X54K立式銑床的數(shù)控化改造.doc

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摘要 我國(guó)目前的機(jī)床總量約為380萬(wàn)臺(tái)，而且其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)約為11萬(wàn)臺(tái)，數(shù)控化率不到3％，與國(guó)際上數(shù)控化率50％相差甚遠(yuǎn)。因此，機(jī)床數(shù)控化改造對(duì)于我國(guó)制造業(yè)信息化是很有必要性的。 針對(duì)某廠X5040型普通銑床數(shù)控化改造項(xiàng)目，提出了該機(jī)床數(shù)控化改造的方案并實(shí)施了改造。 完成的主要工作如下： 1、機(jī)械部分改造。通過(guò)對(duì)機(jī)床各部分結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)及參數(shù)的分析，確定了機(jī)械部分改造方案。保留原機(jī)床主軸箱，取消進(jìn)給箱的傳動(dòng)裝置，改為用交流伺服電機(jī)代替；導(dǎo)軌進(jìn)行打磨、刮研；絲杠改為滾珠絲杠。 2、數(shù)控系統(tǒng)選擇。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的比較，遵從性價(jià)比高、綜合成本低的原則，最后確定采用國(guó)產(chǎn)DTM．5T數(shù)控系統(tǒng)。 3、電氣部分改造。電氣部分分別對(duì)強(qiáng)電和弱電進(jìn)行了改造，將主軸電機(jī)更換為交流伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)寬的調(diào)速范圍；進(jìn)給部分增加交流伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化控制。通過(guò)各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定和PLC程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)床電氣控制。 4、精度測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)樣件試加工。機(jī)床改造后，對(duì)機(jī)床靜態(tài)的幾何精度進(jìn)行檢測(cè)；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣件的試加工，利用三坐標(biāo)儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，從而來(lái)檢查機(jī)床的工作精度。檢測(cè)的結(jié)果各項(xiàng)精度達(dá)到指標(biāo)，因此機(jī)床改造滿足客戶的要求。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng) Abstraot The number of machine tools is thirty eight thousands in China now days， among which，eleven thousands are the numerical control ones．The rate ofnumerical control is not up to 3％．far less than 50％in the developed countries． The modification of non—numerical machine tools is of great importance in thedevelopment of MSEs in manufacturing sector． This project was focused on the modification of milling machine typedX5040．The process Was as follow： 1．Modification of mechanical partsAfter the analysis of structure，motion and parameters of the machine inquestion，the headstock was remained，the transmission elements of feed box wascancelled and replaced with AC servo motor．The ways were grinding andscraping．a(chǎn)nd the lead screw was replaced、th ball screw． 2．Selection of numerical control systemCompared with ratio of performance and cost in this country and abroad，thenumerical control system was selected called DTM-5T． 3．Modification of electrical appliancesThe spindle motor Was replaced with AC servo motor dynamo for widervelocity modulation．With step motor and selected PLC program，the electricalcontrol Was carried out． 4．Measurements and specimen—machiningThe static and geometrical precisions were tested with this milling tool，andthe standard specimen Was machined．With the measurements of specimen bymeans of three．dimensional coordinates test machine，the test results shown thatthe requirements of modification were reached． Key words：NC machine tool；modification of machine tool；NC system 第1章緒論 1．1機(jī)床數(shù)控技術(shù)概述 機(jī)床數(shù)控技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)床自動(dòng)控制技術(shù)。30多年來(lái)，隨著電子器件、計(jì)算機(jī)、傳感與檢測(cè)、機(jī)械制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)，傳感測(cè)控技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體的數(shù)控技術(shù)得到迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得普通機(jī)械逐漸被高效率、高精度的數(shù)控設(shè)備所替代，從而形成了巨大的生產(chǎn)力，導(dǎo)致了制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其水平高低和數(shù)控機(jī)床擁有量多少是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志12J。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗行У亟鉀Q了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問(wèn)題，能適應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要，使企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的能力大大加強(qiáng)，其經(jīng)濟(jì)效益顯著，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： l、生產(chǎn)效率高，比普通機(jī)床提高3．5倍： 2、減少工裝，減少人為誤差，提高加工精度，具有廣泛的適用性和靈活性； 3、縮短新產(chǎn)品的試制和生產(chǎn)周期，易于組織多品種生產(chǎn)，使企業(yè)能對(duì)市場(chǎng)需求做出快速響應(yīng)； 4、能加工普通機(jī)床不能加工的大型復(fù)雜零件； 5、能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省人力，能降低勞動(dòng)成本； 6、可實(shí)現(xiàn)軟件誤差補(bǔ)償和優(yōu)化控制。 1．1．1課題研究的目的、意義 眾所周知，設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的物質(zhì)基礎(chǔ)，設(shè)備的技術(shù)性能和技術(shù)狀況的好壞，直接影響到企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)備的技術(shù)改造和更新速度又直接影響企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)開(kāi)拓后勁。因此，加快設(shè)備更新和改造，以提高企業(yè)在國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，是企業(yè)的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略任務(wù)。 更新改造舊機(jī)床是最近幾年發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，在國(guó)外己形成一定規(guī)模和市場(chǎng)，涌現(xiàn)出了許多專門從事機(jī)床改造的公司。國(guó)外舊機(jī)床改造費(fèi)用大約為同類型新機(jī)床價(jià)格的60％，盡管費(fèi)用較高，但由于機(jī)床改造后使用效果好，所以仍然受到機(jī)床用戶的歡迎。國(guó)內(nèi)近幾年才有較多的用戶使用數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)用戶當(dāng)前最關(guān)心的還是怎樣用好、維護(hù)好數(shù)控機(jī)床，機(jī)床改造還處于起步階段。改造舊機(jī)床是一項(xiàng)高新技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)大，承擔(dān)者必須具備比較全面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，不僅要熟悉各種類型的機(jī)床和不同類型的數(shù)控及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還要熟悉用戶的使用要求和機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)。因此我們決定對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造。 1．1．2國(guó)內(nèi)、外機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)狀 隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。根據(jù)最近有關(guān)資料表明，我國(guó)機(jī)床總量為380余萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有l(wèi) 1．34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率還不到3％，而一些發(fā)達(dá)國(guó)家早己達(dá)到20％以上。因此，我國(guó)機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平落后，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。對(duì)于一個(gè)企業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中贏得生存，適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品更新日新月 異的發(fā)展，要求在最短時(shí)間生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低價(jià)的新產(chǎn)品。采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，包括采用數(shù)控機(jī)床，已顯得越來(lái)越重要。因此，逐步提高數(shù)控機(jī)床的占有比，己經(jīng)成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。 提高機(jī)床數(shù)控化率有兩個(gè)途徑：一是購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床；二是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。這對(duì)于我國(guó)一個(gè)機(jī)床擁有量極大(其中大部分機(jī)床役齡較長(zhǎng))而當(dāng)前經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，采用舊機(jī)床改造來(lái)提高設(shè)備的先 2進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個(gè)極其有效和實(shí)用的途徑。即使在發(fā)達(dá)的工業(yè)幽家，在大量制造數(shù)控機(jī)床的同時(shí)，也在組建維修改造專業(yè)公司，專門從事舊機(jī)床的維修和數(shù)控化改造，尤其在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機(jī)床改造卻是作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，處在黃金時(shí)代。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，己形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生 (Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Borsches工程公司、Anton機(jī)床公司、Devlieg．Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等【6J。美國(guó)得寶公司己在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝(Retrofitting)XJk。從事改裝業(yè)的著名公司有：大限工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工程公司、野琦工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。由于機(jī)床本身的特點(diǎn)，以及相應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，機(jī)床改造仍是一個(gè)“永恒”的課題，并且正在向著更高層次發(fā)展。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)為主的新行業(yè)。結(jié)合我國(guó)機(jī)床業(yè)的實(shí)際和當(dāng)前相關(guān)新技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控技術(shù)改造舊機(jī)床主要有下述適應(yīng)性和特點(diǎn)： (1)減少投資、交貨期短 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，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動(dòng)交換裝置、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝等過(guò)于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往使改造成本提高2．3倍，與購(gòu)置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50％左右。 (2)機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，但結(jié)構(gòu)受限 由于機(jī)床本身的特點(diǎn)，它與汽車等類機(jī)電產(chǎn)品不同，機(jī)床所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄鐵構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件。而鑄鐵件年代久，自然時(shí)效愈充分，內(nèi)應(yīng)力的消除使得精度比新鑄件更穩(wěn)定。從另一方面來(lái)說(shuō)，這些鑄鐵件的重復(fù)使用，即節(jié)約了社會(huì)資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時(shí)對(duì)環(huán)保的影響。但舊機(jī)床的改造，由于受到原機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改進(jìn)。 (3)熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，便于操作維修 購(gòu)買新設(shè)備時(shí)，事先不能全面了解機(jī)床結(jié)構(gòu)性能，以致很難預(yù)計(jì)是否能 3完全適合其加工要求。改造則不然，由于舊設(shè)備已多年使用，機(jī)床操作者和維修人員已對(duì)其機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)了解透徹，對(duì)機(jī)床的加工能力能較準(zhǔn)確地估算。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)，可根據(jù)企業(yè)自身的技術(shù)力量和有關(guān)條件，采用自己改造或委托專業(yè)改造公司，并派原設(shè)備維修技術(shù)人員參加相結(jié)合的方法進(jìn)行。這樣，既可在數(shù)控改造過(guò)程中，培養(yǎng)提高相關(guān)人員的數(shù)控技術(shù)水平和有關(guān)專業(yè)知識(shí)，又便于合理選擇更換原機(jī)床設(shè)備中的部份元器件，更主要的通過(guò)改造，大大提高了企業(yè)自身對(duì)數(shù)控機(jī)床維修的技術(shù)力量，并且也大大縮短了對(duì)數(shù)控機(jī)床在操作使用和維修方面的培訓(xùn)時(shí)間，機(jī)床一旦改造調(diào)試完畢，就可很快投入正常全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，見(jiàn)效甚快。 (4)可充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基，同時(shí)工夾具、樣板及外圍設(shè)備也能再利用。以加工中心為例子，工藝裝備的費(fèi)用一般要占整個(gè)機(jī)床售價(jià)的10％以上。 (5)可更好地因地制宜，合理篩選功能 購(gòu)買現(xiàn)成的通用數(shù)控機(jī)床，往往對(duì)一個(gè)具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一專用的特殊功能。如向機(jī)床制造廠提出特殊訂貨，增加某些專用功能，往往費(fèi)用大、交貨期長(zhǎng)。而采用改造的方案，就可靈活選取所要的功能，并可根據(jù)生產(chǎn)加工要求，采用組合的方法，增添某些部件，設(shè)計(jì)改造成專用數(shù)控機(jī)床。 (6)可及時(shí)采用最新技術(shù)、充分利用社會(huì)資源 由于技術(shù)進(jìn)步和我國(guó)機(jī)床功能部件專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，目前已有眾多的社會(huì)資源來(lái)支持機(jī)械方面的改造。如可隨意采購(gòu)各種尺寸的滾珠絲杠副，而且交貨期短：采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù)，不僅可使傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來(lái)防止爬行，還使得刮研極為容易。這種塑料導(dǎo)軌帶和粘結(jié)劑，國(guó)內(nèi)己有多家廠生產(chǎn)，可敞開(kāi)供應(yīng)。此外，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)還具有導(dǎo)軌精度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ?，最終可以獲得高于導(dǎo)軌實(shí)際具有精度【引。又如，當(dāng)采用其他方式恢復(fù)主軸回轉(zhuǎn)錐度有困難時(shí)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)己有多家專業(yè)工廠從事將主軸軸承改造為靜壓或動(dòng)靜壓軸承的業(yè)務(wù)；現(xiàn)己有專業(yè)的潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、防護(hù)件生產(chǎn)廠；北京機(jī)床研究所已專業(yè)化生產(chǎn)加工中心的刀庫(kù)和機(jī)械手；洛陽(yáng)軸承研究所為北京第一機(jī)床廠和南通機(jī)床廠配套電主軸部件，不僅將電動(dòng)機(jī)和主軸制成一體，而且主軸內(nèi)還包含了自動(dòng)央緊和松開(kāi)刀柄的機(jī)構(gòu)，某些舊機(jī)床改造時(shí)，可以用電主軸部件來(lái)替代原來(lái)的主軸等這些例子，說(shuō)明有一大批社會(huì)資源，因此可根據(jù)技術(shù)更新的發(fā)展速度，及時(shí)地采用最新技術(shù)，提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今高水平、高效率的機(jī)床. 1．1．3數(shù)控技術(shù)概述 1、數(shù)控N-r原理 在數(shù)控機(jī)床上，工件加工的全過(guò)程是由數(shù)字指令控制的，在加工前要用制定的數(shù)字代碼按照工件圖樣編制出程序，編成數(shù)控程序，輸入到數(shù)控機(jī)床中，使之按指令自動(dòng)工作。 數(shù)控機(jī)床的加工方法就是用逼近輪廓的方法，即插補(bǔ)法來(lái)加工工件的。它即可以加工直線和圓弧，也可加工出各種復(fù)雜的曲面。加工工件空間輪廓時(shí)，可由數(shù)控機(jī)床上的溜板沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向上完成的合成運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給脈沖指令，工作臺(tái)就移動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的距離，這個(gè)距離稱為脈沖當(dāng)量。其值一般為O．Olmm／min，精度要求高的機(jī)床為0．001 mm／min【111。根據(jù)數(shù)控加工的原理，可知數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成框 圖1．1所示。 圖中數(shù)控系統(tǒng)通常有一臺(tái)專用微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，它接受輸入的控制信號(hào) 代碼，經(jīng)過(guò)輸入、緩存、譯碼、寄存、運(yùn)算和存儲(chǔ)等過(guò)程，轉(zhuǎn)變成控制指令 實(shí)現(xiàn)直接控制；或通過(guò)可編程序控制器(PLC)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。 伺服機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行兩部分。它接受數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)生成的進(jìn)給脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸驅(qū)動(dòng)單元，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元、主軸電動(dòng)機(jī)及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)等。數(shù)控機(jī)床的本體則采用了高性能的主軸、滾珠絲杠副及直線滾動(dòng)軸承等高效傳動(dòng)部件，同時(shí)其結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、阻尼精度及耐磨性，其受熱不變形【12】。 2、數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu) 數(shù)控銑床一般有三大部分組成，即機(jī)械部分、電氣部分及數(shù)控部分等。 電氣部分分為強(qiáng)電和弱電。強(qiáng)電由電機(jī)控制豐軸、銑頭、泵、潤(rùn)滑系統(tǒng)等，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各級(jí)轉(zhuǎn)速的調(diào)整。弱電通過(guò)各種元器件控制t軸的正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)／停止、冷卻液的丌／關(guān)，進(jìn)而招制機(jī)床的各種加工動(dòng)作。 數(shù)控部分在控制電路中采用了高速處理器及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速度、高可靠性的目標(biāo)。系統(tǒng)內(nèi)還配有PMC(即PLC)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工的高速化及機(jī)床強(qiáng)電電路的簡(jiǎn)化。本部分還有RS232通信接口與外設(shè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)，保證信息的傳輸。 1．2課題背景 X5040型立式升降臺(tái)銑床是齊齊哈爾第二機(jī)床J 1976年牛產(chǎn)的普通銑床，如圖1 2所示。山于使用了很長(zhǎng)時(shí)問(wèn)，因此在效率越來(lái)越高的現(xiàn)代化‘L產(chǎn)中已嚴(yán)重受到制約，不能滿足加工需求。 該銑床由于長(zhǎng)時(shí)間工作，設(shè)備老化，機(jī)械傳動(dòng)偏差大，造成精度不高，速度慢，特別是在批量加工零件時(shí)的效率不高；單軸控制，電路復(fù)雜，性能不穩(wěn)定，且效率低下。因此用戶提出如下改造技術(shù)要求： 1、滿足加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高，批量較小的零件，使機(jī)床具備加工任意圓弧和凸輪曲面的功能。 2、銑床數(shù)控化改造的電器部分要求：進(jìn)給軸采用交流伺服電機(jī)控制；主軸實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)和停止；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)冷卻、潤(rùn)滑功能；進(jìn)給軸的正、負(fù)限位控制；急停、報(bào)警信號(hào)的輸入等。 3、X／Y／Z向交流伺服電機(jī)精度為0．005／0．005／0．01mm／step定位精度0．015mm；重復(fù)定位精度0．01mm。 機(jī)床結(jié)構(gòu)基本參數(shù)為：工作臺(tái)縱向行程(手動(dòng)／機(jī)動(dòng))為1000／990mm，工作臺(tái)橫向行程(手動(dòng)／機(jī)動(dòng))為375／365mm，工作臺(tái)垂向行程(手動(dòng)／機(jī)動(dòng)) 450／440mm。主軸轉(zhuǎn)速1 8級(jí)【131。為適應(yīng)現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)展，合理利用資源，提高精度與自動(dòng)化綜合效率，故對(duì)該機(jī)床進(jìn)行了改造。 1．3課題研究的主要內(nèi)容 1、機(jī)械部分改造。通過(guò)對(duì)機(jī)床機(jī)械部分的分析和計(jì)算，在利用原機(jī)床的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)導(dǎo)軌的維修和滾珠絲杠的更換，來(lái)設(shè)定機(jī)械部件的規(guī)格、性能，以便數(shù)控系統(tǒng)正確且準(zhǔn)確的控制整部機(jī)床的機(jī)械部件，達(dá)到機(jī)床NC化?；谝陨蠑?shù)控機(jī)床的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于X5040銑床機(jī)械部分改造的 內(nèi)容如下： (1)導(dǎo)軌與絲杠。由于長(zhǎng)時(shí)間的磨損，導(dǎo)軌面產(chǎn)生摩擦致使產(chǎn)生了凹凸不平的現(xiàn)象，從而影響加工精度，因此要對(duì)導(dǎo)軌面進(jìn)行加工，如精磨、精刨、刮研等；絲杠方面，為了提高傳動(dòng)精度，把普通絲杠換為滾珠絲杠。滾珠絲杠的最大特點(diǎn)是可以減小正反向的傳動(dòng)間隙和減小傳動(dòng)阻尼，可大大提高傳動(dòng)精度。 (2)保留原機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)主軸正／反轉(zhuǎn)，啟動(dòng)／停車的NC控制；將工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)垂直、橫向和縱向三個(gè)方向拖板的進(jìn)給傳動(dòng)裝置取消，將滑動(dòng)絲杠副更換為滾動(dòng)絲杠副，并改裝減速齒輪、交流伺服電機(jī)。垂向工作臺(tái)傳動(dòng)升降機(jī)構(gòu)在更換滾珠絲杠副后會(huì)因失去自鎖而自動(dòng)下7滑，必須增加平衡裝置和制動(dòng)裝置；電機(jī)通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)滾珠絲杠，從而帶動(dòng)拖板移動(dòng)。因此機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，減少了傳動(dòng)誤差。 2、數(shù)控系統(tǒng)的選擇。從性價(jià)比高、綜合成本低這兩個(gè)主要的原則出發(fā)，在這兩個(gè)原則的指導(dǎo)下對(duì)眾多的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較，選擇最合適的數(shù)控系統(tǒng)。不選擇那些已經(jīng)或?qū)⒁惶蕴漠a(chǎn)品，這樣用不了多長(zhǎng)時(shí)間又要進(jìn)行更新，也不要一味追求高性能而增加投入，應(yīng)該在選擇性能優(yōu)良產(chǎn)品的同時(shí)，考慮價(jià)格因素，除產(chǎn)品本身的價(jià)值外，還要顧及與其配套的配件的采購(gòu)、維修成本，因故障停機(jī)導(dǎo)致的時(shí)間成本，以及壽命周期等等。 3、電氣部分改造。對(duì)機(jī)床電氣進(jìn)行數(shù)控改造，需拆除原機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī)及其相應(yīng)強(qiáng)電線路，由交流電動(dòng)機(jī)及光電編碼器輸出控制信號(hào)，設(shè)計(jì)由KAl～KA4個(gè)繼電器和接線端子排構(gòu)成的附件板，通過(guò)電纜與系統(tǒng)控制箱相連，接受系統(tǒng)的控制，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床緊急停機(jī)、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置、各坐標(biāo)軸限位、主軸的正反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)停車、冷卻泵控制等功能。 4、測(cè)試機(jī)床精度。通過(guò)機(jī)床靜態(tài)測(cè)試和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣件的試加工，來(lái)測(cè)試機(jī)床的各項(xiàng)精度，包括機(jī)床幾何精度和機(jī)床工作精度兩項(xiàng)。最后對(duì)改造后的機(jī)床和新機(jī)床的各項(xiàng)指標(biāo)做以對(duì)比，來(lái)考核改造是否成功，并得出結(jié)論。 第2章X5040銑床改造的方案設(shè)計(jì) 2．1機(jī)床數(shù)控化改造流程 實(shí)地開(kāi)展調(diào)查研究。查找X5040型銑床的使用說(shuō)明書和機(jī)床數(shù)控化改造有關(guān)的資料，由于這臺(tái)設(shè)備使用時(shí)間長(zhǎng)，使用說(shuō)明書等相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)遺失，因此到原生產(chǎn)廠家齊齊哈爾第二機(jī)床廠參觀學(xué)習(xí)，了解機(jī)床的工作性能和各項(xiàng)要求，正確估算機(jī)械殘留價(jià)值，確定X5040型立式銑床改造的目的，從而更加明確了改造任務(wù)，為改造工作做好準(zhǔn)備。 設(shè)備整體的測(cè)繪。對(duì)原機(jī)床的結(jié)構(gòu)、整體尺寸、主軸狀態(tài)、導(dǎo)軌磨損情況、潤(rùn)滑等有清楚的了解和記錄。收集整理了機(jī)械部分和電氣部分的各項(xiàng)資料，對(duì)機(jī)械部分的傳動(dòng)系統(tǒng)、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)控制等設(shè)備現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。 改造方案的設(shè)計(jì)。綜合各項(xiàng)信息最終確定機(jī)床改造的總體方案，制定了具體的實(shí)施方案，開(kāi)始對(duì)機(jī)床進(jìn)行改造。在機(jī)床改造后，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試，當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定后，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣件的加工來(lái)測(cè)試機(jī)床各項(xiàng)精度參數(shù)，并得出了改造后的銑床已經(jīng)滿足各項(xiàng)要求的結(jié)論，能夠開(kāi)展正常的數(shù)控加工工作。X5040銑床數(shù)控化改造流程圖如圖2．1所示 2．2總體改造方案設(shè)計(jì) 在測(cè)繪的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的要求，確定總體設(shè)計(jì)方案，其中包括：機(jī)床技術(shù)規(guī)格、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)、機(jī)床的防護(hù)系統(tǒng)等，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的選擇、電氣控制系統(tǒng)等。 1、 機(jī)床的技術(shù)規(guī)格機(jī)床技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表2．1所示 2、總體改造方案 經(jīng)過(guò)察看X5040銑床本體及有關(guān)資料，并且參照數(shù)控銑床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體改造方案，如圖2．2所示。 1、保留機(jī)床原主軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)主軸正／反轉(zhuǎn)，啟動(dòng)／停車的NC控制； 2、拆除機(jī)床工作臺(tái)X、Y、Z軸原進(jìn)給系統(tǒng)，將滑動(dòng)絲杠副更換為滾動(dòng)絲杠副，并改裝減速齒輪、交流伺服電機(jī)。垂向工作臺(tái)傳動(dòng)升降機(jī)構(gòu)在更換滾珠絲杠副后會(huì)因失去自鎖而自動(dòng)下滑，必須增加平衡裝置和制動(dòng)裝置； 3、數(shù)控系統(tǒng)選用北京帝特馬數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DTM．5T數(shù)控系統(tǒng)：III 4、電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中使用交流伺服電機(jī)，并安裝編碼器作為檢測(cè)反饋元件。由于改造設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足需要的前提下，對(duì)于機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本。 2．3機(jī)械部分改造方案設(shè)計(jì) 1、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)改造方案 改造后取消其齒輪傳動(dòng)，工作臺(tái)的縱向、橫向、垂向進(jìn)給均由伺服電機(jī)拖動(dòng)，通過(guò)減速齒形帶動(dòng)縱、橫向、垂向滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)給速度由伺服交流伺服電機(jī)給定；在交流伺服電機(jī)尾端加入編碼器，完成位置反饋，構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)改造后的結(jié)構(gòu)，如圖2．3所示。 2、其他機(jī)械部分 (1)床身 經(jīng)對(duì)照原機(jī)床的使用說(shuō)明書和機(jī)床安裝的情況，決定保留X5040銑床原有的床身，機(jī)床床身其內(nèi)部加強(qiáng)筋布置合理，具有良好的剛性，底座上設(shè)有四個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，便于機(jī)床調(diào)整水平，冷卻液儲(chǔ)液池設(shè)在床身內(nèi)部。 (2)銑頭 由有級(jí)變速箱和銑頭兩個(gè)部件組成。銑頭主軸制成在高精度軸承上，保證主軸具有高回轉(zhuǎn)精度和良好的剛性。主軸裝有快速換刀螺母，前端錐孔采用ISO 30。錐度。主軸采用機(jī)械傳動(dòng)裝置變速，共有18級(jí)，傳動(dòng)平穩(wěn)、操作方便。如圖2．4所示。 故此，在滿足主軸調(diào)速范圍的基礎(chǔ)上，主軸變速箱和銑頭不改變。 (3)工作臺(tái) 工作臺(tái)與床鞍支承在升降臺(tái)較寬的水平導(dǎo)軌上，工作臺(tái)的縱向、橫向、垂向進(jìn)給拖板的進(jìn)給傳動(dòng)裝置取消，改為由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)內(nèi)齒帶輪帶動(dòng)精密滾珠絲杠，從而使工作臺(tái)獲得縱向進(jìn)給。工作臺(tái)左端原有的手輪和刻度盤保留，以便進(jìn)給手動(dòng)操作。 (4)冷卻、潤(rùn)滑部分 冷卻部分由切削液泵、出液泵、回液管、開(kāi)關(guān)及噴嘴等組成。切削液泵安裝在機(jī)床底座的內(nèi)腔里，將切削液從底座內(nèi)儲(chǔ)液池泵至出液管，在經(jīng)噴嘴噴出，對(duì)切削區(qū)進(jìn)行冷卻。潤(rùn)滑部分采用機(jī)動(dòng)潤(rùn)滑方式，用潤(rùn)滑油泵通過(guò)分油器對(duì)主軸套筒、刀軌及滾珠絲杠進(jìn)行潤(rùn)滑，以提高機(jī)床的使用壽命。 冷卻、潤(rùn)滑部分線路良好，可以繼續(xù)使用。 2．4電氣部分改造方案 銑床的數(shù)控化改造電氣控制圖如圖2．5所示。在交流伺服電機(jī)控制下，驅(qū)動(dòng)控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)，完成進(jìn)給軸的快速移動(dòng)、啟動(dòng)／停止等運(yùn)動(dòng)。用四幅驅(qū)動(dòng)元件控制工作臺(tái)的移動(dòng)，進(jìn)給軸的轉(zhuǎn)速有兩部分控制組合而成，一部分由交流電機(jī)通過(guò)減速齒輪對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)速，另一部分由機(jī)械手柄和帶輪進(jìn)行有級(jí)調(diào)速。強(qiáng)電電路有主電路、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等三部分組成。 機(jī)床上電采用三相380V交流電源供電，由空氣開(kāi)關(guān)控制機(jī)床總電源的切斷?？諝忾_(kāi)關(guān)還同時(shí)受鑰匙開(kāi)關(guān)和開(kāi)門斷電開(kāi)關(guān)的保護(hù)控制，使機(jī)床只有在鑰匙打開(kāi)和電氣箱關(guān)閉的情況下才能通電。 主電路為下列部件供電：伺服單元主電路、伺服單元控制回路、主軸電動(dòng)機(jī)、切削泵電動(dòng)機(jī)。控制電路使用的電源分別有兩個(gè)電源變壓器提供。一個(gè)電源變壓器電源模塊提供單相200V交流電源，另一個(gè)電源變壓器輸出三組單元交流電源。1IOV組為自動(dòng)潤(rùn)滑、軸流風(fēng)扇、電磁閥供電，并為交流控制回路提供IOOV電源。28V組為24V直流穩(wěn)壓電源提供交流輸入電源。24V組為機(jī)床工作提供照明電源。 2．5數(shù)控系統(tǒng)的方案 1、數(shù)控系統(tǒng)的控制方式 數(shù)控系統(tǒng)的控制方式通常分為三種，開(kāi)環(huán)控制半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制。在制定機(jī)床數(shù)控化改造總體方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的加工要求，又要考慮數(shù)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比，正確選擇數(shù)控系統(tǒng)的控制方式【15】。半閉環(huán)控制通常是指數(shù)控坐標(biāo)軸為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它由伺服電機(jī)、檢測(cè)器、比較線路、伺服放大線路等部分組成，它根據(jù)來(lái)自檢測(cè)器的反饋信號(hào)與指令信號(hào)比較的結(jié)果來(lái)進(jìn)行速度和位置的控制，對(duì)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，其檢測(cè)反饋信號(hào)是從伺服電機(jī)軸或滾珠絲杠上取得。半閉環(huán)控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。 2、數(shù)控系統(tǒng)的選擇 在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)選型時(shí)，一般應(yīng)遵從性價(jià)比高、綜合成本低這兩個(gè)主要的原則。在這兩個(gè)原則的指導(dǎo)下對(duì)眾多的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較，選擇最合適的數(shù)控系統(tǒng)。 (1)性價(jià)比高的原則 一般在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮數(shù)控系統(tǒng)的先進(jìn)性，不要選那些已經(jīng)或?qū)⒁惶蕴漠a(chǎn)品，這樣用不了多長(zhǎng)時(shí)間又要進(jìn)行更新，而要盡量選擇先進(jìn)的、能代表當(dāng)前主流技術(shù)的產(chǎn)品。先進(jìn)的產(chǎn)品代表更加強(qiáng)大的功能，但并不是越先進(jìn)的越好，隨著性能的提高，其價(jià)格必然越貴，但是在實(shí)際應(yīng)用中，眾多強(qiáng)大的功能是否必要，要視使用情況而定【16】。不要一味追求高性能而增加投入，應(yīng)該在選擇性能優(yōu)良產(chǎn)品的同時(shí)，考慮價(jià)格因素，對(duì)產(chǎn)品的性能價(jià)格比進(jìn)行比較，在同樣能滿足技術(shù)要求的情況下，選擇價(jià)格低的產(chǎn)品。 (2)綜合成本低的原則 所謂綜合成本，是指除產(chǎn)品本身的價(jià)值外，其配套的配件采購(gòu)、維修成本，因故障停機(jī)導(dǎo)致的時(shí)間成本，以及壽命周期等等。在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)選型時(shí)，要充分考慮以上因素，選擇故障率低、配件價(jià)格低、售后服務(wù)及時(shí)、壽命周期長(zhǎng)的產(chǎn)品。 (3)國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)比較與選擇 我國(guó)國(guó)內(nèi)目前研制開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的CNC裝置基本上分為兩大類：一類是從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)制造的產(chǎn)品，如發(fā)那科生產(chǎn)的FANUC．0iMate、德國(guó)SIMENS公司的SINUMERIKDMT-5Te／Ce[17】；另一類是在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的數(shù)控裝置，如華中數(shù)控生產(chǎn)的華中I型、II型。近年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了一些國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)，具有代表性的有日本FANUC公司和德國(guó)SIMENS公司的產(chǎn)品，另外還有美國(guó)Allen．Bradley公司、西班牙FAOGO公司、法國(guó)NUM公司的產(chǎn)品【18】。對(duì)比國(guó)內(nèi)外性能相當(dāng)?shù)臄?shù)控系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)其優(yōu)缺點(diǎn)非常明顯，詳見(jiàn)表2．2。 從表2．2可以看出，國(guó)外產(chǎn)品在性能、可靠性、使用壽命上占有很大優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格很高，使得改造成本提高。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品雖然大轉(zhuǎn)矩、大功率伺服電機(jī)的能力沒(méi)有國(guó)外產(chǎn)品強(qiáng)大，但也能滿足我們的要求，而且綜合成本低。最終我們將機(jī)床電氣改造數(shù)控系統(tǒng)的選擇定位在采用國(guó)內(nèi)系統(tǒng)上，其中DTM．5T數(shù)控系統(tǒng)是一款能滿足以上要求的數(shù)控系統(tǒng)，所以我們選擇這款專門為中國(guó)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CNC控制系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)如圖2。6所示。 3、DlM．5T數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo) (1)魁以單片機(jī)為核心的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)； (2)聚川中文式菜單目錄，便于操作； (3)最小輸山增量：x軸0 005，X軸0 005，Z軸0．0 (4)具有A線、網(wǎng)弧、插補(bǔ)和川隙、，J具補(bǔ)償功能； (5)稃JF輸八方式：鍵盤、RS．232C接 DTM．5T數(shù)控系統(tǒng)控制原理，如圖2．7所示。 DTM一5T數(shù)控系統(tǒng)I／O接口主要實(shí)現(xiàn)與編碼器接口、交流伺服電機(jī)控制 接口、開(kāi)關(guān)量輸入輸出接口。 主軸編碼器反饋信號(hào)接口。9芯D型插座，接受主軸編碼器的頭脈沖、 碼道脈沖，所選編碼器每轉(zhuǎn)脈沖應(yīng)為1200P或2400P。 X軸、Y軸、Z軸及主軸控制接口。15芯D型插座，用來(lái)控制X軸、Y軸、Z軸交流伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和主軸的轉(zhuǎn)速。 開(kāi)關(guān)量輸入輸出接口。37芯D型插座，開(kāi)關(guān)量輸入輸出類型：①冷卻液控制口；②輔助輸入輸出口；③刀架控制信號(hào)；④主軸控制信號(hào)；⑤主軸換檔控制口；⑥超程信號(hào)輸入口；⑦回零信號(hào)輸入口。 RS．232通訊接口。25芯D型插座，用于連接RS 232C接口的計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備，如圖2．8所示119J。 第3章系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 方案確定后，就可以著手對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造。在改造前要計(jì)算和確定機(jī)床的機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)參數(shù)，從而確定選擇相關(guān)部件的型號(hào)和規(guī)格；為了滿足數(shù)控系統(tǒng)加工過(guò)程中的穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確，就要分析控制系統(tǒng)的特性，確定影響系統(tǒng)的因素，以保證系統(tǒng)的正常工作。最后對(duì)原機(jī)床等硬件設(shè)施做以保養(yǎng)工作，為改造做好準(zhǔn)備工作。 3．1主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速范圍分析 主運(yùn)動(dòng)由5．5KW、1440r／min的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如圖3．1所示。經(jīng)矽115／矽240的帶傳動(dòng)，再經(jīng)I．II軸間的三聯(lián)滑移齒輪、II．ⅡI軸間的三聯(lián)滑移齒輪、III．Ⅳ軸建的兩聯(lián)滑移齒輪和Ⅳ．V軸間的圓錐齒輪副29／29及V．Ⅵ軸間的齒輪副63／47傳至主軸，使之獲得18級(jí)轉(zhuǎn)速，如圖3．2所示。 主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線表達(dá)式如式(3．1)所示： X5040其主軸轉(zhuǎn)速18級(jí)分別為：30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1320、1500r／min，其公比為1.26符合機(jī)械工業(yè)部機(jī)床專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GC58．60規(guī)定的7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公比，其優(yōu)點(diǎn)是便于采用雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可簡(jiǎn)化機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)【20l。 3．2進(jìn)給系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 3．2．1對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 l、高的傳動(dòng)精度和定位精度 傳動(dòng)精度和定位精度對(duì)零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，也是機(jī)床特蠡征的指標(biāo)之一。在設(shè)計(jì)中在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中加入減速齒輪，以減少脈沖當(dāng)量(即伺服系統(tǒng)接收一個(gè)指令驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的距離)，預(yù)緊傳動(dòng)滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動(dòng)件的間隙等辦法，可達(dá)到提高傳動(dòng)精度和定位精度的目的 2、寬的進(jìn)給調(diào)速范圍 伺服進(jìn)給系統(tǒng)在承擔(dān)全部工作負(fù)載的條件下，應(yīng)具有很寬的調(diào)速范圍，以適應(yīng)各種工件材料、尺寸和刀具等變化的需要，工作進(jìn)給速度范圍可到3--6000mm／min(調(diào)速范圍1：2000)12。為了完成精確定位，伺服系統(tǒng)的低速趨近速度達(dá)0．1mm／min：為了縮短輔助時(shí)間，提高加工效率，快速移動(dòng)速度應(yīng)高達(dá)1 5m／min。 3、響應(yīng)速度快 所謂快速響應(yīng)特性是指迸給系統(tǒng)對(duì)指令輸入信號(hào)的相應(yīng)速度及瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束的迅速程度，即跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快；定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度要滿足要求；工作臺(tái)應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，進(jìn)行單步或連續(xù)移動(dòng)，在運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)丟步或多步現(xiàn)象。進(jìn)給系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小不僅影響機(jī)床的加工效率，而且影響加工精度。 4、無(wú)間隙傳動(dòng) 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差，它存在于整個(gè)傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)副中，直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度。 5、穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng) 穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本條件，特別是在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負(fù)載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系22統(tǒng)的慣性、剛性、阻尼及增益等都有關(guān)系，適當(dāng)選擇各項(xiàng)參數(shù)，并能達(dá)到最佳的工作性能。 6、使用維護(hù)方便 數(shù)控銑床是高精度自動(dòng)控制機(jī)床，主要用于單件、中小批量、高精度及復(fù)雜間的生產(chǎn))JH-r．，機(jī)床的開(kāi)機(jī)率相應(yīng)就高，因而進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地減少維修工作量，以提高機(jī)床的利用率。拆除銑床原有的手柄和滑動(dòng)絲杠螺母副，更換為滾珠絲杠副和減速齒輪及交流伺服電機(jī)?？v向工作臺(tái)(Y軸)：約80kg，橫向工作臺(tái)(x軸)：100kg，升降工作臺(tái)(Z軸)：約300kg。 3。2．2滾珠絲杠螺母副的選用與設(shè)計(jì) (1)銑削力的計(jì)算 對(duì)高速鋼圓柱銑刀，切削力的計(jì)算公式為： 式中： 系數(shù)，其值取決于切削條件和工件材料。當(dāng)工件為碳鋼時(shí)，取=65，=4mm； --每齒進(jìn)給量，取=0.1mm； --背吃刀量，取=30mm； z—銑刀齒數(shù)，取z=4； do一銑刀直徑，取do=27mm； n～銑刀轉(zhuǎn)數(shù)； ，一切削條件改變時(shí)，切削力的修正系數(shù)。 其中參數(shù)按實(shí)際加工過(guò)程中平均銑削條件為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。 由己知條件，取X，=1．0、yF=O．72、UF=O．86、OF=0及gF 20．73，加工 碳鋼時(shí)， =673MPa，其修正系數(shù)為： (3-3) 用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑加工時(shí)： 水平銑削分力，取=1.1 垂直銑削分力 軸向分力 由此可算出： 軸向銑削力 =0.375*4313=1.617(KN); 軸向銑削力 （2）強(qiáng)度校核計(jì)算 燕尾形導(dǎo)軌工作時(shí)軸向力為： 式中：k—考慮顛覆力矩影響的系數(shù)，取1.4； f—導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，取0.2； 、、--切削分力，=2P/3=（2/3）*4.865=3.243(KN), =0, 、==1.617(KN). G—工作臺(tái)重量，G=80*9.8=784=0.784(KN) 由此可得： =1.4*3.243+0.2*（1.617+0.784）=4.5+0.48=5.02(KN) 滾珠絲杠壽命值計(jì)算 L=60NT 壽命值為： 式中：L—工件壽命（r）； N—滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（r/min）; T—使用壽命時(shí)間（h），數(shù)控機(jī)床一般為1500h； 滾珠絲杠承受的最大動(dòng)負(fù)載計(jì)算： 式中：--滾珠絲杠工作載荷，=1.2，=1.1 參照漢江機(jī)床有限公司絲杠導(dǎo)軌廠的產(chǎn)品樣本，選取HJG．S系FYClD列4006．5．4滾珠絲杠。該滾珠絲杠副屬外循環(huán)雙螺母法蘭凸出導(dǎo)管式，公稱直徑#40ram，導(dǎo)程Lo=6mm，螺母上的負(fù)荷滾珠總?cè)?shù)為5圈，精度為4級(jí)，右旋螺紋，其動(dòng)載荷為29．126KN，遠(yuǎn)大于12．76KN，強(qiáng)度滿足使用要求 [261。滾珠絲杠兩端支承均采用止推軸承和滾珠向心球軸承，在原有進(jìn)給手動(dòng)端增加齒輪箱，以便安裝減速齒輪及交流伺服電動(dòng)機(jī)，如圖3．3所示。 （3）傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為： 絲杠螺旋升角力=，滾珠絲杠螺母副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)廠f=O．003～ 0．004，≈10’，則 3．2．3減速齒輪設(shè)計(jì)與校核 由前面的計(jì)算已知：滾珠絲杠的導(dǎo)程步矩角，脈沖當(dāng)量變速箱內(nèi)齒輪的傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比計(jì)算出來(lái)以后，是采用一級(jí)齒輪減速還是二級(jí)齒輪減速，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上的安排，齒輪減速箱的大小不應(yīng)該影響移動(dòng)溜板在有效行程內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，由于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的功率都不大，齒輪的模數(shù)一般耿m=2。所以，齒輪變速箱內(nèi)齒輪的選擇有關(guān)參數(shù)如下：=32， =40，模數(shù)m=2mm，壓力角=20 3．3伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3．3．1交流伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì) 交流伺服電機(jī)以其堅(jiān)固耐用，經(jīng)濟(jì)可靠及動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來(lái)選取的。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種：負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量，其中負(fù)載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。負(fù)載扭矩應(yīng)小于所選擇電機(jī)的額定扭矩，負(fù)載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機(jī)的最大扭矩。 已知傳動(dòng)系統(tǒng)下列參數(shù)：系統(tǒng)傳動(dòng)比1．25；滾珠絲杠螺距6刪[Il；快速行程速度2400mm／min；最大切削時(shí)轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上扭矩7．22Nm；絲杠直徑D=40mm，工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)為f=0.1；快速行程時(shí)轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的扭矩0．62Nm;最大切削負(fù)載比40％；驅(qū)動(dòng)負(fù)載質(zhì)量1120kg。 1. 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速必須嚴(yán)格限制在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。 式中：--電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，r/min; N—快速行程中電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min; --工作臺(tái)（或刀架）快速行程速度，r/min; i— 系統(tǒng)傳動(dòng)比；p—絲杠螺距，mm。 由公式3-8得電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為 則取 2、 轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量 負(fù)載慣量應(yīng)限制在2.5倍電機(jī)慣量之內(nèi)（如果超過(guò)2.5倍也可以使用，但調(diào)整范圍將會(huì)減少，時(shí)間常數(shù)將會(huì)增加）。 式中：--電機(jī)慣量，kg； --轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量，kg； --各旋轉(zhuǎn)件角速度，rad/s； --各直線運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量，kg； --伺服電機(jī)的角速度，rad/s。 --各直線運(yùn)動(dòng)件的速度，m/s. 由式（3-10）得電機(jī)慣量必須滿足下列條件： 3、 電機(jī)功率計(jì)算 因?yàn)橹亓ω?fù)載在任何速度下都是相同的，屬于在峰值力矩下，以峰值轉(zhuǎn)速不斷驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，則電機(jī)的功率為： 由于絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率較高，齒輪減速比較少，傳動(dòng)效率按=80計(jì)算，取系數(shù)為2，則 4、電機(jī)選擇 選用DTM數(shù)控公司主配的日本三菱交流伺服電機(jī)HC．SFS系列電機(jī)。HC．SFS系列交流伺服電動(dòng)機(jī)具有伺服放大器，電機(jī)型號(hào)：HC．SFS MR．RB20， P ，系統(tǒng)與電機(jī)相互匹配。m=20 3．3．2編碼器選擇 光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)自量的傳感器，如圖3 4所示 這是目前應(yīng)用蛀多的傳感器，光電編碼器足由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵甜是在一定直徑的圓扳I：等分地”通若卜個(gè)K=方形7L。山于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵鼎’j電動(dòng)機(jī)州速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光．極管等}{f于幾件組成的槍測(cè)袈置榆測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖3 5所?。煌ㄟ^(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90 9的兩路脈沖信弓。 根榭其刻度方法及信號(hào)輸H{形式．可分為增式、絕對(duì)式以及混合式_二種。 這罩選擇的是增量式編碼器，該編碼器分辨率為131072、6極，配套杠交流伺服電機(jī)卜，此編碼器接線為9根。編碼器的工作原理如圖3．6所示。 3．3．3進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 拆除原系統(tǒng)手輪，以便安裝交流伺服電動(dòng)機(jī)與齒輪箱，橫向(縱向)改裝形式及選用交流伺服電機(jī)與垂向相同。經(jīng)計(jì)算選擇： 滾珠絲杠基本導(dǎo)程：Lo=6mm，右旋； 滾珠絲杠型號(hào)：HJG．SFYCl3206．5—4．365／330； 減速齒輪：Zl=40，Z2=8，減速比為1．2； 交流伺服電機(jī)型號(hào)：HC．SFS MR．RBl2。 第5章電氣系統(tǒng)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 5．1概述 X5040型銑床由于改造前控制的內(nèi)容比較多，所以電氣線路控制復(fù)雜，改造后電氣部分主要采用DTM一5T數(shù)控系統(tǒng)來(lái)總體控制，因此，電氣控制相對(duì)簡(jiǎn)單，如圖5．1．5．2所示，對(duì)銑床的電氣控制系統(tǒng)分為強(qiáng)電和弱點(diǎn)兩部分進(jìn)行改造。 控制柜固定在機(jī)床的左右兩側(cè)，左側(cè)為強(qiáng)電柜，右側(cè)為弱電柜。強(qiáng)點(diǎn)控制回路主要控制交流接觸器的通斷，我們采用220V的控制電源，因此需要選擇一個(gè)控制變壓器：容量為400VA，輸入端為交流380V，輸出端為交流220V和36V(工作照明燈用) 強(qiáng)電柜外有空氣開(kāi)關(guān)，柜內(nèi)有接觸器等強(qiáng)電元件；弱電柜內(nèi)有NC系統(tǒng)I／o板，伺服單元變壓器等；按鈕站固定在立柱上，通過(guò)懸臂伸出，是機(jī)床的主要操作部件。 5。2電氣系統(tǒng)數(shù)控改造的設(shè)計(jì) 5．2．1主軸電路的電氣控制設(shè)計(jì) 在本次改造主軸的控制中，主要控制主軸的正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)／停止以及冷卻泵的啟停。主電路的電氣原理如圖5．3所示 圖5．3中，SBl為接操作面板上的“電源開(kāi)”按鈕，連接其常開(kāi)觸電；SB2為操作面板上的“電源關(guān)”按鈕，連接其常閉觸點(diǎn)。 5．2．2進(jìn)給系統(tǒng)電氣原理設(shè)計(jì) 對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)電氣進(jìn)行數(shù)控改造，需拆除原機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī)及其相應(yīng)強(qiáng)電線路，設(shè)計(jì)由KAl"--KA44個(gè)繼電器和接線端子排構(gòu)成的附件板，通過(guò)電纜與系統(tǒng)控制箱相連，接受系統(tǒng)的控制，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床緊急停機(jī)、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置、各坐標(biāo)軸的限位控制等功能，如圖5．4所示。 l、坐標(biāo)軸的限位緊急停機(jī)，是當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)緊急情況時(shí)，而采取的停機(jī)措施。只需在機(jī)床上增置一個(gè)緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)SB5，然后將系統(tǒng)信號(hào)線接上即可。 2、機(jī)床原點(diǎn)，是為保證數(shù)控系統(tǒng)加工的精度及可靠性而設(shè)置的。系統(tǒng)是用3個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQ4、SQ5、SQ6作為機(jī)床各坐標(biāo)軸的原點(diǎn)檢測(cè)器件，可根據(jù)實(shí)際情況將它們裝在各坐標(biāo)軸的相應(yīng)位置。銑床的機(jī)床原點(diǎn)，升降坐標(biāo)(Z)設(shè)在接近下限位處，縱向(X)坐標(biāo)面對(duì)機(jī)床設(shè)在接近右限位處，橫向(Y)坐標(biāo)面對(duì)機(jī)床設(shè)在接近外限位處。 3、坐標(biāo)軸的限位，是為保護(hù)數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行安全而設(shè)置的。在機(jī)床升降坐標(biāo)的上下極限位、縱向坐標(biāo)的左右極限位、橫向坐標(biāo)的里外極限位，各附41哈爾濱T程大學(xué)碩十學(xué)位論文設(shè)一行程開(kāi)關(guān)和機(jī)械撞塊。將系統(tǒng)的信號(hào)線接到3個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQI、SQ2、SQ3上，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)限位。 5．3 PLC設(shè)置 可編程序控制器(又稱為PLC)是通過(guò)輸入接口，接收數(shù)控系統(tǒng)傳遞的各種信號(hào)(比如操作按鈕、各項(xiàng)開(kāi)關(guān)等)，并將其轉(zhuǎn)換成其能夠接受和處理的數(shù)據(jù)，運(yùn)行用戶控制程序，將產(chǎn)生的結(jié)果通過(guò)輸出接口轉(zhuǎn)換成外設(shè)所需要的控制信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，進(jìn)而控制數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)。 1、PLC控制原理 從控制要求上來(lái)看，數(shù)控銑床的控制可以分為主控部分和輔助控制兩部分，主控部分主要是進(jìn)行主軸方向和轉(zhuǎn)速控制以及各個(gè)進(jìn)給軸的控制，這需要采用PLC取代繼電器進(jìn)行的強(qiáng)電控制，其輸出端口通過(guò)控制接觸器來(lái)控制變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器從而達(dá)到主控的目的。輔助控制通過(guò)把PLC的輸入輸出端口與數(shù)控系統(tǒng)的其他部分相連完成故障顯示和報(bào)警以及實(shí)現(xiàn)M、T等功能，即CNC控制器發(fā)出的M、T等功能通過(guò)PLC程序解釋來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，還需要實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)功能，包括外部故障檢測(cè)和PLC自診斷。由于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC裝置，因此根據(jù)電氣原理圖繪制的總控制線路如圖5．5．5．8所示。 PLC輸入端口與CNC控制器的故障信號(hào)輸出口相連，并且PLC能檢測(cè)包括機(jī)床的行程開(kāi)關(guān)在內(nèi)的其他部件的狀態(tài)，根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行顯示和報(bào)警，必要時(shí)切斷強(qiáng)電電源，達(dá)到故障檢測(cè)、報(bào)警和處理故障的目的，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更安全可靠，另外還需要控制冷卻泵、潤(rùn)滑油泵等輔助控制功能。 2、輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定 PLC的I／O通道分配是根據(jù)其控制對(duì)象的特點(diǎn)和控制要求，將PLC的輸入輸出口與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連，達(dá)到控制和檢測(cè)的目的，具體的I／O分配如表5．1所示。其中輸入24點(diǎn)，輸出16點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)為輸入輸出一體化的組件型結(jié)構(gòu)，安裝和調(diào)試比較方便，具有比較快的輸入響應(yīng)速度，并且可以進(jìn)I／O口擴(kuò)展。 3、PLC控制軟件設(shè)計(jì) 通過(guò)RS．232C通信接口，在PC機(jī)WINDOWS環(huán)境下根據(jù)控制要求和PLC輸入輸出地址表，便可以利用梯形圖編制控制程序，控制程序在分別控制主軸和伺服進(jìn)給主電路的主電源之后。主要任務(wù)就是根據(jù)CNC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)控制相應(yīng)的輸出端口的狀態(tài)，從而達(dá)到控制和故障報(bào)警直至采取相應(yīng)的措施消除故障，具體的梯形圖見(jiàn)附錄B。通常PLC本身的可靠性比較高，但是PLC外接的輸入輸出元件如接觸器、光電開(kāi)關(guān)等比較容易發(fā)生故障，所以在設(shè)計(jì)軟件時(shí)，應(yīng)使軟件具有檢測(cè)甚至消除故障的功能，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高。 PLC的軟件設(shè)計(jì)要注意幾下幾點(diǎn)： (1)在銑床的軟件設(shè)計(jì)中首先注意的就是強(qiáng)電關(guān)斷優(yōu)先的原則，既控制信號(hào)中只要有強(qiáng)電關(guān)斷的信號(hào)，則不管其他信號(hào)的狀態(tài)如何都要關(guān)斷強(qiáng)電。 (2)其次要注意動(dòng)作的互鎖控制，例如主軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)是兩個(gè)不可能同時(shí)發(fā)生的動(dòng)作，此時(shí)一般需要采用互鎖控制，從而保證兩者不可能同時(shí)動(dòng)作。 (3)還要注意順序聯(lián)鎖控制，在數(shù)控銑床的運(yùn)動(dòng)控制中，有些是有嚴(yán)格的順序要求的，不能發(fā)生顛倒次序的現(xiàn)象。這時(shí)可以采用聯(lián)鎖控制的方法，即選擇前一個(gè)動(dòng)作的常開(kāi)觸點(diǎn)，串聯(lián)在下一個(gè)動(dòng)作的啟動(dòng)回路中，同時(shí)將后一個(gè)動(dòng)作的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在上一個(gè)動(dòng)作的關(guān)斷回路中，這樣就可以使各個(gè)動(dòng)作嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)好的順序執(zhí)行，大大提高了產(chǎn)品的可靠性和品質(zhì)。 5．4電機(jī)的安裝與連接 1、電源部分 電源部分由三個(gè)變壓器和一個(gè)穩(wěn)壓器組成，詳見(jiàn)表5．2。 2、電機(jī)的選擇前提 選擇交流伺服電機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案的要求，在滿足主要技術(shù)性能的前提下，還要分析絲杠的驅(qū)動(dòng)扭矩、傳動(dòng)速比、刀架的快進(jìn)速度、導(dǎo)軌斜鐵預(yù)緊、防止低速爬行以及進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性等原因綜合考慮交流伺服電機(jī)的參數(shù)。 3、冷卻電機(jī)選擇 一般分為步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。二者最大的區(qū)別是伺服電機(jī)本身就帶有編碼器，用來(lái)精確定位的。共有三臺(tái)三相異步電機(jī)及兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)。橫向(縱向)／升降臺(tái)電機(jī)為交流三相異步電機(jī)參數(shù)為：12KW／22KW，380V，50HZ；冷卻電機(jī)隨主軸一起動(dòng)作參數(shù)為：1．1KW，380V，50HZ；自動(dòng)潤(rùn)滑裝置通電后即開(kāi)始工作。 4、進(jìn)給電機(jī)安裝 電機(jī)安裝在中拖板后側(cè)，通過(guò)減速器與x軸、Y軸絲杠連接；Z軸的電機(jī)可安裝在兩個(gè)部位，一是為了外表美觀，可安裝在床身下側(cè)，但這樣為了穩(wěn)定電機(jī)，須使用掛角固定；二是也可以直接安裝在導(dǎo)軌尾部，此時(shí)可以直接固定在絲杠的端部，如圖5．9所示。 在安裝新電機(jī)時(shí)也要將密封套軸定位于法蘭盤，所以要先設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接法蘭盤，然后再設(shè)計(jì)密封套軸向定位套，并大膽采用了電機(jī)前端毛面定位方式取得實(shí)際效果很好。 5、連接與精度檢驗(yàn) 交流伺服電機(jī)上的連線接頭有5個(gè)，以DTM．5T系統(tǒng)連接為例即A、B、C、D、E等5個(gè)接頭，與之相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)電柜的驅(qū)動(dòng)器上也有A、B、C、D、E等5個(gè)接頭，檢測(cè)時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)上電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)看X軸、Y軸、Z軸的正反方向是否與規(guī)定的一致，在系統(tǒng)中給出相應(yīng)的進(jìn)給量，看電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的角度。 5．5強(qiáng)電柜的安裝與連接 DTM．5T系統(tǒng)專門為X5040機(jī)床設(shè)計(jì)一套強(qiáng)電柜，由四個(gè)螺釘把合在主機(jī)箱后側(cè)，通過(guò)一支撐穿線管固定主機(jī)箱，使其位于主機(jī)箱上邊，以利于操作者操作方便。 直接由門把手開(kāi)關(guān)控制，并且從柜內(nèi)接出的線在側(cè)面通過(guò)航空插頭固定在箱體上，從強(qiáng)電柜到主機(jī)箱的連接有三根線(1)主機(jī)線(采用25芯插頭)； (2)控制線(采用9芯插頭)； (3)編碼器線(用15芯插頭)。 結(jié)論 本文按照用戶的要求，在機(jī)床數(shù)控化改造的原理指導(dǎo)下，根據(jù)前期調(diào)研和對(duì)原有機(jī)床設(shè)備分析的基礎(chǔ)上對(duì)X5040銑床進(jìn)行了數(shù)控化改造。本文的主要工作如下： 1、機(jī)械部分改造。在原機(jī)床的基礎(chǔ)上，保留原機(jī)床的主軸箱，取消進(jìn)給箱的傳動(dòng)裝置，把滑動(dòng)絲杠改用滾珠絲杠，用交流伺服電機(jī)和減速齒輪束實(shí)現(xiàn)進(jìn)給部分的調(diào)速，可以實(shí)現(xiàn)快速定位和準(zhǔn)確啟動(dòng)／停止； 2、數(shù)控系統(tǒng)的選擇。選用國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)DTM．5T來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制過(guò)程；達(dá)到數(shù)字化控制各部件協(xié)調(diào)工作，而且成本低； 3、電氣部分改造。電氣部分以強(qiáng)電和弱電改造為主，強(qiáng)電柜取消大量電氣元器件，改用伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)；弱電利用數(shù)控系統(tǒng)中PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制，從而完成機(jī)床數(shù)控化改造。 4、機(jī)床精度的測(cè)試。對(duì)改造后的機(jī)床迸行幾何精度和工作精度的測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果是實(shí)測(cè)值小于允許值，即滿足機(jī)床的幾何精度和動(dòng)態(tài)工作精度要求。 根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)改造后機(jī)床做以綜合性評(píng)價(jià)分析，驗(yàn)證了機(jī)床改造的可行性和可靠性，突出了良好的性價(jià)比。不僅加工范圍擴(kuò)大，而且對(duì)于中小批量生產(chǎn)大大提高了生產(chǎn)效率。 在改造過(guò)程中，通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的使用，發(fā)現(xiàn)雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)還存在輸出扭矩小等問(wèn)題，但在機(jī)床改造中，可以滿足設(shè)備要求，而且成本低，大大降低改造成本，為國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)的使用與推廣提供了依據(jù)。 盡管在機(jī)床數(shù)控化改造中完成了項(xiàng)目，但還存在機(jī)床后續(xù)使用中的維護(hù)和保養(yǎng)工作的展開(kāi)和推廣，對(duì)操作人員加強(qiáng)培訓(xùn)，以延長(zhǎng)其使用壽命。 應(yīng)用DTM．5T數(shù)控系統(tǒng)對(duì)X5040銑床改造后，擴(kuò)大了加工范圍，可以加工凸輪等形狀復(fù)雜的零件，滿足了加工精度要求，提高了生產(chǎn)效率，工作性能穩(wěn)定，且改造的成本也較低。因此，傳統(tǒng)機(jī)床的數(shù)控化改造是一個(gè)方興未艾的產(chǎn)業(yè)。 參考文獻(xiàn) [1]席俊杰．?dāng)?shù)控技術(shù)和機(jī)床數(shù)控化改造．機(jī)械工程師，2002(08)：6-7頁(yè) [2]諸小麗．普通機(jī)床數(shù)控技術(shù)改造探討．南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003(04)： 6卜64頁(yè) [3]朱文伯，笪文?。鏖T子數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床改造中的應(yīng)用[J]．航空制造技術(shù)，1999(05)：30-32頁(yè) [4]鐘靈．20-10FPSOONK龍門銑床的數(shù)控改造[J]．西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2006(05)：21-24頁(yè) [5]實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè)[M]，北京：北京出版社．2001：62—65頁(yè) [6]KUO Hsingchia，REN Bingyin．TANG Yuyong．Etal Geometric models for improving NC machining efficiency and accuracy of propeller w