數(shù)控機床改造畢業(yè)設(shè)計--CA6140普通車床的數(shù)控化改造畢業(yè)設(shè)計題目CA6140普通車床的數(shù)控化改造系別機電工程系學(xué)生姓名郭柳專業(yè)班級數(shù)控維修091班指導(dǎo)老師孫貴清老師完成時間2011年12月湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評閱書1指導(dǎo)教師評語簽名年月日2答辯委員會綜合評語經(jīng)畢業(yè)設(shè)計論文答辯委員會綜合評定成績?yōu)榇疝q委員會主任簽字畢業(yè)設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)考核項目及總分 具體內(nèi)容 分值 評分標(biāo)準(zhǔn) 得分 差 及 中 良 優(yōu) 設(shè)計過程20 查閱資料及手冊能力 5 02 3 35 45 5 工作態(tài)度及紀(jì)律情況 5 02 3 35 45 5 獨立工作能力 5 02 3 35 45 5 基本概念基本理論及專業(yè)知識掌握情況 5 02 3 35 45 5 設(shè)計結(jié)果40 規(guī)定任務(wù)的完成情況 10 05 7 8 9 10 說明書質(zhì)量 10 05 7 8 9 10 圖紙及技術(shù)文檔的質(zhì)量 15 08 10 12 13 15 設(shè)計有無獨到和創(chuàng)新之處 5 02 3 35 45 5 答辯情況40 對設(shè)計的闡述自述 15 08 10 12 13 15 基本理論和方法問題 15 08 10 12 13 15 有關(guān)設(shè)計問題 10 02 7 8 9 10 班級 數(shù)控維修091 學(xué)號 2009020501111 姓名 郭柳 總分 指導(dǎo)老師簽名考核小組專家簽名 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書機電工程系一設(shè)計課題名稱CA6140車床的數(shù)控化改造二指導(dǎo)教師孫貴清三設(shè)計要求采用數(shù)控裝置和伺服裝置對CA6140車床進(jìn)行數(shù)控化改造要求能進(jìn)行車削數(shù)控加工達(dá)到或超過原車削加工性能數(shù)控裝置伺服裝置選擇合理控制系統(tǒng)設(shè)計簡單可靠保護(hù)措施完備四設(shè)計依據(jù)CA6140車床控制要求電氣原理圖及相關(guān)參數(shù)數(shù)控裝置型號規(guī)格參數(shù)伺服裝置型號規(guī)格參數(shù)常用低壓控制電器型號規(guī)格參數(shù)五參考資料熊光華主編·數(shù)控機床·北京機械工業(yè)出版社2002廖兆榮主編·機床電氣自動控制·北京化學(xué)工業(yè)出版社2003王愛玲主編·現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計·北京兵器工業(yè)出版社1999余良英編著·機床數(shù)控改造設(shè)計與實例·北京機械工業(yè)出版社1998白恩遠(yuǎn)主編·現(xiàn)代數(shù)控機床伺服及檢測技術(shù)·北京國防工業(yè)出版社2002袁任光編著·交流變頻調(diào)速器選用手冊·廣州廣東科技出版社2002曾毅等編著·變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計與維護(hù)·濟(jì)南山東科學(xué)技術(shù)出版社2002編寫組編·機床設(shè)計手冊第5卷上下冊·北京機械工業(yè)出版社1979李榮生主編·電氣傳動控制系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)·北京機械工業(yè)出版社2004姜德希編·機床電氣線路圖冊·北京中國農(nóng)業(yè)出版社編寫組編著·工廠常用電氣設(shè)備手冊上下冊·北京中國電力出版社1997六設(shè)計內(nèi)容進(jìn)度及工作量一設(shè)計內(nèi)容和進(jìn)度要求序號 進(jìn)度要求 設(shè)計內(nèi)容 1 1周 了解車床傳動控制加工性能分析國內(nèi)外數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)控制和加工要求 經(jīng)過分析比較計算確定改造總體方案 2 0．5周 對進(jìn)給主軸傳動系統(tǒng)進(jìn)行分析計算選擇拖動電動機并確定傳動系統(tǒng)改造方案 1周 完成進(jìn)給主軸傳動系統(tǒng)改造圖 3 0．5周 選擇伺服裝置 0．5周 完成伺服系統(tǒng)控制設(shè)計并完成伺服系統(tǒng)控制原理圖 4 0．5周 選擇數(shù)控裝置 5 1周 完成電氣原理圖草圖和電氣安裝接線圖草圖 0．5周 完成電氣原理圖和電氣安裝接線圖 6 0．5周 伺服系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計 0．5周 數(shù)控裝置調(diào)試設(shè)計 0．5周 機床安裝及調(diào)試設(shè)計 7 2周 編寫設(shè)計說明書 8 1周 畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯 二工作量設(shè)計說明書數(shù)控化改造總體方案設(shè)計機械部分改造設(shè)計伺服裝置選型伺服系統(tǒng)控制設(shè)計數(shù)控裝置選型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計機床安裝與調(diào)試設(shè)計圖紙機械改造圖伺服系統(tǒng)控制原理圖電氣安裝接線圖電氣原理圖元器件清單七說明書的格式和裝訂要求一畢業(yè)設(shè)計封面全系統(tǒng)一格式二畢業(yè)設(shè)計評閱書全系統(tǒng)一格式三評分標(biāo)準(zhǔn)全系統(tǒng)一格式四畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書指導(dǎo)教師下發(fā)五畢業(yè)設(shè)計明細(xì)表全系統(tǒng)一格式六目錄七畢業(yè)設(shè)計正文八設(shè)計圖紙九畢業(yè)設(shè)計總結(jié)十參考資料注說明書用A4開紙打印或書寫畢業(yè)設(shè)計正文字?jǐn)?shù)不少于15萬含空格八畢業(yè)設(shè)計課題審批表審批具體意見 審查部門負(fù)責(zé)人意見 專業(yè)負(fù)責(zé)人時間年月日學(xué)術(shù)負(fù)責(zé)人時間年月日目錄第1章前言 111問題提出 112普通車床數(shù)控化改造的好處 113機床數(shù)控化改造的意義 2第2章改造總體方案 321CA6140車床介紹 3comCA6140車床組成圖 3comCA6140改造參數(shù) 422數(shù)控化改造要求和內(nèi)容 4第3章機械部分改造 731主傳動系統(tǒng) 7com系統(tǒng)的介紹 7com主軸脈沖發(fā)生器 732進(jìn)給傳動系統(tǒng) 7com縱向進(jìn)給的改造與計算 7com橫向進(jìn)給的改造與計算 11com導(dǎo)軌 15第4章輔助裝置 1641刀架的改造與安裝 16第5章數(shù)控部分 1951數(shù)控系統(tǒng)的選擇 1952數(shù)控系統(tǒng)的介紹 19com操作面板 19com軟件操作界面 21com系統(tǒng)參數(shù) 2153伺服驅(qū)動 2254伺服電機 24第6章機床的安裝與調(diào)試 2561數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試 25com參數(shù)設(shè)置 25com外部狀態(tài)檢查 28com伺服電機安裝調(diào)試 30com接通伺服電源 31com連接機床調(diào)試 31com參數(shù)的設(shè)置與系統(tǒng)的調(diào)試 34com其他參數(shù)設(shè)置及傳動鏈注意事項 3462電氣PLC的調(diào)試 3463安裝調(diào)試的注意事項 35元器件清單 36畢業(yè)設(shè)計圖紙 38致謝 42參考文獻(xiàn) 43第1章前言11問題提出數(shù)控車床作為機電液氣一體化的典型產(chǎn)品是現(xiàn)代機械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備在機械制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用能解決機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜精密批量小零件多變的加工問題且產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率較高企業(yè)要在激烈的市場競爭中獲得生存求得發(fā)展就必須在最短的時間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)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(zhì)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(shè)備的直接影響購買新的數(shù)控機床是提高數(shù)控化率的主要途徑但是成本太高很多工廠在短時間內(nèi)都無法有那么多的資金這嚴(yán)重阻礙企業(yè)的設(shè)備更新和設(shè)備改造的步伐同時目前大多數(shù)企業(yè)還有數(shù)量眾多而且還具有較長使用壽命的普通機床由于普通機床加工精度相對較低不能批量生產(chǎn)生產(chǎn)的自動化程度不高生產(chǎn)自適應(yīng)性差但考慮投資成本產(chǎn)業(yè)的連續(xù)性和轉(zhuǎn)型周期又不能馬上淘汰而改造現(xiàn)有舊機床配備與之相適應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)把普通機床改裝成數(shù)控機床是當(dāng)前許多企業(yè)對現(xiàn)有設(shè)備改造換代的首選辦法也是提高機床數(shù)控化率的一條有效途徑不失為一條投資少提升產(chǎn)品加工精度及質(zhì)量提高生產(chǎn)效率的捷徑使企業(yè)提升競爭力在我國成為世界制造業(yè)中心及制造強國的進(jìn)程中占有一席之地所以針對普通車床6140存在以下幾個問題1車床整體太破舊機床磨損嚴(yán)重加工精度達(dá)不到要求2車床電氣元件老化連接線不穩(wěn)固3普通車床加工存在局限性不能實現(xiàn)現(xiàn)代多種零件的加工4隨著機床的發(fā)展機床也變成了數(shù)控化人性化效益化而普通車床實現(xiàn)一人操作多臺機床不能自動化控制故據(jù)上述問題普通車床即將面臨淘汰因此普通車床的改造勢在必行12普通車床數(shù)控化改造的好處1有利于普通車床的再次利用經(jīng)改造后的車床能夠再次利用能夠達(dá)到生產(chǎn)要求實現(xiàn)數(shù)控化人性化效益化2有利于企業(yè)技術(shù)的提高成本的節(jié)約數(shù)控機床與普通機床相比有很大的優(yōu)勢數(shù)控機床具有高度柔性加工精度高加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠生產(chǎn)率高改善勞動條件利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化而普通機床精度低效率低適合批量較小精度要求不高零活類零件它投資較數(shù)控低但對工人的操作技能要求較高因此工資水平高3有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)開支的節(jié)約數(shù)控化改造一般用戶都能承擔(dān)的起這為資金緊張的中小型企業(yè)的技術(shù)改造開辟了新路也對實力雄厚的大型企業(yè)產(chǎn)生了較大的吸引力由于新型機床價格昂貴一次性投資巨大如果把舊機床設(shè)備全部用新型機床替換要花費大量的資金而替換下的機床又會閑置起來造成巨大浪費若采用數(shù)控技術(shù)對舊機床加以改造和購買機床相比則可省50以上的資金一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價格僅為全功能裝置的13到154有利于數(shù)控化市場的擴(kuò)大訂購新的數(shù)控機床的交貨周期一般較長往往不能滿足用戶的需要而改造的數(shù)控機床能夠適應(yīng)市場對產(chǎn)品多樣化和高精度的要求因此得到了用戶廣泛的應(yīng)用機床的數(shù)控化改造已成為滿足市場需求的主要補充手段對中小型企業(yè)來說是十分理想的選擇13機床數(shù)控化改造的意義1節(jié)省資金機床數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省60左右的費用大型及特殊設(shè)備尤為明顯一般大型機床改造只需花新機床購置費的13即使將原機床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費購置新機床60的費用并可以利用現(xiàn)有地基2性能穩(wěn)定可靠因為機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度3提高生產(chǎn)效率機床數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高3至5倍對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多并且可以不用或少用工裝不僅節(jié)約了費用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期第2章21CA6140車床介紹comCA6140車床組成圖1CA6140車床的基本組成如圖2-1所示2車床的參數(shù)普通CA6140車床的主要參數(shù)如表2-1所示表2-1床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 400 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑mm 220 最大工件長度mm 75010001500 主軸內(nèi)孔通孔直徑mm 52 主軸孔前端錐度 莫氏6號 刀架縱向的快速移動速度mm ≥45mmin 刀架橫向的快速移動速度mm ≥19mmin 床身導(dǎo)軌長度 340 主軸轉(zhuǎn)速 9～1600 電機功率 75 comCA6140改造參數(shù)CA6140數(shù)控化改造后應(yīng)達(dá)到的參數(shù)如表2-2最大加工直徑 在床面上400mm 在橫刀架以上210mm 最大加工長度 1000mm 快進(jìn)速度 縱向24mmin 橫向12mmin 最大切削進(jìn)給速度 縱向05mmin 橫向025mmin 溜板及刀架重力 縱向800N 橫向600N 主電機功率 75KW 控制坐標(biāo)數(shù) 2 最小指令值脈沖當(dāng)量 縱向001mm脈沖 橫向0005mm脈沖 進(jìn)給傳動鏈間隙補償量 縱向015mm 橫向0075mm 22數(shù)控化改造要求和內(nèi)容1改造要求車床6140主要用于對中小型軸類盤類及螺紋零件的加工加工這些零件工藝上要求機床應(yīng)能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)不同切削速度的主軸變速刀架能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運動并具有在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具的功能加工螺紋時應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀架移動一個加工螺紋的螺距或?qū)С虜?shù)控化改造后數(shù)控系統(tǒng)需要普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床自動完成機械加工任務(wù)提高車床的加工精度和生產(chǎn)效率在考慮改造具體方案時所遵循的原則是在滿足需要的前提下對原有車床盡可能減少改動以降低改成本1機械部分精度恢復(fù)和機械傳動部分的改進(jìn)隨著機床使用的役齡的增加機床的機械傳動部件如導(dǎo)軌絲杠軸承等都有不用程度的磨損因此機床改造過程中的首要任務(wù)是對舊機床進(jìn)行類似于通常的機床大修以恢復(fù)機床精度達(dá)到新機床的制造標(biāo)準(zhǔn)為實現(xiàn)機床所要求的分辨率采用伺服電機齒輪減速再傳動絲杠為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性盡量減小摩擦力選用滾珠絲杠螺母副以及滾動導(dǎo)軌同時為提高傳動剛度和消除間隙采用預(yù)加負(fù)載的滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠副機構(gòu)齒輪傳動也要采用消除齒側(cè)間隙的消隙齒輪結(jié)構(gòu)保留原有的主傳動系統(tǒng)和變速機構(gòu)由于添加了自動加工螺紋功能因此在主傳動軸上安裝一個脈沖發(fā)生器這樣既保留了機床原有的功能又降低了改造工作量如果要自動改變切削速度可采用交流變頻調(diào)速這樣改造成本較高本次改造主傳動系統(tǒng)不做任何改動2進(jìn)給傳動系統(tǒng)為保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和機床加工精度取消原機床的滑動絲桿螺母副選用摩擦小傳動效率高的滾珠絲桿螺母副并應(yīng)用預(yù)緊機構(gòu)以提高傳動剛度和消除間隙當(dāng)機床加工精度要求不是很高尤其是對于開環(huán)控制系統(tǒng)一般不作導(dǎo)軌改造調(diào)整改造可大為降低改造成本輔助裝置指的是數(shù)控機床的一些必須的配套部件如冷卻系統(tǒng)排屑裝置采用原有的冷卻和排屑裝置自動換刀裝置傳動機構(gòu)等1對刀架部分的改造通過將原機床的手動轉(zhuǎn)位刀架替換成自動轉(zhuǎn)位刀架來實現(xiàn)換刀切削自動轉(zhuǎn)位刀架最常見的形式是螺旋型四工位刀架由數(shù)控系統(tǒng)直接控制效率高工藝性能可靠拆除原機床的機械傳動機構(gòu)用伺服電機經(jīng)齒輪機構(gòu)減速驅(qū)動滾珠絲桿帶動刀架縱向或橫向運動在伺服電機轉(zhuǎn)矩足夠大構(gòu)件許可時可以不用減速驅(qū)動機構(gòu)由伺服電機直接與絲桿副相連在這里我使用電控柜裝置在進(jìn)行機床數(shù)控化改造時原機床的電器控制部分一般只能報廢重新按數(shù)控化改造要求進(jìn)行設(shè)計制作數(shù)控機床的強電控制部分設(shè)計中要特別注意的是數(shù)控系統(tǒng)各接口信號的特點和形式要相配并且在設(shè)計過程中應(yīng)盡量簡化強電控制線路實物圖如下所示圖2-1電柜箱1圖2-2電柜箱24數(shù)控部分1數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是機床數(shù)控化改造的核心數(shù)控改造的目的是要求機床穩(wěn)定可靠運轉(zhuǎn)故障率低伺服驅(qū)動伺服驅(qū)動系統(tǒng)用于控制X和Y軸的伺服電機的轉(zhuǎn)速從而控制進(jìn)給兩達(dá)到高精度的加工零件這里我們采用和華中數(shù)控系統(tǒng)匹配的驅(qū)動器HSV-160B和GK6系列交流永磁伺服電機5整體調(diào)試整機聯(lián)接調(diào)試舊機床上述各個部件的改造過程完成后就可對組裝后改造機床各個部件進(jìn)行調(diào)試一般先對電氣控制部分進(jìn)行調(diào)試看單個動作是否正常然后再進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試階段第3章機械部分改造31主傳動系統(tǒng)com系統(tǒng)的介紹主軸電機采用車床原有的三相異步電動機在主傳動軸上安裝一個脈沖發(fā)生器這樣既保留了機床原有的功能又降低了改造工作量本次改造主軸電動機不做任何改動為了保證車螺紋時嚴(yán)格的運動關(guān)系在主軸箱上安裝脈沖發(fā)生器通過主軸脈沖發(fā)生器數(shù)控系統(tǒng)伺服電機的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一圈刀架縱向進(jìn)給一個螺紋導(dǎo)程的車螺紋運動com主軸脈沖發(fā)生器為了加工螺紋或絲杠需要配置主軸及脈沖發(fā)生器作為車床位置信號的反饋元件它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動發(fā)出主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號輸送給數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)按照所需加工的螺距進(jìn)行計算處理從而控制機床縱向橫向伺服電機運轉(zhuǎn)實現(xiàn)加工螺紋的目的根據(jù)實際需要在這里我選用海德ISC5815-0021增量編碼器ISC5815-0021增量編碼器技術(shù)參數(shù)如表3-1所示表3-1ISC5815-0021增量編碼器技術(shù)參數(shù)輸出波形 方波 電源電壓 DC5或512V1224V 消耗電流 ≤150mA 工作濕度 3085無結(jié)霜 響應(yīng)頻率 0～120KHZ 電源電壓 9806ms 載空比 05T±01T 沖擊力 5010 最大轉(zhuǎn)速 6000rmp 抗震力 MTBF3000h 起動力矩 輸出電壓 高電平Vh低電平Vh 軸最大負(fù)載 質(zhì)量 08Kg 防護(hù) 防水油塵 工作溫度 32進(jìn)給傳動系統(tǒng)com縱向進(jìn)給的改造與計算1縱向進(jìn)給的改造縱向進(jìn)給滾珠絲杠必須采用三點式支承形式伺服電機的布置可放在絲杠的任一端由于拆除了進(jìn)給箱可在原安裝進(jìn)給箱處布置伺服電機的減速齒輪也可在滾珠絲杠的左端設(shè)計一個專用軸承支承座而在素剛托架處布置伺服電機機床改造常采用后一種布置方案在絲杠左端設(shè)計一個專用軸承座采用一個軸套式滑動軸承作為徑向支承在滑動軸承的兩側(cè)分別布置一對推力球軸承承受兩個方向的軸向力支承短軸與滾珠絲杠通過聯(lián)軸套連接起來滾球絲杠可托架上滾珠絲杠的中間支承為滾珠螺母與床鞍直接連接如圖5-1所示圖3-2縱向進(jìn)給傳動示意圖14推力球軸承210徑向滑動軸承3左端軸承座5左接拉桿69聯(lián)軸套7滾珠絲杠螺母副8螺母座11絲杠托架12伺服電機1滾珠絲杠縱向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)如下表3-2表3-2縱向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)名稱 符號 公式 公稱直徑 38 導(dǎo)程 6 接觸角 3°7 鋼球直徑㎜ 3969 滾道法面半徑 2064 偏心距 0056 螺紋升角 3°7 螺桿外徑 40 螺桿內(nèi)徑 36125 螺桿紋接觸直徑 37258 螺母螺紋直徑 45365 螺母內(nèi)徑 42125 2縱向進(jìn)給的計算縱向進(jìn)給滾珠絲杠必須采用三點式支承形式伺服電機的布置可放在絲杠的任一端在左端設(shè)計一個專用軸承支承座而在絲杠托架處布置伺服電機和減速齒輪如上圖3-21已知條件工作臺重量W2300N加速時間常數(shù)t25s滾珠絲杠基本導(dǎo)程L06mm快速進(jìn)給速度v98mmin由《機床設(shè)計手冊》可知切削功率PCPηK 公式3-1式中P電動機功率查機床說明書P4kwη主傳動系統(tǒng)總效率一般為075～085η08k進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)取k096則 PC3072kw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或轉(zhuǎn)矩和最大切削轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速來計算即PC或PC式中主切削力N切削速度T切削轉(zhuǎn)矩N·mN主軸轉(zhuǎn)速設(shè)按最大切削速度來計算取則主切削力FZ18808N由《機械設(shè)計手冊》可知在外圓車削時FX01～055FZ取 FX05×FZ05×18808N9404N2滾珠絲杠設(shè)計計算滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化因此滾珠絲杠副有設(shè)計歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇計算作用在絲杠上的最大動負(fù)荷首先根據(jù)切削力和運動部件的重量引起的進(jìn)給抗力計算出絲杠的軸向載荷再根據(jù)要求的壽命值計算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動載荷 公式3-2式中FP工作負(fù)載N指數(shù)控機床工作時實際作用在滾珠絲杠上的軸向力運轉(zhuǎn)系數(shù)一般運轉(zhuǎn)系數(shù)取12～15有沖擊的運轉(zhuǎn)取15～25硬度系數(shù)為60HRC時為1為60HRC時１G壽命以轉(zhuǎn)為單位１如15則為150萬轉(zhuǎn)壽命G可按下式計算式中n滾珠絲的轉(zhuǎn)速rminT使用壽命時間h數(shù)控機床T取15000h工作負(fù)載的數(shù)值可用《機床設(shè)計手冊》中進(jìn)給牽引力的實驗公式計算對于三角或綜合導(dǎo)軌公式3-4式中 FXFZ切削分力W移動部件的重力800NK考慮顛覆力的矩影響的系數(shù)k15導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)015～018?。?16則 FP＝[016188082300]N17505N當(dāng)機床以線速度V98mmin進(jìn)給量f03mmr車削直徑D80mm的我外圓時絲杠的轉(zhuǎn)速mmmin195min則 G萬轉(zhuǎn)1755萬轉(zhuǎn)根據(jù)工作負(fù)載壽命G取121計算出滾珠絲杠副承受的最大動負(fù)荷54615N由查滾珠絲杠地產(chǎn)品或《機床設(shè)計手冊》選擇絲杠的型號例如參照某廠滾珠絲杠的產(chǎn)品樣本選擇滾珠絲杠的直徑為38mm型號為其額定動載荷是20500N強度足夠用效率計算根據(jù)機械原理絲杠螺母副的傳動效率為公式3-5式中螺紋的螺旋升角該絲杠為Φ摩擦角Φ約等于10′則 09534剛度驗算滾珠絲杠工作時受軸向力和扭轉(zhuǎn)的作用將引起基本導(dǎo)程的變化因滾珠絲杠受扭時引起的導(dǎo)程變化量很小可忽略不計故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為公式3-6式中E彈性模量對于鋼E206S滾珠絲杠截面積按絲杠螺紋底徑確定d若d277cm則 S6023其中用于拉伸-用于壓縮時則 cm絲杠1m長度上導(dǎo)程變形誤差為14因3級精度絲杠允許的螺距誤差為15故此絲杠的精度足夠3縱向滾珠絲杠的安裝1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(jìn)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(jìn)給整體剛性優(yōu)于以前2拆下絲杠右端的支撐座在坐標(biāo)鏜床上將其孔徑鏜至40mm便與伺服電動機的支撐軸相配合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(zhuǎn)軸4對安裝螺母的配件進(jìn)行刨磨鉆鉸和攻絲等加工使其符合安裝條件5總裝后進(jìn)行局部調(diào)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com橫向進(jìn)給的改造與計算1橫向進(jìn)給的改造圖3-3橫向進(jìn)給傳動示意圖1-伺服電機2-支承架347-聯(lián)軸套5-滾珠絲杠螺母副6-螺母座8-支承短軸1滾珠絲杠橫向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)如下表3-3表3-3橫向進(jìn)給滾珠絲杠的相關(guān)參數(shù)名稱 符號 公式 公稱直徑 25 導(dǎo)程 4 接觸角 4°33 鋼球直徑㎜ 3175 滾道法面半徑 1651 偏心距 0045 螺紋升角 4°33 螺桿外徑 244 螺桿內(nèi)徑 2178 螺桿紋接觸直徑 21835 螺母螺紋直徑 28212 螺母內(nèi)徑 25635 2橫向進(jìn)給的計算1假設(shè)已知條件工作臺重量W2300N時間常數(shù)t25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程L04mm左旋快速進(jìn)給速度98mmin《機床設(shè)計手冊》可知切削功率PCPηK 公式3-7式中P電動機功率查機床說明書P4kwη主傳動系統(tǒng)總效率一般為075～085η08k進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)取k096則 PCPηKcom3072kw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或轉(zhuǎn)矩和最大切削轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速來計算即PC或PC式中FZ主切削力Nν切削速度T切削轉(zhuǎn)矩N·mn主軸轉(zhuǎn)速設(shè)按最大切削速度來計算取則主切削力FZN18808N由《機械設(shè)計手冊》可知在外圓車削時FX05×FZ取 FX05×18808N9404N2滾珠絲杠設(shè)計計算滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化因此滾珠絲杠副有設(shè)計歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇計算作用在絲杠上的最大動負(fù)荷首先根據(jù)切削力和運動部件的重量引起的進(jìn)給抗力計算出絲杠的軸向載荷再根據(jù)要求的壽命值計算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動載荷 公式3-8式中FP工作負(fù)載N指數(shù)控機床工作時實際作用在滾珠絲杠上的軸向力運轉(zhuǎn)系數(shù)一般運轉(zhuǎn)系數(shù)取12～１5有沖擊的運轉(zhuǎn)?。?～25硬度系數(shù)為60HRC時為1為60HRC時１G壽命以轉(zhuǎn)為單位１如15則為150萬轉(zhuǎn)壽命G可按下式計算G 公式3-9式中n滾珠絲的轉(zhuǎn)速T使用壽命時間h數(shù)控機床T取15000h工作負(fù)載的數(shù)值可用《機床設(shè)計手冊》中進(jìn)給牽引力的實驗公式計算對于三角或綜合導(dǎo)軌 公式3-10式中切削分力W移動部件的重力800NK考慮顛覆力的矩影響的系數(shù)k15導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)f015～018取f＝０16則 ＝[016188082300]N17505N當(dāng)機床以線速度V進(jìn)給量f03mmr車削直徑D80mm的外圓時絲杠的轉(zhuǎn)速mmmin2925rmin則 萬轉(zhuǎn)2687萬轉(zhuǎn)根據(jù)工作負(fù)載壽命G取121計算出滾珠絲杠副承受的最大動負(fù)荷N63018N3效率計算根據(jù)機械原理絲杠螺母副的傳動效率為 公式3-11式中螺紋的螺旋升角該絲杠為4°33Φ摩擦角Φ約等于10′則 09534剛度驗算滾珠絲杠工作時受軸向力和扭轉(zhuǎn)的作用將引起基本導(dǎo)程的變化因滾珠絲杠受扭時引起的導(dǎo)程變化量很小可忽略不計故工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為 公式3-12式中E彈性模量對于鋼E206S滾珠絲杠截面積按絲杠螺紋底徑確定d若d277cm則 S6023cm2其中用于拉伸-用于壓縮時則 cm絲杠1m長度上導(dǎo)程變形誤差為14因3級精度絲杠允許的螺距誤差為15故此絲杠的精度足夠3橫向滾珠絲杠的安裝1拆下刀架小拖板及滑動絲杠2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3車削一根手輪軸代替原絲杠手輪軸用于與滾珠絲杠連接4車削兩個連接套用于絲杠連接電機旋轉(zhuǎn)和手輪軸5銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉的部位6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(jìn)行預(yù)緊消除間隙7總裝后用墊片調(diào)整螺母上下位置使其傳動平穩(wěn)com導(dǎo)軌當(dāng)機床加工精度要求不是很高一般不作導(dǎo)軌改造調(diào)整改造可大為降低改造成本第4章刀架部分的改造對刀架部分的改造通過將原機床的手動轉(zhuǎn)位刀架替換成自動轉(zhuǎn)位刀架來實現(xiàn)換刀切削自動轉(zhuǎn)位刀架最常見的形式是螺旋型四工位刀架由數(shù)控系統(tǒng)直接控制效率高工藝性能可靠1電動刀架的工作原理需要換刀時控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號三相異步電機正向旋轉(zhuǎn)通過蝸桿副帶動螺桿正向轉(zhuǎn)動與螺桿配合的上刀體逐漸抬起--上刀體與下刀體之間的端面齒慢慢脫開與此同時上蓋圓盤也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動上蓋圓盤1通過圓柱銷與螺桿連接---當(dāng)轉(zhuǎn)過約270°時上蓋圓盤直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷的正上方由于彈簧的作用圓柱銷落入直槽內(nèi)于是上蓋圓盤就通過圓柱銷使得上刀體轉(zhuǎn)動起來此時端面齒已完全脫開上刀體帶動磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時發(fā)信盤上對應(yīng)的霍爾元件輸出低電平信號控制系統(tǒng)收到后立即控制刀架電動機反轉(zhuǎn)反靠銷馬上就落入反靠圓盤的十字槽內(nèi)至此完成粗定位此時反靠銷從反靠圓盤的十次槽內(nèi)爬不上來于是上刀體停止轉(zhuǎn)動開始下降而上蓋圓盤繼續(xù)反轉(zhuǎn)其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷的頭部壓入上刀體的銷孔內(nèi)----上蓋圓盤的下表面開始與圓柱銷的頭部滑動在此期間上下刀體的端面齒逐漸嚙合實現(xiàn)精定位經(jīng)過設(shè)定的延時時間后刀架電動機停轉(zhuǎn)整個換刀過程結(jié)束由于蝸桿副具有自鎖功能所以刀架可穩(wěn)定地工作電動刀架的電氣原理圖如圖圖4-1電動刀架的電氣原理圖電動刀架的動作過程數(shù)控系統(tǒng)調(diào)刀代碼開始執(zhí)行時或行動調(diào)刀時首先輸出刀架正轉(zhuǎn)信號使刀架旋轉(zhuǎn)當(dāng)接收到指定的刀具的到位信號后關(guān)閉刀架正轉(zhuǎn)信號延遲50ms時間后到家開始反轉(zhuǎn)而進(jìn)行鎖緊并開始檢查緊縮信號當(dāng)接收到該信號后關(guān)閉刀架反轉(zhuǎn)信號如執(zhí)行的刀號與現(xiàn)在的刀號自動記錄一致時則換刀指令立刻結(jié)束并轉(zhuǎn)入下一程序段執(zhí)行我們根據(jù)上述描述的換刀動作過程做了如下動作流程圖如圖4-2圖4-2電動刀架動作流程圖4電動刀架的相關(guān)參數(shù)1經(jīng)查國標(biāo)刀架參數(shù)我選擇了下列表格表4-1中的刀架表4-1刀架的參數(shù)刀架型號 配車床型號 刀位數(shù) 電機功率 電機轉(zhuǎn)速 夾緊力 上刀體尺寸 下刀體尺寸 LDB4-CA6140 CA6140 4 90W 1400 12000N 166×166mm 192×192mm 2刀架指標(biāo)如表4-2表4-2刀架指標(biāo)刀架型號 配車床型號 重復(fù)定位精度 工作可靠性 換刀時間 90度 180度 270度 LDB4-CA6140 CA6140 ≤0005 ＞60000次 24s 31s 37s 電動刀架的安裝1電動刀架實物圖和安裝尺寸圖如圖4-3所示圖4-3電動刀架實物圖和安裝尺寸圖2刀架尺寸如下表4-3所示表4-3刀架尺寸H1 328mm B 230mm H2 140mm B1 115mm H3 80mm A 90mm H4 20mm L1 379mm 3電動刀架的安裝步驟1拆下原手動刀架2在小拖板上鉆四個安裝孔并攻絲3手動抬起電動刀架將刀架安裝在小拖板上4安裝后試用MDI功能換刀觀察三相電源有無接反第5章數(shù)控系統(tǒng)的選擇1CA6140的數(shù)控化改造1將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造為用數(shù)控裝置控制的能獨立運動的進(jìn)給伺服系統(tǒng)2刀架改造成為能自動換刀的回轉(zhuǎn)刀架由于加工過程中的切削參數(shù)切削次序和刀具都會按程序自動進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換3再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動的功能數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件并能實現(xiàn)多工序自動車削2數(shù)控系統(tǒng)選擇數(shù)控機床的價格主要由數(shù)控系統(tǒng)來決定數(shù)控系統(tǒng)從功能上可分為低中高三檔中高檔系統(tǒng)如FanucLBNC2T型FAGORSIEMENS華中HNC2T2M等功能齊全性能優(yōu)良但價格偏高結(jié)合實際從實用角度出發(fā)選擇了華中HNC21型數(shù)控車床系統(tǒng)該系統(tǒng)采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC配置75彩色液晶顯示屏和通用工程面板集成進(jìn)給軸接口主軸接口手持單元接口內(nèi)嵌式PLC接口于一體支持硬盤電子盤等程序存儲方式及軟驅(qū)DNC以太網(wǎng)等程序交換功能具有低價格高性能配置靈活結(jié)構(gòu)緊湊易于使用可靠性高的特點編程格式符合ISO國際代碼標(biāo)準(zhǔn)兩軸動態(tài)坐標(biāo)具有自動加工自動換刀車螺紋和MDI等功能52華中世紀(jì)星HNC-21T是一基于嵌入式工業(yè)PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)配備高性能32位微處理器內(nèi)裝式PLC及彩色LCD顯示器采用國際標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程與各種流行的CADCAM自動編程系統(tǒng)兼容1操作面板HNC-21T車床數(shù)控裝置操作臺為標(biāo)準(zhǔn)固定結(jié)構(gòu)外形尺寸為420×310×110毫米W×H×D如圖所示圖NC-21T車床數(shù)控裝置操作2顯示器操作臺的左上部為75′彩色液晶顯示器分辨率為640×4803NC鍵盤 NCMDI鍵盤和F1F10十個功能鍵標(biāo)準(zhǔn)化的字母數(shù)字式鍵盤的大部分鍵具有上檔鍵功能當(dāng)UPPER鍵有效時指示燈亮輸入的是上檔鍵NC鍵盤用于零件程序的編制參數(shù)輸入MDI及系統(tǒng)管理操作等4機床控制面板標(biāo)準(zhǔn)機床控制面板的大部分按鍵除急停按鈕外位于操作臺的下部機床控制面板用于直接控制機床的動作或加工過程com軟件操作界面1HNC-21T的軟件操作界面如圖5-2所圖NC-21T的軟件操作界面其界面由如下幾個部分組成12菜單命令條3運行程序索引4選定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值坐標(biāo)系可在機床坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系相對坐標(biāo)系之間切換顯示值可在指令位置實際位置剩余進(jìn)給跟蹤誤差負(fù)載電流補償值之間切換5工件坐標(biāo)零點在機床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)6輔助功能MST當(dāng)前刀位CT選擇刀位ST7當(dāng)前加工程序行8當(dāng)前加工方式系統(tǒng)運行狀態(tài)及當(dāng)前時間9當(dāng)前坐標(biāo)剩余進(jìn)給10直徑半徑編程公制英制編程每分鐘進(jìn)給每轉(zhuǎn)進(jìn)給快速修調(diào)進(jìn)給修調(diào)主軸修調(diào)倍率com系統(tǒng)參數(shù)1系統(tǒng)參數(shù)如下表5-1表5-1系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)號 參數(shù)定義 單位 初始值 范圍 P01 Z軸正限位值 毫米 8000000 0～8000000 P02 Z軸負(fù)限位值 毫米 -8000000 -8000000～0 P03 X軸正限位值 毫米 8000000 0～8000000 P04 X軸負(fù)限位值 毫米 -8000000 -8000000～0 P05 Z軸最快速度值 毫米 6000 0～0 P06 X軸最快速度值 毫米 6000 0～0 P07 Z軸反向間隙 毫米 00000 0～535 P08 X軸反向間隙 毫米 00000 0～535 P09 主軸低檔轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)分 1500 0～ P10 主軸高檔轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)分 3000 0～6000 00000000 0～11111111 00000000 0～11111111 4 1～4 01秒 10 01～01秒 10 01～01秒 10 01～0～00000000 0～11111111伺服驅(qū)動1驅(qū)動器在這里我采用和華中數(shù)控系統(tǒng)匹配的驅(qū)動器HSV-160BHSV-160B是采用專用運動控制數(shù)字信號處理器DSP和智能化功率模塊IPM等當(dāng)今最新技術(shù)設(shè)計操作簡單可靠性高體積小巧易于安裝驅(qū)動器的示意圖如5-3所示圖5-3HSV-106B驅(qū)動器HSV-160B驅(qū)動器的相關(guān)參數(shù)如表5-2表5-2輸入電源 三相AC220V-15～105060Hz 使用環(huán)境 溫度 工作0～55℃存貯-20℃～80℃ 濕度 濕度小于90無結(jié)露 振動 小于05G49mS210～60Hz非連續(xù)運行 控制方法 位置控制速度控制內(nèi)部速度控制運行JOG運行 再生制動 內(nèi)置外接制動電阻連接與選用 特性 速度頻率響應(yīng) 300Hz或更高 速度波動率 ＜±01負(fù)載0～100＜±002電源-15～10 調(diào)速比 200001 脈沖頻率 ≤500kHz 控制輸入 ①伺服使能②報警清除③偏差計數(shù)器清零④指令脈沖禁止⑤CCW驅(qū)動禁止⑥CW驅(qū)動禁止 控制輸出 ①伺服準(zhǔn)備好輸出②伺服報警輸出③定位完成輸出速度到達(dá)輸出 位置控制 輸入方式 ①兩相AB正交脈沖②脈沖方向③CCW脈沖CW脈沖 電子齒輪 1～327671～32767 反饋脈沖 電機編碼器線數(shù)1024Pusler2000Pusler2500Pusler6000Pusler 加減速功能 參數(shù)設(shè)置1～10000ms02000rmin或20000rmin 監(jiān)視功能 轉(zhuǎn)速當(dāng)前位置指令脈沖積累位置偏差電機轉(zhuǎn)矩電機電流轉(zhuǎn)子位置指令脈沖頻率運行狀態(tài)輸入輸出端子信號等 保護(hù)功能 超速主電源過壓欠壓過流過載制動異常編碼器異常控制電源欠壓過熱位置超差等 操作 6位LED數(shù)碼管5個按鍵 適用負(fù)載慣量 小于電機慣量的5倍 54伺服電機1伺服電機-21T及驅(qū)動器HSV-160B匹配的登奇GK6023交流永磁伺服電機關(guān)于登奇GK6023交流永磁伺服電機參數(shù)如下表6-1所示表6-1型號 登奇GK6023-8AF31 額定功率 017kW 額定電壓 220V 轉(zhuǎn)速范圍 0-1500rmin 縱向伺服電機 900rmin 橫向伺服電機 1200rmin 控制伺服電動機的工作連接圖如圖6-5所示圖6-5工作步驟方框圖2伺服電機與系統(tǒng)的連接伺服電機驅(qū)動裝置與華中HNC-21世紀(jì)星數(shù)控裝置是通過XS30～XS33脈沖接口控制伺服電機驅(qū)動器裝置在這里采用伺服電機登奇GK6023驅(qū)動器HSV-160B與數(shù)控系統(tǒng)HNC-21T連接3伺服調(diào)試1再次確認(rèn)PLC對伺服部分的控制邏輯主要包括上電使能禁止和電路準(zhǔn)確無誤2松開急停按鈕使中間繼電器KA通電見210節(jié)接通伺服動力電源3檢查抱閘電機的抱閘已經(jīng)打開可測量抱閘控制電源DC24V或在系統(tǒng)通電時刻仔細(xì)聆聽抱閘打開時發(fā)出的噠聲來判斷抱閘是否打開4若伺服驅(qū)動器帶有手持編程器可用該手持編程器直接控制電機運行以檢驗伺服與電機連接的正確性5將逐個軸的軸類型設(shè)為1使數(shù)控裝置對伺服驅(qū)動器的控制使能有效逐步調(diào)試各進(jìn)給軸的伺服驅(qū)動器及電機6所有進(jìn)給軸調(diào)試好后可檢查各軸的回參考點功能第6章機床的安裝與調(diào)試61數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試com參數(shù)設(shè)置HNC-21數(shù)控裝置通電后經(jīng)自檢進(jìn)入主控制畫面進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置菜單請對照現(xiàn)場硬件檢查系統(tǒng)參數(shù)是否正確建議按以下順序核查設(shè)置參數(shù)帶號項是用戶可隨機調(diào)整項表6-1系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)名 值 說明 差補周期 8 差補周期為8毫秒 刀具壽命管理 0 刀具壽命管理禁止 移動軸脈沖當(dāng)量分母 1 移動軸內(nèi)部脈沖當(dāng)量為1微米 旋轉(zhuǎn)軸脈沖當(dāng)量分母 1 旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部脈沖當(dāng)量為0001度 表6-2通道參數(shù)參數(shù)名 值 說明 通道使能 1 0通道使能 X軸軸號 0 X軸部件號 Z軸軸號 2 Z軸部件號 主軸編碼器部件號 -1或23 根據(jù)實際設(shè)定 主軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 0 根據(jù)實際設(shè)定 移動軸拐角誤差 1000 禁止更改 旋轉(zhuǎn)軸拐角誤差 1000 禁止更改 通道內(nèi)部參數(shù) 0 禁止更改 注標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置選0通道其余通道不用表6-3坐標(biāo)軸參數(shù)參數(shù)名 值 軸0 軸1 軸名 X Z 所屬通道號 0 軸類型 0 0 外部脈沖當(dāng)量分子 1 外部脈沖當(dāng)量分母 1 正軟極限位置 2000000 負(fù)軟極限位置 -2000000 回參考點方式 2 回參考點方向 參考點位置 0 參考點開關(guān)偏差 0 回參考點快移速度 500 回參考點定位速度 200 單向定位偏移值 1000 最高快移速度 1000 最高加工速度 500 快移加減速時間常數(shù) 100 快移加減速捷度時間常數(shù) 60 加工加減速時間常數(shù) 100 加工加減速捷度時間常數(shù) 60 定位允差 20 伺服驅(qū)動器型號 串行接口式 49 脈沖接口式 45 模擬接口式 41 伺服驅(qū)動器部件號 0 1 位置環(huán)開環(huán)增益 3000 位置環(huán)前饋系數(shù) 0 速度環(huán)比例系數(shù) 2000 速度環(huán)積分時間常數(shù) 100 最大力矩值 150 額定力矩值 100 最大跟蹤誤差 12000 電機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 2500 表6-4軸補償參數(shù)參數(shù)名 值 X軸 Z軸 反向間隙 0 螺補類型 0 表6-5硬件配置參數(shù)參數(shù)名 型號 標(biāo)識 地址 配置[0] 配置[1] 部件0 5301 串行式49伺服電機46脈沖式45模擬式4142 0 0 0 部件1 1 0 部件2 2 0 部件3 3 0 部件20 13 0 0 部件21 13 1 0 部件22 15 4 0 部件23 32 4 0 部件24 31 5 0 表6-6PMC系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)名 值 備注 開關(guān)量輸入總組數(shù) 46 開關(guān)量輸出總組數(shù) 38 輸入模塊0部件號 21 外部輸入開關(guān)量 組數(shù) 30 輸入模塊1部件號 20 編程鍵盤與機床操作面板輸入開關(guān)量 組數(shù) 16 輸入模塊N部件號 -1 N2-7 組數(shù) 0 輸出模塊0部件號 21 外部輸出開關(guān)量 組數(shù) 28 輸出模塊1部件號 22 主軸DA對應(yīng)數(shù)字量 組數(shù) 2 輸出模塊2部件號 20 輸出到編程鍵盤與機床操作面板開關(guān)量 組數(shù) 8 輸出模塊N部件號 -1 N3-7 組數(shù) 0 手持單元0部件號 24 com外部狀態(tài)檢查1開關(guān)量輸入輸出狀態(tài)的顯示通過查看PLC狀態(tài)用戶可以檢查機床輸入輸出開關(guān)量信號的狀態(tài)XZ另外用戶還通過查看PLC編程用的中間繼電器R繼電器不是指控制柜中的實際繼電器的狀態(tài)信息調(diào)試PLC程序在圖7-1所示的主操作界面下按F5鍵進(jìn)入PLC功能子菜單命令行與菜單條的顯示如圖6-1所示圖6-1主控菜單圖6-2PLC功能子菜單在PLC功能子菜單中選擇F4彈出狀態(tài)選擇子菜單如圖6-3所示在狀態(tài)選擇子菜單中可以用鍵選擇要查看的狀態(tài)例如按F1選擇機床輸入到PMCX則顯示如圖6-4所示的輸入點狀態(tài)窗口XZ默認(rèn)為二進(jìn)制顯示每8位一組每一位代表外部一位開關(guān)量輸入或輸出信號例如通常X[00]的8位數(shù)字量從右往左依次代表開關(guān)量輸入的I0I7X[01]代表開關(guān)量輸入的I8I15以此類推同樣Z[00]即通常代表開關(guān)量輸出的O0O7Z[01]代表開關(guān)量輸出的O8O15以此類推圖6-3PLC功能子菜單與狀態(tài)選擇子菜單圖6-4com伺服電機安裝調(diào)試1伺服電動機圖6-5工作步驟方框圖2伺服電機與絲桿的連接使用彈性聯(lián)軸器圖6-6彈性聯(lián)軸器特點緩沖吸振可補償較大的軸向位移微量的徑向位移和角位移應(yīng)用正反向變化多啟動頻繁的高速軸伺服電機驅(qū)動裝置與華中HNC-21世紀(jì)星數(shù)控裝置是通過XS30～XS33脈沖接口控制伺服電機驅(qū)動器裝置在這里采用伺服電機松下MSMA042A1G與數(shù)控系統(tǒng)HNC-21TF連接com接通伺服電源1再次確認(rèn)PLC2松開急停按鈕使中間繼電器KA通電見210節(jié)接通伺服動力電源3檢查抱閘電機的抱閘已經(jīng)打開可測量抱閘控制電源DC24V或在系統(tǒng)通電時刻仔細(xì)聆聽抱閘打開時發(fā)出的噠聲來判斷抱閘是否打開4若伺服驅(qū)動器帶有手持編程器可用該手持編程器直接控制電機運行以檢驗伺服與電機連接的正確性5將逐個軸的軸類型設(shè)為1使數(shù)控裝置對伺服驅(qū)動器的控制使能有效逐步調(diào)試各進(jìn)給軸的伺服驅(qū)動器及電機6所有進(jìn)給軸調(diào)試好后可檢查各軸的回參考點功能com連接機床調(diào)試1回參考點注意在確認(rèn)超程限位開關(guān)有效后才允許執(zhí)行回參考點操作1在機床的行程中部人為模擬參考點擋塊按壓回參考點開關(guān)檢查回參考點操作過程是否有效操作機床用參考點擋塊按壓回參考點開關(guān)檢查回參考點的過程是否正確回參考點速度不易太快建議在1000毫米分鐘以下2參考點擋塊應(yīng)有一定的長度建議有效行程在30毫米以上否則在回參考點速度較快時有可能沖過參考點檔塊參考點檔塊與相鄰的超程限位檔塊應(yīng)該有一定的重疊即保證相鄰的超程限位檔塊壓下超程限位開關(guān)時參考點檔塊仍未松開參考點開關(guān)以避免機床的坐標(biāo)軸參考點開關(guān)恰好停在相鄰的參考點檔塊和超程限位檔塊之間時系統(tǒng)回參考點時因為壓下限位開關(guān)而不能正確回參考點如圖6-7所示圖6-7參考點開關(guān)檔塊與限位開關(guān)檔塊的安裝方式2螺距誤差補償螺距誤差補償分單向和雙向補償兩種單向補償為進(jìn)給軸正反向移動采用相同的數(shù)據(jù)補償雙向補償為進(jìn)給軸正反向移動分別采用各自不同的數(shù)據(jù)補償通常僅采用單向螺距誤差補償補償方法如圖6-8所示圖6-8螺距誤差測量方法示意圖A1-An1進(jìn)給軸正向移動時測得的實際機床位置B1-Bn1進(jìn)給軸負(fù)向移動時測得的實際機床位置螺距誤差補償值機床指令坐標(biāo)-機床實際測量位置單位內(nèi)部脈沖當(dāng)量補償間隔通常為50毫米左右在測量前各補償數(shù)據(jù)應(yīng)該設(shè)置為0下面以Z軸為例已知有關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)如下移動軸內(nèi)部脈沖當(dāng)量1微米---系統(tǒng)參數(shù)參考點位置0---軸參數(shù)回參考點方向---軸參數(shù)補償間隔50毫米---補償參數(shù)行程400毫米---機床數(shù)據(jù)則各測量點坐標(biāo)為-400-350-300-250-200-150-100-500其中0為參考點測得數(shù)據(jù)如下負(fù)向-4001-35008-30005-25006-20004-15002-10001-500050正向-40015-35012-3001-2501-20007-15006-10004-5005003注意正向回參考點時回參考點后首先測量的是負(fù)向的數(shù)據(jù)則Z軸補償參數(shù)如下表6-7所示填寫表6-7采用單向螺距誤差補償參數(shù)名 數(shù)據(jù) 說明 反向間隙內(nèi)部脈沖當(dāng)量 30 取-200坐標(biāo)處 螺補類型 1 單向螺距誤差補償 補償點數(shù) 9 參考點偏差號 8 補償間隔內(nèi)部脈沖當(dāng)量 50000 50毫米 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[0] 100 -400--40010 采用負(fù)向測量數(shù)據(jù)因為參考點為起始位置所以單向補償時該點偏差值一般為零 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[1] 80 -350--35008 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[2] 50 -300--30005 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[3] 60 -250--25006 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[4] 40 -200--20004 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[5] 20 -150--15002 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[6] 10 -100--10001 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[7] 5 -50--50005 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[8] 0 0-0參考點 表6-8采用雙向螺距誤差補償參數(shù)名 數(shù)據(jù) 說明 反向間隙內(nèi)部脈沖當(dāng)量 0 雙向時一般為0 螺補類型 0 雙向螺距誤差補償 補償點數(shù) 9 參考點偏差號 8 補償間隔內(nèi)部脈沖當(dāng)量 50000 50毫米 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[0] 150 -400--40015 正向測量數(shù)據(jù) 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[1] 120 -350--35012 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[2] 100 -300--30010 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[3] 100 -250--25010 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[4] 70 -200--20007 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[5] 60 -150--15006 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[6] 40 -100--10004 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[7] 50 -50--5005 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[8] 30 0--003參考點 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[9] 100 -400--40010 負(fù)向測量數(shù)據(jù) 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[10] 80 -350--35008 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[11] 50 -300--30005 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[12] 60 -250--25006 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[13] 40 -200--20004 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[14] 20 -150--15002 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[15] 10 -100--10001 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[16] 5 -50--50005 偏差值內(nèi)部脈沖當(dāng)量[17] 0 0-0參考點 注意當(dāng)采用激光干涉儀測量螺距誤差時通常需要測量多次測量軟件會根據(jù)測量的多組數(shù)據(jù)自動計算出補償數(shù)據(jù)為了保證補償后機床精度在規(guī)定范圍內(nèi)補償數(shù)據(jù)通常與實測人工計算值有一定的差別com參數(shù)的設(shè)置與系統(tǒng)的調(diào)試1HNC-21TF數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置電動機有關(guān)坐標(biāo)軸參數(shù)進(jìn)行設(shè)置表硬件配置參數(shù)設(shè)置表坐標(biāo)軸參數(shù) 參數(shù)值 參數(shù)名 參數(shù)值 伺服驅(qū)動型號 46 伺服內(nèi)部參數(shù)[2] 0 伺服驅(qū)動器部件號 O 伺服內(nèi)部參數(shù)[3][4][5] O 最大跟蹤誤差 0 快移加減速時間常數(shù) O 電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 400 快移加速度時間常數(shù) O 伺服內(nèi)部參數(shù)[O] 8 加工加減速時間常數(shù) O 伺服內(nèi)部參數(shù)[1] O 加工加速度時間常數(shù) O 表6-10硬件配置參數(shù) 型號 標(biāo)識 地址 配置[0] 配置[1] 部件O 5301 46① O 0 O 注不帶反饋M535伺服電機驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置按驅(qū)動器前面板表格將電動機電流設(shè)置為57HSl3伺服電機的額3系統(tǒng)的調(diào)試在線路和電源檢查無誤后進(jìn)行通電試運行以手動或手搖脈沖發(fā)生器方式發(fā)送脈com其他參數(shù)設(shè)置及傳動鏈注意事項華中數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)分系統(tǒng)參數(shù)PD設(shè)置參數(shù)S三種與加工程序