機械一體化畢業(yè)設計---ca6140車床主傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造

1、<p><b>　　畢業(yè)設計說明書</b></p><p><b>　　（機電一體化工程）</b></p><p>　　CA6140車床主傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　題目 CA6140車床主

2、傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造 </p><p>　　本環(huán)節(jié)自 2010 年 3 月 3 日起至 2010 年 4 月 14 日止</p><p>　　進行地點 </p><p>　　內容要求

3、 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控技術水平的高低和數(shù)控設備擁有的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質量，大

4、幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術的最大障礙就是添置設備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機床，而去購買昂貴的數(shù)控機床，勢必造成巨大的浪費。因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為。改造舊機床、配備數(shù)控系統(tǒng)，把普通機床改裝成 </p><p>　　數(shù)控機床也是提高機床數(shù)控化率的一

5、條有效途徑。</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控改造，主軸，可編程控制器，進給系統(tǒng)，傳動系統(tǒng) </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　CNC technology level and CNC equipment have much to measure a country has become an impo

6、rtant symbol of modern industry. CNC machine as the typical electromechanical products, machinery manufacturing plays an enormous role, very good solution to the complex structure of modern machinery manufacturing, preci

7、sion, small batch and changeable parts processing, and stable product quality can greatly improve the production efficiency. However, the development of numerical control technology is the big</p><p>　　KEY W

8、ORDS cnc transformation, spindle, programmable controller, feeding system and transmission system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄5</b></p><p><b>

9、　　前 言6</b></p><p>　　第一章 數(shù)控機床優(yōu)勢概述6</p><p>　　第二章 普通車床主要結構的數(shù)控改造8</p><p>　　2.1 數(shù)控系統(tǒng)8</p><p>　　2.2 縱向（Z向）進給系統(tǒng)的改造10</p><p>　　2.2.1 改造思路10</p>

10、<p>　　2.3 橫向（X向）進給系統(tǒng)的改造11</p><p><b>　　2.4 刀架12</b></p><p>　　2.5 主軸傳動系統(tǒng)與滑動導軌副的改造12</p><p>　　2.6 編碼器13</p><p>　　第三章 光柵尺安裝與調試13</p><p>　

11、　3.1 光柵尺的安裝13</p><p>　　3.2 光柵尺的校正14</p><p>　　第四章 參考點的建立14</p><p><b>　　第五章 結論14</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　企業(yè)要在激烈的市場競爭中獲得生

12、存、得到發(fā)展,它必須在最短的時間內以優(yōu)異的質量、低廉的成本,制造出合乎市場需要的、性能合適的產(chǎn)品,而產(chǎn)品質量的優(yōu)劣,制造周期的快慢,生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設備的直接影響。目前,采用先進的數(shù)控機床,已成為我國制造技術發(fā)展的總趨勢。購買新的數(shù)控機床是提高數(shù)控化率的主要途徑,而改造舊機床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機床改裝成數(shù)控機床也是提高機床數(shù)控化率的一條有效途徑。我校為適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和教學,對CA6140車床進行了數(shù)控化改造。 &l

13、t;/p><p>　　第一章 數(shù)控機床優(yōu)勢概述</p><p>　　1.普通車床數(shù)控化改造的優(yōu)點</p><p>　　機床作為機械制造業(yè)的重要基礎裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質的突破，導致了應用數(shù)字化技術進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。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理

14、想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結構的概念發(fā)生了根本的轉變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。 </p><p>　　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

15、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。 </p><p>　　數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點： </p><p>　　(1) 適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。

16、 </p><p>　　(2) 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質量； </p><p>　　(3) 可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；</p><p>　　(4) 加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間； </p><p>　　(5)機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)效率高（一般為普通機床的3~5倍）

17、；</p><p>　　(6) 機床自動化程度高，可以減輕勞動強度改善勞動條件； </p><p>　　(7) 對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： </p><p>　　(8) 主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。</p><p

18、>　　(9) 數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 </p><p>　　(10) 驅動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅動。當幾個進給聯(lián)動時，

19、可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。</p><p>　　(11)輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。</p><p>　　(12) 編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。</p><

20、;p>　　還具有良好的經(jīng)濟效益；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；數(shù)控改造費用低；機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限；可充分利用現(xiàn)有的條件；可以采用最新的控制技術；交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需等優(yōu)點。數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。隨著

21、數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當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。

22、 </p><p>　　2.我國車床的數(shù)控化改造的現(xiàn)狀與國內背景</p><p>　　我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。 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)預定的加工工藝目標。 普通機床進行數(shù)控改造后，系統(tǒng)應能控制主軸轉速并實

23、現(xiàn)其正反轉；控制工作臺實現(xiàn)縱向、橫向和垂直方向的進給運動（車床刀架能實現(xiàn)縱向和橫向的進給運動并自動轉位換刀；加工螺紋時應保證主軸轉1 轉，刀架移動1 個被加工螺紋的導程）；控制冷卻和潤滑；通過鍵盤輸入加工程序；由顯示器顯示加工狀態(tài)等。</p><p>　　第二章 普通車床主要結構的數(shù)控改造 </p><p><b>　　2.1 數(shù)控系統(tǒng)</b></p>

24、<p>　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的靈魂，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，由于需要加工圓錐、圓弧等曲面，需要選擇兩軸聯(lián)動控制的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　采用MCS－51 系列單片機組成控制系統(tǒng)，由功率步進電機經(jīng)一級齒輪減速后驅動X、Y、Z 三軸（亦可用聯(lián)軸器將步進電機與絲杠直接聯(lián)結起來，以減小徑向尺寸）。</p>&l

25、t;p>　　機床中的主軸、冷卻、潤滑、刀架等均需系統(tǒng)自動控制，為此需設計接口轉換電路和強電控制電路。電器元件可保留使用原機床中的變壓器、自動斷路器、接觸器等。拆除原電控箱，原位安裝改制后的電控箱。數(shù)控系統(tǒng)改造硬件原理連接如圖 1 所示</p><p>　　圖 1 數(shù)控系統(tǒng)改造硬件框圖</p><p>　　2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)

26、主要有三種類型，改造時，應根據(jù)具體情況進行選擇。 </p><p>　　1、步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng) </p><p>　　該系統(tǒng)的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(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)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系

27、統(tǒng)不需要將所測得的實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電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。 </p><p>　　該系統(tǒng)結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 </p><p>　　2、 異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) </p><p>　　該系統(tǒng)與開環(huán)

28、系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執(zhí)行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設計和調試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 </p&g

29、t;<p>　　3、 交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) </p><p>　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結構與調試都較閉環(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作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。 </p><p>　　

30、當前生產(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；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。 </p><p>　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。</p><p>　　2.1.2電氣控制原理</p><p><

31、;b>　　1、主軸控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　主軸采用三相異步電機驅動由西門子440變頻器US控制，其動力由U、V、W三相電源經(jīng)變頻器US提供，主軸電機的正反轉由指令控制經(jīng)PLC輸出再經(jīng)變頻器US控制主軸電機的正反轉，主軸電機轉速由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)XS9口直接連到變頻器US控制電機轉速，若出現(xiàn)故障，則由變頻器US發(fā)出信號經(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警顯示報警號。

32、</p><p>　　2、Z軸進給伺服控制系統(tǒng)：</p><p>　　Z軸采用松下伺服電機驅動由松下伺服模塊控制，其動力由R、S、T三相電源經(jīng)伺服模塊提供，伺服電機控制刀架的Z（縱向）進給與后退（正反轉）及進給速度與進給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，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警顯示報警號。 <

33、;/p><p>　　3、 X軸進給伺服控制系統(tǒng)：</p><p>　　X軸電機采用雷賽步進電機驅動，由雷賽伺服模塊控制，其動力由+V1電源經(jīng)伺服模塊提供，步進電機控制刀架的X（橫向）進給與后退（正反轉）及進給速度與進給量指令由數(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警顯示報警號。 </p>

34、<p><b>　　刀架控制電路： </b></p><p>　　刀架電機采用三相異步電機驅動由繼電器模塊控制，刀架電機控制刀架的換刀（正反轉）及轉動角度指令由數(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警顯示報警號。 </p><p>　　5、 光柵尺控制電路：</p><p>　　光柵

35、尺通過測量反饋控制刀架進給與后退量的實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)加工情況進行時時調整，若出現(xiàn)故障，由系統(tǒng)判斷故障類型并在顯示器上報警顯示報警號。 </p><p>　　2.2 縱向（Z向）進給系統(tǒng)的改造</p><p>　　2.2.1 改造思路</p><p>　　絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要

36、取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工?？v向進給系統(tǒng)由伺服電動機經(jīng)減速后驅動滾珠絲杠螺母機構運動，帶動大拖板左右縱向移動。伺服電動機安裝在縱向絲杠的右端。</p><p>　　剛度驗算滾珠絲杠副的

37、軸向變形將引起絲杠導程發(fā)生變化，從而影響其定位精和運動平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形.滾珠絲杠的扭矩變形較小，對縱向變形的影響更 小，可忽略不計，螺母座只要設計合理，其變形量也可忽略不計.絲杠軸承的軸向接觸變形計算方法可參考機械設計手冊.可供滾珠絲杠支承使用的滾動軸承種類很多，目前占優(yōu)勢的有：接觸角為60的推力角接觸球

38、軸承，可以背靠背或面對面組配，還可以三聯(lián)組配，四聯(lián)組配等，為提高剛度和承載能力。因此，只要滾珠絲杠的剛度設計得好，軸承的軸夏管內接觸變形在此可以不予考慮。 </p><p><b>　　2.2.2實施步驟</b></p><p>　?。?）拆下普通滑動絲杠與溜板箱，取消絲杠與主軸箱齒輪的傳動聯(lián)系，利用原機床進給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，

39、兩端采用原固定方式這樣可減小改裝現(xiàn)場，并且由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進給整體剛性優(yōu)于以前。滾珠絲杠選用單圓弧滾道截面，外循環(huán)方式精度選6級。為了在齒輪傳動中消除間隙，實現(xiàn)微量自動補償以提高傳動精度，選用雙片薄齒輪調隙，可調拉彈簧式結構； </p><p>　?。?）拆下絲杠右端的支撐座，在坐標鏜床上將其孔徑鏜至40mm，便與伺服電動機的支撐軸相配合； </p><p>　

40、　（3）車削兩個軸套（分別為一長一短），長套用于連接絲杠左端和左支撐座，短套用于連接絲杠右端與伺服電機轉軸； </p><p>　?。?）對安裝螺母的配件進行刨、磨、鉆、鉸和攻絲等加工，使其符合安裝條件； </p><p>　　（5）總裝后，進行局部調整（如滾珠絲杠與道軌的平行度、螺母間隙和螺母上下前后位置等），力求使?jié)L珠絲杠受力均勻，傳動平穩(wěn)，無傳動間隙。 </p><

41、;p>　　2.3 橫向（X向）進給系統(tǒng)的改造</p><p>　　2.3.1 改造思路</p><p>　　橫向進給系統(tǒng)改造應保留原手動機構，用于調整操作，原有的支撐結構也保留，由步進電機經(jīng)減速器后驅動滾珠絲杠，使刀架橫向運動。步進電動機安裝在大拖板后端，用法蘭盤將步進電動機與大拖板連接起來，一保證其同軸度和提高傳動精度。 </p><p>　　縱、橫向進給機

42、構都采用了一級齒輪減速，并用雙片薄齒輪錯齒法消除調隙，雙片齒輪間沒有家彈簧自動消除間隙，因為彈簧的彈力很難適應負載的變化情況。當負載較大時，彈簧彈力顯很小，起不到自動消除間隙的作用；當負載較小時，彈簧彈力又明顯很大，則更容易加速齒輪的磨損。為此采用人工定期調整螺釘緊固的辦法來消除間隙。</p><p>　　2.3.2 實施步驟</p><p>　　（1）拆下刀架、小拖板及滑動絲杠； <

43、;/p><p>　?。?）車削一根定位芯軸，保證法蘭盤孔與大拖板后孔的同軸度。定位后，配鉆四個螺釘孔，并攻螺紋； </p><p>　?。?）車削一根手輪軸，代替原絲杠手輪軸，用于與滾珠絲杠連接； </p><p>　?。?）車削兩個連接套，用于絲杠連接電機旋轉和手輪軸； </p><p>　?。?）銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉的部位； </

44、p><p>　?。?）利用車床主軸和尾座將螺母安裝到絲杠上，在利用鎖緊螺母進行預緊，消除間隙； </p><p>　　（7）總裝后，用墊片調整螺母上下位置，使其傳動平穩(wěn)。</p><p><b>　　2.4 刀架 </b></p><p><b>　　2.4.1改造思路</b></p>&

45、lt;p>　　刀架部分是機床的重要功能部件，對其進行改裝主要是為了實現(xiàn)多刀夾持、自動換刀。 電動刀架能實現(xiàn)自動換刀功能，降低輔助時間，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)生產(chǎn)的實際需要，選擇常州亞興機床數(shù)控設備廠生產(chǎn)的四方刀架，它可以完成粗、精車，螺紋車削和切槽、切斷等加工的換刀工作，結構簡單使用。根據(jù)實際機床的加工切削需要和系統(tǒng)的 T 功能控制性能，拆除原刀架和小拖板，換上LD4-6132型四方位自動刀架。該刀架內帶小容量交流電動機，控制正轉選

46、刀。內置的4 只霍爾元件檢測刀位位置，電動機反轉完成刀具定位。刀架的轉位由三相異步電動機來驅動完成。</p><p><b>　　2.4.2實施步驟</b></p><p>　?。?）拆下原手動刀架； </p><p>　?。?）在小拖板上鉆四個安裝孔，并攻絲； </p><p>　?。?）手動抬起電動刀架，將刀架安裝在

47、小拖板上； </p><p>　?。?）安裝后，試用MDI功能換刀，觀察三相電源有無接反。</p><p>　　2.5 主軸傳動系統(tǒng)與滑動導軌副的改造</p><p><b>　　2.5.1改造思路</b></p><p>　　為提高機床自動化程度，實現(xiàn)在加工過程中自動變速，對原CA6140A主軸傳動系統(tǒng)進行一定的改裝。

48、</p><p>　　2.5.2 實施步驟</p><p>　?。?）取消原變速箱，將主軸電機換成四速異步電機； </p><p>　?。?）保留原主軸箱內的背齒輪機構。</p><p>　　2.5.3 滑動導軌副</p><p>　　對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性

49、，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。 </p><p>　　普通車床導軌大多采用的是滑動導軌，其動、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時間后都會有不同程度的磨損，對機床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對其進行 數(shù)控化改造的同時必須針對機床導軌狀況進行必要的檢修處理，對于磨損較嚴重的更要進行大修，即進行磨削、淬火、貼塑、配刮等處理，同時采用合理的潤

50、滑，充分保證其精度。</p><p><b>　　2.6 編碼器</b></p><p>　　2.6.1 改造思路</p><p>　　車螺紋時，主軸轉一圈，車刀移動一個螺距（單頭），主軸與絲杠應同步動作，為保證每次吃刀都不亂扣，必須安裝一個光電編碼器。 </p><p>　　按要求編碼器與主軸的傳動比應為1：1，由兩個

51、齒數(shù)均為50的塑料齒輪來實現(xiàn)，但由于車床結構不符合安裝要求，只能通過自制掛輪間接實現(xiàn)1：1的傳動比要求。</p><p><b>　　2.6.2實施步驟</b></p><p>　?。?）拆下原有的掛輪，加工兩只67齒與90齒掛輪； </p><p>　?。?）增加一只中間繼電器，有電門鎖開關來控制機床的電源； </p><

52、p>　?。?）在電動刀架三相電源進線處加裝快速熔斷器和熱繼電器（2.5A），保證電動刀架安全</p><p>　　3 光柵尺安裝與調試</p><p>　　3.1 光柵尺的安裝</p><p>　　在光柵尺的安裝時應盡量與運動方向的元件保持一致性；大多數(shù)機床的運動系統(tǒng)一般部是運用精密滾珠絲杠副，理論上要求光柵尺安裝在進給絲杠副的軸線上。但由于實際受結構的限制以

53、及空間的影響，光柵尺都安裝在導軌外側，如果光柵尺裝配不當，特別導軌誤差，對位置測量有巨大影響。為了將由此產(chǎn)生的阿貝誤差降到很小，定尺和定尺外殼應盡可能地固定于機床的固定結合面上，安裝面一定要與機床導軌平行。這就要求安裝面與絲杠軸線的正側(即安裝基面與運動導向基面)保持平行≤0.10mm。在加工安裝基面時可以加工一個2～5mm的凸臺作為光柵尺的定位基準，要求與導軌正側≤0.01。在安裝光柵尺時可以靠在定位基準上，這樣也便于光柵尺的裝配，光

54、柵尺安裝在導軌外側，也便于調試和將來的維修。 </p><p>　　光柵尺在安裝時，要避免各種加速度，抗振的最高值在55～2000Hz，對振擊和沖擊負荷(平正弦型)允許加速度最高值在llns；在裝配調整時應避免使用鋼件或相近材質的部件；不要固定在熱源附近，機床在使用一年以后，應對光柵尺進行校正，同時應檢驗光柵尺的運行情況；如需清洗時應該用棉球沾無水酒精擦拭，如果光柵尺污物太多，應讓技術人員拆下光柵尺的一頭用無水酒

55、精沖洗，不允許用其他可以產(chǎn)生結膜的物質清洗。</p><p>　　3.2 光柵尺的校正</p><p>　　首先將掃描頭輸出接頭與數(shù)字顯示器相連，把掃描頭移至測量起點，將激光干涉儀置于工作臺上并將其清零；然后將掃描頭全程移動，轉動校正螺釘，使其在任意位置上時數(shù)字顯示器上讀數(shù)與激光干涉儀上的讀數(shù)相等。 </p><p>　　光柵尺的定尺與動尺的相對移動代表機床的位移，

56、定尺安裝在固定結合面上，而動尺則需要用支架與運動部件連接，這就要求支架有足夠的剛性。在動尺運行時，要消除支架也各部件間的共振。</p><p>　　第四章 參考點的建立</p><p>　　數(shù)控機床的加工是由程序控制完成的，所以坐標系的確定與使用非常重要。根據(jù)ISO841標準，數(shù)控機床坐標系用右手笛卡兒坐標系作為標準確定。數(shù)控車床平行與主軸方向即縱向為Z軸，垂直與主軸的方向即橫向為X軸，刀

57、具遠離工件的方向為正向。 </p><p>　　CA6140A車床的坐標原點定在卡盤基座與主軸中心的交點上，如圖4.1所示；數(shù)控系統(tǒng)是通過檢測參考點的具體位置來確定機床坐標系的，選用兩個限位開關，X軸反向和Z軸反向安裝在機床上，用于建立參考點，當移動刀架兩個都有信號輸出時，刀架的當前位置就為參考點R，測量X 和Z ，并將它們寫入機床數(shù)據(jù)庫，即可在數(shù)控系統(tǒng)中建立坐標系。利用手動對刀，設定機床的原點O（x=0，z=0

58、），位于卡盤前端面中心，設定機床軟極限C（x=200，z=200）; </p><p><b>　　結論</b></p><p>　　通過這次設計，綜合運用了機械課程設計和其它課程地理論和實際知識，掌握了機械設計的一般能力，樹立了正確的設計思想，培養(yǎng)了分析和解決問題的能力，使我對知識有了一次更大的了解；還有對設計工作的基本技能的訓練，提高分析和解決工程技術問題的能力，

59、并為進行一般機械的設計創(chuàng)造了一定條件。</p><p>　　改造后普通車床適合于汽車、石油機械、軍工等多種行業(yè)的機械加工，主要用于軸類、盤類的精加工和半精加工，可以加工內、外圓柱表面、錐面、車削螺紋、鏜孔、鉸孔以及各種曲線回轉體。改造夠成的數(shù)控車床采用模塊化設計，可根據(jù)用戶不同的需求，配備不同的裝置及附件。結構特點：</p><p>　　1.Z軸全數(shù)字交流伺服閉環(huán)控制；X軸全數(shù)字交流伺服開

60、環(huán)控制。 </p><p>　　2.主軸可實現(xiàn)無級調速與恒速切削。 </p><p>　　3.中文液晶顯示及圖形軌跡顯示。 </p><p>　　床身上最大回轉直徑 </p><p>　　最大工件長度（二頂尖間距離） 最大車削長度(最大加工長度) </p><p><b>　　四工位：850 </b&g

61、t;</p><p>　　在整個機床的改造過程中涉及到許多測試、調試問題，在硬件設備改造安裝好好，需對機床的機械部分進行調整，對插補（直線、圓?。聪蜷g隙補償參考點，螺紋加工等參數(shù)進行反復調試，試切工件對參數(shù)進行整體優(yōu)化完全滿足生產(chǎn)質量與精度要求生產(chǎn)穩(wěn)定運行。 </p><p>　　通過上述方案改造的普通車床，加工精度明顯提高，定位準確可靠，操作方便。與購買相同配置的數(shù)控車床相比，性能價

62、格比高，改造的費用近2萬元（不含機床的費用），而購置同類型的普通數(shù)控機床的價格近5萬元。本次改造最大的收獲是：通過老師的指導，鞏固了理論知識，提高了實際動手能力，積累了一定的機床改造經(jīng)驗。 </p><p>　　由于不同機床其結構、功能和性能差異很大，在對每臺機床數(shù)控改造之前，工程技術人員必須對改造的對象進行充分深入的調查研究，和機床的用戶，維修技術員、以及操作者緊密配合，制定出合理準確的改造方案。根據(jù)我們的改造

63、經(jīng)。 </p><p>　　我國現(xiàn)有機床中,近幾年急需技術改造的約占25%,這將蘊藏著無限商機。機床改造主要是采用數(shù)控和計算機控制技術,我國數(shù)控機床發(fā)展和機床數(shù)控化改造應緊跟世界潮流,發(fā)展多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)高速、高精度、高效加工中心等關鍵技術,向智能化方向發(fā)展 總之，良好的開端是成功的一半。只有制定好改造的技術路線和方案，改造的成功才有保障</p><p><b>　　參考

64、文獻：</b></p><p>　　[1] 蔡悅華，劉文清，何哲明. 基于MCS—51 單片機的普通機床數(shù)控改造[J]. 常德師范學院學報（自然科學版），2001，（3）：25－26.</p><p>　　[2] 陳艷紅，韓洪濤. CA6140 型車床的數(shù)控改造與實踐[J]. 機床與液壓，2002，（5）：211－212.</p><p>　　[3] 寥