畢業(yè)論文(設計)——普通車床的數(shù)控化改造研究

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　題 目 普通車床的數(shù)控化改造研究 </p><p>　　機械工程系 機械設計制造及其自動化（數(shù)控技術）專業(yè)</p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　起訖日期 2012.12.17-2013.4.5 </p><p>　　設計地點 </p><p

3、><b>　　摘 要</b></p><p>　　在數(shù)控機床發(fā)展的今天,它能夠很好地適應現(xiàn)代產(chǎn)品制造的需求,主要是可以進行精確的大批量零件的生產(chǎn),大大降低了勞動力。但是舊有的普通機床仍然占據(jù)了機械中很大的比例,這已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求.由于購買新機床成本較高,舊有的機床處理比較困難,所以對于一些高的場合,對舊機床的改造舊成為了一個不錯的選擇.本課題就是通過對CQ6132普通車床進

4、行數(shù)控化改造方案的研究來了解和實踐這項技術。</p><p>　　關鍵字：車床；改造；方案設計； </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In NC machine tools in the development of today, it can well meet the requirement of m

5、odern manufacturing, the main is the mass production parts can be accurately, greatly reduces the labor force. But on the old machine is still occupy a great proportion in the machinery, it cannot meet the needs of moder

6、n production. Due to buy a new machine cost is higher, the old machine tool processing is difficult, so high for some occasions, the old machine tool of reforming the old becomes a good choice. </p><p>　　Key

7、 words: lathe; transformation; plan design;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 本文選題的背景及意義1</p><p>　　1.2機床數(shù)控技術的基本概念2

8、 </p><p>　　1.3數(shù)控機床的組成和分類3</p><p>　　1.4數(shù)控機床的特點5</p><p>　　第二章 車床的總體改造和設計7</p><p>　　2.1 CQ6132車床改造的總體方案7</p><p><b>　　2.2主要

9、參數(shù)8</b></p><p>　　2.3進給系統(tǒng)的設計8</p><p>　　2.4控制系統(tǒng)的軟件部分8</p><p>　　2.5改造后機床的特點9</p><p>　　第三章 機床的電氣改造10</p><p>　　3.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇11</p><p>　　

10、3.2軟件功能11</p><p>　　3.3系統(tǒng)功能11</p><p>　　3.4 PLC的功能12</p><p><b>　　3.5 小結14</b></p><p>　　第四章 主運動傳動系統(tǒng)總體方案的確定15</p><p>　　4.1主運動傳動系統(tǒng)的設計15</p&

11、gt;<p>　　4.2數(shù)控機床主傳動方式及其特點15</p><p><b>　　4.3小結16</b></p><p>　　第五章 機床進給傳動系統(tǒng)的改造17</p><p>　　5.1 機床進給系統(tǒng)17</p><p>　　5.2滾珠絲杠的選用及支撐方式17</p><p

12、>　　5.3滾珠絲杠傳動的優(yōu)點17</p><p>　　5.4縱向進給系統(tǒng)的設計計算18</p><p>　　5.5伺服驅動系統(tǒng)的選擇21</p><p>　　5.6進給系統(tǒng)的一些其它要求22</p><p>　　第六章 支承件的改造23</p><p>　　6.1支承件的特點23</p>

13、;<p>　　6.2導軌的現(xiàn)狀23</p><p>　　6.3導軌的類型及選取24</p><p>　　第七章 輔助裝置的選用26</p><p>　　7.1刀架的選擇26</p><p>　　7.2機床設備的潤滑及冷卻26</p><p><b>　　7.3小結26</b&

14、gt;</p><p><b>　　結束語27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　

15、　1.1 本文選題的背景及意義</p><p>　　1.1.1 數(shù)控機床我國的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢,一方面國內(nèi)市場對各類機床產(chǎn)品特別是數(shù)控機床有大量的需求,而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓,國外機床產(chǎn)品充斥市場。90年國外數(shù)控機床在我國市場的占有率僅達15%左右,而95年已達77%。

16、嚴重影響我國數(shù)控機床自主發(fā)展的勢頭。</p><p>　　這種現(xiàn)象的出現(xiàn),除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外,一個主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控機床品種、性能和結構不夠先進,新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用機床)的開發(fā)周期長,從而不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說,這個問題反映在下列五個方面:</p><p>　　(1) 我國機床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個月

17、,其中設計時間約為5～8個月,占總周期的40%左右。而國外一些先進機床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6～9個月,其中設計約1.5～2個月,只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設計所占的時間比例均與國外先進水平有很大的差距。</p><p>　　(2) 我國工廠由于缺乏設計的科學分析工具(如分析和評價軟件、整機結構有限元分析方法以及機床性能測試裝置等),自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗和類比設計,使設計一次成功的

18、把握性降低,往往需要反復試制才能定型,從而可能錯過新產(chǎn)品推向市場的良機。</p><p>　　(3) 用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時往往提出一些特殊要求,甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時有的用戶臨時提出一些要求,這就需要迅速變型設計和修改相應的圖紙及技術文件。在國外,這項修改工作在計算機的輔助下一般僅需數(shù)天至一周,而在我國機床廠用手工操作就至少需1～2個月,且由于這些圖紙和文件涉及多個部門,常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象,影響了產(chǎn)品的

19、質(zhì)量和交貨期。</p><p>　　(4) 現(xiàn)在我國工廠設計和工藝人員中青年占多數(shù),他們的專業(yè)知識和實際經(jīng)驗不足, 又擔負著開發(fā)的重任。</p><p>　　(5)由于長期以來形成的設計、工藝和制造部門分立,缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式,不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見,容易造成產(chǎn)品的反復修改,延長了開發(fā)的周期。</p><p>　　為解決這些問題,必須對產(chǎn)品開

20、發(fā)的整個過程綜合應用計算機技術,發(fā)展優(yōu)化和仿真技術,提高產(chǎn)品結構性能,并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設計、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境,使用相應的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面,使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　1.1.2 機床數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　我國目前機床總量380

21、余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上

22、的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 </p><p>　　經(jīng)過大量實踐證明普通機床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟性、實用性和穩(wěn)定性。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點。事實證明：用較少的資金，將普通機床改

23、造升級為數(shù)控機床，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。</p><p>　　1.2 機床數(shù)控技術的基本概念</p><p><b>　　1.2.1概述</b></p><p>　　數(shù)控技術，簡稱數(shù)控。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。用數(shù)控技術實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。</p>

24、<p>　　數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程序控制器、主軸驅動及進給裝置等部分。</p><p>　　要實現(xiàn)對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)，如：進給速度、主軸轉速、主軸正反轉、換刀、冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工程序，通過數(shù)控系統(tǒng)的譯碼，從而使機床準確地動作和加工出優(yōu)質(zhì)的零件。</p><p>

25、;　　1.2.2數(shù)控機床的工作流程</p><p>　　數(shù)控機床工作時根據(jù)所輸入的數(shù)控加工程序，由數(shù)控裝里控制機床部件的運動零件加工輪廓，從而滿足零件形狀的要求。</p><p>　　數(shù)控加工程序的編制：在零件加工前，首先根據(jù)被加工零件圖樣所規(guī)定的零件形狀、尺寸、材料及技術要求等，確定零件的工藝過程、工藝參數(shù)、幾何參數(shù)以及切削用量等，然后根據(jù)數(shù)控機床編程手冊規(guī)定的代碼和程序格式編寫零件加工

26、程序。對于比較簡單的零件，通常采用手工編程；對于形狀復雜的零件，則在編程機上進行自動編程，或者在計算機上用CAD/CAM軟件自動生成零件加工程序。</p><p>　　譯碼：數(shù)控裝置接受程序，譯碼程序按照一定的語法規(guī)則將信息解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式。</p><p>　　刀具補償：零件加工程序通常是按零件輪廓軌跡編制的。刀具補償?shù)淖饔檬前蚜慵喞壽E轉換成刀具中心軌跡運動加工出所要求

27、的零件輪廓。</p><p>　　插補：插補的目的是控制加工運動，使刀具相對于工件作出符合零件輪廓軌跡的相對運動。</p><p>　　位置控制和機床加工：位置控制的任務是在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算出的指令位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電機，電動機使機床的運動部件帶動刀具相對于工件按規(guī)定的軌跡和速度進行加工。</p><p>　　1.3 數(shù)控機床的組

28、成和分類</p><p>　　1.3.1數(shù)控機床的組成</p><p>　　數(shù)控機床一般由輸入輸出設備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成，(見圖1-1)</p><p>　　圖1-1 數(shù)控機床的組成</p><p><b>　　(1)輸入輸出設備</b></p><p>　　輸入輸出

29、設備主要實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲和打印 。</p><p><b>　　(2)數(shù)控裝置</b></p><p>　　數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。它接受來自輸入設備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息的要求完成數(shù)值計算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。</p><p><b>　　(3)伺服系統(tǒng)</b></p&g

30、t;<p>　　伺服系統(tǒng)是接受數(shù)控裝置的指令，驅動機床執(zhí)行機構運動的馭動部件。它包括伺服電路和伺服電機組成。一般來說，數(shù)控機床的伺服驅動要求有好的快速響應性能，能靈敏而準確地跟蹤由數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號。</p><p><b>　　(4)測量反饋裝置</b></p><p>　　該裝置由測量部件和響應的測量電路組成，其作用是檢測速度和位移，并將信息反饋

31、給數(shù)控裝置，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　(5)機床本體</b></p><p>　　機床本體是數(shù)控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分。</p><p>　　1.3.2數(shù)控機床的分類</p><p>　　按伺服系統(tǒng)的控制原理可分為：開環(huán)控制的數(shù)控機床、半閉環(huán)控制的數(shù)控機床和閉環(huán)控制的數(shù)控機床。

32、</p><p>　　(1)開環(huán)控制的數(shù)控機床</p><p>　　這類數(shù)控機床不帶有位置檢測裝置，數(shù)控裝置將零件程序處理后，輸出數(shù)字信號給伺服系統(tǒng).驅動機床運動。指令信號的流程是單向的。(如圖1-2)</p><p>　　圖1-2 開環(huán)控制的數(shù)控機床</p><p>　　(2)閉環(huán)控制的數(shù)控機床</p><p>　　

33、這類機床帶有檢測裝置。它隨時接受在工作臺端測得的實際位置反饋信號，將其與數(shù)控裝置發(fā)來的指令位置信號相比較，由其差值控制進給軸運動，直到差值為零，進給軸停止運動。(如圖1-3)</p><p>　　圖1-3 閉環(huán)控制的數(shù)控機床</p><p>　　閉環(huán)控制可以消除包括工作臺傳動鏈帶在內(nèi)的誤差，從而定位精度高、速度調(diào)節(jié)快，但由于工作臺慣量大，給系統(tǒng)的設計和調(diào)整帶來很大的困難，主要是系統(tǒng)的穩(wěn)定性

34、受到不利影響。</p><p>　　(3)半閉環(huán)控制的數(shù)控機床</p><p>　　半閉環(huán)控制的數(shù)控機床與閉環(huán)控制得到數(shù)控機床的區(qū)別在于檢測反饋信號不是來自工作臺。而是來自電動機端或絲杠端連接的測量元件。(如圖1-4)</p><p>　　圖1-4 半閉環(huán)控制的數(shù)控機床</p><p>　　實際位置的反饋是通過間接測得的伺服電動機的角位移算出

35、來的，因而控制精度沒有閉環(huán)高，但機床工作的穩(wěn)定性卻由于大慣盆工作臺被排除在控制環(huán)外，調(diào)試方便，因而廣泛用于數(shù)控機床中。所以本次設計采用的是半閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.4 數(shù)控機床的特點</p><p>　　(1)加工零件的適應性強，靈活性好。</p><p>　　(2)加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p><b>

36、;　　(3)生產(chǎn)率高。</b></p><p>　　(4)減少工人的勞動強度。</p><p>　　(5)生產(chǎn)管理水平高。</p><p>　　第二章 車床的總體改造和設計</p><p>　　2.1 CQ6132車床改造的總休方案</p><p>　　圖2-1 數(shù)控系統(tǒng)的總體框架</p>&

37、lt;p><b>　　總體框架說明:</b></p><p>　　(1) PC機：可采用工控PC機，可滿足該控制系統(tǒng)的控制要求。</p><p>　　(2)運動控制卡：采用PCL運動控制卡，該卡是一種高速三軸步進電機運動控制卡，它有16位的數(shù)字輸入、輸出口，可實現(xiàn)三軸聯(lián)動。因此，它可以滿足車床X、Z軸聯(lián)動，實現(xiàn)直線，圓弧插補。</p><p&

38、gt;　　(3)光電耦合電路的作用是能夠隔離外部干擾信號對運動控制卡的信號沖擊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　(4)機床本體是由CQ6132改造而來，拆除原來的絲桿，溜板箱，變速箱等。</p><p>　　(5)步進電機及其驅動器要能夠達到0.005mm的加工精度要求。</p><p>　　(6)各種限位開關：減速開關，回零開關均安裝在機床本體上，限位開關

39、起著硬件硬限位的作用，當車床加工工件超出加工范圍時，車床自動停止加工。減速開關的作用是當車床刀架回零并走到車床零點附近時，減速開關被開啟并通知車床減速走到零位置。</p><p>　　2.2 主要技術參數(shù)</p><p>　　床身上回轉直徑　320mm</p><p>　　工作臺上回轉直徑　185mm</p><p>　　兩頂尖距離　510

40、 610 915mm</p><p><b>　　主軸孔徑40mm</b></p><p><b>　　主軸孔錐度　MT5</b></p><p>　　主軸轉速/級數(shù)180～1930r/min/8</p><p>　　縱向行程500 600 900mm</p><p>

41、<b>　　橫向行程170mm</b></p><p>　　小刀架行程　85mm</p><p>　　公制螺距/級數(shù)　0.5～3mm/10</p><p>　　英制螺距/級數(shù)　8～48t.p.i/14</p><p>　　縱向走刀量/級數(shù)0.1～0.4mm/r/3</p><p>　　電機功率1.

42、5 kw</p><p>　　機床凈重/毛重330/380kg,350/400kg,390/450kg</p><p>　　底座凈重/毛重58/70kg</p><p>　　主機外形尺寸1430,1540,1845×680×515mm</p><p>　　主機包裝尺寸2080×790×1480mm<

43、;/p><p>　　底座包裝尺950×790×870mm</p><p>　　2.3進給系統(tǒng)的設計</p><p>　　考慮到該數(shù)控系統(tǒng)是開環(huán)控制，沒有位置反饋，故進給系統(tǒng)盡可能的要減少中間傳動環(huán)節(jié)。本車床的X、Z兩軸進給系統(tǒng)去掉了原來的進給系統(tǒng)的中間傳動環(huán)節(jié)，直接采用了步進電機+剛性聯(lián)軸器+滾珠絲桿的傳動方案。拆除原來的絲桿，增加少量的機械附件，就

44、可安裝步進電機及滾珠絲桿螺母副。</p><p>　　2.4 控制系統(tǒng)的軟件部分</p><p>　　該車床控制系統(tǒng)采用西門子808系統(tǒng)。其功能主要有讀取零件的加工G代碼，編輯和編譯G代碼，仿真加工(包括加工前仿真和與加工同步仿真)，回參考點，手工對刀，加工中斷，超程軟限位等功能。它可處理進給速度，主軸速度及轉速方向，刀具信息，M功能等多種加工信息。加工過程中，軟件界面的狀態(tài)欄還可以顯示出

45、刀具當前的坐標，加工狀態(tài)，加工時間等信息。</p><p>　　2.5 改造后機床的特點</p><p>　　(1)具有與原機床一致的剛度與強度.</p><p>　　(2)具有與原機床一致的加工范圍。</p><p>　　(3)縱向進給直線度與原機床一樣，其運動精度則有數(shù)控系統(tǒng)和縱向電機、滾珠絲杠的精度保證。</p><

46、p>　　(4)橫向進給的直線度和運動精度全部有改造部分的制造和裝配精度保證。</p><p>　　(5)可充分利用機床床身部分的已加工表面作為改造部分的定位和測量基準。</p><p>　　第三章 機床的電氣改造</p><p>　　3.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　機床數(shù)控系統(tǒng)(CNC系統(tǒng))是數(shù)控機床的控制核心，隨著機床數(shù)控

47、技術的不斷發(fā)展與進步，提高了數(shù)控機床的整體性能，尤其是它的加工精度和生產(chǎn)效率提高得更為顯著，現(xiàn)在，數(shù)控機床已在機械工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用。</p><p>　　基于操作面板的緊湊型數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 808D車削和 SINUMERIK808D 銑削極其堅固耐用并且非常容易維護。強大的數(shù)控功能能夠在很短的加工時間內(nèi)實現(xiàn)極佳的工件加工精度。借助 SINUMERIK808D在線向導從調(diào)試到生產(chǎn)直至銷售的所有

48、機床加工步驟的培訓費用可降至最低。(如圖3-1)</p><p>　　圖3-1西門子808D操作面板</p><p><b>　　3.1.1 優(yōu)點</b></p><p>　　(1)緊湊、耐用、并且免維護的操作面板型數(shù)控系統(tǒng)預裝車床專用的系統(tǒng)軟件</p><p>　　(2)無需在機柜上鉆孔的智能卡扣安裝</p&g

49、t;<p>　　(3)使用 USB 接口的即插即用機床控制面板</p><p>　　(4)現(xiàn)代化的數(shù)控系統(tǒng)確保了系統(tǒng)性能和精度</p><p>　　(5)SINUMERIK 808D 在線向導可以幫助學習、研究、簡化最新的數(shù)控系統(tǒng)技術</p><p>　　(6)SINUMERIK Operate BASIC人機界面與 SINUMERIK 828D 和

50、840D 類似的便捷操作</p><p>　　(7)SINUMERIK program GUIDE BASIC全面的工藝循環(huán)用于通過圖形輸入界面方便地輸入車削和鉆削循環(huán)</p><p>　　(8)手動機床功能帶有手輪控制平床身機床的簡單半自動加工</p><p>　　(9)通過 U 盤的簡單數(shù)據(jù)傳</p><p><b>　　

51、3.2 軟件功能</b></p><p><b>　　(1)CNC功能</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件的開放性和友好界面，幫助性的編程方式。定義的固定循環(huán)并使用戶很方便地根據(jù)其加工特性進行編寫自己的固定循環(huán)，用戶集成的G代碼功能。M功能和PLC功能的調(diào)用子程序，E參數(shù)(用戶可以通過E參數(shù)來讀取或改變CNC的數(shù)值)。</p><p&

52、gt;　　強大的通訊功能(RS232IRS4221RS485) ，邊加工邊傳輸功能。提高了計算機的CAD/CAM程序的加工能力。</p><p>　　完善的絲杠螺距補償。FANUC的螺距補償為線性補償，補償中僅把相應的拐點坐標值輸入即可。并且沒有固定的距離和補償值的限制。</p><p><b>　　(2)PLC功能</b></p><p>　

53、　梯形圖的PLC程序，多任務的PLC程序的編程結構，提高了PLC程序的編寫和可讀性。梯形圖PLC程序在屏幕上的動態(tài)顯示，方便了最終用戶的維修。豐富的PLC和CNC交換信息量, PLC圖形界面的管理。</p><p>　　(3)強大的編程軟件</p><p>　　GSKCC軟件。Windows環(huán)境下并運行在PC計算機上，PLC程序的編寫工具，方便的機床程序管理。簡便的通訊能力(PCIONC間

54、為主從關系，所有操作均在PC側完成)，動態(tài)的PLC程序顯示(PC側)。</p><p>　　GSKCC軟件Windows環(huán)境并運行在PC計算機。調(diào)整NC的機床參數(shù)和伺服系統(tǒng)，圖形的動態(tài)響應，強大的優(yōu)化功能，方便地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。</p><p><b>　　3.3 系統(tǒng)的功能</b></p><p>　　西門子808系統(tǒng)為全功能型，下列一些功能增

55、加了系統(tǒng)的應用范圍和操作的方便:</p><p>　?、貱s軸輪廓控制:可以省掉Cf軸，用主軸的轉動作為回轉坐標與其它直線軸插補，加工輪廓曲線。②剛性攻絲:Z軸進給與主軸轉動同步，不用彈簧卡頭實現(xiàn)攻絲，從而提高了螺紋的加工精度。③PMC軸控制:用梯形圖程序控制伺服進給軸，用于回轉軸分度或定量位置進給。0-C系統(tǒng)PMC可控制2個進給軸。④主軸雙刀架。⑤0.1um分辨率:系統(tǒng)分辨率標準設定為1urn?？捎脜?shù)設定為其

56、1/10.⑥加工程序的后臺編輯:自動切削過程中可以編輯新的程序。⑦菜單編程。⑧圖形會話在線自動編程:有多種形式，最新的是符號指令形式，易學，易操作。有工藝參數(shù)語句。⑨用戶宏程序:一種參量編程軟件包，用來編制加工程序(適合于成組工藝)或者用其接口變量編制PMC程序，控制CNC的運行狀態(tài)。</p><p>　　CNC是本系統(tǒng)的核心部分，用以完成人機對話與通訊，解釋機械加工語言，分配加工任務，以及協(xié)調(diào)各功能模塊的工作等

57、。進給控制部分選用NUMDRIVE交流伺服系統(tǒng)，根據(jù)計算以及參考同類型機床，縱向(Z軸)選36N.m交流何服電機，橫向(X軸)選用22N.m電機，實現(xiàn)位置、速度雙閉環(huán)控制，以實現(xiàn)機床精確的進給運動。輔助控制部分包括機床的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)與主軸運動等方面的控制。同時在主軸箱內(nèi)安裝編碼器，以構成加工螺紋所需的主輸系統(tǒng)(c軸)。選用IOO Opmr的編碼器，由于主軸大齒輪為128齒(m=5)，故編碼器前端齒輪選用20齒，其速比為6.4:1,

58、則主軸每轉一轉，編碼器將返回6400個脈沖，經(jīng)四分頻后，每轉計數(shù)脈沖為25600，分辨率為50.625秒/脈沖，完全滿足數(shù)控系統(tǒng)對C軸的反饋精度要求。</p><p>　　3.4 PLC的功能</p><p>　　3.4.1 PLC的基本結構及工作原理</p><p>　　PLC采用的是典型的計算機結構，主要包括CPU,RAM,ROM和輸入、輸出接口電路等。其內(nèi)部采

59、用總線結構，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把PLC看作一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量->PLC->輸出變量組成，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入變量:它們經(jīng)PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運算或其他各種運算、處理后送到輸出端子，他們是PLC的輸出變量。由這些輸出變量對外圍設備進行各種控制。這里可將PLC看作一個中間處理器或變換器，以將輸入變量變換為輸出變量。(如圖4-1)&l

60、t;/p><p>　　圖4-1西門子808D系統(tǒng)圖</p><p>　　3.4.2 PLC與CNC機床的聯(lián)接方式</p><p>　　CNC數(shù)控系統(tǒng)的控制信號有兩類:一類是高速信號,主要用于各個坐標軸的插補運動;另一類是低速信號，主要用于控制主軸電機的正、反運轉、接觸器、電磁閥的通斷等開關t，低速信號的控制對象主要一些商電壓或大電流的強電設備，其控制采用可編程序控制器，

61、具有可靠性高，柔性好等特點，而且隨粉可編程控制器本身性能價格比不斷提高，在現(xiàn)代CNC, FMS系統(tǒng)中的應用有不斷上升的趨勢。目前，數(shù)控機床PLC的形式有兩種:一種是采用單獨的CPU完成PLC功能，即配有</p><p>　　專門的PLC, PLC在CPU外部，稱為外裝型PLC;第二種是采用數(shù)控氛統(tǒng)與PLC合用一個CPU的方法.PLC在CPU內(nèi)部，稱為內(nèi)裝型PLC. FANUC數(shù)控系統(tǒng)采用內(nèi)裝型PLC。</p

62、><p>　　可編程控制器與CNC機床的聯(lián)接方式本質(zhì)上是外電路聯(lián)接方法，系統(tǒng)I/0口發(fā)出控制指令，使可編程控制器輸入端無觸點開關通斷，通過CNC數(shù)控完成可編程控制器對機床強電的邏輯控制。CNC機床的被控對象有帶動主軸旋轉的主電機、大量開關量、伺服電機等，可編程控制器與CNC機床的強電、CNC數(shù)控裝里1/0口的聯(lián)接可歸納為三部分。</p><p>　　3.4.3 PLC輸入輸出端與機床面板信號聯(lián)

63、接</p><p>　　FANUC機床操作面板有多達39個自定義鍵。面板與系統(tǒng)采用光纖連接。結合該機床控制操作的自身特點要求，在機床面板上定義了一些操作鍵，完全滿足了機床控制的要求。</p><p>　　CNC數(shù)控機床操作面板上有按鈕、旋鈕開關、波段開關和指示燈等.按鈕、旋鈕開關和波段開關直接與可編程控制器的愉入端接線柱相連，指示燈接線直按與PLC輸出端接線柱相連，指示燈的亮暗取決于相應的

64、PLC輸入端的開關狀態(tài)及固化在PCROM卡中的梯形圈程序。</p><p>　　3.4.4 PLC輸出端與機床強電信號聯(lián)接</p><p>　　PLC在CNC機床中的主要作用是控制強電部分.如:主控電源、伺服電源、刀架電機正反轉、主軸風扇、潤滑電機勢。由于流過強電電路的電流很大，在PLC輸出瑞都接有保護用繼電器。在每一個交流緣圈兩側并聯(lián)阻容電路以吸收由于線圈通斷時產(chǎn)生的浪涌電流.為了提商電

65、機運行的可非性，在接觸移線翻電路中加有互鎖</p><p>　　保護觸點。同理，每個電機的運行程序控制邏輯都固化在PCROM卡中，受機床操作面板開關和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。</p><p>　　3.4.5 PLC輸入端與CNC機床數(shù)控裝盆I/O接口的聯(lián)接</p><p>　　可編程控制器物出端的通斷是由其物入端通斷狀態(tài)及梯形圖程序決定的，CNC機床數(shù)控裝I與可編程控制

66、器的聯(lián)接是通過軟開關直接控制PLC粕入端的通斷.以決定PLC輸出端的狀態(tài).從數(shù)控裝置I/0口的信息流向分析，可以分為兩種情況:一是數(shù)控裝!從1/0口輸出指令，控制PLC完成相應的動作;另一種是檢測PLC輸入口的開關狀態(tài)，數(shù)控裝里的I/0口是輸入信號，數(shù)控裝登根據(jù)輸入信號的性質(zhì)做出相應的控制。</p><p><b>　　3.5小結</b></p><p>　　本次采用

67、的西門子808Dde系統(tǒng)是由于西門子在現(xiàn)代社會中運用比較廣泛,并且售后服務比較好,PLC和NC數(shù)據(jù)都是廠家給的,應用比較方便.</p><p>　　第四章 主運動傳動系統(tǒng)總體方案的確定</p><p>　　4.1 主運動傳動系統(tǒng)的設計</p><p>　　主傳動系統(tǒng)的設計主要是根據(jù)變速傳動系統(tǒng)的不同類型而決定的，而變速系統(tǒng)的類型應兼顧縮短變速所需的時間并能簡化傳動

68、系統(tǒng)機構等因素綜合來選擇、設計。</p><p>　　傳動系統(tǒng)的類型主要有三種：</p><p>　　4.2數(shù)控機床主傳動方式及其特點</p><p><b>　　4.2.1齒輪傳動</b></p><p>　　所謂齒輪傳動是采用少數(shù)幾對齒輪降速，用液壓撥叉自動變速，電機主軸仍為無級變速，并實現(xiàn)主軸的正反啟動、停止、制動

69、。 齒輪傳動在扭矩輸出方面沒有其他的傳動方式可以超過，因此一般要求極高扭矩輸出的情況下使用?？梢酝ㄟ^齒輪組的切換得到不同的轉速比，從而適應更廣泛的加工需求。缺點是噪音大，發(fā)熱大，無法用于高轉速的應用。</p><p><b>　　4.2.2皮帶傳動</b></p><p>　　皮帶傳動又稱為同步齒形帶傳動，使用直流或交流主軸伺服電機，由同步齒形帶傳動至主軸傳

70、動。 皮帶傳動的主軸箱及主軸結構設計相對簡單，同時主軸部件剛性好，傳動效率高、平穩(wěn)、噪聲小，不需潤滑。通常是減速傳動，另外使用較小的電機也可以獲得更好的低速性能，但無法實現(xiàn)轉速比的切換。適用于中檔機床，高端鏜銑類數(shù)控設備上已經(jīng)很少看到這種傳動方式了。</p><p><b>　　4.2.3電機直聯(lián)</b></p><p>　　主軸電機和主軸之間使用聯(lián)軸器直接聯(lián)

71、接，結構簡單，避免了皮帶方式皮帶打滑和皮帶振動等問題，這種方式應處理好散熱、潤滑，一般應用于高速機床、鏜銑類的數(shù)控設備上。</p><p><b>　　4.3 小結</b></p><p>　　經(jīng)過調(diào)研、查閱資料可知，大部分數(shù)控機床采用分級變速機構，并采用電磁離合器進行自動變速，而經(jīng)濟型數(shù)控機床大多數(shù)是在原有普通機床的基礎上進行改進，并采用簡單的數(shù)控系統(tǒng)變速進給機構，

72、自動刀架，具有經(jīng)濟的突出特點，現(xiàn)在這種機床在小型、私營企業(yè)正被大量使用，但也存在一些如在加工過程中不能自動變速等缺點，為了使能設計的機床在時常上更具競爭力，因此采用無級變速傳動系統(tǒng)中的機械無級變速器。</p><p>　　第五章 機床進給傳動系統(tǒng)的改造</p><p><b>　　5.1機床進給系統(tǒng)</b></p><p>　　5.2 滾珠絲杠

73、的選用及支承方式</p><p>　　數(shù)控機床的進給系統(tǒng)要獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠螺母本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支承的結構剛度也是不可忽視的因素。螺母座、絲杠端部的軸承及其支承加工的不精確性和它們在受力后的過量變形，都會給進給系統(tǒng)的傳動剛度帶來影響。</p><p>　　因此，螺母座的孔與螺母之間必須保持良好的配合，并應保證孔對端面的垂直度。螺母座應增加適當?shù)睦甙?，?/p>

74、加大螺母座和機床結合部件的面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。所以我本次設計中選用的是滾珠絲杠傳動。</p><p>　　5.3滾珠絲杠傳動的優(yōu)點</p><p>　　傳動效率高，以極小的滾動摩擦代替了傳統(tǒng)的滑動摩擦，大大減小的摩擦使?jié)L珠絲杠副的傳動效率獲得極大地提高，傳動效率達90%以上。進而，整個傳動副的驅動力矩減少至滑動絲杠副的1/3左右。因此，滾珠絲杠能夠順滑地實現(xiàn)兩種傳動方式

75、——將旋轉運動轉化為直線運動或者將直線運動轉化為旋轉運動。但應注意，由于滾珠絲杠副不能自鎖，有可逆性，絲杠立式和傾斜使用時，應增加制動裝置或平衡裝置。</p><p>　　精度高，由于滾珠絲杠副傳動效率達到90%以上，因而發(fā)熱率大大降低，熱變形就小，若使用的絲杠螺母預緊后，可以完全消除間隙，使設備獲得很高的定位精度和重復定位精度。</p><p>　　摩擦阻力小，幾乎與運動速度無關，動靜摩

76、擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；</p><p>　　磨損小、壽命長。滾珠絲杠副中的主要零件，均經(jīng)熱處理，具有很高的硬度及表面光潔度，再加上滾動摩擦的摩損很小，因而具有良好的耐磨性，實際壽命往往大于理論壽命。</p><p>　　5.4縱向進給系統(tǒng)的設計計算</p><p>　　5.4.1切削力計算</p><p><

77、;b>　　最大切削功率</b></p><p>　　式中 ——主電動機功率，CQ6132車床 =7.5KW</p><p>　　——主傳動系統(tǒng)的總效率，一般0.7~0.85，取 =0.8</p><p>　　切削功率應在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力（或轉矩）和最大切削速度（或速）來計算，即</p><p>　　式中 —

78、—主切削力， ；</p><p>　　——最大切削速度，按用硬質(zhì)合金刀具半精車鋼件時的速度取 =100m/min.</p><p>　　在一般外圓車削時=（0.1~0.55） ， =（0.15~0.65） </p><p>　　取=0.48 =1728N， =0.58 =2088N；</p><p>　　式中 、 ——縱向、橫向切削力分力

79、。</p><p>　　5.4.2滾珠絲杠副的選型和驗算</p><p>　　滾珠絲杠副的選型和驗算主要是型號的選擇和性能驗算。</p><p>　　滾珠絲杠的選用設計，一般必須已知下列條件：絲杠的最大軸向載荷 （或平均工作載荷 ）、使用壽命T、絲杠的工作長度（或螺母的有效行程）、絲杠的轉速 （或平均轉速）、絲杠的運轉狀態(tài)等，以縱向為例，可按以下步驟計算：（1）滾珠

80、絲杠軸向進給切削力的計算</p><p>　　縱向進給為綜合型導軌，滾珠絲杠軸向進給切削力=K + （ +W）=2691.2N </p><p>　　式中 W——移動部件的質(zhì)量，N；</p><p>　　——導軌上的摩擦因數(shù)，取 =0.16；</p><p>　　K——考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，K=1.15。</p><

81、;p>　?。?）滾珠絲杠平均轉速的計算</p><p>　　最大切削力下的進給速度 （r/min），可取最高進給速度的1/2~1/3（取為1/2），縱向最大進給速度為0.6m/min，絲杠導程選 =6mm，則滾珠絲杠平均轉速</p><p>　?。?）滾珠絲杠壽命的計算</p><p>　　絲杠使用壽命取T=20000h（2班工作制10a），則絲杠的計算壽命&

82、lt;/p><p>　?。?）滾珠絲杠副承受的最大當量動載荷的計算</p><p>　　根據(jù)工作負載荷 、壽命L，滾珠絲杠副承受的最大當量動載荷</p><p>　　式中——運轉系數(shù)，取 =1.2； </p><p>　　——精度系數(shù)，滾珠絲杠副精度取為3級，則取 =1</p><p>　?。?）從滾珠絲杠尺寸系列表（或

83、產(chǎn)品樣本）中找出額定動載荷 略大于當量動載荷 ，同時考慮剛度要求，初選滾珠絲杠副的型號及有關參數(shù)。</p><p>　　（6）根據(jù)機床結構和工作要求（即循環(huán)方式、預緊方式、傳動精度、傳動效率等方面）從初選的幾個型號中挑選比較合適的公稱直徑、導程、負荷滾珠列數(shù)和滾珠圈數(shù)，確定某一型號。參照山東濟寧博特精密絲杠制造有限公司的產(chǎn)品樣本，CQ6132縱向進給滾珠絲杠副的型號選為：CDM4006—2.5—P3，是外循環(huán)插管

84、埋入式雙螺母墊片預緊絲杠副，其額定動載荷為14820N，強度足夠，剛球循環(huán)列數(shù)為1x2.5x2，精度等級為3級。其幾何參數(shù)如下：公稱直徑 = 40mm，導程 = 6mm，剛球直徑 = 3.969mm，絲杠底徑 = 35.2mm，預緊力 =2006N。</p><p>　　5.4.3剛度驗算的計算</p><p>　　滾珠絲杠副剛度的驗算，主要是驗算絲杠的拉伸或壓縮變形量 、滾珠與螺紋滾道接

85、觸變形量 和支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 之和應不大于機床精度所允許變形量的1/2。否則，應考慮選用較大直徑的滾珠絲杠副。滾珠絲杠的變形量計算步驟如下：</p><p>　　（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量 </p><p>　　式中 ——工作負載 引起導程 的變化量，</p&

86、gt;<p>　　由于兩端均采用角接觸球軸承，且絲杠又進行了預緊，故其拉壓剛度可比一端固定的絲杠提高4倍。其實際變形量為=1/4 =0.494x mm</p><p>　?。?）滾珠與螺紋滾道間接觸變形</p><p>　　滾珠絲杠副及軸承均進行預緊，滾珠與螺紋滾道接觸變形</p><p>　　式中 ——滾珠數(shù)量， ；</p><p

87、><b>　　——圈數(shù)；</b></p><p><b>　　——列數(shù)；</b></p><p>　　——每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù)。</p><p>　　對于CDM4006C—2.5， ，取整為158個。</p><p>　　因絲杠加有預緊力，可減少1/2，因此實際變形量= 0.0059/2 =

88、0.295x mm</p><p>　?。?）支承滾珠絲杠的軸承軸向接觸變形</p><p>　　支承滾珠絲杠的軸承為8107型推力球軸承，幾何參數(shù)為 =3.5mm，滾動體直徑 =6.35mm，滾動體數(shù)量 =18，軸承的軸向接觸變形</p><p>　　因施加預緊力，故實際變形量= /2=0.0039mm</p><p>　　根據(jù)以上計算，總

89、變形量= + + 11.8 </p><p>　　三級精度滾珠絲杠允許的螺距誤差為15 /m，故剛度足夠。</p><p>　　因為滾珠絲杠兩端都采用推力球軸承并預緊，因此不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，故不需穩(wěn)定性校核。</p><p>　　通過以上的計算，或得CDM4006—2.5—P3縱向進給系統(tǒng)的滾珠絲杠副，在數(shù)控改造CQ6132車床應用后，機床工作臺運轉平穩(wěn)、靈活、精度

90、高、噪音低，可以滿足實際生產(chǎn)加工要求。</p><p>　　5.4.4.滾珠絲杠副及預緊方式的選擇</p><p>　　滾珠絲杠副根據(jù)其滾珠的回轉方式可以分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，根據(jù)螺母的結構形式又可以分為雙螺母和單螺母。在進行改造時應根據(jù)具體情況和結構形式來定，由于外循環(huán)式絲杠副螺母回珠器在螺母外邊，所以很容易損壞而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，而內(nèi)循環(huán)式的回珠器在螺母副內(nèi)部，不存在卡死和脫落現(xiàn)象。由于

91、雙螺母不僅裝配、預緊調(diào)整等比單螺母方便，而且其傳動剛性比單螺母也好，所以只要結構和機床空間滿足要求，在普通機床數(shù)控化改造中多選內(nèi)循環(huán)式雙螺母結構。</p><p>　　按預加負載形式分，可分為單螺母無預緊、單螺母變位導程預緊、單螺母加大鋼球徑向預緊、雙螺母墊片預緊、雙螺母差齒預緊、雙螺母螺紋預緊。數(shù)控機床上常用雙螺母墊片式預緊，其預緊力一般為軸向載荷的1/3。</p><p>　　在本設計

92、中，我們采用雙螺母內(nèi)循環(huán)的形式，用雙螺母墊片預緊。</p><p>　　5.4.5滾珠絲杠的材料及熱處理</p><p>　　根據(jù)《金屬切削機床設計簡明手冊》P298表4-156，選擇的材料為CrWMn，所選熱處理為整體淬火。</p><p>　　5.5伺服驅動系統(tǒng)的選擇</p><p>　　早期的數(shù)控機床采用電液伺服驅動的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機

93、床基本上都采用全電氣伺服驅動系統(tǒng)。它可分為步進電機、直流伺服電動機和交流伺服電動機伺服驅動系統(tǒng)三類。</p><p>　　5.5.1步進驅動系統(tǒng)</p><p>　　步進驅動系統(tǒng)一般與脈沖增量插補算法相配合，目前均選用功率型步進電機作為驅動元件。它主要有反應式和混合式兩類。反應式價格較低，混合式價格較高，但混合式步進電機的輸出力矩大，運行頻率及升降速度快，因而性能更好。為克服步進電機低頻共

94、振的缺點，進一步提高精度，出現(xiàn)了性能更好的帶細分功能的步進電機驅動裝置，并得到了廣泛的應用。步進驅動系統(tǒng)在我國經(jīng)濟型數(shù)控領域和老式機床改造中起到了極其重要的作用。</p><p>　　5.5.2直流伺服驅動系統(tǒng)</p><p>　　直流伺服驅動系統(tǒng)從20世紀70年代到20世紀80年代中期，在數(shù)控機床領域占據(jù)了主導地位。大慣量直流電動機具有具有良好的寬調(diào)速特性，其輸出轉矩大，過載能力強。由于

95、電動機自身慣量較大，與機床傳動部件的慣量相當，因此，所構成的閉環(huán)系統(tǒng)安裝到機床上。此類電動機大多配有晶閘管全控或半控橋SCR-D調(diào)速裝置。為適于部分數(shù)控機床頻繁啟動、制動及快速定位的要求，又開發(fā)了直流中，小慣量伺服電動機以及大功率晶體管脈寬調(diào)制(PWM)驅動裝置。</p><p>　　5.5.3交流伺服驅動系統(tǒng)</p><p>　　由于直流伺服電動機使用機械換向，因此存在許多缺點。而直流伺

96、服電動機優(yōu)良的調(diào)速特性正是通過機械換向得到的，因而這些缺點無法克服。多年來，人們一直試圖用交流電動機代替直流電動機，其困難在于交流電動機很難達到直流電動機的調(diào)速性能。進入20世紀80年代之后，由于交流伺服電動機的材料、結構以及控制理論與方法的突破性進展，以及微電子技術和功率半導體器件的發(fā)展，使交流驅動裝置發(fā)展很快，目前已逐漸取代了直流伺服電動機。交流伺服電動機的最大優(yōu)點在于不需要維護，制造簡單，適合于在惡劣環(huán)境下工作。</p>

97、;<p>　　所以本次設計中采用的是西門子808D半閉環(huán)系統(tǒng),選擇的是交流伺服驅動系統(tǒng)。</p><p>　　5.6 進給系統(tǒng)的一些其它要求</p><p>　　5.6.1進給系統(tǒng)的潤滑</p><p>　　機床在運行過程中，各運動件之間存在摩擦，必須采用一定的潤滑及防護措施來減小其相對摩擦，從而提高機床的使用壽命。使用潤滑劑可提高耐磨性及傳動效率。潤

98、滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。潤滑脂的特點是黏度大，不易流失，因此不需經(jīng)常加換，使用方便，密封也較簡單。但其摩擦阻力大，機械效率低；流動性差，導熱系數(shù)小。因此僅適用于轉速不高的軸承，外露的齒輪和某些不易密封的主軸件等。潤滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油。</p><p>　　在此進給系統(tǒng)中，齒輪的轉速比較低，因此不能使油飛濺潤滑，在齒輪和軸承處采用潤滑脂來潤滑。在滾珠絲杠副中，也只能采用潤滑脂。</p>

99、<p><b>　　5.6.2 防護 </b></p><p>　　滾珠絲杠副和其他滾動摩擦的傳動器件一樣，應避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進入，因此必須裝有防護裝置。如果滾珠絲杠副在機床上外露，則應采用封閉的防護罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時將防護罩的一端連接在滾珠螺母的側面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護，

100、密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈，它采用硬質(zhì)塑料制成，其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反，并稍有間隙，這樣可避免摩擦力矩，但防塵效果差。工作中應避免碰擊防護裝置，防護裝置一有損壞應及時更換。</p><p>　　另外，對滾珠絲杠的安裝處應進行削邊。<

101、/p><p>　　第六章 支承件的改造</p><p><b>　　6.1支承件的特點</b></p><p>　　支承件是機床的基礎部件，包括床身、立柱、橫梁、底座、工作臺、箱體、升降臺等。它們之間有的互相固定連接，有的在導軌上運動。支承件在加工過程中受各種力和熱的作用會產(chǎn)生變形，從而改變執(zhí)行機構的正確位置或運動軌跡，影響加工精度和表面質(zhì)量。因此

102、必須采取一定的措施進步支承件抵抗受力變形和受熱變形的能力。</p><p><b>　　6.2導軌的現(xiàn)狀</b></p><p>　　導軌是伺服進給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，它對數(shù)控機床的剛度、精度與精度保持性等有著重要地影響，現(xiàn)代數(shù)控機床的導軌，對導向精度、精度保持性、摩擦特性、運動平穩(wěn)性和靈敏度都有更高地要求，在材料和結構上起了“質(zhì)”地變化，已不同于普通機床的導軌。&l

103、t;/p><p>　　6.3 導軌的類型及選取</p><p>　　導軌副是數(shù)控機床的重要部件之一，導軌的作用是使運動部件能沿一定軌跡運動，并承受運動部件及工件的重量和切削力。它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度、精度和精度保持性。數(shù)控機床導軌必需具有較高的導向精度、高剛度、高耐磨性，機床在高速進給時不振動、低速進給時不爬行等特性。目前數(shù)控機床使用的導軌主要有3種：滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。

104、</p><p><b>　　6.3.1滑動導軌</b></p><p>　　金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導移動裝置或設備并減少其摩擦的一種裝置。導軌表面上的縱向槽或脊，用于導引、固定機器部件、專用設備、儀器等。導軌又稱滑軌、線性導軌、線性滑軌，用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載， 同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的

105、直線運動。導軌按摩擦性質(zhì)分為：滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌、氣浮導軌。本課題采用了滑動導軌。</p><p><b>　　滑動導軌分為：</b></p><p>　?。?）矩形導軌如圖（6-1）-a：具有剛度高，承載能力大，制造，檢驗和維修方便。但是導軌不可避免地存在側間間隙，因而導向精度較差。</p><p>　?。?）三角形導軌如圖（6-1

106、）-b：導向性能與頂角α有關，α越小導向性越好，但α減小時導軌面當量摩擦系數(shù)加大；α角加大承載能力增加。支承導軌為凸三角形時，不易積存有較大積屑，也不易存潤滑油。支承導軌為凹三角形時，導軌副易產(chǎn)生動壓效應，但防塵性差。 </p><p>　?。?）燕尾形導軌如圖（6-1）-c：其高度較小，可承受顛覆力矩；但剛度差，制造、檢驗和維修都不方便。燕尾槽導軌，其特點是：結構緊湊，調(diào)整間隙方便，形狀較復雜，摩擦力偏大。&l

107、t;/p><p>　　（4）圓柱形導軌如圖（6-1）-d：易制造，不易積存較大積屑和潤滑油，磨損后難以調(diào)整和補償間隙。主要用于受軸向載荷的場合。</p><p>　　圖（6-1）：滑動導軌截面形狀</p><p>　　6.3.2． 滾動導軌</p><p>　　直線滾動導軌是目前最流行的一種新形式。直線滾動導軌主要由導軌體、滑塊、滾珠、保持器、端

108、蓋等組成。生產(chǎn)廠把滾動導軌的預緊力調(diào)整適當，成組安裝，所以這種導軌又稱為單元式直線滾動導軌。使用時，導軌固定在不運動部件上，滑塊固定在運動部件上。當滑塊沿導軌體移動時，滾珠在導軌和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動，并通過端蓋內(nèi)的滾道，從工作負荷區(qū)到非工作負荷區(qū)，然后再滾動到工作負荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導軌體和滑塊之間的移動變成了滾珠的滾動。為防止灰塵和臟物進入導軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊還有潤滑油注油杯。</p>

109、<p>　　滾動導軌的最大優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，比塑料導軌還??；運動輕便靈活，靈敏度高；低速運動平穩(wěn)性好，不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，定位精度高；耐磨性好，磨損小，精度保持性好；且潤滑系統(tǒng)簡單，為此滾動導軌在數(shù)控機床上得到普遍地應用。但是，滾動導軌的抗振性較差，結構復雜，對臟物較敏感，必須要有良好的防護措施。</p><p>　　6.3.3．液體靜壓導軌</p><p>　　靜壓導軌是在兩個

110、相對運動的導軌面間通入壓力油，使運動件浮起。工作過程中，導軌面上油腔中的油壓能隨著外加負載的變化自動調(diào)節(jié)，以平衡外負荷，保證導軌面始終處于純液體摩擦狀態(tài)。</p><p>　　靜壓導軌的摩擦系數(shù)極小（約為0.0005），功率消耗少，由于系統(tǒng)液體摩擦，故導軌不會磨損，因而導軌的精度保持性好，壽命長。油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性好、吸振性良好，導軌運行平穩(wěn)，既無爬行，也不產(chǎn)生振動。但靜壓導軌結構復

111、雜，并需要有一個具有良好過濾效果的液壓裝置，制造成本較高。目前，靜壓導軌較多地應用在大型、重型數(shù)控機床上。</p><p>　　目前，數(shù)控機床所使用的滑動導軌材料為鑄鐵對塑料或鑲鋼對塑料滑動導軌。導軌塑料常用聚四氟乙烯導軌軟帶和環(huán)氧型耐磨導軌涂層兩類。</p><p>　　為了進一步降低普通滑動導軌的摩擦系數(shù)，防止低速爬行，提高定位精度，為此在數(shù)控機床上普遍采用塑料作為滑動導軌的材料，使原

112、來鑄鐵-鑄鐵的滑動變?yōu)殍T鐵-塑料或鋼-塑料的滑動。</p><p>　　6.3.4塑料滑動導軌的特點</p><p>　　1)摩擦特性好。 除摩擦系數(shù)低外，塑料材料中含有青銅、二硫化鉬和石墨，因此其本身具有自潤滑作用，對潤滑油的供油量要求不高，采用間歇式供油即可。另外，塑料質(zhì)地較軟，即使嵌入細小的金屬碎屑、灰塵等，也不致于損傷金屬導軌面和軟帶本身，可延長導軌的使用壽命。 </