，取=0.16；K——考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，K=1.15。(2)滾珠絲杠平均轉(zhuǎn)速的計(jì)算.6m/min，絲杠導(dǎo)程選=6mm，則滾珠絲杠平均轉(zhuǎn)速(3)滾珠絲杠壽命的計(jì)算杠使用壽命取T=20000h(2班工作制10a)，則絲杠的計(jì)算壽命(4)滾珠絲杠副承受的最大當(dāng)量動載荷的計(jì)算根據(jù)工作負(fù)載荷、壽命L，滾珠絲杠副承受的最大當(dāng)量動載荷式中——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，取=1.2；——精度系數(shù)，滾珠絲杠副精度取為3級，則取=1(5)從滾珠絲杠尺寸系列表(或產(chǎn)品樣本)中找出額定動載荷略大于當(dāng)量動載荷，同時(shí)考慮剛度要求，初選滾珠絲杠副的型號及有關(guān)參數(shù)。(6)根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和工作要求(即循環(huán)方式、預(yù)緊方式、傳動精度、傳動效率等方面)型號。參照山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司的產(chǎn)品樣本，CA6140縱向進(jìn)給滾珠絲杠副公稱直徑=40mm，導(dǎo)程=6mm，剛球直徑=3.969mm，絲杠底徑=35.2mm，預(yù)緊力=2006N。7.6.2.3剛度驗(yàn)算的計(jì)算滾珠絲杠副剛度的驗(yàn)算，主要是驗(yàn)算絲杠的拉伸或壓縮變形量、滾珠與螺紋滾道接觸變形量和支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形之和應(yīng)不大于機(jī)床精度所允許變形量的1/2。否則，應(yīng)考慮選用較大直徑的滾珠絲杠副。滾珠絲杠的變形量計(jì)算步驟如下：(1)絲杠的拉伸或壓縮變形量式中——工作負(fù)載引起導(dǎo)程的變化量，(2)滾珠與螺紋滾道間接觸變形滾珠絲杠副及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，滾珠與螺紋滾道接觸變形——每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù)。(3)支承滾珠絲杠的軸承軸向接觸變形支承滾珠絲杠的軸承為8107型推力球軸承，幾何參數(shù)為=3.5mm，滾動體直徑=6.35mm，滾動體數(shù)量=18，軸承的軸向接觸變形因施加預(yù)緊力，故實(shí)際變形量=/2=0.0039mm根據(jù)以上計(jì)算，總變形量=++11.8通過以上的計(jì)算，或得CDM4006—2.5—P3縱向進(jìn)給系統(tǒng)的滾珠絲杠副，在數(shù)控改造CA6140車床應(yīng)用后，機(jī)床工作臺運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、靈活、精度高、噪音低，可以滿足實(shí)際生產(chǎn)加7.6.3滾珠絲杠副及預(yù)緊方式的選擇選內(nèi)循環(huán)式雙螺母結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，我們采用雙螺母內(nèi)循環(huán)的形式，用雙螺母墊片預(yù)緊。7.6.4滾珠絲杠的材料及熱處理理為整體淬火。7.7刀架的選擇LD132型電動刀架因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求刀架的最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm，而最小的三角刀架的設(shè)計(jì)高度大大超過60mm，故選用LD4-6132刀架型號，因刀架為外購件，其尺寸已成定值，故選用四方刀架。即LD4-6132。該刀架可以夾持4把刀，采用鼠牙盤為分度定位，利用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)第八章普車數(shù)控化改造的經(jīng)濟(jì)性評估8.1改造所需的費(fèi)用的費(fèi)用為主以及一些相關(guān)的運(yùn)輸費(fèi)用。下面以列表的形式羅列相關(guān)各項(xiàng)所需費(fèi)用，詳見表8-1編碼編碼配件名稱實(shí)物圖片價(jià)格/元1數(shù)控系統(tǒng)GSK980TD120002主電機(jī)Y132M-412003縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)2000橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)