畢業(yè)論文---c616臥式車床數(shù)控化改造

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　中國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械制造大國(guó)，但其裝備水平落后，特別是一些老機(jī)械制造廠大多還是比較舊的機(jī)床，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工的要求。</p><p>　　針對(duì)目前制業(yè)的技術(shù)裝備現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)裝備進(jìn)行改造，解決機(jī)械制造業(yè)中的些技術(shù)問題，用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)舊的設(shè)備進(jìn)行改造和提升，是我國(guó)制造業(yè)的展方向。</p>

2、;<p>　　本課題是針對(duì)己報(bào)廢的C616普通廢舊車床進(jìn)行數(shù)控化改造，現(xiàn)實(shí)意義在于如何尋找一種可行的、有推廣價(jià)值的設(shè)備改造方法，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)制造行業(yè)的技術(shù)裝備進(jìn)行技術(shù)提升，以解決目前設(shè)備老化所帶來(lái)的問題。</p><p>　　根據(jù)數(shù)控車床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，其加工的零件類型大多分為軸類套類、盤類等，依據(jù)成組工藝技術(shù)的原理，我們提出首先編寫各類零件成組藝，依據(jù)成組工藝，編寫數(shù)控程序，將數(shù)控加工程序編號(hào)存

3、入PC機(jī)中的方法完成對(duì)零件的快速程序編制，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　通過(guò)這種方法，可以變小批生為“大”批生產(chǎn)，可以有效的提高生產(chǎn)效率，同時(shí)降低對(duì)操作人員的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 機(jī)床改造， 數(shù)控技術(shù)， 數(shù)控機(jī)床</p><p>　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目 錄&l

4、t;/b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　一、緒論1</b></p><p>　　(一)數(shù)控設(shè)備與技術(shù)現(xiàn)狀1</p><p><b>　　(二)數(shù)控技術(shù)4</b></p><p>　　(三)對(duì)我國(guó)數(shù)

5、控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考11</p><p>　　(四)設(shè)備數(shù)控化改造的現(xiàn)狀12</p><p>　　(五)本文的選題及主要研究?jī)?nèi)容13</p><p>　　二、 西門子802S數(shù)控系統(tǒng)介紹15</p><p>　　(一)西門子802S數(shù)控系統(tǒng)的基本功能15</p><p>　　(二)系統(tǒng)配置方案研究1

6、5</p><p>　　三、 控制電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　(一)電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　(二)X、Z軸限位和參考點(diǎn)返回電路18</p><p>　　(三)機(jī)床參數(shù)設(shè)置24</p><p>　　(四)控制元件清單24</p><p>　　(五)控制電路安裝接線圖26

7、</p><p>　　四、 數(shù)控車床總體改造方案及機(jī)械部分設(shè)計(jì)27</p><p>　　(一)設(shè)計(jì)要求27</p><p>　　(二)改造方案的確定28</p><p>　　(三)傳動(dòng)系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與計(jì)算29</p><p>　　(四)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇37</p><p>　　(五)電動(dòng)

8、刀架的選擇38</p><p>　　五、 數(shù)控機(jī)床操作39</p><p>　　(一)數(shù)控機(jī)床操作指南39</p><p>　　六、 應(yīng)用效果45</p><p>　　(一)應(yīng)用前景分析45</p><p>　　(二)經(jīng)濟(jì)效益分析45</p><p><b>　　結(jié)論47

9、</b></p><p><b>　　致謝48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　(一)數(shù)控設(shè)備與技術(shù)現(xiàn)狀</p><p><b>　　1

10、.數(shù)控設(shè)備</b></p><p>　　近年來(lái)我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)己有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。1年，我國(guó)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，達(dá)47.39億美元，僅次于美國(guó)的53.67億美元[1]，消費(fèi)

11、額比上一年增長(zhǎng)25%。但由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24.06億美元，比上年增長(zhǎng)27.3%。</p><p>　　近年來(lái)我國(guó)出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。國(guó)內(nèi)數(shù)

12、控機(jī)床的特點(diǎn)</p><p>　　1.新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位</p><p>　　例如:全長(zhǎng)33公里的上海磁懸浮快速列車線，是“十五”期間國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，其中組成列車線的2550根軌道梁是整個(gè)工程的最關(guān)鍵部分，對(duì)加工軌道梁的精度提出了相當(dāng)高的要求。去年年初，沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)機(jī)床股份有限公司中捷友誼廠以工期6個(gè)月、標(biāo)的6200萬(wàn)元在磁懸浮軌道專用數(shù)控機(jī)床項(xiàng)目公開招

13、標(biāo)中折桂，并于8月底將一次性驗(yàn)收合格的8臺(tái)數(shù)控鏗銑床組成的軌道梁生產(chǎn)線一次試車成功，目前這套銑M加工中心已加工出軌道梁1100根，確保了軌道梁的加工精度和速度，為實(shí)現(xiàn)今年年底試車打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　2.數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，數(shù)控化率顯著提高</p><p>　　2001年國(guó)內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)1.8萬(wàn)臺(tái)，比上年增長(zhǎng)28.5%.金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率從2000年的1

14、7.4%提高到2001年的22.7%[2]。</p><p>　　3.數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破</p><p>　　近年來(lái)通過(guò)政府的支持，數(shù)控機(jī)床配套生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。如北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái);煙臺(tái)第二機(jī)床附件廠開發(fā)了為數(shù)控機(jī)床配套的多種動(dòng)力卡盤和過(guò)濾排屑裝置;濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)公司的數(shù)控龍門幢銑床、數(shù)控落地鏗銑床及數(shù)控鍛壓設(shè)

15、備等30多個(gè)系列100多個(gè)品種的數(shù)控配套產(chǎn)品。</p><p>　　2.國(guó)外數(shù)控機(jī)床狀況分析</p><p>　　1.國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床</p><p>　　1998年世界機(jī)床進(jìn)口額中大部分是數(shù)控機(jī)床，美國(guó)進(jìn)口機(jī)床的數(shù)控化率達(dá)70%，我國(guó)為60%。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)趨勢(shì)已從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套

16、設(shè)備為主。</p><p>　　2.國(guó)外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化、集成化己成為必然的趨勢(shì)和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時(shí)間的問題。從另一角度來(lái)看，目前流行的ERP即工廠信息化對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，僅僅局限于通常的管理部門(人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷)或設(shè)計(jì)、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，工廠、車間的最底層加工設(shè)備—數(shù)

17、控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的ERP就比較“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問題。所以，對(duì)于面臨日益全球化競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)代制造工廠來(lái)說(shuō)，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即數(shù)控機(jī)床必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例;第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無(wú)阻。</p><p>　　以FANUC和西門子為

18、代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商已在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的RS232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。由于國(guó)外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)接口功能被定義為用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷。</p><p>　　3.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展預(yù)測(cè)</p><p>　　1.數(shù)控機(jī)床推廣應(yīng)用逐步由經(jīng)濟(jì)型為主向普及型為主轉(zhuǎn)變 據(jù)預(yù)測(cè)分析，到2005年我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化

19、率為9.5%-10.36%，到2010年將達(dá)到16.5%-19.27%。經(jīng)濟(jì)型所占比重繼續(xù)減少，普及型所占比重繼續(xù)增長(zhǎng)，高級(jí)型的需求緩慢增長(zhǎng)。</p><p>　　2.數(shù)控金切機(jī)床的構(gòu)成比逐漸趨于合理</p><p>　　數(shù)控機(jī)床工序集中的加工特點(diǎn)，將使具有復(fù)合功能的高效數(shù)控機(jī)床的需求增長(zhǎng)，這將導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床擁有量和市場(chǎng)消費(fèi)量中各類數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成比不同于傳統(tǒng)的機(jī)床構(gòu)成比。</p>

20、<p>　　3.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用由單機(jī)向單元(系統(tǒng))方向發(fā)展</p><p>　　目前歐、美、日等國(guó)應(yīng)用DNC己很普遍，柔性制造單元己占數(shù)控機(jī)床銷售量的30%以上。而我國(guó)FMC, FMS和FML的擁有量不足50套，相當(dāng)于日本80年代的水平，占數(shù)控機(jī)床消費(fèi)額不到5%。</p><p><b>　　4.出口前景良好</b></p><p&g

21、t;　　1998年及前幾年我國(guó)機(jī)床工具的出口額徘徊在5億美元左右，2000年上升到7.85億美元，隨著東南亞經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和我國(guó)出口多極化市場(chǎng)的形成和鞏固，以及我國(guó)加入WTO，今后幾年我國(guó)機(jī)床出口將實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2005年出口創(chuàng)匯可達(dá)到12億美元[3]。</p><p>　　4.入世對(duì)中國(guó)機(jī)械工業(yè)的結(jié)構(gòu)性沖擊</p><p>　　加入WTO后，外資對(duì)我國(guó)機(jī)械工業(yè)的結(jié)構(gòu)性沖擊主要表現(xiàn)在

22、以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1.部分行業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)有可能受到?jīng)_擊 在以下行業(yè)將表現(xiàn)得更為突出:一是在國(guó)內(nèi)處于市場(chǎng)成長(zhǎng)期、外方掌握專有技術(shù)并處于壟斷地位的技術(shù)密集型行業(yè)，如燃?xì)廨啓C(jī)、直流輸關(guān)鍵設(shè)備、半喂入式水稻聯(lián)合收割機(jī)、機(jī)電一體化的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)附配件等;二是單靠有限市場(chǎng)難以發(fā)揮企業(yè)生產(chǎn)能力、迫切需要全球市場(chǎng)支撐的行業(yè)，如高壓開關(guān)、大型變壓器、高檔科學(xué)儀器、高檔數(shù)控系統(tǒng)、智能化工業(yè)控制系統(tǒng)等;三是國(guó)內(nèi)外制造成本

23、相差較大、外方享有明顯的品牌優(yōu)勢(shì)、在華設(shè)廠可以在世界市場(chǎng)獲取豐厚利潤(rùn)的勞動(dòng)密集型或易于流通的裝配型產(chǎn)品行業(yè)，如照相機(jī)、復(fù)印機(jī)、部分工業(yè)和民用儀表、高品質(zhì)低壓電器等。</p><p>　　2.工程成套行業(yè)將面臨更嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)</p><p>　　隨著服務(wù)貿(mào)易領(lǐng)域?qū)ν忾_放，實(shí)力雄厚的國(guó)外公司可能更積極地到國(guó)內(nèi)舉辦由其控制的、以工程承包為主要業(yè)務(wù)的工程公司，以其母公司產(chǎn)品為后盾，以熟悉國(guó)內(nèi)情況的中

24、方雇員為業(yè)務(wù)骨干，與我內(nèi)資企業(yè)展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。</p><p>　　3.我國(guó)機(jī)械工業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新的積極性有可能被抑制</p><p>　　由于外資在華機(jī)械企業(yè)主要承擔(dān)制造車間的角色，技術(shù)來(lái)源主要依靠其母公司，而原本就實(shí)力有限的內(nèi)資企業(yè)在完全開放的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中堅(jiān)持自行研制開發(fā)將冒很大風(fēng)險(xiǎn)，為了節(jié)省投入，提高產(chǎn)品的形象，多數(shù)內(nèi)資企業(yè)將盡可能與外方合作，采用國(guó)際同行的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。</p&g

25、t;<p>　　4.處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)環(huán)境趨于嚴(yán)峻</p><p>　　由于國(guó)外企業(yè)將更加不愿轉(zhuǎn)讓技術(shù)，更愿意通過(guò)在華舉辦由他們控制的企業(yè)來(lái)與內(nèi)資機(jī)械企業(yè)爭(zhēng)奪中國(guó)用戶的訂單，國(guó)內(nèi)用戶也有了更多的便利采購(gòu)?fù)赓Y產(chǎn)品，從而部分處于成長(zhǎng)初期的重要產(chǎn)品自主產(chǎn)業(yè)的培育壯大將更困難。</p><p><b>　　(二)數(shù)控技術(shù)</b></p>&

26、lt;p>　　裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采

27、用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和

28、工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域:(1)機(jī)械制造技術(shù);(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù);(3)自動(dòng)控制技術(shù);(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù);(5)傳感器技術(shù);(6)軟件技術(shù)等。</p><p>　　1.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性

29、的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)[4]。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。</p><p>　　1.高速、高精加工技術(shù)是裝備的新趨勢(shì)</p><p>　　效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技

30、術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。</p><p>　　在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一;在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合

31、金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。目前高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，己經(jīng)采用以高速加工中心組成的

32、生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速己達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h;德國(guó)DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來(lái)，普通級(jí)</p><p>　　在可靠性方

33、面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 OOOh以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。2.5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)

34、3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料</p><p>　　銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5

35、軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含5面加工機(jī)床)的發(fā)展。新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó)DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制[5]。</p><p>　　3.智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)

36、發(fā)展的主要趨勢(shì)</p><p>　　21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等:還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方

37、便系統(tǒng)的診斷及維修等。</p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的NGC歐共體的OSACA、日本的OSEC，中國(guó)的ONC等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象(數(shù)控功能)，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)

38、用和技術(shù)訣竅集成到控制。</p><p>　　系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。</p><p>　　數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球

39、制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EM02001展中，日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center"(智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱CPC)[6] ;</p><p>　　日本大限(Okuma)機(jī)床公司展出“IT plaza"(信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng));德國(guó)西門子(Siemens)公司展出的。&l

40、t;/p><p>　　4.重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立</p><p>　　(1)關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國(guó)、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC, OSACA, OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)

41、臨。我國(guó)在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。</p><p>　　(2)關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于工S06983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G, M代碼描述如何(how)加工，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程，顯然，他己越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的C

42、NC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IS014649 (STEP-NC)[7]，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC以及歐洲OSACA-NC數(shù)

43、控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。</p><p>　　5.數(shù)控設(shè)備更注重安全性、操作性</p><p>　　數(shù)控設(shè)備是集機(jī)電一體化的產(chǎn)品，由于其自動(dòng)化程度高，所以對(duì)其安全性和可操作性有了更高的要求。</p><p>　　2.對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)</p><p>　　1.我國(guó)在數(shù)控技術(shù)方面所取得的成績(jī)</p><

44、;p>　　我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段:第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國(guó)家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取

45、得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在 “九五”末期，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50%，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10%?？v觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過(guò)4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來(lái)看取得了以下成績(jī)[8]。</p><p>　　(1)奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)

46、控技術(shù)我國(guó)現(xiàn)在己基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。</p><p>　　(2)初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)

47、廠基本形成了我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。</p><p>　　(3)建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國(guó)的發(fā)展速度很快，但橫向比(與國(guó)外對(duì)比)不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有

48、擴(kuò)大趨勢(shì)。</p><p>　　2.從國(guó)際上來(lái)看，對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)</p><p>　　(1)技術(shù)水平上，與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后10^15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。</p><p>　　(2)產(chǎn)業(yè)化水平上，市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn);功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低;外觀質(zhì)量相對(duì)差;可靠l性不高，商品化程度不足;國(guó)產(chǎn)數(shù)控系

49、統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。</p><p>　　(3)可持續(xù)發(fā)展的能力上，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱;數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng);相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。</p><p>　　3.存在差距的主要原因</p><p>　　(1)認(rèn)識(shí)方面對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足;對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國(guó)外的封鎖加扼殺、體制等

50、困難估計(jì)不足;對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。</p><p>　　(2)體系方面從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候少;沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。</p><p>　　(3)機(jī)制方面不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施，往往規(guī)劃理想，實(shí)施困難。&

51、lt;/p><p>　　(4)技術(shù)方面企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。</p><p>　　(三)對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考</p><p><b>　　1.戰(zhàn)略考慮</b></p><p>　　我國(guó)是制造大國(guó)，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端

52、而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。</p><p>　　我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)

53、發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定;其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”[9]就是最好的例證。</p><p><b>　　2.發(fā)展策略</b></p><p>　　從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造

54、裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)(如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件(數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等)

55、的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品;沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品;當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，以解決國(guó)家之急需。在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。</p><p>

56、;　　(四)設(shè)備數(shù)控化改造的現(xiàn)狀</p><p>　　目前，關(guān)于設(shè)備改造方面的報(bào)道比較多，其方法多種多樣，具體表現(xiàn)在:</p><p>　　1.根據(jù)用戶的需求可以選擇不同的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　2.根據(jù)要求可以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造，也可以進(jìn)行智能化數(shù)控設(shè)備改造。</p><p>　　不管哪種形式的數(shù)控改造，最基本的思路是要滿足用戶的

57、基本使用需求。但目前對(duì)車床的數(shù)控化改造，主要是經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造。在改造過(guò)程中，主要沿用系統(tǒng)供應(yīng)商提供的外部接線要求進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)，沒有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析研究，不能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用解決當(dāng)前同類設(shè)備存在的問題，比如:現(xiàn)在的設(shè)備普遍采用正邏輯控制，當(dāng)限位保護(hù)電路，如發(fā)生電路開路或接觸不良時(shí)，不會(huì)立即報(bào)警，容易造成事故。針對(duì)目前同類數(shù)控設(shè)備使用中存在的問題，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的研究和分析系統(tǒng)特性，在改造設(shè)備時(shí)所有限位保護(hù)電路均采用負(fù)邏輯，如發(fā)生電路開路或

58、接觸不良時(shí)會(huì)立即報(bào)警，防止意外事故發(fā)生;設(shè)定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產(chǎn)安全。這一技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利。另外，我們知道車床加工的主要任務(wù)是承擔(dān)軸類、套類、盤類等零件的加工。成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的4個(gè)要素，采用傳統(tǒng)的非數(shù)控生產(chǎn)方式只有達(dá)到一定閉值的大批量的規(guī)模生產(chǎn)才能取得上述4個(gè)方面的統(tǒng)一。但在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，以生產(chǎn)為中心，企業(yè)為主導(dǎo)的賣方市場(chǎng)已轉(zhuǎn)

59、向以市場(chǎng)需求為中心,用戶為主導(dǎo)的買方市場(chǎng)，產(chǎn)品需求呈現(xiàn)多樣化和個(gè)性化，</p><p>　　高效柔性化和高精化分別反映了制造業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境下的兩個(gè)最主要的要求，即產(chǎn)品生產(chǎn)變換的靈捷性和產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提高。如何達(dá)到上述要求，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)的柔性化，達(dá)到操作的簡(jiǎn)便易行，在改造過(guò)程中利用成組技術(shù)，來(lái)把單件多品種生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成變品種的批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)共用化的程序存入系統(tǒng)，減少編程的麻煩，提高了加工效率。這一創(chuàng)新思路是

60、目前市場(chǎng)上沒有的，該技術(shù)己申請(qǐng)專利。同時(shí)采用無(wú)級(jí)變速方式，使其轉(zhuǎn)速提高到2000r/min，實(shí)現(xiàn)了高速化。</p><p>　　(五)本文的選題及主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　對(duì)已報(bào)廢的兩臺(tái)C616普通廢舊車床進(jìn)行數(shù)控化改造。通過(guò)改造，其目的就是要?jiǎng)?chuàng)新一些技術(shù)，以便進(jìn)行推廣。課題組接到任務(wù)后，認(rèn)真仔細(xì)的研究改造方案，分析現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床容易出現(xiàn)安全性故障的原因，經(jīng)過(guò)反復(fù)的論證，在設(shè)計(jì)

61、過(guò)程中，所有限位保護(hù)電路均采用負(fù)邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時(shí)會(huì)立即報(bào)警，防止意外事故發(fā)生;設(shè)定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產(chǎn)安全。</p><p>　　合理的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，利用原機(jī)床的電機(jī)作為主電機(jī)，節(jié)約了購(gòu)買電機(jī)的費(fèi)用。要求改進(jìn)后的設(shè)備能提高精度達(dá)到數(shù)控行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB2670-82)[10]，同時(shí)滿足操作方便，對(duì)使用人員要求不高的要求。</p><p>

62、<b>　　1.主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　1. C616車床數(shù)控化改造總體機(jī)械部件設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.主要部件的設(shè)計(jì)和選用。</p><p>　　3.創(chuàng)新設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床限位保護(hù)裝置。使設(shè)備發(fā)生電路開路或接觸不良時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警，防止意外事故發(fā)生，提高設(shè)備使用的安全性。</p><p>　　4.設(shè)計(jì)

63、雙限位保護(hù)開關(guān)，使刀架在特定的位置不能換刀。</p><p>　　5.滿足設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)。</p><p>　　6.對(duì)完成改造后的機(jī)床進(jìn)行安裝、調(diào)試，使其達(dá)到用戶使用要求。</p><p>　　二、 西門子802S數(shù)控系統(tǒng)介紹</p><p>　　(一)西門子802S數(shù)控系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　德國(guó)西門

64、子公司生產(chǎn)的802S數(shù)控系統(tǒng)是一種專門針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。它采用32位的微處理器(AM486DE2 )、集成PLC，分離式小尺寸操作面板、液晶顯示器和機(jī)床控制面板。802S可以控制2-3個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給軸和一個(gè)主軸。</p><p>　　802S數(shù)控系統(tǒng)的基本功能如下:</p><p>　　1.線性插補(bǔ)軸最多3軸(開環(huán))。</p><p>　　

65、2.一個(gè)變頻器驅(qū)動(dòng)的主軸，具有主軸編碼器反饋接口[11]。</p><p>　　3.PLC模塊具有16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，經(jīng)擴(kuò)展可以達(dá)到64個(gè)輸入點(diǎn)和64個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　4.支持中/英文轉(zhuǎn)換。</p><p>　　5.螺距補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償。</p><p>　　6.具有故障報(bào)警信息顯示和診斷數(shù)據(jù)顯示。</p>

66、<p>　　7.支持車削循環(huán)和銑削循環(huán)。</p><p><b>　　8.刀具補(bǔ)償功能。</b></p><p><b>　　9.螺旋插補(bǔ)功能。</b></p><p>　　10.用戶程序存儲(chǔ)器256K.</p><p>　　11.可以擴(kuò)展兩個(gè)電子手輪。</p><p&

67、gt;　　12.通過(guò)特定的參數(shù)設(shè)置可以獲得示教功能。</p><p>　　(二)系統(tǒng)配置方案研究</p><p>　　1.西門子802S數(shù)控系統(tǒng)配置</p><p>　　802S數(shù)控系統(tǒng)配置和連接圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1數(shù)控系統(tǒng)配置和連接</p><p>　　2.系統(tǒng)配置方案研究</p&g

68、t;<p>　　根據(jù)用戶使用要求，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的分析計(jì)算，確定系統(tǒng)配置如下:</p><p>　　1.按照用戶的要求，選用802SSNC系統(tǒng)，含顯示和操作面板。</p><p>　　2.根據(jù)Z軸的進(jìn)給功率要求，通過(guò)計(jì)算，選擇12N.M的步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　3.X軸和Z軸驅(qū)動(dòng)器，選用SETP DRIVE C型驅(qū)動(dòng)器。</p><

69、;p>　　4.主軸變頻器采用ATV 28HU90N4變頻器。</p><p>　　5.主軸編碼器采用1024線變頻器。</p><p>　　6.采用100VA的系統(tǒng)電源隔離變壓器。</p><p>　　7.系統(tǒng)電源采用24V/4. 5A電源。</p><p>　　8.主電機(jī)仍采用原來(lái)舊機(jī)床的電機(jī)。</p><p>

70、;　　9.選用LD4-CK6132電動(dòng)刀架。</p><p>　　具體情況如表2-1所示。</p><p><b>　　表2-1系統(tǒng)配置</b></p><p><b>　　三、 控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　(一)電路設(shè)計(jì)</b></p>&

71、lt;p><b>　　1.主軸電路</b></p><p>　　C616數(shù)控車床主軸采用變頻器驅(qū)動(dòng)三相交流異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)調(diào)速，去除機(jī)床原有的主軸變速箱，可以獲得更好的操作性能和切削性能。</p><p><b>　　1.變頻器</b></p><p>　　采用德國(guó)Schneider Electric公司的Alt

72、ivar 28通用變頻器，型號(hào)為ATV 28HU90N4，功率5.5KW。</p><p>　　2.802S數(shù)控系統(tǒng)的主軸速度模擬量控制電壓</p><p>　　802S數(shù)控系統(tǒng)的主軸速度模擬量控制電壓為‘DC-1OV—1OV。其中0—lOV為主軸正轉(zhuǎn)速度控制(執(zhí)行M3指令)，0—-10V為主軸反轉(zhuǎn)速度控制(執(zhí)行M4指令)。而變頻器的速度控制電壓為0—+lOV，其正/反轉(zhuǎn)由變頻器的1/O端

73、口輸入的狀態(tài)控制。如果直接把數(shù)控系統(tǒng)的速度控制模擬電壓輸出端直接與變頻器連接，將導(dǎo)致變頻器不能識(shí)別反轉(zhuǎn)控制電壓而不能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。電路KA 1, KA2用于控制變頻器的正反轉(zhuǎn)，KA3用于對(duì)速度控制電壓的極性進(jìn)行轉(zhuǎn)換，保證變頻器的速度控制電壓在反轉(zhuǎn)時(shí)也為0-+1 OV。</p><p>　　3.變頻器故障報(bào)警輸出</p><p>　　變頻器的故障報(bào)警輸出作為系統(tǒng)的報(bào)警輸入，如果主軸出現(xiàn)過(guò)流、短&

74、lt;/p><p>　　路、過(guò)熱等故障時(shí)均可及時(shí)停止系統(tǒng)的運(yùn)行，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　(二)X、Z軸限位和參考點(diǎn)返回電路</p><p>　　1.x、z軸的限位輸入端設(shè)置為負(fù)邏輯</p><p>　　經(jīng)過(guò)分析現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的限位控制電路的缺陷，研制出一種新的限位控制方式，即負(fù)邏輯控制。其基本思路是:使用限位行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，當(dāng)限位

75、開關(guān)沒有壓下時(shí)I/0點(diǎn)與24V接通，當(dāng)限位開關(guān)被壓下1/O點(diǎn)與24V斷開，機(jī)床限位。這種接法消除因線路開路而產(chǎn)生限位失靈現(xiàn)象，提高了限位電路的可靠性。限位輸入端采用負(fù)邏輯需對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改。</p><p>　　采用負(fù)邏輯輸入的方法，這樣有利于提高數(shù)控機(jī)床的可靠性和安全性。如果機(jī)床的電路采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器等元件實(shí)現(xiàn)邏輯功能則不宜采用負(fù)邏輯，因?yàn)樗麜?huì)導(dǎo)致部分繼電器、接觸器處于始終通電狀態(tài)。這會(huì)造成損耗

76、大、元件升溫、壽命縮短等問題，并且元件間機(jī)械接觸，還會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)等因素造成誤動(dòng)作?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實(shí)現(xiàn)，不會(huì)出現(xiàn)以上問題。本次數(shù)控改造使用的數(shù)控系統(tǒng)為西門子802S數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)邏輯輸入要軟件、硬件兩方面配合才能實(shí)現(xiàn)。硬件連接數(shù)控機(jī)床中PLC的輸入點(diǎn)有以下兩種連接方法，其中圖3-2所示的連接方法是正邏輯輸入，其原理是:當(dāng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)超程時(shí)壓下行程開關(guān)SQ1, SQI閉合PLC內(nèi)的光電藕合器件得電，PLC認(rèn)為該點(diǎn)的邏輯值為

77、“1"，信號(hào)有效，PLC執(zhí)行相關(guān)操作。這種方法的缺點(diǎn)在于當(dāng)從+24V端子到PLC輸入點(diǎn)之間的線路接觸不良或開路則會(huì)造成SQI無(wú)效 (即使SQI被壓下閉合)，而導(dǎo)致機(jī)床出現(xiàn)重大事故[12]。</p><p>　　圖3-1負(fù)邏輯輸入 圖3-2正邏輯輸入</p><p>　　（1）圖3-1所示的是負(fù)邏輯輸入的連接方法，信號(hào)輸入使用行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)在正常情況下

78、SQI是閉合的，該輸入點(diǎn)的邏輯值為“1"，當(dāng)SQI被壓下斷開時(shí)輸入點(diǎn)邏輯值為“0"。這時(shí)要求通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置或修改PLC程序把該點(diǎn)邏輯值“1”設(shè)定為無(wú)效狀態(tài)，而邏輯值“0”設(shè)定為有效狀態(tài)。如果從+24V端子到PLC的輸入點(diǎn)之間的線路出現(xiàn)開路或接觸不良時(shí)，該點(diǎn)被認(rèn)為有效，機(jī)床會(huì)立即報(bào)警，必須在電路連接良好的情況下機(jī)床才能正常運(yùn)行。這種方法排除了因限位電路開路而造成故障的可能性，機(jī)床的安全性得到提高。</p&

79、gt;<p>　　軟件設(shè)置負(fù)邏輯需要把邏輯“1”改為無(wú)效狀態(tài)而邏輯“0”為有效狀態(tài)，其方法有兩種:</p><p>　　第一，在PLC編程時(shí)通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)。</p><p>　　第二，通過(guò)設(shè)定機(jī)床參數(shù)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）在兩種方法中，要求數(shù)控系統(tǒng)具有可以對(duì)其PLC輸入、輸出端口的邏輯有效狀態(tài)進(jìn)行修改的功能。西門子的SINUMERIK 802

80、S數(shù)控系統(tǒng)具有此功能。本次改造對(duì)限位等影響機(jī)床安全的輸入點(diǎn)采用負(fù)邏輯就是采用的第2種方法。</p><p>　　(3)采用負(fù)邏輯存在的問題及對(duì)對(duì)策數(shù)控機(jī)床的PLC輸入點(diǎn)采用負(fù)</p><p>　　邏輯輸入的方法使輸入電路中的光電禍合器的發(fā)光二極管長(zhǎng)期處于通電狀態(tài)。但是由于該發(fā)光二極管的工作電流很小(只有幾毫安，輸入電路只消耗幾十毫瓦)，因此系統(tǒng)的功耗的增加對(duì)功率幾千瓦的機(jī)床來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)

81、，同時(shí)發(fā)光二極管是冷光源，也不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱。光電藕合器的工作壽命大于10萬(wàn)小時(shí)，以每臺(tái)機(jī)床每天連續(xù)工作12小時(shí)計(jì)，可以保證機(jī)床正常工作20多年，對(duì)機(jī)床的壽命也不會(huì)造成影響。</p><p>　　2.參考點(diǎn)返回采用雙開關(guān)方式</p><p>　　用行程開關(guān)做參考點(diǎn)返回減速開關(guān)，用接近開關(guān)作為參考點(diǎn)檢測(cè)開關(guān)。在各軸返回參考點(diǎn)時(shí)，先高速運(yùn)動(dòng)到參考點(diǎn)返回減速開關(guān)，將其壓下后反向慢速逼近參考點(diǎn)，到

82、參考點(diǎn)檢測(cè)開關(guān)后完成參考點(diǎn)返回。由于這種方法使各軸在達(dá)到參考點(diǎn)前速度較低(可通過(guò)參數(shù)設(shè)定改變)，所以精度較高并且可以消除絲杠的反向間隙。</p><p>　　3.電動(dòng)刀架控制電路</p><p>　　電動(dòng)刀架的刀位檢測(cè)霍爾元件為輸出電路為集電極開路輸出方式，不能與數(shù)控系統(tǒng)直接相連，需要在各刀位檢測(cè)電路輸出端添加集電極上拉電阻。如圖3-3所示。</p><p><

83、;b>　　圖3-3刀架電路</b></p><p>　　4.驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的連接線路</p><p>　　驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的連接如圖3-4所示，連接電纜采用數(shù)控系統(tǒng)配置的專用動(dòng)力電纜。</p><p>　　圖3-4驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)的連接圖</p><p>　　為保證步進(jìn)電機(jī)的相序準(zhǔn)確，必須按照系統(tǒng)說(shuō)明書的要求連接，否則步進(jìn)

84、電機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)器所使用的85V交流電源由380V交流電驅(qū)動(dòng)變壓器壓降壓產(chǎn)生，為克服步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，驅(qū)動(dòng)變壓器必須有足夠的功率余量，實(shí)際改造中選用的是1.5KVA的變壓器。為防止電源干擾，在驅(qū)動(dòng)變壓器原邊與副邊之間繞有屏蔽層并接地。驅(qū)動(dòng)器與數(shù)控系統(tǒng)之間的連接電纜由于深入強(qiáng)電柜，因此要求有良好的抗電磁干擾性能，一般采用西門子系統(tǒng)廠商提供的屏蔽多芯雙絞電纜，但其長(zhǎng)度不能滿足要求，換用了同規(guī)格的自購(gòu)電纜也可以滿足要求。<

85、;/p><p><b>　　5.系統(tǒng)接地電路</b></p><p>　　接地包括系統(tǒng)電源接地和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接地。分別如圖3-5 ,圖3-6所示。</p><p>　　圖3-5系統(tǒng)電源接地</p><p>　　良好合理的接地是系統(tǒng)可靠工作的重要保證。為提高系統(tǒng)抗干擾能力各須接地的設(shè)備均通過(guò)1Omm2的接地線直接與接地排相

86、連，地線排再通過(guò)16mm2的接地線與電源系統(tǒng)的地線相連接。這種接地方法可以抑制各設(shè)備間的共態(tài)干擾。圖3-5、圖3-6是系統(tǒng)主機(jī)、驅(qū)動(dòng)的接地示意圖，其他各部分的接地在電路圖中有詳細(xì)的描述。</p><p>　　圖3-6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接地</p><p><b>　　(三)機(jī)床參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　1.通用機(jī)床數(shù)

87、據(jù)</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)床使用要求和電路設(shè)計(jì)情況，進(jìn)行機(jī)床參數(shù)設(shè)置。</p><p><b>　　(四)控制元件清單</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所采用的控制元件清單如表3-1所示</p><p><b>　　表3-1 元件清單</b></p>

88、<p>　　(五)控制電路安裝接線圖</p><p>　　機(jī)床外部控制電路的安裝和接線是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，要保障外部干擾小。我們采用了機(jī)床電氣控制柜與主機(jī)分離，同時(shí)選用了屏蔽線連接，達(dá)到了很好的屏蔽效果。各電路安裝連接線圖在此不再提供。</p><p>　　四、 數(shù)控車床總體改造方案及機(jī)械部分設(shè)計(jì)</p><p><b>　　(一)設(shè)計(jì)要求<

89、/b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)基本思路</b></p><p>　　改造C616車床的基本思路是把原來(lái)的機(jī)床進(jìn)行大修，只保留機(jī)床導(dǎo)軌、主軸、溜板、尾座等部件，其余的全部撤除。帶之以滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)，用數(shù)控系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)各軸的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算和論證，選擇絲杠和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，根據(jù)使用要求，選擇系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)控制電路，布置各傳感器。</p>

90、<p>　　數(shù)控系統(tǒng)采用國(guó)際通用的SIEMENS系統(tǒng)，可靠性好，功能強(qiáng)大。并根據(jù)用戶的要求設(shè)計(jì)了新穎的外觀。該設(shè)備改造后取名“CK616A數(shù)控車床”。</p><p>　　2.設(shè)備改造前后各項(xiàng)性能指標(biāo)</p><p>　　各項(xiàng)性能指標(biāo)完全達(dá)到JB2670-82標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　改造前后的設(shè)備情況如下:</p><p>　　

91、C616改裝前的主要參數(shù):</p><p>　　床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑320mm</p><p>　　最大工件長(zhǎng)度750mm</p><p>　　刀架以上最大工件回轉(zhuǎn)直徑175mm</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速種數(shù)正反轉(zhuǎn)各12種</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速范圍45-1980轉(zhuǎn)/分</p><p&g

92、t;　　主軸每轉(zhuǎn)刀架進(jìn)給量范圍橫向0.04-2.45mm</p><p>　　縱向0.06-3.34mm</p><p>　　C616改裝后的主要參數(shù):</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速:無(wú)級(jí)調(diào)速10-2000r/min</p><p>　　脈沖當(dāng)量X軸0.001 mm</p><p>　　Z軸0.001 mm</p

93、><p>　　行程:X軸1 l omm</p><p><b>　　Z軸650mm</b></p><p>　　最大工件直徑:200mm</p><p>　　最大工件長(zhǎng)度:500mm</p><p>　　(二)改造方案的確定</p><p>　　C616車床主要用于對(duì)中小型軸類

94、、盤類以及螺紋零件的加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有:控制主軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)其不同切削速度的主軸變速;刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具:冷卻泵、潤(rùn)滑泵的啟停;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)被加工螺紋的螺距或?qū)С?。這些工作內(nèi)容，就是數(shù)控化改造數(shù)控系統(tǒng)控制的對(duì)象。察看C616車床及有關(guān)資料，并且參照數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體改造方案為:①對(duì)機(jī)床的改造部位是:拆掉手動(dòng)刀架和

95、小拖板裝上數(shù)控刀架;拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副;主軸后端加一光電編碼器用波紋管連接，供加工螺紋使用;②數(shù)控系統(tǒng)選用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的SIEMENS802S數(shù)控系統(tǒng):③驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于改造設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方一案時(shí)，基本原則是在滿足需要的前提下，對(duì)于機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本。總體改造如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1總體改造方案</p&g

96、t;<p>　　對(duì)該機(jī)床進(jìn)行機(jī)械修理以便恢復(fù)機(jī)械精度要求，修理的主要目的是恢復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌、主軸、拖板的精度，撤除機(jī)床主軸箱和溜板箱內(nèi)的傳動(dòng)部件以及傳動(dòng)絲杠，只保留導(dǎo)軌、主軸、溜板、尾座。修理后己恢復(fù)其主要部件的精度。</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，縱向脈沖當(dāng)量為0.006m

97、m/脈沖，橫向脈沖為0.004mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電動(dòng)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，主軸采用變頻器控制。</p><p><b>　　2.總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。根據(jù)C616車床有關(guān)資料，總體方案的確定如圖22所

98、示:采用西門子經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)或直接傳動(dòng)后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸變速采用變頻器調(diào)速控制。</p><p>　　(三)傳動(dòng)系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1.縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖4-2</p><p>　　圖4-2縱向

99、進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖</p><p>　　2.縱向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算</p><p><b>　　己知條件:</b></p><p>　　工作臺(tái)重量:W = 80Kg=800N</p><p>　　時(shí)間常數(shù):T=25ms</p><p>　　滾珠絲杠導(dǎo)程:L=6mm</p><p>

100、　　行程:S=650mm</p><p><b>　　脈沖當(dāng)量: </b></p><p><b>　　步距角: </b></p><p>　　快速進(jìn)給速度:Vmax =2m/min</p><p><b>　　1.切削力計(jì)算</b></p><p>　

101、　由<<機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)>>可知，切削功率為</p><p>　　又因?yàn)镻c = FzV/6120</p><p>　　所以Fz =6120Pc/V取V=100M/min，則主切削力</p><p>　　Fz=6120*2.496/100=152.76kg=1527.6N</p><p>　　由<<金屬切削原理

102、>>可知，主切削力</p><p>　　查有關(guān)手冊(cè)得Cfz=188kg/mm2=1880Mpa, Xfz=1 ,Yfz=0.75,</p><p><b>　　Kfz=1</b></p><p>　　從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)>>中可得知，在一般車削外圓時(shí)</p><p><b>　　取 &l

103、t;/b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　2.滾珠絲杠設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向工作負(fù)載采用下面公式計(jì)算</p><p>　　1)強(qiáng)度計(jì)算(滾珠絲杠)</p><p>　　壽命值L=60nT/1000000</p>

104、;<p>　　=1000*100*0. 3/ (3.14*80*6)</p><p><b>　　=20r/min</b></p><p>　　L=60*20*15000/1000000=18000000r</p><p><b>　　最大動(dòng)負(fù)載</b></p><p>　　選用FCI

105、B32X6-5-E2滾珠絲杠，其額定動(dòng)負(fù)荷為10689N，與上</p><p>　　面計(jì)算結(jié)果相比，強(qiáng)度足夠。</p><p>　　2)效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為</p><p>　　3)剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在工作負(fù)載作用下的變形量</p><p>　　因扭矩M引起的導(dǎo)程變形量△L2很小，可忽略，即△L=Ll。所以<

106、/p><p>　　絲杠長(zhǎng)度為1000mm時(shí)，導(dǎo)程變形總誤差為</p><p>　　查有關(guān)手冊(cè)得知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差為1511m/m，故剛度足夠。</p><p>　　4)穩(wěn)定性驗(yàn)算由于機(jī)床原絲杠直徑為30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為32mm，支承向式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。</p><p>　　3.齒輪及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p>

107、<p><b>　　采用同步帶輪</b></p><p><b>　　1)有關(guān)帶輪計(jì)算</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比</b></p><p>　　取 (帶輪壁厚)</p><p><b>　　2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</b>

108、;</p><p>　　工作臺(tái)質(zhì)量折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:</b></p><p><b>　　帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，忽略不計(jì)。</p><p><b>　　總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為

109、</b></p><p>　　3)所需轉(zhuǎn)動(dòng)力距計(jì)算</p><p>　　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力距M=Mamax+Mf+Mo</p><p>　　最大切削負(fù)載時(shí)所需力距M=Mat+Mf+Mo+Mt</p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)所需力距M=Mf十Mo</p><p>　　式中Mamax一空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸

110、上的加速度力矩;</p><p>　　Mf一折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力距;</p><p>　　M。一由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩</p><p>　　Mat一切削時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩;</p><p>　　Mt一折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。</p><p><b>　　則&

111、lt;/b></p><p>　　當(dāng)n=時(shí)(為切削時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)，Ma= Mat又因?yàn)?lt;/p><p><b>　　則</b></p><p>　　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力距</p><p>　　M=Mamax+Mf+Mo=13.1923+1.528+0.5777=15.298kg.cm</p><

112、p>　　最大切削負(fù)載時(shí)所需力距</p><p>　　M=Mat+Mf+Mo+Mt=0.787+1.528+0.5777+9.122=12.0147kg.cm</p><p><b>　　快速進(jìn)給時(shí)所需力距</b></p><p>　　M=Mf+Mo=1.528+0.5777=2.1057kg.cm</p><p>

113、　　由以上分析計(jì)算可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí):</p><p>　　Mmax=15.298kg.cm=152.98N.cm</p><p>　　3.橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(如圖4-3) </p><p>　　圖4-3橫向進(jìn)給系統(tǒng)圖</p><p>　　2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的