買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 摘 要 數(shù)控機床作為機電液氣一體化的典型產(chǎn)品，能解決機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量、零件多變的問題，加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。 購買新的數(shù)控機床是提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的重要途徑 ,但是成本高，許多企業(yè)在短時間內(nèi)無法實現(xiàn)，這嚴重阻礙企業(yè)設(shè)備更新的步伐。為此把普通機床數(shù)控化改造，不失為一條投資少、提升產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的捷徑，提升企業(yè)競爭力，在我國成為制造強國的進程中，占有一席之地。本文的主要內(nèi)容有： 1對普通車床數(shù)控化改造經(jīng)濟性評價詳細論證，確定普通車床數(shù)控化改造方案； 2對進給系統(tǒng)的滾珠絲杠型號選擇與 裝配設(shè)計，支承方式的設(shè)計與軸承型號選擇，步進電機選擇等進行了詳細研究； 3對常用進口數(shù)控裝置系統(tǒng)和國產(chǎn)數(shù)控裝置系統(tǒng)進行仔細比較，根據(jù)所改造的性能和精度指標來選配數(shù)控裝置系統(tǒng)和自動刀架型號，提出選擇方法； 細研究了在主軸上安裝脈沖發(fā)生器的選型，脈沖發(fā)生器直接與主軸間連接方法，并形成了相應(yīng)的技術(shù)圖； 掉原有進給箱等，對主傳動系統(tǒng)的進行大修，滑板貼塑與鏟刮調(diào)試，對機床相關(guān)部件和參數(shù)進行測繪、測量； 7給出普通車床數(shù)控化改造的安裝、 調(diào)試方法。 關(guān)鍵詞： 普通車床、數(shù)控、改造 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 s a of a as in is an to it to it s is a it So it in to a 1. of is in is to s 2. s of is 3. C up a C to of 4. In to of a we a 5. on or or of 6. 7 of of s C)、 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 目 錄 摘 要 . I . 錄 . 1 章 緒 論 . 5 題研究的 意義 . 5 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢和研究方向 . 5 高速度、高精度化 . 6 功能化 . 7 能化 . 8 控系統(tǒng)小型化 . 9 控編程自動化 . 9 高的可靠性 . 9 課題研究的參數(shù)要求 . 10 第 2 章 總體設(shè)計方案 . 11 控車床的總體任務(wù) . 11 動系統(tǒng)方案確定 . 11 服系統(tǒng)的選擇 . 11 動方式的選擇 . 11 控系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計 . 12 控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) . 12 控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) . 13 第 3 章 縱向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 14 定脈沖當量 . 14 削力的計算 . 14 珠絲杠螺母副的計算和選型 . 15 度的選擇 . 15 杠導(dǎo)程的確定 . 15 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 大工作載荷的計算 . 16 大動載荷的計算 . 16 珠絲杠螺母副的選型 . 17 珠絲杠副的支承方式 . 17 動效率的計算 . 17 度的驗算 . 18 定性校核 . 19 界轉(zhuǎn)速的驗證 . 19 齒輪傳動的計算 . 20 進電動機的選擇 . 20 軌的特點 . 23 軌的設(shè)計 . 24 第 4 章 單片機控制應(yīng)用系統(tǒng)電路設(shè)計 . 27 件電路設(shè)計 . 27 控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) . 27 控系統(tǒng)硬件電路的功能 . 27 于各線路元件之間線路連接 . 28 . 29 參考文獻 . 33 致 謝 . 34 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 第 1 章 緒 論 題研究的意義 機床是裝備制造業(yè)的工作母機，是實現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石。數(shù)控機床是一種高效率、高精度，能保證加工質(zhì)量，解決工藝難題，而且又有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。自五十年代末世界上第一臺數(shù)控機床在美國研制成功的半個多世紀以來，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在美國、日本 和德國等發(fā)達國家，他們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，正處在黃金時代，由于技術(shù)的不斷進步，機床改造是個永恒的課題。在國內(nèi)，機床的數(shù)控化改造是發(fā)展我國數(shù)控設(shè)備的一個重要方面。 車床是金屬切削加工最常用的一類機床，它能夠加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋等。普通車床由于造價低廉在我國運用十分廣泛，但是因為其進給軸不能聯(lián)動，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且無法加工復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件。對普通車床的數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進給系統(tǒng)改成用 單片機 控制的并能獨立運動的進給伺服系統(tǒng)；將手動刀架換成能自動換刀的電動刀架 。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進行切削加工。 數(shù)控車床針對性高，專業(yè)性強，可以加工出普通車床加工不了的曲線、曲面等復(fù)雜零件。加工精度高，尺寸分散度小，易于裝配?？梢詫崿F(xiàn)多工序集中加工，提高了相關(guān)加工精度，同時減少被加工零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動補償?shù)裙δ?，簡化了傳統(tǒng)機床加工工藝中的工序，機床利用率大幅度提高。由于采用自動化加工技術(shù)，可大大降低操作者的勞動強度，減少廢品的產(chǎn)生，提高工作效率。另外其改造成本同購置新機床相比，節(jié)省的費用十分可觀，國產(chǎn)數(shù)控機床價格也要 4 8 萬元，進口機床 有的近 20萬元，而對普通車床進行數(shù)控化改造也能滿足實際生產(chǎn)要求，其改造費用僅 2 3 萬元，非常符合我國國情。 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢和研究方向 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，世界先進制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，對數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主軸驅(qū)動、機床及結(jié)構(gòu)等提出了更高的性能指標。隨著 迅速發(fā)展和 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 的不斷成熟，又將對數(shù)控機床的可靠性、通訊功能、人工智能和自適應(yīng)控制等技術(shù)提出了更高的要求。隨著微電子計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)性能日益完善 ，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。當今數(shù)控機床正在不斷采用最新技術(shù)成就，朝著高速度化、高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化與高可靠性等方向發(fā)展。 高速度、高精度化 速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實施中，它對機床各坐標軸位移速度和定位精度提出了更高的要求 :另外，這兩項技術(shù)指標又是互相制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高?，F(xiàn)代數(shù)控機床配備了高性能的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，分辨率可達到 為實現(xiàn)更高速度、更高精度的指標，自前主要在下述幾方面采取措施和進行研究。 （ 1） 數(shù)控系統(tǒng)。采用位數(shù)、頻率更高的微處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。目前己由 8 位 渡到 16 位和 32 位 向 64 位 展，頻率已由原來的5高到 1620 32時也采用了超大規(guī)模的集成電路和多種微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補運算的速度和精度。 (2) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)。隨著超高速切削、超精密加工等先進工藝的提出，使得在旋轉(zhuǎn)伺服電動機加滾珠絲杠的傳統(tǒng)機械進給機構(gòu)已無法實現(xiàn)。 為此采用直線電動機直接驅(qū)動機床工作臺的零傳動直線伺服進給方式，將極大地提高機床直線進給的各項伺服性能指標， 特別是高速度和動態(tài)響應(yīng)特性是以往任何伺服機構(gòu)無法比較的。 (3) 前饋控制技術(shù)。過去的伺服系統(tǒng)是將位置指令值與所檢測到的實際值比較，所得的差乘以位置環(huán)的增益，其積再作為速度指令去控制電動機。由于這種控制方式總是存在著位置跟蹤滯后誤差，即當進給速度為 F 時，其伺服系統(tǒng)的最終滯后位 F/G，這使得在加工拐角及圓弧切削時加工精度惡化。所謂前饋控制，就是在原來的控制系統(tǒng)上加上速度指令的控制方式，這樣將使位置跟蹤滯 后誤差大大減小，以改善拐角切削加工精度。 (4) 機床動、靜摩擦的非線性補償控制技術(shù)。機床動、靜摩擦的非線性會導(dǎo)致機床爬行。除了在機械結(jié)構(gòu)上采取措施降低靜摩擦外，新型的數(shù)控伺服系統(tǒng)具有自動補償機械系統(tǒng)動、靜摩擦非線性的控制功能。 (5) 伺服系統(tǒng)的速度環(huán)和位置環(huán)均采用軟件控制。由于采用軟件控制具有較高的柔買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 性，適應(yīng)不同類型的機床對不同精度及速度的要求，進行加、減速性能的調(diào)整，并能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，以滿足高性能控制的要求。 (6) 采用高分辨率的位置檢測裝置。如高分辨率的脈沖編碼器，內(nèi) 裝微處理器組成的細分電 路，使得分辨率大大提高。 (7補償技術(shù)得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代數(shù)控機床利用計算機控制系統(tǒng)的軟件補償功能對伺服系統(tǒng)進行多種補償，以提高機床的位置精度和動態(tài)伺服性能，如軸向運動定點誤差補償、絲杠螺距誤差補償、齒輪間隙補償、熱變形補償和空間誤差補償?shù)取?(8) 高速大功率電主軸的應(yīng)用。由于在超高速加工中 統(tǒng)的齒輪變速主傳動系統(tǒng)已不能適應(yīng)其要求。為此，采用了所謂內(nèi)裝式電動機主軸，簡稱電主軸。它是采用主軸電動機與機床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，即采用外殼電動機，將其空心轉(zhuǎn)子直接套裝在機 床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內(nèi)，即機床主軸單元的殼體就是電動機座。實現(xiàn)了變頻電動機與機床主軸一體化，以適應(yīng)主軸高速運轉(zhuǎn)的要求。 (9) 超高速切削刀具的應(yīng)用。為適應(yīng)超高速加工要求， 目前陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應(yīng)用。 (10) 配置高速、強功能的內(nèi)裝式可編程控制器 (稱以提高 運行速度，滿足數(shù)控機床高速加工的要求。新型的 有專用的 本指令執(zhí)行時間達 0. 2，可編程步數(shù)可擴大到 16000 步以上。利用 間有機地結(jié)合起來，能夠滿足數(shù)控機床運行中的各種實時控制要求。 功能化 (1) 數(shù)控機床采用一機多能，提高了設(shè)備利用率。配有自動換刀機構(gòu)的各類加工中心，能在同一臺機床上同時實現(xiàn)銑削、銼削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋，甚至磨削等多種工序的加工。工件一經(jīng)裝夾，各種工序和工藝加工過程集中到同一臺設(shè)備上完成，從而避免了工件多次裝夾所造成的定位誤差，確保零件的形位公差，減少裝夾輔助時間，減少設(shè)備臺數(shù)和占地面積。為了進一步提高工效，現(xiàn)代數(shù)控機床采用了 多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工，如各類五面體加工中心。 (2) 前臺加工、后臺編輯的前后臺功能?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用了多 構(gòu)和分級中買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 斷控制方式，可以在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的前臺加工后臺編輯 時利用數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤和行零件加工的編制，并利用 行動態(tài)圖形模擬顯示及所編程序的加工軌跡，進行程序的調(diào)試和修改，以充分提高工作效益和機床利用率。 (3) 具有更高的通信功能。為了適應(yīng) 及進一步聯(lián)網(wǎng)組成 要求，一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有 速遠距離串行接口，可以按照用戶級的格式要求，同上一級計算機進行多種數(shù)據(jù)交換。高檔的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)有的 口，可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對幾臺數(shù)控機床進行控制?，F(xiàn) 代 數(shù) 控機床，為了適應(yīng)自動化技術(shù)的進一步發(fā)展，滿足工廠自動化規(guī)模越來越大的要求，滿足不同廠家不同類型數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)的需要，采用了 業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，本，為現(xiàn)代數(shù)控機床進入 C 工 造了條件。 能化 (1) 引進自適應(yīng)控制技術(shù)。自適應(yīng)控制的目的是要求在隨機變化的加工過程中，通過自動調(diào)節(jié)加工過程中所測得的工作狀態(tài)、特性，按照給定的評價指標自動校正自身的工作參數(shù)，己達到或接近最佳工作狀態(tài)。由于在實際加工過程中，大約有 30 余種變量直接和間接影響加工效果，如工件毛坯余量不勻、材料硬度不一致、刀具磨損、工件變形、機床熱變形、化學親和力的大小、切削液的粘度等，難以用最佳參數(shù)進行切削。而自適應(yīng)控制系統(tǒng)則能根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，如伺服進給參數(shù)、切削用量等，使加工保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度 和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。 (2) 故障自診斷、自修復(fù)功能。主要是利用 統(tǒng)的內(nèi)裝程序?qū)崿F(xiàn)在線診斷，即在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對 統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進行自動診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，并通過了 行故障報警、提示發(fā)生故障的部位、原因等。并利用冗余技術(shù)，自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保在無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求，最近又提出了人工智能專家診斷系統(tǒng)，它主要由知識庫、推理機和人機控制器三部分組成。 (3) 刀具壽命自動檢測更換。利用紅外、聲發(fā)射、激光等各種檢測手段，對刀具和工件進行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)工件超差、刀具磨損、破損，進行及時報警、自動補償或更換備用刀具，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 (4) 進行模式識別技術(shù)。應(yīng)用圖像識別和聲控技術(shù)，使機器自己辨認圖樣，按照自然語音命令進行加工。 控系統(tǒng)小型化 數(shù)控系統(tǒng)體積小型化便于將機、電裝置融合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印制電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度的安裝，可以較大的縮小了系統(tǒng)的占有空間。此外，用新型的 色液晶薄膜型顯示器， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陰極射線管 可使數(shù)控操作系統(tǒng)進一步小型化。這樣可更方便地將它安裝在機床設(shè)備上，更便于對數(shù)控機床的操作使用。 控編程自動化 由于微處理機的應(yīng)用，使數(shù)控編程從脫機編程發(fā)展到在線編程，實現(xiàn)了人機對話，給程序編輯、調(diào)試、修改帶來了極大的方便。并進一步采用了前臺加工后臺編輯的前后臺功能，使數(shù)控機床的利用率得到更大的發(fā)揮。隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前 是利用 制的零件加工圖樣，自動生成 件加工程序，實現(xiàn) 集成。隨著 術(shù)的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了 成的全自動編程方式，它與 統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必有人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的 據(jù)庫獲得。另外，還出現(xiàn)了測量、編程、加工一體化系統(tǒng)。它是通過激光快速掃描成型系統(tǒng)、三坐標測量機等對樣機零件進行測量，并把所測得數(shù)據(jù)直接送入計算機內(nèi)，一方面通過 統(tǒng)而獲得樣機零件圖樣，另一方面通過數(shù)控自動編程系統(tǒng)，將其處理生成 工程序，然后通過通信接口送入數(shù)控機床，進行控制自動加工。 高的可靠性 數(shù)控機床工作的可靠性是 用戶最關(guān)注的主要指標，它主要取決于數(shù)控系統(tǒng)和各伺服驅(qū)動單元的可靠性，為提高可靠性，目前主要在以下幾個方面采取措施。 (1) 提高系統(tǒng)硬件質(zhì)量 用大規(guī)模和超大規(guī)模的專用機混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，精簡外部連線和降低功耗，對元器件進行嚴格篩選，采用高質(zhì)量的多層印制電路板，實行三維高密度安裝工藝，并經(jīng)過必要的老化、振動等有關(guān)考機試驗。 (2) 模塊化、標準化和通用化。通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 同時采用硬件結(jié)構(gòu)模塊化、標準化和通用化，既提高了硬件生產(chǎn)批量，又 便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。 (3) 增強故障自診斷、自恢復(fù)和保護功能。通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種自診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障 ;利用容錯技術(shù)，對重要部件采取冗余設(shè)計，以實現(xiàn)故障自恢復(fù) ;利用各種測試、監(jiān)控技術(shù)，當產(chǎn)生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外事件時，自動進行相應(yīng)的保護。 課題研究的 參數(shù) 要求 根據(jù)下列參數(shù)進行設(shè)計數(shù)控車床的橫向進給機構(gòu)，縱向進給機構(gòu)和電路控制原理圖 主要技術(shù)參數(shù)： 最大加工直徑： 床身上： 400 床鞍上： 210大加工長度： 1000板及刀架重量：縱向： 1000N 橫向： 500N 刀架快速： 縱向： 2m/ 橫向： 1m/大進給速度： 縱向： 橫向： 小分辨率： 縱向： 橫向： 位精度 : 電機功率 : 7動加速時間 : 25文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 第 2 章 總體設(shè)計方案 控 車床 的總體任務(wù) 橫向和縱向進給系統(tǒng)設(shè)計計算：此部分為設(shè)計計算部分，用以確定脈沖當量，進給牽引力，選擇絲杠螺母副，計算傳動效率，確定傳動比，選擇伺服電機等，并繪制機床的橫向和縱向的裝配圖及電路控制原理圖。 動系統(tǒng)方案確定 服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)： 開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有檢測反饋裝置，數(shù)控裝置的控制指令直接通過驅(qū)動裝置控制步進電機的運轉(zhuǎn)，然后通過機械傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成刀架或工作臺的位移。這種控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋校正，位移精度一般不高，但其控制方便、結(jié) 構(gòu)簡單、價格便宜。 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱全閉環(huán)控制系統(tǒng)，其檢測裝置安裝在機床刀架或工作臺等執(zhí)行部件上，用以直接檢測這些執(zhí)行部件的實際運行位置（直線位移），并將其與 置的指令位置（或位移）相比較，用差值進行控制。但是，由于很多機械傳動環(huán)節(jié)包含在閉環(huán)控制的環(huán)路中，各部件的摩擦性，剛性等都是非線性量，直接影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，因此，閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)速都有很大難度。所以，閉環(huán)控制系統(tǒng)主要用于精度要求高的場合。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的檢測元件裝在電機或者絲杠的端頭，通過測量伺服電機的角位移間接計算出機床工作臺等執(zhí)行部 件的實際位置（或位移），然后進行反饋控制。由于將絲杠螺母副及機床工作臺等大慣量環(huán)節(jié)排除在閉環(huán)控制系統(tǒng)之外，不能補償他們的運動誤差，精度受到影響，但系統(tǒng)穩(wěn)定性有所提高，調(diào)試比較方便、價格也較全閉環(huán)系統(tǒng)便宜。 本次改造由于使用步進電機，所以可以選擇開環(huán)控制系統(tǒng)。 動方式的選擇 為保證改造后的數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度及工作臺的平穩(wěn)性，在設(shè)計機床的傳動系統(tǒng)時，應(yīng)努力保證傳動系統(tǒng)低摩擦、低慣量、高效率、高剛度。因此在傳動系統(tǒng)中注意以下幾點： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 (1) 用低摩擦高精度的傳動元件：如滾珠絲杠螺母副，滾動導(dǎo)軌。 (2) 采 用消隙齒輪減小傳動間隙。 控系統(tǒng) 電路原理圖 設(shè)計 為了使數(shù)控系統(tǒng)能夠長期、可靠、方便地在工業(yè)環(huán)鏡中運行，在制定數(shù)控系統(tǒng)總體方案時必須重點考慮以下幾個方面。 (1) 加強系統(tǒng)可靠性。影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，硬件規(guī)模和硬件的制造工藝水平往往是影響可靠性的關(guān)鍵因素。因此，應(yīng)選用高性能的 為系統(tǒng)的運算和控制核心，并盡量用軟件來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能。在系統(tǒng)的具體硬件構(gòu)成上，選用可靠性高的工控 為數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺，減少自制硬件數(shù)量。此外，在軟件設(shè)計、電源選用、接插件設(shè)計與選用、接地與屏蔽設(shè)計等方 面采用強抗干擾、高可靠性的設(shè)計，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。 (2) 提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度。數(shù)控系統(tǒng)的控制精度是保證機床加 工精度的關(guān)鍵。因此，它在數(shù)控系統(tǒng)中處于重要位置。如提高數(shù)控系統(tǒng)的 最小分辨率，使用高精度的步進電機，采用高速高精度插補算法，提高軌跡生成精度 ;增強位置環(huán)控制能力 ;增加補償功能等。 (3) 提高使用方便性。提高數(shù)控編程的方便性，是提高數(shù)控系統(tǒng)使 用方便性的關(guān)鍵。因此，數(shù)控系統(tǒng)除提供全屏幕編輯進行手工編程外，還 應(yīng)該配置自動編程系統(tǒng)，從而大大提高數(shù)控編程的速度和智能化程度，大大方便普通用戶的使用。 另外，因為現(xiàn)代工人都比較熟悉個人計算機，數(shù)控系統(tǒng)在操作方面應(yīng)采用標準計算機鍵盤或與其兼容的薄膜鍵盤等輸入設(shè)備，也可用軟盤、移動磁盤、串行通訊、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等輸入零件程序。此外，數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置仿真功能，便于用戶在加工前檢查零件程序的正 確性。 控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)由工控 控操作面板 (包括 盤 )、數(shù)控接口板卡 (工/0板， D/和驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等組成。 源母板、工控 盤 驅(qū)動器等。數(shù)控操作面板上有液晶顯示器和薄膜鍵盤等。數(shù)控接口板卡是 計算機與外部執(zhí)行裝置間進行信息交換和轉(zhuǎn)換的通道，對內(nèi)通過無源母板 與工控 外通過屏蔽電纜與驅(qū)動執(zhí)行裝置相連接。 該系統(tǒng)的驅(qū)動執(zhí)行環(huán)節(jié)包括四個子系統(tǒng) :進給軸控制與驅(qū)動子系統(tǒng) ;主軸控制與驅(qū)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 動子系統(tǒng) ;開關(guān)量控制系統(tǒng)。 主軸控制與驅(qū)動子系統(tǒng)的功能包括兩方面 :主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制，以 滿足寬范圍切削速度的要求 ;主軸轉(zhuǎn)角的精確控制，以滿足加工螺紋時的主軸與進給軸的聯(lián)動控制和換刀時的主軸精確定位控制要求。 開關(guān)量控制系統(tǒng)完成機床的邏輯順序運動控制，如主軸起?？刂?、刀具交換、工件裝夾、冷卻開關(guān)、行程保護等任務(wù)。開關(guān) 量控制系統(tǒng)與其它 模塊相配合，共同完成機床工作過程的控制。 控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)軟件為實時多任務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各任務(wù)在數(shù)控實時操作系統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)進行。 (1) 數(shù)控實時操作系統(tǒng)。它是數(shù)控系統(tǒng)軟件中的核心子系統(tǒng)，它對 系統(tǒng)中的資源進行統(tǒng)一管理，對各任務(wù)進行動態(tài)調(diào)度，協(xié)調(diào)各模塊的高效 運行，并輔助完成各任務(wù)間的通訊和信息交換。 (2) 信息預(yù)處理。該模塊完成輸入信息譯碼，完成軌跡插補前的坐標轉(zhuǎn)換和刀補運算。 (3) 軌跡插補。它是數(shù)控系統(tǒng)的核心模塊，其任務(wù)是根據(jù)信息預(yù)處理給出的希望軌跡和從檢測裝置獲得的實 際軌跡信息，實時生成機床各坐 標軸的移動指令，并完成機床運動的加減速控制。 (4) 運動控制。該模塊是數(shù)控系統(tǒng)的另一核心模塊，它根據(jù)插補運 算結(jié)果，通過高速算法對機床各坐標軸進行高精度位置控制，并完成主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的控制任務(wù)。 (5) 加工仿真模塊。該模塊以動畫方式對數(shù)控加工過程進行動態(tài)仿 真，從而在加工前檢驗參數(shù)輸入正確性和機床運動合理性 。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 第 3 章 縱 向 進給伺服進給結(jié)構(gòu)設(shè)計 定脈沖當量 一個進給脈沖，使機床運動部件產(chǎn)生位移量，也稱為機床的最小設(shè)定單位。脈沖當量是衡量數(shù)控機床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。 經(jīng)濟型數(shù)控車床銑床常采用的脈沖當量是 沖。 根據(jù)機床精度要求確定脈沖當量，縱向： 沖，橫向： 沖。 削力的計算 切削力 是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工 件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力 ，或 通俗的講 是 在切削加工時，工件材料抵抗刀具切削時產(chǎn)生的阻力。 車削外圓時的切削力如圖 3示。主切削力 切削速度的方向一致，垂直向下，是計算車床主軸電動機切削功率的依據(jù)；進給力向力加工精度的影響較大。 圖 3車削力分析 由機床設(shè)計手冊可知，切削功率 x 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 式中： P 主軸電動機功率， ； 主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 = K 進給系統(tǒng)功率系數(shù)，一般取 K = 則 )(切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削速度來計算，即31060 c ，式中切削速度 v 取 100 m ,則主切削力： 31060 310100 =3420 )(N 根據(jù)經(jīng)驗公式 yF:算出： 420 368 )(N 420 197 )(N 珠絲杠螺母副的計算和選型 滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，其螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放人適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。 為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。 度的選擇 滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控機床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對機床定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意 300程變動量300 1/2,在最后精度驗算中確定。對于車床，選用滾珠絲杠的精度等級 X 軸為 1 3 級（ 1 級精度最高）， Z 軸為 2 5 級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求和改造的經(jīng)濟性，選擇 X 軸精度等級為 3 級， Z 軸為 4 級。 杠導(dǎo)程的確定 選 擇導(dǎo)程跟所需要的運動速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在： 4、 5、 6、 8、 10、 12、 20中選擇，規(guī)格較大，導(dǎo)程一般也可選擇較大（主要考慮承載牙厚）。在速度滿足的情況下，一般選擇 較小導(dǎo)程（利于提高控制精度） ，本設(shè)計中初選縱向絲杠導(dǎo)程為 8橫買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專