x5032銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控改造畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文在X5032數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)時(shí)主要從經(jīng)濟(jì)性、方便性、實(shí)用性、可靠性四方面因素出發(fā)，對(duì)X5032型銑床進(jìn)行了數(shù)控銑床主傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。使改造后的機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)部分具有高靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之問(wèn)的摩擦因數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙；功率大；便于操作和維修。改造后的數(shù)控銑床可以實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速分為兩檔，并在各檔內(nèi)可以實(shí)

2、現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；可以在平面或空問(wèn)范圍內(nèi)按設(shè)定曲線(xiàn)(直線(xiàn)、圓弧等)恒速或變速運(yùn)行；可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值的任意設(shè)定并顯示；可以實(shí)現(xiàn)輔助控制系統(tǒng)的任意起停和故障報(bào)警；可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。</p><p>　　X5032數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，全部拆除縱向、橫向、垂向進(jìn)給箱齒輪，拆除縱向、橫向、垂向進(jìn)給手柄，在該處將手輪軸

3、通過(guò)一對(duì)減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進(jìn)電機(jī)相連。絲杠拆去，換上滾珠絲杠，并由齒輪箱與滾珠絲杠連接，改造后的X5032銑床的定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0.005mm。X、Y電機(jī)能夠拖動(dòng)工作臺(tái)以6-3200r／min的切削進(jìn)給速度進(jìn)行X向、Y向運(yùn)動(dòng)，Z相電機(jī)能使主軸箱獲得3-1600r／min的進(jìn)給速度。主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)拆除機(jī)床主軸，重新設(shè)計(jì)主軸。為了保證主軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)有準(zhǔn)確的定位，安裝主傳動(dòng)的定位檢測(cè)裝置。

4、采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，利用磁力傳感器檢測(cè)定位。只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)，主軸就可以準(zhǔn)確的定位。將主傳動(dòng)改為采用變頻交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速。低檔轉(zhuǎn)速為270-1500r/min，高檔轉(zhuǎn)速為1500-4500r/min，在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。與原立式銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)相比比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)</p><p>　　關(guān)鍵詞：X5032銑床 數(shù)控變頻

5、調(diào)速 模塊化設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Based on the aspects of the improvement on X5032 milling machine as follows: the Economy, convenience, function and reliability. This dis

6、sertation conducts the systematic design，hardware circuit design and software design .These work improve the functions of milling machine on some aspects as follows：The large static and dynamic stiffness of the mechanica

7、l drive parts，the little friction factor of the motion pairs，no clearance in driving，the large power and the convenient operation and maintenan</p><p>　　The system design of X5032 numerical machine's mec

8、hanical include the design and the calculation of the servo drive system, of the lead screw nut pair, parameters calculation of the main drive system, and its structure design. in the design of the feed motion's driv

9、e system ,it should be removed that all the longitudinal and the traverse and the vertical feed change gears. Joint the handle wheel axle with the vertical stepping motor through a pair of reduction gear there. The ball

10、screw is used </p><p>　　Keywords: X5032 milling machine numerical control frequency conversion regulating speed modularity design</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前

11、 言1</b></p><p><b>　　1 緒 論3</b></p><p><b>　　1.1 引 言3</b></p><p>　　1.1.1 微觀看改造的必要性3</p><p>　　1.1.2 宏觀看改造的必要性4</p><p>　　1.

12、2 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.3 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性7</p><p>　　1.3.1 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性7</p><p>　　1.3.2 機(jī)床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性7</p><p>　　1.4 機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義與市

13、場(chǎng)前景8</p><p>　　1.5 X5032數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求和內(nèi)容8</p><p>　　1.5.1 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求8</p><p>　　1.5.2 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)內(nèi)容9</p><p>　　1.5.3 改造后的數(shù)控銑床功能分析10</p><p>　　2 數(shù)控機(jī)床及控制方式12

14、</p><p>　　2.1 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理12</p><p>　　2.1.1 數(shù)控機(jī)床的組成12</p><p>　　2.1.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理13</p><p>　　2.2 數(shù)控機(jī)床控制方式選擇13</p><p>　　2.2.1 位置控制方式分類(lèi)13</p><p&

15、gt;　　2.2.2 步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制15</p><p>　　2.2.3 數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)系統(tǒng)速度計(jì)算16</p><p>　　3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算17</p><p>　　3.1.1 主傳動(dòng)的變速方式的選擇17</p><p>　　3.1.2 主

16、軸電機(jī)的選擇18</p><p>　　3.1.3 分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.1.4 主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37</p><p><b>　　4 結(jié)束語(yǔ)44</b></p><p><b>　　5 致 謝45</b></p><p>　　6 參考

17、文獻(xiàn)46</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是各國(guó)制造生產(chǎn)能力及機(jī)械制造裝備的競(jìng)爭(zhēng)。機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，而數(shù)控機(jī)床是高精度、高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)、外數(shù)控機(jī)床正朝著高性能、高精度、高效

18、率、高柔性、高自動(dòng)化和模塊化方向迅速發(fā)展。盡管我國(guó)數(shù)控機(jī)床的制造、設(shè)計(jì)、檢測(cè)等技術(shù)得到了一定的發(fā)展，但與國(guó)外相比，差距還是很大，主要表現(xiàn)在：可靠性差、應(yīng)變能力差、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)手段落后等，這種差距尤其表現(xiàn)在高精度、高速度等尖端機(jī)床方面。因此，我們必須緊跟國(guó)際機(jī)床技術(shù)發(fā)展的前沿，發(fā)展機(jī)床的設(shè)計(jì)、檢測(cè)、制造等技術(shù)。</p><p>　　最初的數(shù)控機(jī)床只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)上對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行了局部改進(jìn)。但是，隨著數(shù)字控制技

19、術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的發(fā)展，以及數(shù)控機(jī)床高剛度、高精度、高速度的要求，逐步發(fā)展到目前數(shù)控機(jī)床獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。它在總體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具裝置以及操作輔助機(jī)構(gòu)等方面發(fā)生了很大變化，最基本的表現(xiàn)是改進(jìn)了普通機(jī)床傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度不足、抗振性能差、滑動(dòng)面的摩擦阻力大以及傳動(dòng)元件的間隙大等缺點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床機(jī)械基本功能的構(gòu)成模式仍然沒(méi)有脫離普通機(jī)床的基本模式，如機(jī)床支承件、導(dǎo)軌、主傳動(dòng)及進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)等組成部件是不可缺少的。</p>

20、<p>　　我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò)“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”， 從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，由于打破國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件不斷改善，我國(guó)的數(shù)控銑床等數(shù)控技術(shù)全面開(kāi)展，并成功研制了一些簡(jiǎn)單的數(shù)控銑床。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從

21、2002年開(kāi)始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類(lèi)設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴(lài)進(jìn)口。由此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。

22、因此我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并且機(jī)床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專(zhuān)門(mén)化。數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測(cè)量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運(yùn)用，開(kāi)創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方

23、式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力仍然處于較低的水平。因?yàn)殚_(kāi)發(fā)一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床的周期比較長(zhǎng)，不能及時(shí)針對(duì)用戶(hù)的需求提供滿(mǎn)意的產(chǎn)品。為此我們應(yīng)該在普通機(jī)床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，這樣會(huì)造成資金投資量大，成本高，而且又會(huì)造成原有設(shè)備閑置浪費(fèi)

24、。把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對(duì)性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床缺點(diǎn)和存在的問(wèn)題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國(guó)機(jī)床擁</p><p>　　銑床是普通機(jī)床中比較常見(jiàn)的一種，而數(shù)控銑床則是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較廣泛的一種。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有傳

25、動(dòng)鏈短、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度好、抗振性好、滑動(dòng)面的摩擦阻力小以及傳動(dòng)元件的間隙小等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)，無(wú)疑會(huì)有助于理解各類(lèi)數(shù)控機(jī)床的工作原理和結(jié)構(gòu)特性。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以達(dá)到以下目的：</p><p>　　1.培養(yǎng)綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能來(lái)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；</p><p>　　2.強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和意識(shí),提高本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力

26、；</p><p>　　3.使本人受到從事本專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練，提高工程繪圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、外文資料文獻(xiàn)閱讀、使用計(jì)算機(jī)、使用文獻(xiàn)資和手冊(cè)、文字表達(dá)等各方面的能力；</p><p>　　4.培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及積極向上的團(tuán)隊(duì)合作精神。</p><p><b>　　1 緒 論&

27、lt;/b></p><p><b>　　1.1 引 言 </b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并且機(jī)床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專(zhuān)門(mén)化。數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測(cè)量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運(yùn)用，開(kāi)創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式、

28、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力仍然處于較低的水平。因?yàn)殚_(kāi)發(fā)一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床的周期比較長(zhǎng)，不能及時(shí)針對(duì)用戶(hù)的需求提供滿(mǎn)意的產(chǎn)品。為此我們應(yīng)該在普通機(jī)床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，這樣會(huì)造成資金投資量大，成本高，而且又會(huì)造成原有設(shè)備閑置浪費(fèi)。把

29、普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對(duì)性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床缺點(diǎn)和存在的問(wèn)題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國(guó)機(jī)床擁</p><p>　　1.1.1 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)床有突出

30、的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。數(shù)控機(jī)床可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線(xiàn)、曲面等復(fù)雜的零件。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(xiàn)或曲面?？梢詫?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。 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，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

31、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(chēng)為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。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”。 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。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(chǎng)需求作出快速反

32、應(yīng)等等。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</p><p>　　1.1.2 宏觀看改造的必要性</p><p>　　宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年初已開(kāi)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(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行CAD、C

33、AE、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(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱(chēng)之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)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(guó)家約落后20年，如我國(guó)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年己達(dá)20．8％，因此每年都有大量機(jī)

34、電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀</p><p>　　當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無(wú)形戰(zhàn)線(xiàn)，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方

35、用戶(hù)提出更多需求，早已成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶(hù)、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。較著名的控制系統(tǒng)有：日本FANUC系列、Mitsubishi系列、OKUMA系列、SoDICK系列、日立系列、德國(guó)SIEMENS系列、DECKEL系列、Heidenhain系列、HELLER系列、美國(guó)ALLEN．BRADLEYfAB)系列、CINClNNANTI系列、法國(guó)Num系列、意大利FIDIA系列、西班牙FACK)R系列、瑞士的AG

36、系列、國(guó)產(chǎn)系列等。</p><p>　　在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們將機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)“永恒”的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床再生(Remanufacmring)業(yè)

37、。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsehe工程公司、Ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。</p><p>　　趕上計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)前進(jìn)的步伐、加快數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度，已

38、成為數(shù)控發(fā)展的最主要趨勢(shì)。以第四代計(jì)算機(jī)的工程結(jié)構(gòu)和微電子工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)有微機(jī)的硬件、軟件資源，發(fā)展總線(xiàn)式、模塊式、開(kāi)放型、嵌入式的柔性數(shù)控系統(tǒng)，使之即適合加工復(fù)雜零件、分立式機(jī)床用的數(shù)控系統(tǒng)的組成，又適合未來(lái)自動(dòng)化升級(jí)時(shí)功能可擴(kuò)展的要求。</p><p>　　我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展具有以下3個(gè)特征：</p><p>　　(1) 高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)突破。如華中I型等數(shù)控系統(tǒng)，都具有

39、多軸聯(lián)動(dòng)功能，快速進(jìn)給速度在1．67m／s以上，具有較強(qiáng)的通信、管理功能。</p><p>　　(2) 普及型數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟。如北京機(jī)床研究所的BS91系統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般配有CRT顯示器，可配置直流和交流司服驅(qū)動(dòng)，2～4軸聯(lián)動(dòng)。</p><p>　　(3) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)仍有廣闊的市場(chǎng)前景。由于這類(lèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，非常適合中小型企業(yè)，目前仍是我國(guó)應(yīng)用面最廣的數(shù)控系統(tǒng)。比較典型

40、的有南京大方的JWK系列。</p><p>　　我國(guó)是機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)，又是使用大國(guó)。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在機(jī)床產(chǎn)品中的比例總體水平低。但是我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，許多企業(yè)財(cái)力薄弱，不可能花費(fèi)大量的資金添置許多全新的數(shù)控機(jī)床，同時(shí)大量的通用機(jī)床不可能全部淘汰。因此，把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床則不失為是一條提高數(shù)控化率的有效途徑，機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對(duì)性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床的缺

41、點(diǎn)和存在的問(wèn)題，生產(chǎn)效率高。 </p><p>　　1.2.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　高速、高效、高精度、高可靠性</p><p>　　1) 高速、高效加工</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)床向高速化方向發(fā)展，大幅度提高加工效率、降低加工成本，提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。上世紀(jì)90年代以來(lái)，歐、美、日各國(guó)爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)應(yīng)用新一

42、代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。</p><p>　　2) 高精度、超精密化加工</p><p>　　當(dāng)前，機(jī)械加工高精度的要求較普通的加工精度提高了一倍，達(dá)到5um；精密加工精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，超精密加丁精度進(jìn)入納米級(jí)(0.001um)，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01-0.05um，加工圓度為0.1um，加工表面粗糙度Ra=0.003um等。從精密加工發(fā)展到超精密加工(特高精度加

43、工)，是世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)(<10nm)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。</p><p><b>　　高可靠性</b></p><p>　　是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言．如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率P(t)=9

44、9％以上的話(huà)，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)60000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上。</p><p>　　模塊化、智能化、柔性化和集成化</p><p>　　1）模塊化、專(zhuān)門(mén)化與個(gè)性化</p><p>　　為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床多品種、小批量的特點(diǎn)，機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專(zhuān)門(mén)化，機(jī)床性能價(jià)格比顯著

45、提高并加快優(yōu)化。個(gè)性化是近幾年來(lái)特別明顯的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p><b>　　2）智能化</b></p><p>　　在數(shù)控系統(tǒng)中智能化的內(nèi)容包括：①為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；②為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算等：③簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化；④智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容等

46、。</p><p><b>　　2）柔性化和集成化</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(xiàn)(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車(chē)間獨(dú)立制造島、工廠自動(dòng)化FA)、體(cIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。</p><p&g

47、t;<b>　　開(kāi)放性</b></p><p>　　為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線(xiàn)、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，最重要的發(fā)展趨勢(shì)是體系結(jié){每的開(kāi)放性，設(shè)計(jì)生產(chǎn)開(kāi)放式的數(shù)控系統(tǒng)，例如美國(guó)的OMAC、歐共體的OSACA及日本的OSEC發(fā)展開(kāi)放式數(shù)控的計(jì)劃等。</p><p>　　出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備</p><p>　　

48、1.3 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性</p><p>　　1.3.1 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性</p><p>　　(1) 數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的作用。</p><p>　　(2) 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線(xiàn)、曲面等復(fù)雜的零件。</p><p>　　(3) 可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，效率可

49、比傳統(tǒng)機(jī)床提高3到7倍。傳統(tǒng)機(jī)床靠凸輪或擋等可實(shí)現(xiàn)“剛性自動(dòng)化”，且只有進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，才經(jīng)濟(jì)合算；而數(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)得以白動(dòng)化，故稱(chēng)之為“柔性自動(dòng)化”。</p><p>　　(4) 加工的零件精度高，尺寸分散度小，裝配容易，不再需要“修配”。這是由于加工過(guò)程自動(dòng)化，不受人的情緒和疲勞影響的結(jié)果。計(jì)算機(jī)還可以自動(dòng)進(jìn)行刀具壽命管理，不會(huì)因刀具磨損而影響工件

50、精度和其一致性。數(shù)控系統(tǒng)中增加的機(jī)床誤差、加工誤差修正補(bǔ)償?shù)墓δ埽辜庸ぞ鹊玫竭M(jìn)一步提高。</p><p>　　(5) 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床問(wèn)的頻繁搬運(yùn)。這是自動(dòng)化帶來(lái)的效果(可以自換刀)，如加工中心，在工件裝夾好后，可實(shí)現(xiàn)鉆、銑、攻絲、擴(kuò)孔等多工序的加工。這些多工序是在同一基面、同一次裝夾下實(shí)現(xiàn)的，提高了相關(guān)的加工精度?，F(xiàn)已出現(xiàn)其他工序集中的機(jī)床。如車(chē)削中心、車(chē)銑中心、磨削中心等。</p&

51、gt;<p>　　(6) 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。</p><p>　　(7) 數(shù)控加工降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，并可對(duì)市場(chǎng)需求做出快速反應(yīng)。</p><p>　　1.3.2 機(jī)床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性</p><p>　　(1) 費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性

52、好，改造周期短可滿(mǎn)足生產(chǎn)急需，同購(gòu)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(gòu)置費(fèi)用的1/3，以大型的龍門(mén)加工中心為例，進(jìn)口新的需要1000-5000萬(wàn)元，而升級(jí)改造只需要100～500萬(wàn)元，僅占成本的1/10，且交貨期短。</p><p>　　(2) 改造后的機(jī)床機(jī)械性能穩(wěn)定可靠、功能增強(qiáng)、質(zhì)量好、效率高，可作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。&l

53、t;/p><p>　　(3) 降低了對(duì)操作者的技術(shù)要求，更易提高管理水平，操作者只需編程、裝夾工件和按開(kāi)關(guān)，加工全部由電腦控制自動(dòng)完成，即使再?gòu)?fù)雜的工件也能快速完成，省去了對(duì)技術(shù)要求的煩惱，同時(shí)提高了定額管理水平。</p><p>　　(4) 可以采用雖新的控制技術(shù)，可根據(jù)技術(shù)革新的速度，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)床改成具有當(dāng)今水平的機(jī)床。</p&g

54、t;<p>　　1.4 機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義與市場(chǎng)前景</p><p>　　目前在我國(guó)400余萬(wàn)臺(tái)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，機(jī)床數(shù)控化率不到3%，而陳舊普通機(jī)床占到60％之多。這些舊裝備(機(jī)床)大部分結(jié)構(gòu)陳舊，操作系統(tǒng)復(fù)雜，控制系統(tǒng)落后。用這種舊裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、

55、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。如果購(gòu)置新機(jī)床全部去取代舊機(jī)床，顯然義會(huì)導(dǎo)致舊機(jī)床的閑置和巨大浪費(fèi)，也不現(xiàn)實(shí)：況且購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床動(dòng)輒十幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)，在我國(guó)一些企業(yè)是很難承受的。因此如何用較少的費(fèi)用，獲得具有數(shù)控功能的機(jī)床就成為一個(gè)值得探討的問(wèn)題。普通機(jī)床數(shù)控化升級(jí)改造不失為一種行之有效的方法，并可為企業(yè)節(jié)約大量資金，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的市場(chǎng)前景。如：國(guó)防科技工業(yè)完成了3000多臺(tái)普通機(jī)床數(shù)控化改造，改造后生產(chǎn)效率提高約3

56、倍，加工精度提高20%，與新購(gòu)設(shè)備相比可節(jié)約資金50％以上。</p><p>　　1.5 X5032數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求和內(nèi)容</p><p>　　1.5.1 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求</p><p>　　數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)主要考慮以下四方面因素：</p><p><b>　　(1) 經(jīng)濟(jì)性</b></p>

57、;<p>　　既然是用于普通銑床的數(shù)控化改造，因此，必須充分考慮系統(tǒng)的成本，這是保證達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的關(guān)鍵。這里的成本包括數(shù)控系統(tǒng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等。</p><p><b>　　(2) 方便性</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的方便性主要反映在系統(tǒng)的人機(jī)界面。人機(jī)界面應(yīng)當(dāng)對(duì)用戶(hù)友好，對(duì)此系統(tǒng)應(yīng)從以下幾個(gè)途徑來(lái)體現(xiàn)： <

58、/p><p>　　漢化按鍵，方便各種層次的操作者使用。</p><p>　　輸入、檢索、修改盡量一體化。即輸入時(shí)可以檢索、修改，檢索時(shí)可以修改、輸入，并且自動(dòng)顯示程序段號(hào)。</p><p>　　快速檢索，即能對(duì)程序進(jìn)行上下翻頁(yè)顯示。</p><p><b>　　(3) 實(shí)用性</b></p><p>

59、　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不應(yīng)追求功能的大而全，應(yīng)以實(shí)用為原則。一般的機(jī)械加工只要能具有以下功能即可滿(mǎn)足需要：</p><p><b>　　直線(xiàn)、圓弧插補(bǔ)。</b></p><p>　　插補(bǔ)速度要充分考慮被改造機(jī)床本身的內(nèi)在素質(zhì)，如剛性、抗震性、耐磨性等，不宜過(guò)高。</p><p>　　速度銜接技術(shù)，即速度升/降速控制。速度銜接技術(shù)可以保證系統(tǒng)在

60、加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)2段程序問(wèn)的速度平滑連接，從而避免造成加工刀痕，保證精度。</p><p><b>　　變頻調(diào)速。</b></p><p>　　加工程序的掉電保護(hù)能力。</p><p><b>　　(4) 可靠性</b></p><p>　　由于數(shù)控系統(tǒng)工作環(huán)境十分惡劣，必須有足夠的可靠性才能保證系統(tǒng)

61、穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　1.5.2 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　(1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　拆除機(jī)床主軸，重新設(shè)計(jì)主軸。為了保證主軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)有準(zhǔn)確的定位，安裝主傳動(dòng)的定位檢測(cè)裝置。采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，利用磁力傳感器檢測(cè)定位。只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)，主軸就可以準(zhǔn)確的定位。這種磁力傳感器的工作原理是，在主軸上裝上永磁鐵和主軸一

62、起旋轉(zhuǎn)，在距離磁鐵l-2mm的旋轉(zhuǎn)軌跡外，固定一個(gè)磁傳感器，當(dāng)傳感器發(fā)出信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大，由定向電路使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確的停止在規(guī)定的周向位置上。將主傳動(dòng)改為采用變頻交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速。低檔轉(zhuǎn)速為270-1500r/min，高檔轉(zhuǎn)速為1500-4500r/min，在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。與原立式銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)相比比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，主傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制的交流變頻調(diào)速系

63、統(tǒng)，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)它的調(diào)速。</p><p>　　(2) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　縱向、橫向、垂向進(jìn)給箱齒輪全部拆除，拆除縱向、橫向、垂向進(jìn)給手柄，在該處將手輪軸通過(guò)一對(duì)減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進(jìn)電機(jī)相連。絲杠拆去，換上滾珠絲杠，并由齒輪箱與滾珠絲杠連接，使改造后的機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)部分具有高靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦因數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙；功率大；便于操作和維修。改造后的

64、X5032銑床傳動(dòng)示意圖如圖1.1所示，其定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0．005mm。X、Y電機(jī)能夠拖動(dòng)工作臺(tái)以6-3200r／min的切削進(jìn)給速度進(jìn)行x向、Y向運(yùn)動(dòng)，Z向電機(jī)能使主軸箱獲得3-1600r／min的進(jìn)給速度。</p><p>　　(3) 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　采用AT89C58單片機(jī)控制系統(tǒng)。采用模塊化設(shè)計(jì)方案，從總體上分為人

65、機(jī)界面模塊、坐標(biāo)進(jìn)給模塊、變頻調(diào)速控制模塊、串行通信模塊、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及基于89C58單片機(jī)的主控模塊。利用變頻調(diào)速的原理，設(shè)計(jì)主軸的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速系統(tǒng)；通過(guò)插補(bǔ)算法，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確定位以便達(dá)到工件的精確度；通過(guò)鍵盤(pán)和顯示模塊，實(shí)現(xiàn)程序的編輯和顯示；通過(guò)其他輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能的完善化。</p><p>　　1—雙聯(lián)齒輪 2—雙聯(lián)齒輪 3—齒輪軸 4—主軸電機(jī) 5—齒輪 6—

66、主軸齒輪 7—主軸齒輪 8—縱向滾珠絲杠 9—薄片齒輪 10—縱向步進(jìn)電機(jī) 11—橫向步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　12—薄片齒輪 13—橫向滾珠絲杠 14—垂直步進(jìn)電機(jī) 15—薄片齒輪</p><p>　　16—圓錐齒輪 17—垂直進(jìn)給絲杠</p><p>　　圖1.1 X5032銑床傳動(dòng)示意圖</p><p>　　1.

67、5.3 改造后的數(shù)控銑床功能分析 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，改造后的數(shù)控銑床應(yīng)具有以下功能：</p><p>　　以實(shí)現(xiàn)程序的存儲(chǔ)和編輯功能；</p><p>　　以實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速分為兩檔，并在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；</p><p>　　可以在平面或空間范圍內(nèi)按設(shè)定曲線(xiàn)(直線(xiàn)、圓弧等)恒速或變速運(yùn)行；</p

68、><p>　　以實(shí)現(xiàn)數(shù)值的任意設(shè)定并顯示；</p><p>　　以實(shí)現(xiàn)輔助控制系統(tǒng)的任意起停和故障報(bào)警；</p><p>　　以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。</p><p>　　2 數(shù)控機(jī)床及控制方式 </p><p>　　2.1 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)

69、床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。國(guó)際信息處聯(lián)盟(International Federation of Information Processing，IFIP)第五技術(shù)委員會(huì)，對(duì)數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號(hào)碼或其它符號(hào)指令規(guī)定的程序。</p><p>　　2.1.1 數(shù)控機(jī)床的組成</p><p>　　圖2.1數(shù)控機(jī)床組成與工作

70、過(guò)程框圖</p><p>　　數(shù)控機(jī)床通常由程序載體(控制介質(zhì))、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，如圖2-1所示。其中實(shí)線(xiàn)部分為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床框圖，上述系統(tǒng)再加上虛線(xiàn)部分，就構(gòu)成具有測(cè)量反饋功能的閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床框圖。</p><p>　　(1) 控制介質(zhì)(信息載體)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，為了得到圖樣上所規(guī)定的零件形狀和加

71、工精度，在加工過(guò)程中，機(jī)床所需要的全部操作動(dòng)作和刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，都是由我們按著一定的要求和順序編成控制指令即加工程序，并把它存放在一種存儲(chǔ)物上。此存儲(chǔ)物就是在人和機(jī)床之間建立聯(lián)系的媒介物，也就是控制介質(zhì)或稱(chēng)信息載體?？刂平橘|(zhì)可以是穿孔紙帶，磁帶、磁盤(pán)或其他可存儲(chǔ)物質(zhì)。</p><p><b>　　(2) 數(shù)控裝置</b></p><p>　　數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)

72、床的中心環(huán)節(jié)，它接受控制介質(zhì)輸入的信息，經(jīng)過(guò)處理與運(yùn)算去控制機(jī)床動(dòng)作。數(shù)控裝置由輸入裝置、存儲(chǔ)器、控制器及一套處理數(shù)控加工的相關(guān)軟件、運(yùn)算器和輸出裝置組成。</p><p><b>　　(3) 伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)(英文Servo的音譯)是數(shù)控裝置與機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來(lái)自數(shù)控裝置的指令轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)床部件的運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)和主軸按規(guī)定的動(dòng)作運(yùn)動(dòng)，加

73、工出合格產(chǎn)品。</p><p>　　2.1.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理</p><p>　　在使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，把零件的加工信息(如零件尺寸、形狀和技術(shù)條件)編出工件加工程序，將加工工件時(shí)刀具相對(duì)于工件的位置和機(jī)床全部動(dòng)作順序，按規(guī)定格式和代碼記錄在信息載體上；</p><p>　　把信息載體(控制介質(zhì))即工件加工程序輸入計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置；</p>

74、<p>　　控裝置接收由穿孔帶、閱讀機(jī)、磁盤(pán)、鍵盤(pán)等送入的代碼信息，經(jīng)過(guò)識(shí)別與譯碼之后送到指定存儲(chǔ)區(qū)，作為控制與運(yùn)算的原始數(shù)據(jù)；</p><p>　　伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)把來(lái)自數(shù)控裝置的運(yùn)動(dòng)指令轉(zhuǎn)變成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)按規(guī)定軌跡移動(dòng)或定位，加工出符合圖樣要求的工件；</p><p>　　輔助裝置把計(jì)算機(jī)送來(lái)的輔助控制指令，經(jīng)機(jī)床接口電路轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號(hào)，用來(lái)控制機(jī)床主軸電機(jī)的啟

75、動(dòng)停車(chē)，主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整，冷卻泵啟停以及轉(zhuǎn)位換刀；</p><p>　　反饋系統(tǒng)將機(jī)床移動(dòng)的實(shí)際位置，速度參數(shù)檢測(cè)出來(lái)。轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并反饋到計(jì)算機(jī)中，使計(jì)算機(jī)隨時(shí)判斷機(jī)床的實(shí)際位置、速度是否與指令一致，并發(fā)出相應(yīng)指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。零件在機(jī)床上加工過(guò)程如圖2-1所示，當(dāng)改變加工工件時(shí)，在數(shù)控機(jī)床上只需改變加工程序即可進(jìn)行新零件加工。</p><p>　　2.2 數(shù)控機(jī)床控制方式選擇<

76、;/p><p>　　2.2.1 位置控制方式分類(lèi)</p><p>　　伺服系統(tǒng)是位置控制系統(tǒng)，是數(shù)控裝置與機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，位置控制按其結(jié)構(gòu)分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。</p><p>　　(1) 開(kāi)環(huán)控制形式</p><p>　　如圖2-2是典型的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，其中沒(méi)有位置檢測(cè)反饋裝置，指令是單方向傳送的，并且指令發(fā)出后，不再反饋回來(lái)，故稱(chēng)開(kāi)環(huán)控制。

77、開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)主要使用步進(jìn)電機(jī)。插補(bǔ)器進(jìn)行插補(bǔ)，發(fā)出指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)進(jìn)給脈沖使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)齒輪減速，絲杠傳動(dòng)使工作臺(tái)移動(dòng)一定距離，因此，工作臺(tái)的位移量與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角成正比，即與進(jìn)給脈沖數(shù)目成正比。改變進(jìn)給脈沖數(shù)目和頻率，可以控制工作臺(tái)的移動(dòng)量和速度。開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，容易維修，成本較低，但控制精度不高，適宜于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造。</p><p&

78、gt;　　圖2.2 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　(2) 閉環(huán)控制形式</p><p>　　安裝在工作臺(tái)上的檢測(cè)元件將工作臺(tái)的實(shí)際位移量反饋到計(jì)算機(jī)中，與所要求的位移量相比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直到差值消除為止，從而使精度大大提高，如圖2-3所示。閉環(huán)控制加工精度高，移動(dòng)速度快，但電機(jī)控制電路比較復(fù)雜，檢測(cè)原件價(jià)格昂貴，調(diào)試維修費(fèi)用高。</p><p>

79、　　圖2.3閉環(huán)系統(tǒng)框圖</p><p>　　(3) 半閉環(huán)控制形式</p><p>　　半閉環(huán)控制沒(méi)有直接檢測(cè)工作臺(tái)的位移量，原因是檢測(cè)元件安裝在電機(jī)的端頭或絲杠的端頭，閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括絲杠螺母副工作，所以可獲得較穩(wěn)定的控制特性?？刂凭缺乳]環(huán)控制的要差，但控制系統(tǒng)調(diào)試維修方便。如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 半閉環(huán)控制系統(tǒng)</p>

80、<p>　　目前，機(jī)床數(shù)控化改造大多采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造即開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)來(lái)提高機(jī)床的自動(dòng)化程度和機(jī)床的加工精度，X5032升降臺(tái)銑床數(shù)控化改造采用的即是開(kāi)環(huán)控制形式。</p><p>　　2.2.2 步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是典型的開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置，與所選定的WA-21M數(shù)控系統(tǒng)相匹配，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的電磁機(jī)械裝置。其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格的

81、成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的工作原理</b></p><p>　　(1) 步進(jìn)電機(jī)的定子繞組每換接一次通電相序，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就沿某旋向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度即步距角。</p><p>　　其中-步距角；m-定子繞組相數(shù)，通常有三相，四相，五相等；Z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K-與通電方式有關(guān)的系數(shù)，K=拍數(shù)/相數(shù)。</

82、p><p>　　(2) 步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格的成正比例，控制輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)就能控制位移量。</p><p>　　(3) 進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，控制脈沖頻率就能調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　其中n-轉(zhuǎn)速(r/min)；f-控制脈沖頻率(Hz)；-步距角(度數(shù))。</p><p>　　(4) 改變通

83、電相序即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　圖2-5 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成及原理圖</p><p>　　如圖2-5是步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及原理框圖，它由脈沖信號(hào)源、脈沖分配器、功率放大器、步進(jìn)電機(jī)組成。</p><p>　　脈沖信號(hào)源是一個(gè)脈沖發(fā)生器，脈沖的頻率可以連續(xù)調(diào)整，送出的脈沖個(gè)數(shù)

84、和脈沖頻率由控制信號(hào)控制。在CNC系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)根據(jù)程序控制脈沖個(gè)數(shù)和脈沖頻率，對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)行各種運(yùn)行狀態(tài)的控制。</p><p>　　脈沖分配器一方面接受輸入脈沖和方向指令，另一方面面向功率驅(qū)動(dòng)器供給控制信號(hào)。在方向指令的作用下，脈沖分配器將輸入CP脈沖信號(hào)按一定順序分配，然后送到驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使其轉(zhuǎn)子按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　功率驅(qū)動(dòng)器是一功率開(kāi)關(guān)

85、電路，其作用就是將從脈沖分配器送來(lái)的弱電信號(hào)經(jīng)功率放大，控制步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)繞組電流按一定的順序切換，步進(jìn)電機(jī)按要求運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是拖動(dòng)負(fù)載的執(zhí)行元件。</p><p>　　2.2.3 數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)系統(tǒng)速度計(jì)算</p><p>　　在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)速度是通過(guò)控制向步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，從

86、而驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸移動(dòng)一定距離即脈沖當(dāng)量（δmm）。插補(bǔ)程序根據(jù)零件輪廓要求向各個(gè)坐標(biāo)軸分配脈沖，提供位置指令。而脈沖發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)的頻率則確定了進(jìn)給速度，進(jìn)給速度V與脈沖發(fā)送頻率f有如下關(guān)系：</p><p>　　其中V-進(jìn)給速度(m/s)；f-脈沖發(fā)送頻率(Hz)；δ-脈沖當(dāng)量(mm)。</p><p>　　3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)</p><p>　　在機(jī)床數(shù)控

87、化改造中，很重要的工作之一便是進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)，這里所提到的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，除要求有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，就是說(shuō)響應(yīng)要快。穩(wěn)定性要好。為此在設(shè)計(jì)中，常提出無(wú)間隙，低摩擦．低慣量，高剛度，高諧振頻率，適當(dāng)?shù)淖枘岜纫蟆5032數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算包括主傳動(dòng)的變速方式的選擇，主

88、軸電機(jī)的選擇及分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì)，主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主軸部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。</p><p>　　機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線(xiàn)性傳動(dòng)部件，以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線(xiàn)性傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支承件、旋轉(zhuǎn)支承件、軸系及架體等機(jī)構(gòu)組成。常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶、高速帶以及各種非線(xiàn)性傳動(dòng)部件等。</p><p>　　3.1 主傳動(dòng)

89、系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算</p><p>　　3.1.1 主傳動(dòng)的變速方式的選擇</p><p>　　主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速(速度)和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)等。</p><p>　　為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有三種變速方式：

90、</p><p>　　1) 一級(jí)帶傳動(dòng)變速方式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，且在一定條件下能滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求。但系統(tǒng)的調(diào)速范圍受電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍的約束，適用于低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸，因此不適于本改造。</p><p>　　2) 調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，但是主軸轉(zhuǎn)數(shù)的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出和電動(dòng)機(jī)的輸出特性完全一致，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響大，因而也不適于本改造。

91、</p><p>　　3) 二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng) 雖然此種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修費(fèi)用高，但和以上兩種驅(qū)動(dòng)方式比，變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu)，可以使用可調(diào)的交、直流無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪變速后，實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍增加，且能滿(mǎn)足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，因此選用二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng)作為主傳動(dòng)的變速方式。</p><p>　　3.1.2 主軸電機(jī)的選擇</p><p>

92、;　　主軸電動(dòng)機(jī)是數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件之一，它的選擇涉及到主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速方式。</p><p>　　(1)采用交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速</p><p>　　伺服電動(dòng)機(jī)和脈沖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)都是恒轉(zhuǎn)矩的，而且功率不大，所以只能用于直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高。又因?yàn)閾Q向器和電刷，在運(yùn)行中容易出故障。所以對(duì)X5032銑床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)選擇交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榻涣髡{(diào)速電動(dòng)機(jī)體

93、積小、轉(zhuǎn)動(dòng)貫量小、動(dòng)態(tài)相應(yīng)快，沒(méi)有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少。</p><p>　　目前適用于這類(lèi)機(jī)床的系列交流主軸電機(jī)，其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)額定功率分別為7.5、1l、15、18.5、22 kW五種規(guī)格，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速ndmax=4500r/min，額定轉(zhuǎn)速nd=1500r/min，，最低轉(zhuǎn)速ndmin=45r/min。。其功率轉(zhuǎn)矩特性曲線(xiàn)如圖2．15所示。</p><

94、;p>　　圖2．15 電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩特性圖</p><p>　　由圖2.15看出，電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)功率隨轉(zhuǎn)速降低而減小，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于</p><p>　　ndmin時(shí)因功率的減小而不能利用，實(shí)際可用的電機(jī)最低轉(zhuǎn)速取決于機(jī)床所要求的最小切削功率和電機(jī)的額定輸出功率。</p><p>　　3.1.3 分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì)</p><p>　　(1

95、) 銑削力的計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》，對(duì)高速鋼圓柱銑刀，切削力的計(jì)算公式：</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C-系數(shù)，值取決于切削條件和工作材料，當(dāng)工件為碳鋼時(shí)，查《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》表3-13，取C

96、FZ=65</p><p>　　ap-銑削寬度(銑刀每轉(zhuǎn)一個(gè)齒間角時(shí)，工件與銑刀的相對(duì)移動(dòng)量)</p><p><b>　　ae-背吃刀量</b></p><p><b>　　z-銑刀齒數(shù)</b></p><p><b>　　d0-銑刀直徑</b></p><

97、;p><b>　　n-銑刀轉(zhuǎn)數(shù)</b></p><p>　　XF、YF、uF和WF，——公式中各個(gè)系數(shù)的指數(shù)。</p><p>　　KFC——切削條件改變時(shí)，切削力的修正指數(shù)，其中參數(shù)按實(shí)際加工過(guò)程</p><p>　　中平均銑削條件為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。查《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》表3-13取</p><p>　　d0=27mm；

98、ae=4mm；z=4；ap=30mm</p><p>　　fz=0.1 mm，n取r/min，</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　xF=1.0；yF=0.72；uF=0.86；WF=0；qF=0.73；</p><p>　　加工碳鋼時(shí)，σb=673MPa修正系數(shù)由《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》3-14得：&

99、lt;/p><p><b>　　則</b></p><p>　　利用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑時(shí)，工作臺(tái)的工作載荷：</p><p>　　工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷：Fl=(1～1.2)Fz</p><p>　　工作臺(tái)垂向進(jìn)給方向載荷：Fv=(0.2～0.3)Fz</p><p>　　工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷：Fc=

100、(0.35～0.4)Fz</p><p>　　各系數(shù)分別取中間值，則：</p><p>　　Fl=1.1Fz=1.1×4366.6=4803N</p><p>　　Fv=0.25Fz=0.25×4366.6=1092N</p><p>　　FC=0.375FZ=0.375×4366.6=1637N</p&g

101、t;<p>　　由此可以算出周向銑削力:</p><p>　　(2) 初選交流調(diào)速主軸電動(dòng)機(jī)的功率</p><p>　　nd為主軸傳遞全部功率時(shí)的最低切削速度，即電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù),為</p><p>　　1500r/min。</p><p><b>　　所以</b></p><p>

102、　　Pm=Fv≈Fzv=4366.6×πd0nd/(60×1000)</p><p>　　=4366.6×π×27×1500/(60×1000)=9259.7W=9.3KW，</p><p>　　取總效率η=0.75，</p><p>　　則初選電動(dòng)機(jī)功率Pd=9.3/0.75=12KW</p>

103、<p>　　電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nd=1500/min；</p><p>　　額定最高轉(zhuǎn)速為ndmax=4500r/min；</p><p>　　最低轉(zhuǎn)速ndmin=45r/min；</p><p>　　(3) 主軸電動(dòng)機(jī)的功率的確定</p><p>　　由2中初選電動(dòng)機(jī)功率Pd為12KW，</p><p>

104、　　則電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍</p><p>　　Rdp=ndmax/nd=4500/1500=3</p><p>　　X5032主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　=83r/min</b></p><p>　　主軸恒功率調(diào)速范圍Rnp=nmax/nj=4500/83=54.22≈54</p>&l

105、t;p>　　因此，主軸要求的恒功率變速范圍Rnp遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率變速范圍Rdp，所以在電動(dòng)機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍。如圖2-15所示。</p><p>　　圖2-15 串聯(lián)變速組特性</p><p>　　調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍為ψm，如圖2-15所示，在保證無(wú)級(jí)變速連續(xù)的前提下，串聯(lián)一個(gè)雙速變速組，獲得的最大變速范圍為ψm2，此時(shí)

106、，Z=Pa=2，ψm2=ψfZ，ψm=ψf；串聯(lián)兩個(gè)雙速變速組后，能得到的連續(xù)無(wú)極變速范圍是ψm4，這時(shí)，Z=PaPb=22=4,ψm4=ψfZ，因而，調(diào)速電動(dòng)機(jī)串聯(lián)K級(jí)變速變速組后，能獲得的最大變速組范圍是Rpn=ψfZ，Z=2k，分級(jí)傳動(dòng)公比ψf=ψm。即串聯(lián)的分機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比等于電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍時(shí)，輸出的無(wú)極變速范圍最大。換言之，變速范圍一定，當(dāng)分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比ψm=ψf時(shí)，需串聯(lián)的變速組數(shù)最小。設(shè)計(jì)無(wú)極變速系統(tǒng)時(shí)，主軸的

107、變速范圍一定，可用如下關(guān)系式得到至少需要串聯(lián)的變速組數(shù)。</p><p>　　(4)分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　變速級(jí)數(shù)Z的確定</b></p><p><b>　　如取變速箱的公比</b></p><p><b>　　ψf=Rnp=3</b>&l

108、t;/p><p><b>　　則由于無(wú)級(jí)變速時(shí)</b></p><p>　　Rnp=ψfZ-1Rdp=ψfz</p><p>　　故變速箱的變速級(jí)數(shù)可以取</p><p><b>　　Z=4</b></p><p>　　變速箱所需要的變速組數(shù)</p><p&g

109、t;<b>　　即</b></p><p>　　K=2 Z=4</p><p>　　分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際公比為</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)式為</b></p><p>　　分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比為</p><p>　　根據(jù)前緩后急的原則取</p>

110、<p>　　其他傳動(dòng)副的傳動(dòng)比為</p><p>　　調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速為</p><p>　　電動(dòng)機(jī)最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率為</p><p><b>　　.</b></p><p>　　圖2-16 X5032銑床轉(zhuǎn)速圖</p><p>　　轉(zhuǎn)速圖如圖2-16所示，從轉(zhuǎn)速圖

111、中可知，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最高轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最低轉(zhuǎn)速；區(qū)域I是橫轉(zhuǎn)矩變速范圍，有分級(jí)傳動(dòng)的最小傳動(dòng)比產(chǎn)生，電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍等于主軸的主軸的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍。區(qū)域II為恒功率變速范圍，有四段部分重合的無(wú)極轉(zhuǎn)速，分別是209~250r/min，572~655r/min，1500~1717r/min。段與段值間是等比的，比值就是分級(jí)傳動(dòng)的公比。每段的無(wú)極變速范圍。因此，無(wú)極