畢業(yè)論文---c616臥式車床數控化改造

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　中國是一個傳統(tǒng)的機械制造大國，但其裝備水平落后，特別是一些老機械制造廠大多還是比較舊的機床，遠遠不能滿足加工的要求。</p><p>　　針對目前制業(yè)的技術裝備現狀，對傳統(tǒng)機械制造業(yè)裝備進行改造，解決機械制造業(yè)中的些技術問題，用現代先進技術對舊的設備進行改造和提升，是我國制造業(yè)的展方向。</p>

2、;<p>　　本課題是針對己報廢的C616普通廢舊車床進行數控化改造，現實意義在于如何尋找一種可行的、有推廣價值的設備改造方法，對傳統(tǒng)機制造行業(yè)的技術裝備進行技術提升，以解決目前設備老化所帶來的問題。</p><p>　　根據數控車床所承擔加工任務的特點，其加工的零件類型大多分為軸類套類、盤類等，依據成組工藝技術的原理，我們提出首先編寫各類零件成組藝，依據成組工藝，編寫數控程序，將數控加工程序編號存

3、入PC機中的方法完成對零件的快速程序編制，提高生產效率。</p><p>　　通過這種方法，可以變小批生為“大”批生產，可以有效的提高生產效率，同時降低對操作人員的要求。</p><p>　　關鍵詞: 機床改造， 數控技術， 數控機床</p><p>　　不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印</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)數控設備與技術現狀1</p><p><b>　　(二)數控技術4</b></p><p>　　(三)對我國數

5、控技術和產業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考11</p><p>　　(四)設備數控化改造的現狀12</p><p>　　(五)本文的選題及主要研究內容13</p><p>　　二、 西門子802S數控系統(tǒng)介紹15</p><p>　　(一)西門子802S數控系統(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、 控制電路設計18</p><p>　　(一)電路設計18</p><p>　　(二)X、Z軸限位和參考點返回電路18</p><p>　　(三)機床參數設置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、 數控車床總體改造方案及機械部分設計27</p><p>　　(一)設計要求27</p><p>　　(二)改造方案的確定28</p><p>　　(三)傳動系統(tǒng)改裝設計與計算29</p><p>　　(四)步進電動機的選擇37</p><p>　　(五)電動

8、刀架的選擇38</p><p>　　五、 數控機床操作39</p><p>　　(一)數控機床操作指南39</p><p>　　六、 應用效果45</p><p>　　(一)應用前景分析45</p><p>　　(二)經濟效益分析45</p><p><b>　　結論47

9、</b></p><p><b>　　致謝48</b></p><p><b>　　參考文獻49</b></p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　(一)數控設備與技術現狀</p><p><b>　　1

10、.數控設備</b></p><p>　　近年來我國企業(yè)的數控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)己有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數控機床中，除少量機床以FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。1年，我國機床工業(yè)產值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，達47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元[1]，消費

11、額比上一年增長25%。但由于國產數控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。</p><p>　　近年來我國出口額增幅較大的數控機床有數控車床、數控磨床、數控特種加工機床、數控剪板機、數控成形折彎機、數控壓鑄機等，普通機床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機床、液壓壓力機、木工機床等。出口的數控機床品種以中低檔為主。國內數

12、控機床的特點</p><p>　　1.新產品開發(fā)有了很大突破，技術含量高的產品占據主導地位</p><p>　　例如:全長33公里的上海磁懸浮快速列車線，是“十五”期間國家重點建設項目，其中組成列車線的2550根軌道梁是整個工程的最關鍵部分，對加工軌道梁的精度提出了相當高的要求。去年年初，沈陽機床集團機床股份有限公司中捷友誼廠以工期6個月、標的6200萬元在磁懸浮軌道專用數控機床項目公開招

13、標中折桂，并于8月底將一次性驗收合格的8臺數控鏗銑床組成的軌道梁生產線一次試車成功，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，為實現今年年底試車打下了良好的基礎。</p><p>　　2.數控機床產量大幅度增長，數控化率顯著提高</p><p>　　2001年國內數控金切機床產量已達1.8萬臺，比上年增長28.5%.金切機床行業(yè)產值數控化率從2000年的1

14、7.4%提高到2001年的22.7%[2]。</p><p>　　3.數控機床發(fā)展的關鍵配套產品有了突破</p><p>　　近年來通過政府的支持，數控機床配套生產得到了快速發(fā)展。如北京航天機床數控系統(tǒng)集團公司建立了具有自主知識產權的新一代開放式數控系統(tǒng)平臺;煙臺第二機床附件廠開發(fā)了為數控機床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置;濟南第二機床集團公司的數控龍門幢銑床、數控落地鏗銑床及數控鍛壓設

15、備等30多個系列100多個品種的數控配套產品。</p><p>　　2.國外數控機床狀況分析</p><p>　　1.國際機床市場的消費主流是數控機床</p><p>　　1998年世界機床進口額中大部分是數控機床，美國進口機床的數控化率達70%，我國為60%。目前世界數控機床消費趨勢已從初期以數控電加工機床、數控車床、數控銑床為主轉向以加工中心、專用數控機床、成套

16、設備為主。</p><p>　　2.國外數控機床的網絡化</p><p>　　隨著計算機技術、網絡技術日益普遍運用，數控機床走向網絡化、集成化己成為必然的趨勢和方向，互聯網進入制造工廠的車間只是時間的問題。從另一角度來看，目前流行的ERP即工廠信息化對于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門(人、財、物、產、供、銷)或設計、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠遠不夠的，工廠、車間的最底層加工設備—數

17、控機床不能夠連成網絡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鍵的問題。所以，對于面臨日益全球化競爭的現代制造工廠來說，第一是要大大提高機床的數控化率，即數控機床必須達到起碼的數量或比例;第二就是所擁有的數控機床必須具有雙向、高速的聯網通訊功能，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阻。</p><p>　　以FANUC和西門子為

18、代表的數控系統(tǒng)生產廠商已在幾年前推出了具有網絡功能的數控系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的RS232接口外，還備有以太網接口，為數控機床聯網提供了基本條件。由于國外企業(yè)的發(fā)展水平，數控機床的網絡接口功能被定義為用于遠程監(jiān)控、遠程診斷。</p><p>　　3.數控機床的發(fā)展預測</p><p>　　1.數控機床推廣應用逐步由經濟型為主向普及型為主轉變 據預測分析，到2005年我國機床的數控化

19、率為9.5%-10.36%，到2010年將達到16.5%-19.27%。經濟型所占比重繼續(xù)減少，普及型所占比重繼續(xù)增長，高級型的需求緩慢增長。</p><p>　　2.數控金切機床的構成比逐漸趨于合理</p><p>　　數控機床工序集中的加工特點，將使具有復合功能的高效數控機床的需求增長，這將導致數控機床擁有量和市場消費量中各類數控機床的構成比不同于傳統(tǒng)的機床構成比。</p>

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

21、t;　　1998年及前幾年我國機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，隨著東南亞經濟復蘇和我國出口多極化市場的形成和鞏固，以及我國加入WTO，今后幾年我國機床出口將實現平穩(wěn)、持續(xù)增長。預計到2005年出口創(chuàng)匯可達到12億美元[3]。</p><p>　　4.入世對中國機械工業(yè)的結構性沖擊</p><p>　　加入WTO后，外資對我國機械工業(yè)的結構性沖擊主要表現在

22、以下幾點：</p><p>　　1.部分行業(yè)發(fā)展主導權有可能受到沖擊 在以下行業(yè)將表現得更為突出:一是在國內處于市場成長期、外方掌握專有技術并處于壟斷地位的技術密集型行業(yè)，如燃氣輪機、直流輸關鍵設備、半喂入式水稻聯合收割機、機電一體化的汽車發(fā)動機附配件等;二是單靠有限市場難以發(fā)揮企業(yè)生產能力、迫切需要全球市場支撐的行業(yè)，如高壓開關、大型變壓器、高檔科學儀器、高檔數控系統(tǒng)、智能化工業(yè)控制系統(tǒng)等;三是國內外制造成本

23、相差較大、外方享有明顯的品牌優(yōu)勢、在華設廠可以在世界市場獲取豐厚利潤的勞動密集型或易于流通的裝配型產品行業(yè)，如照相機、復印機、部分工業(yè)和民用儀表、高品質低壓電器等。</p><p>　　2.工程成套行業(yè)將面臨更嚴峻的競爭</p><p>　　隨著服務貿易領域對外開放，實力雄厚的國外公司可能更積極地到國內舉辦由其控制的、以工程承包為主要業(yè)務的工程公司，以其母公司產品為后盾，以熟悉國內情況的中

24、方雇員為業(yè)務骨干，與我內資企業(yè)展開激烈的競爭。</p><p>　　3.我國機械工業(yè)自主技術創(chuàng)新的積極性有可能被抑制</p><p>　　由于外資在華機械企業(yè)主要承擔制造車間的角色，技術來源主要依靠其母公司，而原本就實力有限的內資企業(yè)在完全開放的市場競爭中堅持自行研制開發(fā)將冒很大風險，為了節(jié)省投入，提高產品的形象，多數內資企業(yè)將盡可能與外方合作，采用國際同行的技術進行生產。</p&g

25、t;<p>　　4.處于幼稚期的自主產業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴峻</p><p>　　由于國外企業(yè)將更加不愿轉讓技術，更愿意通過在華舉辦由他們控制的企業(yè)來與內資機械企業(yè)爭奪中國用戶的訂單，國內用戶也有了更多的便利采購外資產品，從而部分處于成長初期的重要產品自主產業(yè)的培育壯大將更困難。</p><p><b>　　(二)數控技術</b></p>&

26、lt;p>　　裝備工業(yè)的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術及其產業(yè)、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè))的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采

27、用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。</p><p>　　數控技術是用數字信息對機械運動和

28、工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域:(1)機械制造技術;(2)信息處理、加工、傳輸技術;(3)自動控制技術;(4)伺服驅動技術;(5)傳感器技術;(6)軟件技術等。</p><p>　　1.數控技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性

29、的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢[4]。從目前世界上數控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。</p><p>　　1.高速、高精加工技術是裝備的新趨勢</p><p>　　效率、質量是先進制造技

30、術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會(CIRP)將其確定為21世紀的中心研究方向之一。</p><p>　　在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(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問題之一;在航空和宇航工業(yè)領域，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，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對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給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，己經采用以高速加工中心組成的

32、生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速己達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，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DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來，普通級</p><p>　　在可靠性方

33、面，國外數控裝置的MTBF值已達6 OOOh以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。2.5軸聯動加工和復合加工機床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺

34、3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料</p><p>　　銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5

35、軸聯動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發(fā)展。新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國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軸聯動加工，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、網絡化成為當代數控系統(tǒng)

36、發(fā)展的主要趨勢</p><p>　　21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數控系統(tǒng)中的各個方面:為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等;簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等:還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方

37、便系統(tǒng)的診斷及維修等。</p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC歐共體的OSACA、日本的OSEC，中國的ONC等。數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數控系統(tǒng)就是數控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能)，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應

38、用和技術訣竅集成到控制。</p><p>　　系統(tǒng)中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數控系統(tǒng)功能庫以及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。</p><p>　　數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球

39、制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EM02001展中，日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center"(智能生產控制中心，簡稱CPC)[6] ;</p><p>　　日本大限(Okuma)機床公司展出“IT plaza"(信息技術廣場，簡稱IT廣場);德國西門子(Siemens)公司展出的。&l

40、t;/p><p>　　4.重視新技術標準、規(guī)范的建立</p><p>　　(1)關于數控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范如前所述，開放式數控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC, OSACA, OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來

41、臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。</p><p>　　(2)關于數控標準數控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。</p><p>　　數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于工S06983標準，即采用G, M代碼描述如何(how)加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他己越來越不能滿足現代數控技術高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的C

42、NC系統(tǒng)標準IS014649 (STEP-NC)[7]，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對于數控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。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計算機上。而在新標準下，NC以及歐洲OSACA-NC數

43、控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。</p><p>　　5.數控設備更注重安全性、操作性</p><p>　　數控設備是集機電一體化的產品，由于其自動化程度高，所以對其安全性和可操作性有了更高的要求。</p><p>　　2.對我國數控技術及其產業(yè)發(fā)展的基本估計</p><p>　　1.我國在數控技術方面所取得的成績</p><

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

45、得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業(yè)化取得了實質性進步。在 “九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50%，配國產數控系統(tǒng)(普及型)也達到了10%?？v觀我國數控技術近50年的發(fā)展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績[8]。</p><p>　　(1)奠定了數控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現代數

46、控技術我國現在己基本掌握了從數控系統(tǒng)、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產業(yè)化。</p><p>　　(2)初步形成了數控產業(yè)基地在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統(tǒng)生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產

47、廠基本形成了我國的數控產業(yè)基地。</p><p>　　(3)建立了一支數控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍雖然在數控技術的研究開發(fā)以及產業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發(fā)，尤其是在產業(yè)化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比(與國外對比)不僅技術水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有

48、擴大趨勢。</p><p>　　2.從國際上來看，對我國數控技術水平和產業(yè)化水平估計</p><p>　　(1)技術水平上，與國外先進水平大約落后10^15年，在高精尖技術方面則更大。</p><p>　　(2)產業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產;功能部件專業(yè)化生產水平及成套能力較低;外觀質量相對差;可靠l性不高，商品化程度不足;國產數控系

49、統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。</p><p>　　(3)可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱;數控技術應用領域拓展力度不強;相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。</p><p>　　3.存在差距的主要原因</p><p>　　(1)認識方面對國產數控產業(yè)進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足;對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等

50、困難估計不足;對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。</p><p>　　(2)體系方面從技術的角度關注數控產業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產業(yè)鏈的角度綜合考慮數控產業(yè)化問題的時候少;沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。</p><p>　　(3)機制方面不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。&

51、lt;/p><p>　　(4)技術方面企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數控系統(tǒng)新標準研究不夠。</p><p>　　(三)對我國數控技術和產業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考</p><p><b>　　1.戰(zhàn)略考慮</b></p><p>　　我國是制造大國，在世界產業(yè)轉移中要盡量接受前端

52、而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業(yè)的發(fā)展進程。</p><p>　　我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數控技術和產業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(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，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定;其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰(zhàn)略物質，對我國實現禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”[9]就是最好的例證。</p><p><b>　　2.發(fā)展策略</b></p><p>　　從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造

54、裝備業(yè)綜合競爭能力和產業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內容，實現制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機(如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等)帶動數控產業(yè)的發(fā)展。重點解決數控系統(tǒng)和相關功能部件(數字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等)

55、的可靠性和生產規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產品;沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品;當然，沒有規(guī)模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，以解決國家之急需。在競爭前數控技術方面，強調創(chuàng)新，強調研究開發(fā)具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。</p><p>

56、;　　(四)設備數控化改造的現狀</p><p>　　目前，關于設備改造方面的報道比較多，其方法多種多樣，具體表現在:</p><p>　　1.根據用戶的需求可以選擇不同的數控系統(tǒng)。</p><p>　　2.根據要求可以進行經濟性數控化改造，也可以進行智能化數控設備改造。</p><p>　　不管哪種形式的數控改造，最基本的思路是要滿足用戶的

57、基本使用需求。但目前對車床的數控化改造，主要是經濟性數控化改造。在改造過程中，主要沿用系統(tǒng)供應商提供的外部接線要求進行控制電路設計，沒有對系統(tǒng)進行深入的分析研究，不能結合實際應用解決當前同類設備存在的問題，比如:現在的設備普遍采用正邏輯控制，當限位保護電路，如發(fā)生電路開路或接觸不良時，不會立即報警，容易造成事故。針對目前同類數控設備使用中存在的問題，經過仔細的研究和分析系統(tǒng)特性，在改造設備時所有限位保護電路均采用負邏輯，如發(fā)生電路開路或

58、接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生;設定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產安全。這一技術已經申請了國家發(fā)明專利。另外，我們知道車床加工的主要任務是承擔軸類、套類、盤類等零件的加工。成本、質量、生產率和產量、交貨期是衡量企業(yè)生產能力和市場競爭能力的4個要素，采用傳統(tǒng)的非數控生產方式只有達到一定閉值的大批量的規(guī)模生產才能取得上述4個方面的統(tǒng)一。但在當前激烈的市場競爭環(huán)境下，以生產為中心，企業(yè)為主導的賣方市場已轉

59、向以市場需求為中心,用戶為主導的買方市場，產品需求呈現多樣化和個性化，</p><p>　　高效柔性化和高精化分別反映了制造業(yè)在競爭激烈的市場環(huán)境下的兩個最主要的要求，即產品生產變換的靈捷性和產品質量的持續(xù)提高。如何達到上述要求，進一步提高其生產的柔性化，達到操作的簡便易行，在改造過程中利用成組技術，來把單件多品種生產轉變成變品種的批量生產，設計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、目前市場上沒有的，該技術己申請專利。同時采用無級變速方式，使其轉速提高到2000r/min，實現了高速化。</p><p>　　(五)本文的選題及主要研究內容</p><p>　　對已報廢的兩臺C616普通廢舊車床進行數控化改造。通過改造，其目的就是要創(chuàng)新一些技術，以便進行推廣。課題組接到任務后，認真仔細的研究改造方案，分析現在經濟型數控車床容易出現安全性故障的原因，經過反復的論證，在設計

61、過程中，所有限位保護電路均采用負邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生;設定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產安全。</p><p>　　合理的設計控制系統(tǒng)，利用原機床的電機作為主電機，節(jié)約了購買電機的費用。要求改進后的設備能提高精度達到數控行業(yè)標準(JB2670-82)[10]，同時滿足操作方便，對使用人員要求不高的要求。</p><p>

62、<b>　　1.主要研究內容</b></p><p>　　1. C616車床數控化改造總體機械部件設計。</p><p>　　2.主要部件的設計和選用。</p><p>　　3.創(chuàng)新設計數控機床限位保護裝置。使設備發(fā)生電路開路或接觸不良時，應立即報警，防止意外事故發(fā)生，提高設備使用的安全性。</p><p>　　4.設計

63、雙限位保護開關，使刀架在特定的位置不能換刀。</p><p>　　5.滿足設備的各項性能指標。</p><p>　　6.對完成改造后的機床進行安裝、調試，使其達到用戶使用要求。</p><p>　　二、 西門子802S數控系統(tǒng)介紹</p><p>　　(一)西門子802S數控系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　德國西門

64、子公司生產的802S數控系統(tǒng)是一種專門針對中國市場開發(fā)的經濟型機床數控系統(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、液晶顯示器和機床控制面板。802S可以控制2-3個步進電機驅動的進給軸和一個主軸。</p><p>　　802S數控系統(tǒng)的基本功能如下:</p><p>　　1.線性插補軸最多3軸(開環(huán))。</p><p>　　

65、2.一個變頻器驅動的主軸，具有主軸編碼器反饋接口[11]。</p><p>　　3.PLC模塊具有16個輸入點和16個輸出點，經擴展可以達到64個輸入點和64個輸出點。</p><p>　　4.支持中/英文轉換。</p><p>　　5.螺距補償和間隙補償。</p><p>　　6.具有故障報警信息顯示和診斷數據顯示。</p>

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

67、gt;　　12.通過特定的參數設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數控系統(tǒng)配置</p><p>　　802S數控系統(tǒng)配置和連接圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1數控系統(tǒng)配置和連接</p><p>　　2.系統(tǒng)配置方案研究</p&g

68、t;<p>　　根據用戶使用要求，經過嚴格的分析計算，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Z軸的進給功率要求，通過計算，選擇12N.M的步進電機。</p><p>　　3.X軸和Z軸驅動器，選用SETP DRIVE C型驅動器。</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.主電機仍采用原來舊機床的電機。</p><p>

70、;　　9.選用LD4-CK6132電動刀架。</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、 控制電路設計</b></p><p><b>　　(一)電路設計</b></p>&

71、lt;p><b>　　1.主軸電路</b></p><p>　　C616數控車床主軸采用變頻器驅動三相交流異步電機實現主軸無級調速，去除機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Schneider Electric公司的Alt

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

73、口輸入的狀態(tài)控制。如果直接把數控系統(tǒng)的速度控制模擬電壓輸出端直接與變頻器連接，將導致變頻器不能識別反轉控制電壓而不能實現反轉。電路KA 1, KA2用于控制變頻器的正反轉，KA3用于對速度控制電壓的極性進行轉換，保證變頻器的速度控制電壓在反轉時也為0-+1 OV。</p><p>　　3.變頻器故障報警輸出</p><p>　　變頻器的故障報警輸出作為系統(tǒng)的報警輸入，如果主軸出現過流、短&

74、lt;/p><p>　　路、過熱等故障時均可及時停止系統(tǒng)的運行，并發(fā)出報警信號。</p><p>　　(二)X、Z軸限位和參考點返回電路</p><p>　　1.x、z軸的限位輸入端設置為負邏輯</p><p>　　經過分析現有數控機床的限位控制電路的缺陷，研制出一種新的限位控制方式，即負邏輯控制。其基本思路是:使用限位行程開關的常閉觸點，當限位

75、開關沒有壓下時I/0點與24V接通，當限位開關被壓下1/O點與24V斷開，機床限位。這種接法消除因線路開路而產生限位失靈現象，提高了限位電路的可靠性。限位輸入端采用負邏輯需對系統(tǒng)的相關參數進行修改。</p><p>　　采用負邏輯輸入的方法，這樣有利于提高數控機床的可靠性和安全性。如果機床的電路采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器等元件實現邏輯功能則不宜采用負邏輯，因為他會導致部分繼電器、接觸器處于始終通電狀態(tài)。這會造成損耗

76、大、元件升溫、壽命縮短等問題，并且元件間機械接觸，還會因為震動等因素造成誤動作?，F代數控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實現，不會出現以上問題。本次數控改造使用的數控系統(tǒng)為西門子802S數控系統(tǒng)，實現負邏輯輸入要軟件、硬件兩方面配合才能實現。硬件連接數控機床中PLC的輸入點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:當機床運動超程時壓下行程開關SQ1, SQI閉合PLC內的光電藕合器件得電，PLC認為該點的邏輯值為

77、“1"，信號有效，PLC執(zhí)行相關操作。這種方法的缺點在于當從+24V端子到PLC輸入點之間的線路接觸不良或開路則會造成SQI無效 (即使SQI被壓下閉合)，而導致機床出現重大事故[12]。</p><p>　　圖3-1負邏輯輸入 圖3-2正邏輯輸入</p><p>　?。?）圖3-1所示的是負邏輯輸入的連接方法，信號輸入使用行程開關的常閉觸點在正常情況下

78、SQI是閉合的，該輸入點的邏輯值為“1"，當SQI被壓下斷開時輸入點邏輯值為“0"。這時要求通過數控系統(tǒng)的參數設置或修改PLC程序把該點邏輯值“1”設定為無效狀態(tài)，而邏輯值“0”設定為有效狀態(tài)。如果從+24V端子到PLC的輸入點之間的線路出現開路或接觸不良時，該點被認為有效，機床會立即報警，必須在電路連接良好的情況下機床才能正常運行。這種方法排除了因限位電路開路而造成故障的可能性，機床的安全性得到提高。</p&

79、gt;<p>　　軟件設置負邏輯需要把邏輯“1”改為無效狀態(tài)而邏輯“0”為有效狀態(tài)，其方法有兩種:</p><p>　　第一，在PLC編程時通過程序實現。</p><p>　　第二，通過設定機床參數實現。</p><p>　?。?）在兩種方法中，要求數控系統(tǒng)具有可以對其PLC輸入、輸出端口的邏輯有效狀態(tài)進行修改的功能。西門子的SINUMERIK 802

80、S數控系統(tǒng)具有此功能。本次改造對限位等影響機床安全的輸入點采用負邏輯就是采用的第2種方法。</p><p>　　(3)采用負邏輯存在的問題及對對策數控機床的PLC輸入點采用負</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)的功耗的增加對功率幾千瓦的機床來說可以忽略不計

81、，同時發(fā)光二極管是冷光源，也不會導致系統(tǒng)發(fā)熱。光電藕合器的工作壽命大于10萬小時，以每臺機床每天連續(xù)工作12小時計，可以保證機床正常工作20多年，對機床的壽命也不會造成影響。</p><p>　　2.參考點返回采用雙開關方式</p><p>　　用行程開關做參考點返回減速開關，用接近開關作為參考點檢測開關。在各軸返回參考點時，先高速運動到參考點返回減速開關，將其壓下后反向慢速逼近參考點，到

82、參考點檢測開關后完成參考點返回。由于這種方法使各軸在達到參考點前速度較低(可通過參數設定改變)，所以精度較高并且可以消除絲杠的反向間隙。</p><p>　　3.電動刀架控制電路</p><p>　　電動刀架的刀位檢測霍爾元件為輸出電路為集電極開路輸出方式，不能與數控系統(tǒng)直接相連，需要在各刀位檢測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.驅動器與步進電機的連接線路</p><p>　　驅動器與步進電機的連接如圖3-4所示，連接電纜采用數控系統(tǒng)配置的專用動力電纜。</p><p>　　圖3-4驅動器與步進電機的連接圖</p><p>　　為保證步進電機的相序準確，必須按照系統(tǒng)說明書的要求連接，否則步進

84、電機不能正常運轉。驅動器所使用的85V交流電源由380V交流電驅動變壓器壓降壓產生，為克服步進電機起動時大電流的沖擊，驅動變壓器必須有足夠的功率余量，實際改造中選用的是1.5KVA的變壓器。為防止電源干擾，在驅動變壓器原邊與副邊之間繞有屏蔽層并接地。驅動器與數控系統(tǒng)之間的連接電纜由于深入強電柜，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，但其長度不能滿足要求，換用了同規(guī)格的自購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)電源接地和步進電機驅動系統(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備均通過1Omm2的接地線直接與接地排相

86、連，地線排再通過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備間的共態(tài)干擾。圖3-5、圖3-6是系統(tǒng)主機、驅動的接地示意圖，其他各部分的接地在電路圖中有詳細的描述。</p><p>　　圖3-6步進電機驅動系統(tǒng)接地</p><p><b>　　(三)機床參數設置</b></p><p><b>　　1.通用機床數

87、據</b></p><p>　　根據機床使用要求和電路設計情況，進行機床參數設置。</p><p><b>　　(四)控制元件清單</b></p><p>　　根據設計要求，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>　　機床外部控制電路的安裝和接線是一個重要的環(huán)節(jié)，要保障外部干擾小。我們采用了機床電氣控制柜與主機分離，同時選用了屏蔽線連接，達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、 數控車床總體改造方案及機械部分設計</p><p><b>　　(一)設計要求<

89、/b></p><p><b>　　1.設計基本思路</b></p><p>　　改造C616車床的基本思路是把原來的機床進行大修，只保留機床導軌、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電機，用數控系統(tǒng)來驅動各軸的運動。經過嚴密的計算和論證，選擇絲杠和驅動電機，根據使用要求，選擇系統(tǒng)配置和設計控制電路，布置各傳感器。</p>

90、<p>　　數控系統(tǒng)采用國際通用的SIEMENS系統(tǒng)，可靠性好，功能強大。并根據用戶的要求設計了新穎的外觀。該設備改造后取名“CK616A數控車床”。</p><p>　　2.設備改造前后各項性能指標</p><p>　　各項性能指標完全達到JB2670-82標準。</p><p>　　改造前后的設備情況如下:</p><p>　　

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

92、t;　　主軸每轉刀架進給量范圍橫向0.04-2.45mm</p><p>　　縱向0.06-3.34mm</p><p>　　C616改裝后的主要參數:</p><p>　　主軸轉速:無級調速10-2000r/min</p><p>　　脈沖當量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>　　最大工件長度:500mm</p><p>　　(二)改造方案的確定</p><p>　　C616車床主要用于對中小型軸類

94、、盤類以及螺紋零件的加工，這些零件加工工藝要求機床應完成的工作內容有:控制主軸正反轉和實現其不同切削速度的主軸變速;刀架能實現縱向和橫向的進給運動，并具備在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具:冷卻泵、潤滑泵的啟停;加工螺紋時，應保證主軸轉一轉，刀架移動一個被加工螺紋的螺距或導程。這些工作內容，就是數控化改造數控系統(tǒng)控制的對象。察看C616車床及有關資料，并且參照數控車床的改造經驗，確定總體改造方案為:①對機床的改造部位是:拆掉手動刀架和

95、小拖板裝上數控刀架;拆掉普通絲桿、光桿進給箱、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數控系統(tǒng)選用德國西門子公司生產的SIEMENS802S數控系統(tǒng):③驅動系統(tǒng)的設計。由于改造設計的是簡易型經濟數控，所以在考慮具體方一案時，基本原則是在滿足需要的前提下，對于機床盡可能減小改動量，以降低成本?？傮w改造如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1總體改造方案</p&g

96、t;<p>　　對該機床進行機械修理以便恢復機械精度要求，修理的主要目的是恢復機床導軌、主軸、拖板的精度，撤除機床主軸箱和溜板箱內的傳動部件以及傳動絲杠，只保留導軌、主軸、溜板、尾座。修理后己恢復其主要部件的精度。</p><p><b>　　1.設計目的</b></p><p>　　利用數控系統(tǒng)對縱、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，縱向脈沖當量為0.006m

97、m/脈沖，橫向脈沖為0.004mm/脈沖，驅動元件采用步進電動機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉位刀架，主軸采用變頻器控制。</p><p><b>　　2.總體方案設計</b></p><p>　　由于是經濟型數控改造，所以在考慮具體方案時，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對機床的改動盡可能少，以降低成本。根據C616車床有關資料，總體方案的確定如圖22所

98、示:采用西門子經濟型數控系統(tǒng)對數據進行計算處理。步進電動機經同步帶輪傳動或直接傳動后，帶動滾珠絲杠轉動，從而實現縱向、橫向進給運動。主軸變速采用變頻器調速控制。</p><p>　　(三)傳動系統(tǒng)改裝設計與計算</p><p>　　1.縱向進給系統(tǒng)的設計與計算</p><p>　　縱向進給系統(tǒng)的設計如圖4-2</p><p>　　圖4-2縱向

99、進給系統(tǒng)裝配圖</p><p>　　2.縱向進給系統(tǒng)的計算</p><p><b>　　己知條件:</b></p><p>　　工作臺重量:W = 80Kg=800N</p><p>　　時間常數:T=25ms</p><p>　　滾珠絲杠導程:L=6mm</p><p>

100、　　行程:S=650mm</p><p><b>　　脈沖當量: </b></p><p><b>　　步距角: </b></p><p>　　快速進給速度:Vmax =2m/min</p><p><b>　　1.切削力計算</b></p><p>　

101、　由<<機床設計手冊>>可知，切削功率為</p><p>　　又因為Pc = 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>　　查有關手冊得Cfz=188kg/mm2=1880Mpa, Xfz=1 ,Yfz=0.75,</p><p><b>　　Kfz=1</b></p><p>　　從《機床設計手冊>>中可得知，在一般車削外圓時</p><p><b>　　取 &l

103、t;/b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　2.滾珠絲杠設計與計算</p><p>　　綜合導軌車床絲杠的軸向工作負載采用下面公式計算</p><p>　　1)強度計算(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>　　最大動負載</b></p><p>　　選用FCI

105、B32X6-5-E2滾珠絲杠，其額定動負荷為10689N，與上</p><p>　　面計算結果相比，強度足夠。</p><p>　　2)效率計算根據機械原理的公式，絲杠螺母副的傳動效率為</p><p>　　3)剛度驗算滾珠絲杠在工作負載作用下的變形量</p><p>　　因扭矩M引起的導程變形量△L2很小，可忽略，即△L=Ll。所以<

106、/p><p>　　絲杠長度為1000mm時，導程變形總誤差為</p><p>　　查有關手冊得知E級精度絲杠允許的螺距誤差為1511m/m，故剛度足夠。</p><p>　　4)穩(wěn)定性驗算由于機床原絲杠直徑為30mm，現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.齒輪及轉矩的計算</p>

107、<p><b>　　采用同步帶輪</b></p><p><b>　　1)有關帶輪計算</b></p><p><b>　　傳動比</b></p><p>　　取 (帶輪壁厚)</p><p><b>　　2)轉動慣量計算</b>

108、;</p><p>　　工作臺質量折算到電動機軸上的轉動慣量</p><p><b>　　絲杠的轉動慣量:</b></p><p><b>　　帶輪的轉動慣量:</b></p><p>　　電動機轉動慣量很小，忽略不計。</p><p><b>　　總的轉動慣量J為

109、</b></p><p>　　3)所需轉動力距計算</p><p>　　快速空載啟動時所需力距M=Mamax+Mf+Mo</p><p>　　最大切削負載時所需力距M=Mat+Mf+Mo+Mt</p><p>　　快速進給時所需力距M=Mf十Mo</p><p>　　式中Mamax一空載啟動時折算到電動機軸

110、上的加速度力矩;</p><p>　　Mf一折算到電動機軸上的摩擦力距;</p><p>　　M。一由于絲杠預緊所引起，折算到電動機軸上的附加摩擦力矩</p><p>　　Mat一切削時折算到電動機軸上的加速度力矩;</p><p>　　Mt一折算到電動機軸上的切削負載力矩。</p><p><b>　　則&

111、lt;/b></p><p>　　當n=時(為切削時電動機轉速)，Ma= Mat又因為</p><p><b>　　則</b></p><p>　　快速空載啟動時所需力距</p><p>　　M=Mamax+Mf+Mo=13.1923+1.528+0.5777=15.298kg.cm</p><

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

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