畢業(yè)論文---煤礦變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書</p><p>　　一、設(shè)計(jì)（論文）題目： 《煤礦變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用》 </p><p>　　二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)要求及主要原始資料：</p><p>　　三、設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 年 月 日至 年 月 日<

2、;/p><p>　　指導(dǎo)教師 （簽 名）</p><p>　　成教院院長 （簽 名）</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………………2</p><p>

3、;　　第一章 數(shù)控車床的簡介</p><p>　　1.1數(shù)控機(jī)床的概述 …………………………………………………………………………4</p><p>　　1.2數(shù)控機(jī)床的工作原理 ……………………………………………………………………4</p><p>　　1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 ………………………………………………………………………5</p><

4、;p>　　2．?dāng)?shù)控機(jī)床的改造概述</p><p>　　2.1數(shù)控機(jī)床改造的必要性 ……………………………………………………………………8</p><p>　　2.2數(shù)控改造的步驟 ……………………………………………………………………………9</p><p>　　2.3數(shù)控機(jī)床改造的重要內(nèi)容 ………………………………………………………………10</p&

5、gt;<p>　　2.4數(shù)控系統(tǒng)的選擇 …………………………………………………………………………11</p><p>　　2.5數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討 ……………………………………………………13</p><p><b>　　3．?dāng)?shù)控機(jī)床的改造</b></p><p>　　3.1 CA6140的基本情況…………………………

6、……………………………………………14</p><p>　　3.2改造后的技術(shù)要求 ………………………………………………………………17</p><p>　　3.3 CA6140數(shù)控改造</p><p>　　3.3.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 …………………………………………………………………17</p><p>　　3.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 ……

7、…………………………………………………………………19</p><p>　　3.3.3進(jìn)給系統(tǒng)的改造 ……………………………………………………………………25</p><p>　　3.3.4絲杠的選擇 ……………………………………………………………………………25</p><p>　　3.3.5刀架的改造 ……………………………………………………………………………

8、27</p><p>　　3.3.6導(dǎo)軌的選用 ……………………………………………………………………………30</p><p>　　4．機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的選擇 ……………………………………………………………………35</p><p>　　5．機(jī)床電氣控制原理圖 ……………………………………………………………………37</p><p>　　結(jié)論

9、……………………………………………………………………………………………38</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………………………………39</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………………40</p><p><b>　　摘 要</b></p&

10、gt;<p>　　我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量持續(xù)高速增長，數(shù)控機(jī)床在加工精度、自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)強(qiáng)度等諸方面都有普通機(jī)床無法比擬的優(yōu)勢，但購買新的數(shù)控機(jī)床特別是大型數(shù)控機(jī)床費(fèi)用很高，常使許多用戶望而怯步，特別是像我國這樣的發(fā)展中國家資金有限。幾年來數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，對(duì)老機(jī)床實(shí)施數(shù)控化改造，不僅實(shí)用性能良好、周期短，而且可以節(jié)約大量資金。被改造的機(jī)床越大，所節(jié)約的資金也越多。</p><p&g

11、t;　　本文主要論述了普通車床改造的項(xiàng)目、步驟和需要進(jìn)行改造的主要部件。重點(diǎn)討論了CA6140機(jī)床的主軸系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、絲杠、刀架以及導(dǎo)軌的改造。</p><p>　　總而言之，我們對(duì)老機(jī)床實(shí)施數(shù)控化的改造，對(duì)我國的社會(huì)主義建設(shè)將有著一定的推進(jìn)作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 數(shù)控改造 </p><p><b>　　1 數(shù)控車

12、床簡介</b></p><p><b>　　1.1數(shù)控機(jī)床概述</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床及由數(shù)控機(jī)床組成的柔性化制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)，它的發(fā)展一直備受人們關(guān)注。數(shù)控機(jī)床以其卓的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目。它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制

13、造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。通過持續(xù)的開發(fā)研究以及對(duì)信息技術(shù)的深化應(yīng)用，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能和質(zhì)量的進(jìn)一步提升，使數(shù)控機(jī)床成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要制造裝備。</p><p>　　我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量持續(xù)高速增長，根據(jù)市場需求和技術(shù)發(fā)展趨勢，應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)高效、精密為核心的數(shù)控機(jī)床“μm”級(jí)工程，加強(qiáng)發(fā)展高性能、高可靠性數(shù)控功能部件，積極開展復(fù)合加工機(jī)床、超精密數(shù)控機(jī)床和可重構(gòu)制造系統(tǒng)的工程化研究等相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。<

14、;/p><p>　　近6年來，我國數(shù)控金切機(jī)床（簡稱數(shù)控機(jī)床）產(chǎn)量一直以年均增長超過30%速度發(fā)展。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量為51860臺(tái)，同比增長40.8%,數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)量約74000臺(tái)，同比增長32%。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了2004年內(nèi)新建的三資和民營機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。</p><p>　　1.2數(shù)控機(jī)床的工作原理</p><p>

15、　　數(shù)控機(jī)床由：程序、輸人/輸出裝置、CNC單元、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機(jī)床本體組成。</p><p>　　1.程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，又稱程序載體。主要有以下類型： 軟盤、磁盤、U盤等。</p><p><b>　　2.輸人/輸出裝置</b></p><p>　　1)對(duì)于軟磁盤 2)配用軟盤驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)卡</p><p&

16、gt;　　3)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 4)還可以通過手動(dòng)方式(MDI方式)</p><p>　　5)DNC網(wǎng)絡(luò)通訊、RS232串口通訊。</p><p><b>　　3.CNC單元</b></p><p>　　CNC單元是數(shù)控機(jī)床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個(gè)部分組成。</p><p>　　CNC單元接受數(shù)字

17、化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其它的還有主運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停信號(hào)；選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào)，冷卻、潤滑的啟停、工件和機(jī)床部件松開、夾緊、分度臺(tái)轉(zhuǎn)位等輔助指令信號(hào)等。</p><p>　　準(zhǔn)備功能：G00,G01,G02,G03,</p><p>　　輔助功能：M03，M04<

18、;/p><p>　　刀具、進(jìn)給速度、主軸：T，F(xiàn)，S</p><p>　　4．位置反饋系統(tǒng)（檢測反饋系統(tǒng)）</p><p>　　伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角位移的反饋、數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)(工作臺(tái))的位移反饋。包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。</p><p>　　反饋裝置把檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，通過比較，計(jì)算實(shí)際位置與指令位置之間的偏差，

19、并發(fā)出偏差指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　反饋系統(tǒng)包括半閉環(huán)、閉環(huán)兩種系統(tǒng)。</p><p>　　1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢</p><p>　　以數(shù)字化為特征數(shù)控機(jī)床是柔性化制造系統(tǒng)和敏捷化制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)裝備，它的總的發(fā)展趨勢是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經(jīng)濟(jì)性。具體可歸納為下列八個(gè)方面：</p>

20、<p>　　1.持續(xù)地提高經(jīng)濟(jì)加工精度 </p><p>　　從1950年至2000年的50年內(nèi)加工精度提升100倍左右，即加工精度平均每8年提高1倍，當(dāng)前的普通加工精度已達(dá)到上世紀(jì)50年代的精密加工水平。 </p><p>　　以加工中心加工典型件的尺寸精度和形位精度為例對(duì)比國內(nèi)外的水平，國內(nèi)大致為0.008～0.010mm，而國際先進(jìn)水平為0.002～0.003mm，按上

21、述統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析差距約為15年左右。 </p><p>　　2.推進(jìn)全面高速化實(shí)現(xiàn)高效制造 </p><p>　　在刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的支持下，切削速度不斷地提高。在實(shí)際生產(chǎn)中，車、銑45號(hào)鋼由1950年的80～100m/min，至2000年普遍達(dá)到500～600m/min，50年內(nèi)切削速度提高了5倍。高速化加工另一個(gè)特點(diǎn)是大多從單一的高速切削發(fā)展至全面高速化，不僅要縮短切削時(shí)間，也

22、要力求降低輔助時(shí)間和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。 </p><p>　　3.復(fù)合加工機(jī)床促進(jìn)新一代高效機(jī)床的形成 </p><p>　　復(fù)合機(jī)床的含義是在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的全部加工。復(fù)合機(jī)床根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。 工藝復(fù)合型為跨加工類別的復(fù)合機(jī)床，包括不同加工方法和工藝的復(fù)合，如車銑中心、銑車中心、激光銑削加工機(jī)床、沖壓與激光切割復(fù)合、金屬燒結(jié)與鏡面切

23、削復(fù)合等。 </p><p>　　工序復(fù)合型應(yīng)用刀具（銑頭）自動(dòng)交換裝置、主軸立臥轉(zhuǎn)換頭、雙擺銑頭、多主軸頭和多回轉(zhuǎn)刀架等配置，增加工件在一次安裝下的加工工序數(shù)，如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床和主副雙主軸車削中心等。 </p><p>　　復(fù)合數(shù)控機(jī)床具有良好的工藝適用性，避免了在制品的儲(chǔ)存和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，有力地支持了準(zhǔn)時(shí)制造（JIT），因此對(duì)它的研發(fā)已被給予了極大的關(guān)注。 </p>

24、;<p>　　4.工藝適用性的專門化數(shù)控機(jī)床正不斷涌現(xiàn) </p><p>　　通過對(duì)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使對(duì)不同類型的零件加工具有最佳的適用,避免一方面出現(xiàn)不能發(fā)揮最佳性能,另一方面又存在功能冗余的現(xiàn)象。 </p><p>　　要解決品種多樣化與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，這就要對(duì)機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)提出更高的要求。以及對(duì)可重構(gòu)機(jī)床（Reconfigurable Machine Tools，

25、簡稱RMT）技術(shù)的探索，反映了對(duì)制造裝備能更方便地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、多樣化發(fā)展的一個(gè)追求。</p><p>　　5.智能化和集成化成為數(shù)字化制造的重要支撐技術(shù) </p><p>　　信息技術(shù)的發(fā)展及其與傳統(tǒng)機(jī)床的相融合，使機(jī)床朝著數(shù)字化、集成化和智能化的方向發(fā)展。數(shù)字化制造裝備、數(shù)字化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠的應(yīng)用空間將越來越大；而采用智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過程適應(yīng)控制、誤差

26、補(bǔ)償智能控制、復(fù)雜曲面加工運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化控制、故障自診斷和智能維護(hù)以及信息集成等功能，將大大提升成形和加工精度、提高制造效率。 </p><p>　　6.發(fā)展適應(yīng)敏捷制造和網(wǎng)絡(luò)化分布式的制造系統(tǒng) </p><p>　　回顧近10年來制造系統(tǒng)的發(fā)展歷程，基本上遵循以下兩個(gè)方向：增強(qiáng)制造系統(tǒng)的智能化和自治管理功能，以提高FMC/FMS的快速響應(yīng)能力；發(fā)展兼顧柔性、高效、低成本和高質(zhì)量且便于重構(gòu)的

27、新型制造系統(tǒng)以適應(yīng)不確定性的市場環(huán)境 。這類制造系統(tǒng)稱為快速重組制造系統(tǒng)（RRMS）或可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）。其原理為通過對(duì)制造系統(tǒng)中的設(shè)備配置的調(diào)整或更換設(shè)備上的功能模塊來迅速構(gòu)成適應(yīng)新產(chǎn)品生產(chǎn)的制造系統(tǒng)。這就要求設(shè)備和系統(tǒng)不僅軟件具有開放性，而且硬件也要有開放性成為功能可重構(gòu)的機(jī)床，即如前面提到的可重構(gòu)機(jī)床（RMT）。 </p><p>　　7.向大型化和微小化兩極發(fā)展 </p><p&

28、gt;　　能源裝備的大型化及航空航天事業(yè)等的發(fā)展，需要重型立式臥式加工中心和銑車中心。 </p><p>　　超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略高技術(shù)，正在形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸結(jié)構(gòu)和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備。 </p><p>　　航空航天、IT和國防高新技術(shù)的需求推進(jìn)了超精加工技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。上世紀(jì)60年代，美國開發(fā)出第一臺(tái)商品化超精密機(jī)床，其加工尺寸

29、精度為±0.8μm；70年代英國克蘭菲爾德精密工程研究所批量生產(chǎn)的超精密車床加工的面形精度優(yōu)于0.1μm；80年代美國LLL實(shí)驗(yàn)室和Y-12工廠合作生產(chǎn)的大型超精密金剛石車床的加工平面形度達(dá)0.0125μm，最大加工直徑為2100mm。加工技術(shù)總的發(fā)展趨勢是：加工精度不斷提高，加工尺寸不斷增加，加工方法多樣化。由于晶片和光學(xué)鏡片等硬脆材料加工的需要，超精密磨削和研拋以及非機(jī)械能的特種加工方法使加工精度可優(yōu)于0.005μm。 &

30、lt;/p><p>　　8.配套裝置和功能部件的品種質(zhì)量日臻完善 </p><p>　　不僅數(shù)控系統(tǒng)（含數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動(dòng)裝置）有專業(yè)化生產(chǎn)廠，凡關(guān)鍵的通用性功能部件如電主軸、刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)、滾動(dòng)導(dǎo)軌副、直線滾動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)副、雙擺主軸頭、雙擺回轉(zhuǎn)臺(tái)和自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀塔等在國外均有一些著名的專業(yè)化生產(chǎn)廠，這對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，增長整機(jī)的可靠性和降低成本起著重要的作用。 </p><p&

31、gt;　　完善的高集成度的專用電路系統(tǒng)的研發(fā)，仍是數(shù)控系統(tǒng)可靠性繼續(xù)增長和結(jié)構(gòu)小型化的一項(xiàng)重要措施。 </p><p>　　2 數(shù)控機(jī)床的改造概述</p><p>　　2.1.數(shù)控機(jī)床改造的必要性</p><p>　　(1)微觀看改造的必要性 </p><p>　　微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系

32、統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。</p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。 </p><p>　　由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸

33、入的程序記住和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。 </p><p>　　加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”?？蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 </p><p>　　擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自

34、動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。</p><p>　　由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場需求作出快速反應(yīng)等等。</p><p>　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIM

35、S（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。</p><p>　　(2 )宏觀看改造的必要性 </p><p>　　宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中

36、推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此

37、每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　2.2.數(shù)控改造的步驟</p><p>　　(1) 改造方案的確定</p><p>　　改造的可行性分析通過以后，就可以針對(duì)某臺(tái)或某幾臺(tái)機(jī)床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括： </p><p>　　a.機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合</p><

38、;p>　　一般來說，需進(jìn)行電氣改造的機(jī)床，都需進(jìn)行機(jī)械修理。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定電氣改造與機(jī)械修理、改造之間的交錯(cuò)時(shí)間要求。機(jī)械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。</p><p>　　b. 先易后難、先局部后全局</p><p>　　確定改造步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)電氣部分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主

39、軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯(cuò)。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方。</p><p>　　c. 根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)</p><p>　　針對(duì)某臺(tái)或某幾臺(tái)機(jī)床，確定它的環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，甚至有否鼠害等外界使用條件

40、，這對(duì)選擇電氣系統(tǒng)的防護(hù)性能、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。當(dāng)然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產(chǎn)品，性能合理、實(shí)用，有備件及維修支持，功能滿足當(dāng)前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。</p><p>　　d. 改造范圍與周期的確定</p><p>　　有時(shí)數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機(jī)床全部電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測定和分析決定其

41、改造范圍。停機(jī)改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實(shí)際情況確定，考慮因素有生產(chǎn)緊張程度、人員技術(shù)水平、準(zhǔn)備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復(fù)雜程度，甚至還包括天氣情況等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上陣，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。 </p><p>　　(2) 改造的實(shí)施 </p><p>　　準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)入改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時(shí)間順序分為：</p><p>

42、　　a.原機(jī)床的全面保養(yǎng) 機(jī)床經(jīng)長期使用后，會(huì)不同程度地在機(jī)械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對(duì)機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對(duì)改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時(shí)作對(duì)比分析用。</p><p>　　b. 保留的電氣部分最佳化調(diào)整 若對(duì)電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對(duì)保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強(qiáng)電部分的零件更換，電機(jī)的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污

43、染的清潔，通風(fēng)冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動(dòng)裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。只有對(duì)保留的電氣部分做好過細(xì)的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機(jī)床有較低的故障率。</p><p>　　c. 原系統(tǒng)拆除 原系統(tǒng)的拆除必須對(duì)照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類，妥善保管，以

44、備萬一改造不成功或局部失敗時(shí)恢復(fù)使用。還有一定使用價(jià)值的，可作其他機(jī)床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。 </p><p>　　d. 合理安排新系統(tǒng)位置及布線 根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙，合理進(jìn)行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。連線工作必須分工明確，有人復(fù)查檢驗(yàn)，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。</p><p>　　e. 調(diào)試

45、調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時(shí)記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置；能空載試驗(yàn)的，先空載后加載；能模擬試驗(yàn)的，先模擬后實(shí)動(dòng)；能手動(dòng)的，先手動(dòng)后自動(dòng)。</p><p>　　2.3.數(shù)控機(jī)床改造的重要內(nèi)容</p><p>　　a、數(shù)控化改造的內(nèi)容<

46、/p><p>　　機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?/p>

47、、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。</p><p>　　b、數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn) </p><p>　　(1) 減少投資額、交貨期短</p><p>　　同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特

48、殊情況，如高速主軸、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50％左右。</p><p>　　(2) 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限</p><p>　　所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。 <

49、;/p><p>　　(3) 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修</p><p>　　購買新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　(4) 可充分利用現(xiàn)有的條件</p>

50、<p>　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。 </p><p>　　(5) 可以采用最新的控制技術(shù)</p><p>　　可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。</p><p>　　2.4.數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)

51、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。 </p><p>　　(1) 步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)</p><p>　　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

52、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)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。</p><p>　　(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)</p><p>　　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

53、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)。 </p><p>　　(3) 交/直流伺

54、服電機(jī)拖動(dòng)，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(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。</p><p>　　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

55、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。</p><p>　　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。</p><p>　　2.5.數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討</p><p>　　一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高

56、的靜動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無間隙；功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。 </p><p><b>　　滑動(dòng)導(dǎo)軌副</b></p><p>　　對(duì)數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性

57、外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑。</p><p><b>　　齒輪副</b></p><p>　　一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)

58、控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。 </p><p>　　(3) 滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠</p><p>　　絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要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

59、度較高的零件加工。</p><p>　　滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動(dòng)效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近，可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。</p><p>　　車床經(jīng)改造后不但保持了原機(jī)床主軸傳動(dòng)部分變速范圍廣的特點(diǎn)，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制上可以利用編程語言編程控制，還可以在系統(tǒng)示教狀態(tài)下將操作者手動(dòng)加工過程自動(dòng)生成ISO代碼，以便下一零件的自

60、動(dòng)加工。實(shí)踐證明該機(jī)床操作方便，降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，為下一道工序生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。而改造所需費(fèi)用僅是購買簡易數(shù)控車床價(jià)格的一半。</p><p>　　3 數(shù)控機(jī)床的改造</p><p>　　3.1 CA6140的基本情況</p><p><b>　　主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈</b></p><p><b&

61、gt;　　（1）傳動(dòng)路線</b></p><p>　　CA6140型臥式車床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈可使主軸獲得24級(jí)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（10~1400r/min）及12級(jí)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（14~1580r/min）。其傳動(dòng)路線是，運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)（7.5kw，1440r/min）經(jīng)v形帶傳至主軸箱中的軸Ⅰ，軸Ⅰ上裝有一個(gè)雙向多片式摩擦離合器M1，用以控制主軸的啟動(dòng)、停止和換向。離合器M1向左接合時(shí)，主軸正轉(zhuǎn)；向右接合時(shí)，主軸反轉(zhuǎn)

62、；左右都不接合時(shí)，主軸停轉(zhuǎn)（電動(dòng)機(jī)仍然空轉(zhuǎn)）。軸Ⅰ上的運(yùn)動(dòng)經(jīng)離合器M1傳遞到軸Ⅱ，然后又傳遞到軸Ⅲ，故軸Ⅲ上可獲得6種轉(zhuǎn)速。運(yùn)動(dòng)由軸Ⅲ傳往主軸有2條線路。</p><p>　?、俑咚賯鲃?dòng)路線 主軸上的滑動(dòng)齒輪移至左端（圖示位置），運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副63/50直接傳給主軸，得到460~1400r/min的6種高轉(zhuǎn)速。</p><p>　?、谥械退賯鲃?dòng)路線 主軸上的滑動(dòng)齒輪移至右端，使

63、內(nèi)齒輪式離合器M2接合時(shí)，則運(yùn)動(dòng)軸Ⅲ—Ⅳ—Ⅴ軸間的背輪機(jī)構(gòu)和齒輪副26/58傳給主軸，使主軸獲得10~500r/min的中、低轉(zhuǎn)速。</p><p>　　主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)如上圖：</p><p>　　(2)主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)與轉(zhuǎn)速計(jì)算</p><p>　　根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)路線表達(dá)式，主軸可獲得30級(jí)轉(zhuǎn)速，但由于軸III-IV-V間的傳動(dòng)比為：</p&

64、gt;<p>　　u1=50/50 X 51/50≈1 u2=50/50 X 20/80 =1/4</p><p>　　u3=20/80 X 51/50 ≈1/4 u4=20/80 X 20/80=1/16</p><p>　　其中u2和u3近似相等，所以運(yùn)動(dòng)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)這條路線傳動(dòng)時(shí)，主軸實(shí)際上只能得

65、到2X3X（2X2—1）=18級(jí)不同的轉(zhuǎn)速，加上經(jīng)齒輪副63/50直接傳動(dòng)時(shí)的6級(jí)轉(zhuǎn)速，主軸實(shí)際上只能獲得24級(jí)不同的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58X20/80X20/80X26/58=10 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X20/80X20/80X26/58=12.5 r/min</p&g

66、t;<p>　　1450X130/230X51/43X30/50X20/80X20/80X26/58=16 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/50X20/80X20/80X26/58=20 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X20/80X20/80X26/58=25 r/min</p

67、><p>　　1450X130/230X56/38X39/41X50/80X20/80X26/58=32 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58X50/50X20/80X26/58=40 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X50/50X20/80X26/58=50 r/min<

68、/p><p>　　1450X130/230X51/43X30/50X50/50X20/80X26/58=63 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/50X50/50X20/80X26/58=80 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X50/50X20/80X26/58=100 r/min&

69、lt;/p><p>　　1450X130/230X56/38X39/41X50/50X20/80X26/58=125 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58X50/50X51/50X26/58=160 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X50/50X51/50X26/58=200 r

70、/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X30/50X50/50X51/50X26/58=250 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/50X50/50X51/50X26/58=320 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X50/50X51/50X26/58=

71、400 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X22/58X63/50=450 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X39/41X50/50X51/50X26/58=500 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X22/58X63/50=560 r/min</p>

72、<p>　　1450X130/230X51/43X30/50X63/50=710 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/38X30/50X63/50=900 r/min</p><p>　　1450X130/230X51/43X39/41X63/50=1120 r/min</p><p>　　1450X130/230X56/3

73、5X39/41X63/50=1400 r/min</p><p>　　反轉(zhuǎn)時(shí)，各級(jí)轉(zhuǎn)速為（r/min）12，15，19，24，30，38，48，60，75，96，120，150，190，240，300，385，480，540，600，670，850，1080，1345，1680。</p><p>　　同理，主軸反轉(zhuǎn)時(shí)也只能獲得3+3X（2X2—1）=12級(jí)不同的轉(zhuǎn)速。</p>

74、<p>　　主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速，可根據(jù)各滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得，主軸正轉(zhuǎn)時(shí)的24級(jí)轉(zhuǎn)速為10~1400r/min；反轉(zhuǎn)時(shí)的12級(jí)轉(zhuǎn)速為14~1580r/min。主軸反轉(zhuǎn)通常不用切削，而是用于車削螺紋時(shí)，在不斷開主軸和刀架間內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)的情況下，切削完一刀后使車刀沿螺紋線退至起始位置，節(jié)省輔助時(shí)間。</p><p><b>　　縱橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈</b></p><p&

75、gt;　　實(shí)現(xiàn)一般車削時(shí)刀架機(jī)動(dòng)進(jìn)給的縱向和橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈，由主軸至進(jìn)給箱軸XVII的傳動(dòng)路線與車米制或英制常用螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線相同，其后運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副28/56及聯(lián)軸節(jié)傳至光杠XIX（此時(shí)離合器M2脫開），再由光杠經(jīng)溜板箱中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別傳至齒輪齒條機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給絲杠XXVII，使刀架作縱向或橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給，其傳動(dòng)路線表達(dá)式如上圖所示。</p><p>　　溜板箱中由雙向牙嵌式離合器M8、M9和齒輪副40/48、

76、（40/30）X（30/48）組成的兩個(gè)換向機(jī)構(gòu)，分別由于變換縱向或橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。利用進(jìn)給箱中的基本螺距機(jī)構(gòu)和增倍機(jī)構(gòu)，以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈的不同傳動(dòng)路線，可獲得縱向或橫向進(jìn)給量各64種?？v向進(jìn)給量的變換范圍為0.028~6.33mm/r，橫向進(jìn)給量的變換范圍為0.014~3.165mm/r。</p><p>　　3.2改造后的技術(shù)要求</p><p>　　車床型號(hào)：CA6140（數(shù)控改造

77、） 系統(tǒng)：DTM 5T 刀架工位數(shù)：4 刀架的最大X行程：230MM 刀架最大行程：850MM 主軸轉(zhuǎn)速：32r/min~2000r/min，12級(jí) 進(jìn)給速度：X向：3mm/min~1500mm/min Z向6mm/min~3000mm/min 脈沖當(dāng)量：X向0.005 Z向0.01</p><p>　　改造后的檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：</p><p>　　a. 主軸高、中、低轉(zhuǎn)

78、速變換試驗(yàn)。轉(zhuǎn)速的指令值與顯示值允差為±5%。 </p><p>　　b. 任選一種進(jìn)給量，在XZ軸全部行程上，連續(xù)做工作進(jìn)給和快速進(jìn)給試驗(yàn)?？焖傩谐虘?yīng)大于1/2全行程。正反方和連續(xù)操作不少于7次。 </p><p>　　c. 主軸做正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止及變換主軸轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。 </p><p>　　d. 轉(zhuǎn)塔刀架進(jìn)行正反方向轉(zhuǎn)位試驗(yàn)。 </p>&

79、lt;p>　　e. 試驗(yàn)進(jìn)給坐標(biāo)超程、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入、位置顯示，回基準(zhǔn)點(diǎn)，程序序號(hào)批示和檢索、程序暫停、程序刪除、址線插補(bǔ)、直線切削徨、錐度切削循環(huán)、螺紋切削循環(huán)、圓弧切削循環(huán)、刀具位置補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償、間隙補(bǔ)償?shù)裙δ艿目煽啃?、?dòng)作靈活性等。</p><p>　　3.3 CA6140數(shù)控改造</p><p>　　3.3.1主傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　為了適應(yīng)數(shù)

80、控機(jī)床加工范圍廣、工藝性強(qiáng)、加工精度高和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)變速主要是無極變速、分段無級(jí)變速、內(nèi)置電動(dòng)機(jī)變速的3種方式。目前，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)變速系統(tǒng)又采用齒輪分級(jí)變速的，也有采用直流和交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的無級(jí)變速的，但隨著新型直流和交流主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)的日趨完善，齒輪分級(jí)變速變速傳動(dòng)在逐漸減少，采用交流或直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，不僅可以大大地簡化機(jī)械機(jī)構(gòu)，而且可以很方便地實(shí)現(xiàn)范圍很寬的無級(jí)調(diào)速，還可以按照指令連續(xù)地進(jìn)行變速，實(shí)現(xiàn)恒線

81、速切削，進(jìn)一步提高機(jī)床的工作能力。</p><p>　　采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)的主傳動(dòng)變速系統(tǒng)，通常有以下3種配置方式（見圖2.1） </p><p>　　(1)主軸電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)</p><p>　　見圖2.1(a)所示，電動(dòng)機(jī)與主軸用聯(lián)軸器同軸連接，這種方式大大簡化了主軸箱和主軸結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸精度影響較大。近年來多

82、采用交流私服電動(dòng)機(jī)，它的功率一般都很大，而且其輸出功率與實(shí)際消耗的功率有保持同步，效率很高。</p><p>　　(2)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng)主軸</p><p>　　如圖2.1(b)所示，主軸電動(dòng)機(jī)將其運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒形同步帶以定比傳動(dòng)傳遞給主軸。由于輸出扭矩較小，這種傳動(dòng)方式主要用于小型數(shù)控機(jī)床扭矩特性要求的主軸，可以減少傳動(dòng)中的振動(dòng)和噪音。</p><p>　　(3)

83、電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪變速傳動(dòng)主軸</p><p>　　如圖2.1(c)所示，主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)二級(jí)齒輪變速，使主軸獲得低速和高速系列，使之成為分段無級(jí)變速，這種配置方式在大中型數(shù)控機(jī)床種采用較多，通過齒輪傳動(dòng)降速后，輸出轉(zhuǎn)距可以擴(kuò)大，以滿足時(shí)輸出扭矩特征的要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩，滑動(dòng)齒輪的位移大都采用液壓或電磁離合器兩種方式來實(shí)現(xiàn)。</p><p>&l

84、t;b>　　(4)電主軸</b></p><p>　　如圖2.1(d)所示，將調(diào)速電動(dòng)機(jī)與主軸合成一體（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸即為機(jī)床主軸），是近年來新出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是主軸部件結(jié)構(gòu)更緊湊、剛度強(qiáng)、重量輕、慣量小、可提高調(diào)速電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特點(diǎn)。其缺點(diǎn)同樣是電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱引起的熱變形的問題。</p><p><b>　　主軸組件的設(shè)計(jì)</b><

85、;/p><p>　　圖3是主軸結(jié)構(gòu)圖。主軸為三支承，前、中軸承在主軸箱內(nèi)，是主要支承，后軸承在變速箱中，是輔助支承。前軸承是NN3024SKM-SP及234424MA-SP，中間軸承為NN3022SKM-CP。這種軸承排列具有很高的剛性，軸向力及徑向力分別由不同的軸承負(fù)擔(dān)，軸向熱膨脹可由圓柱滾子軸承吸收。后軸承是向心球軸承D220。由于三個(gè)軸承孔的同軸度很難保證，所以后軸承與箱體孔的配合較松，前、中軸承用長效潤滑脂潤

86、滑，并用主軸中間的兩個(gè)背帽調(diào)節(jié)。主軸前端的兩個(gè)半圓墊在裝配時(shí)配磨，用來調(diào)整前軸承的預(yù)負(fù)荷。主軸孔徑為φ70。</p><p>　　3.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件，可在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)速。在負(fù)載能力范圍內(nèi)，其輸出轉(zhuǎn)角定位精度無積累誤差，特別適合于開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 混合式步進(jìn)電機(jī)是一種兼有反應(yīng)式和永磁式兩種步進(jìn)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的新型電機(jī)，國外主

87、流品種，國內(nèi)也已大面積取代反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)成為市場熱點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二

88、者的使用性能作一比較。</p><p><b>　　控制精度不同</b></p><p>　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09

89、6;；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。</p><p>　　交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流

90、伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。</p><p><b>　　低頻特性不同</

91、b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。</p><p>　　交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不

92、會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。</p><p><b>　　矩頻特性不同</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般

93、為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。</p><p><b>　　過載能力不同</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，

94、在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。</p><p><b>　　運(yùn)行性能不同</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制

95、，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可。</p><p>　　六、速度響應(yīng)性能不同</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可

96、用于要求快速啟停的控制場合。</p><p>　　七、馬達(dá)與步進(jìn)馬達(dá)的不同</p><p>　　1.不同點(diǎn)很多，伺服是多用在閉環(huán)的，而步進(jìn)多用在開環(huán)系統(tǒng)中</p><p>　　2.伺服馬達(dá)可高速運(yùn)行，而步進(jìn)則沒有伺服那樣的高速：步進(jìn)馬達(dá)一 般在1500轉(zhuǎn)以下，伺服可達(dá)3000轉(zhuǎn)以上；還有就是，步進(jìn)馬達(dá)不能高速啟動(dòng)</p><p>&

97、lt;b>　　3.精度不一樣。</b></p><p>　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。</p><p>　　南京華興數(shù)控有限責(zé)任公司目前擁有39、42、57、75、85、86、90、110、130機(jī)座號(hào)內(nèi)二

98、相、三相、四相、五相幾十個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，品種齊全，系列完整，質(zhì)量上乘，可滿足各種使用場合，已廣泛應(yīng)用于車床、銑床、磨床、切割機(jī)、雕刻機(jī)，輕工、包裝、紡織、醫(yī)療、環(huán)保機(jī)械，機(jī)器人，電腦繡花機(jī)，廣告設(shè)備等自動(dòng)控制領(lǐng)域?！　?</p><p>　　常州華尊鐵路電氣機(jī)械有限公司（常州市常華電機(jī)有限公司）是步進(jìn)電機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)廠，本產(chǎn)品主要使用于數(shù)控機(jī)床及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，電機(jī)分為5相、3相、2/4相。主要生產(chǎn)圓形和方型的步進(jìn)電

99、機(jī)系列。</p><p>　　杭州時(shí)代自動(dòng)化有限公司是步進(jìn)電機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)廠，本產(chǎn)品主要使用于數(shù)控機(jī)床及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，電機(jī)分為2/4相、3相、5相系列產(chǎn)品。本公司承諾質(zhì)保1年，系列完整，質(zhì)量上乘，可滿足各種使用場合，已廣泛應(yīng)用于車床、銑床、磨床、切割機(jī)、雕刻機(jī)，輕工等自動(dòng)化控制領(lǐng)域。</p><p>　　我們選擇杭州時(shí)代自動(dòng)化有限公司的XDL-15型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和配套驅(qū)動(dòng)器，主要原因：其公司

100、的價(jià)格便宜，產(chǎn)品有質(zhì)量保證。</p><p><b>　　1.特 點(diǎn)：</b></p><p><b>　　2.驅(qū)動(dòng)器接線：</b></p><p><b>　　3.電源供給：</b></p><p>　　電源電壓在DC12V──DC40V之間都可以正常工作，本驅(qū)動(dòng)器采用非穩(wěn)壓

101、型直流電源供電，電壓波峰值不超過40V，如超過40V有可能損壞驅(qū)動(dòng)器。我們使用+24V直流供電， 可以避免電網(wǎng)波動(dòng)超過驅(qū)動(dòng)器電壓工作范圍。</p><p><b>　　4.步進(jìn)電機(jī)接線：</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)A相接于P2口的3.4腳之間，B相接于P2口的5.6腳之間；以下是4線，6線，8線步進(jìn)電機(jī)的詳細(xì)接法：</p><p>&

102、lt;b>　　5.電氣特性：</b></p><p>　　6.使用環(huán)境及參數(shù):</p><p>　　7. 機(jī)械安裝尺寸：　</p><p>　　L=92mm                W=62mm

103、              H=28mm</p><p>　　3.3.3進(jìn)給系統(tǒng)的改造</p><p>　　進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指由機(jī)床提供的使刀具與工件之間產(chǎn)生的附加相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)相配合，可以形成完整的切削加工。在普通車床上，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是機(jī)床刀架（溜板）的直線

104、移動(dòng)。它可以是縱向的移動(dòng)（與機(jī)床主軸軸線平行），也可以是橫向的移動(dòng)（與機(jī)床主軸軸線垂直），但只能是一個(gè)方向的移動(dòng)。例如車削外圓時(shí)，車刀沿平行工件軸線（也就是主軸軸線的方向）做縱向運(yùn)動(dòng)；而車削端面時(shí)，車刀沿垂直于機(jī)床主軸軸線的方向做橫向移動(dòng)。在數(shù)控車床上，雖然進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的形式可能有所不同，但基本原理是一致的。與普通車床不同的是，數(shù)控車床可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的進(jìn)給，從而加工出各種具有復(fù)雜母線的回轉(zhuǎn)體工件。</p><p&g

105、t;　　從上述分析中，可以知道：在車削加工中，主運(yùn)動(dòng)消耗的能量較大，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所消耗的能量要小點(diǎn)。在普通車床中，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力都來源于同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。通過一系列的機(jī)械傳動(dòng)，把能量分配給主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車削加工。在數(shù)控車床中，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由不同的電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，分別稱為主軸電動(dòng)機(jī)和坐標(biāo)軸私服電機(jī)。它們由機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)完成切削加工。</p><p>　　因此，我對(duì)這個(gè)的改造的進(jìn)行步驟

106、是：先拆除原機(jī)床上的進(jìn)給箱內(nèi)的所有傳動(dòng)齒輪，然后進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的安裝（XDL-15步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）。</p><p>　　3.3.4絲杠的選擇</p><p>　　上海導(dǎo)全自動(dòng)化設(shè)備有限公司是集研發(fā)、生產(chǎn)、貿(mào)易為一體的綜合型企業(yè)，公司與臺(tái)灣、韓國、美國及日本等著名品牌廠家建立了良好的合作關(guān)系。</p><p>　　企業(yè)憑借雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，齊全庫存，合理價(jià)格，交貨迅速，深受國

107、內(nèi)外用戶的歡迎與信賴，并使導(dǎo)全公司得到了穩(wěn)健的發(fā)展，業(yè)務(wù)蒸蒸日上。同時(shí)，為了回報(bào)并更好地為用戶提供更高品質(zhì)的系列產(chǎn)品，公司將不斷引進(jìn)的自動(dòng)化專用制造設(shè)備和完備的質(zhì)量檢測系統(tǒng)。并遵循ISO9001質(zhì)量管理體系，使企業(yè)的質(zhì)量管理走上了規(guī)范化、程序化，文件化的軌道。公司秉承“質(zhì)量第、客戶至上”的宗旨，深受客戶的好評(píng)。</p><p><b>　　經(jīng)營產(chǎn)品介紹 </b></p><

108、;p>　　1.直線導(dǎo)軌：主營品牌包括ABBA 、SBC、 HIWIN、AMT、THK；產(chǎn)品特性:高精度、高剛度、低噪音、裝配容易，大陸長期備庫存，交貨期短。 </p><p>　　2.微型導(dǎo)軌：主營品牌包括CPC、SBC、HIWIN、THK；產(chǎn)品特性：高負(fù)荷、高扭矩功能、裝配容易，大陸備庫存交貨期短。 </p><p>　　3.滾珠絲杠：主營品牌包括NEEF、ABBA、TBI、PMI

109、、THK、NSK、DQN等；產(chǎn)品特性：高精度、高剛性、低噪音、長壽命，軋制絲杠備有現(xiàn)貨，交貨期極短。</p><p>　　4.支撐單元：主營品牌包括THK、NSK、SYN、COMTOP、HSK等各種規(guī)格支撐單元(固定側(cè)BK、EK與支持側(cè))。</p><p>　　5.直線光軸：主營品牌包括SAMICK、WON、 TAC、DKN、DQN等；規(guī)格包括：標(biāo)準(zhǔn)型、鍍鉻型、不銹鋼型、空心軸及各種特殊加

110、工軸</p><p>　　6.直線軸承：主營品牌包括SAMICK、KBS、WON、TAC、THOMSON、THK等；產(chǎn)品特性：可分為標(biāo)準(zhǔn)型、可調(diào)型、開口型等，且可以按整機(jī)設(shè)備工作環(huán)境不同配備：不銹鋼直線軸承 、超級(jí)直線軸承、自潤線性軸承。</p><p>　　7.圓棒導(dǎo)軌：主營品牌包括SAMICK、TAC、WON、HSK等各種單軸心和雙軸心滑軌系列<防塵、輕便、不生銹>，與其組