序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇數(shù)控車床論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

本文作者完成的設(shè)計(jì)主要包括根據(jù)一些原始數(shù)據(jù)（其中包括機(jī)床的類型、規(guī)格等）結(jié)合實(shí)際條件和情況對(duì)車床一些參數(shù)進(jìn)行擬定，再根據(jù)擬定的參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)方案的比較，確定傳動(dòng)方案。然后計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)，再估算齒輪的模數(shù)和各軸的軸徑，并對(duì)齒輪和軸的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核。除此之外，還要對(duì)箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些零件的選型，如電磁離合器的選擇等，從而完成對(duì)整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Abstract

Whatauthorofthistextstudynumericalcontrolmaintransmissionoflathemainly,themaindesignoftransmissioncanusefortoordinarytransformationoflathe,Inordertoadapttothecurrentsituationofthepresentindustrialdevelopmentoflatheofourcountry,havecertaineconomicbenefitsandsocialbenefit.

Thedesignthattheauthorofthistextfinishedincludesaccordingtosomeinitialdatamainly(type,specificationofincludingthelathe,etc.)Combineactualconditionandsituationdrafttosomeparametersoflathe,andthenaccordingtotheparameterdrafted,Carryonthecomparisonofthetransmissionscheme,confirmthetransmissionscheme.Itthencan''''tcalculateeverytransmissiontransmissionofthepacksthanandgearwheeltoothcount,estimatemodulusandtheeveryaxlefoot-pathsofaxleofgearwheelmore,Andchecktheintensity,rigidityofgearwheelandaxle.Inaddition,willdesignthemainstructureinthebodyofthecase,theselectingtypesofsomeparts,Electromagneticchoiceofclutch,etc.,finishtowholemaindesignoftransmissionforinstance.

Keywords：NCmachinetool;maindrivingsystem;design

這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我所從事設(shè)計(jì)的課題是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。此類數(shù)控車床屬于經(jīng)濟(jì)型中檔精度機(jī)床，這類機(jī)床的傳動(dòng)要求采用手動(dòng)與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速?？傮w的設(shè)計(jì)方案就是對(duì)傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對(duì)箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)、校核等。

為什么要設(shè)計(jì)此類數(shù)控車床呢？因?yàn)殡S著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營(yíng)企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數(shù)控系統(tǒng)，其功能雖然豐富，但成本高，對(duì)于這些中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)效率。我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機(jī)床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，突出的任務(wù)就是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動(dòng)化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)是擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的國(guó)家，而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動(dòng)化程度低，要想在近幾年內(nèi)用自動(dòng)和精密設(shè)備更新現(xiàn)有機(jī)床，不論是資金還是我國(guó)機(jī)床廠的能力都是辦不到的。因此，普通機(jī)床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方法之一。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，我國(guó)的國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能地降低價(jià)格。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有許多優(yōu)點(diǎn)。1）其降格便宜，且性能價(jià)格比適中，與進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床相比，前者只需一萬(wàn)元左右，后者則需十萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)元。因此，它特別適合于改造在設(shè)備中占有較大比重的普通車床，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。從提高資本效率出發(fā)，改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機(jī)床的原有功能和改造后的新增功能，提高機(jī)床的使用價(jià)值。2）適用于多品種、中小批量產(chǎn)品的適應(yīng)性強(qiáng)。在普通車床上加工的產(chǎn)品，大都可在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上進(jìn)行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應(yīng)和達(dá)到批量生產(chǎn)的要求。3）相對(duì)于普通車床，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。數(shù)控有較高的加工精度，加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好，合格率高。4）采用數(shù)控車床，能解決復(fù)雜的加工精度，還能節(jié)約大量工裝費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。5）采用此類車床，還能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度將工人從緊張、繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。6）可以提高工人素質(zhì)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)擴(kuò)大了工人的視野，帶動(dòng)了學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了工廠的技術(shù)進(jìn)步。7）增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后，提高了加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時(shí)又保持“萬(wàn)能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的應(yīng)變能力，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是主電機(jī)采用雙速電機(jī)，這樣可以簡(jiǎn)化箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。操縱方式并非是完全數(shù)控，而是采用采用手動(dòng)與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速。本設(shè)計(jì)就是對(duì)在我國(guó)應(yīng)用非常廣泛的C6型數(shù)控車床進(jìn)行的改造，具有廣泛的適應(yīng)性。C6型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

總體的設(shè)計(jì)方案就是對(duì)傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對(duì)箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)、校核等。設(shè)計(jì)時(shí)一要注意設(shè)計(jì)的科學(xué)性和條理性，另一點(diǎn)就是要注意和實(shí)際的結(jié)合。設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)(經(jīng)驗(yàn))設(shè)計(jì)方法。作為一名尚未畢業(yè)的大學(xué)生，經(jīng)驗(yàn)自然是我們所欠缺的，所以除了老師的指導(dǎo)，最主要的就是借鑒書上的設(shè)計(jì)方法。書上雖然不會(huì)有完全相同的示例，但一些其他類型的主軸箱設(shè)計(jì)方法在這個(gè)課題上同樣適用，適用也只是大體上的適用，具體到一些細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)就需我們自己查設(shè)計(jì)手冊(cè)了。比如說(shuō)其中涉及到電磁離合器的設(shè)計(jì)就需自己解決。雖然我們很缺乏設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但還應(yīng)處處從實(shí)際出發(fā)。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析、參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢(shì)，更應(yīng)了解我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)水平，使設(shè)計(jì)的機(jī)床、機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效益。從小處講，指對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)床零部件的制造、裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的、切實(shí)的考慮和分析，對(duì)推薦的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和資料要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行取舍。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解和掌握結(jié)合實(shí)際、綜合思考的設(shè)計(jì)方法。

總體設(shè)計(jì)方案擬定

1．1擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)

機(jī)床設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，了解極限轉(zhuǎn)速、和級(jí)數(shù)Z、主傳動(dòng)電機(jī)功率N。

1．2運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖。傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是式樣眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)的主軸變速箱。分離傳動(dòng)的主軸箱與變速箱；擴(kuò)大變速范圍可以用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪機(jī)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速型式上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。然后計(jì)算各傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)。

1．3動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)

估算齒輪模數(shù)m和軸頸d，選擇和計(jì)算離合器。

將各傳動(dòng)件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計(jì)。

1．4軸和齒輪的驗(yàn)算

在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一根傳動(dòng)軸和齒輪的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核。

1．5主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)

主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制的。圖上各零部件要表達(dá)清楚，并標(biāo)明尺寸和配合。

目錄

0引言1

1總體設(shè)計(jì)方案擬定3

1．1擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)(、、Z)3

1．2運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3

1．3動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)3

1．4軸和齒輪的驗(yàn)算3

1．5主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)3

2參數(shù)擬定4

2.1車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)4

2.2各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定4

3．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)5

3．1主擬定傳動(dòng)方案5

3．2傳動(dòng)方案的比較5

3．2．1采用單速電機(jī)5

3．2．2采用雙速電機(jī)6

3．3各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算7

3．4各軸轉(zhuǎn)速的確定方法9

3．4．1Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速9

3．4．2中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速9

3．5轉(zhuǎn)速圖擬定10

4動(dòng)力計(jì)算11

4.1齒輪的計(jì)算11

4.1.1確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)（查表法）11

4．1.2確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計(jì)算法）并校核12

4．1.3齒輪的精度設(shè)計(jì)；15

4.2電磁離合器的選擇和使用19

5軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算21

5.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21

5.2軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例)21

5.2.1選擇軸的材料22

5.2.2初估軸徑22

5.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22

5．2.4軸的受力分析23

5.3軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)25

6主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì)28

6.1箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)28

6.2設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例)28

7結(jié)論31

致謝32

參考文獻(xiàn)33

附件清單34

附件清單

1數(shù)控車床總裝圖CK-000A3一張

2主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖CK-001A0一張

3內(nèi)隔套零件圖CK-101A4一張

4齒輪零件圖CK-102A3一張

5齒輪零件圖CK-103A3一張

6齒輪零件圖CK-108A3一張

7擋油環(huán)零件圖CK-114A4一張

8擋油環(huán)零件圖CK-115A3一張

9主軸零件圖CK-116A1一張

10軸承透蓋零件圖CK-117A3一張

11齒輪零件圖CK-118A3一張

12齒輪零件圖CK-120A3一張

13Ⅰ軸零件圖CK-121A3一張

14內(nèi)隔套零件圖CK-122A4一張

15內(nèi)隔套零件圖CK-123A4一張

16帶輪零件圖CK-124A3一張

17軸承透蓋零件圖CK-125A4一張

18外隔套零件圖CK-126A4一張

19齒輪零件圖CK-127A4一張

20內(nèi)隔套零件圖CK-129A4一張

21齒輪零件圖CK-131A3一張

22內(nèi)隔套零件圖CK-132A4一張

23齒輪零件圖CK-133A3一張

24外隔套零件圖CK-134A4一張

25內(nèi)隔套零件圖CK-135A4一張

26床頭箱零件圖CK-139A0一張

27端蓋零件圖CK-140A4一張

28外隔套零件圖CK-143A4一張

29軸承透蓋零件圖CK-146A3一張

30傳動(dòng)鍵零件圖CK-147A4一張

篇（2）

如果對(duì)所用的普通車床和長(zhǎng)時(shí)間使用的車床不進(jìn)行改造，僅購(gòu)買新的數(shù)控車床，則會(huì)增加許多生產(chǎn)廠家設(shè)備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對(duì)普通車床及長(zhǎng)時(shí)間使用的車床進(jìn)行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。

由于進(jìn)行數(shù)控化改造對(duì)于改造廠家來(lái)說(shuō)，較雜又亂，但如何對(duì)改造的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量控制則是我們一直以來(lái)需要探討的問題，在此談一下如何進(jìn)行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。

普通車床數(shù)控改造分為新機(jī)改造和舊機(jī)改造，新機(jī)改造是用戶購(gòu)買普通車床或普通光機(jī)（指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?，改造廠家根據(jù)其要求進(jìn)行數(shù)控化改造。舊機(jī)改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進(jìn)行翻新并進(jìn)行數(shù)控化改造。其中舊機(jī)改造包括大修車床改造和用戶舊機(jī)部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機(jī)械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點(diǎn)和檢驗(yàn)過程。

1新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造

(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機(jī)。

(2)增加電動(dòng)刀架和主軸編碼器。

(3)增加軸向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，限制運(yùn)行超程的行程開關(guān)，加裝變頻器（客戶需要）以及為了加工和安全所需的電氣部分。

(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮。

(5)據(jù)需要增加防護(hù)設(shè)施，如各向絲桿的防護(hù)罩，安全防護(hù)門，行程開關(guān)的防護(hù)裝置。

2新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造的不同點(diǎn)

(1)新機(jī)改造的主軸和尾座部分未進(jìn)行改動(dòng)，主軸部分和尾座部分無(wú)須進(jìn)行再改造。

(2)舊機(jī)大修車床由于經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用，導(dǎo)軌已磨損，為了保證大修后，能繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用而不變形，必須經(jīng)過淬火工序，然后磨導(dǎo)軌，且磨導(dǎo)軌后必須保證導(dǎo)軌硬度≥HRC47。

(3)舊機(jī)大修車床應(yīng)根據(jù)客戶需要對(duì)主軸部分和尾座部分進(jìn)行改造和調(diào)整。

3新機(jī)改造和大修機(jī)床改造的精度檢驗(yàn)是檢驗(yàn)的重要項(xiàng)目

精度檢驗(yàn)執(zhí)行JB/T8324.1-1996《簡(jiǎn)式數(shù)控臥式車床精度》。

4新車床改造的精度質(zhì)量控制如下

(1)鏟刮檢驗(yàn)。新車床改造經(jīng)過對(duì)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進(jìn)行配刮、對(duì)滾珠絲桿副托架與床鞍進(jìn)行配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動(dòng)。檢驗(yàn)方法如下：用配合面進(jìn)行涂色，相互配合面進(jìn)行結(jié)合，并相對(duì)摩擦，然后對(duì)鏟刮面進(jìn)行鏟刮點(diǎn)數(shù)檢驗(yàn)，并對(duì)結(jié)合處用塞尺進(jìn)行結(jié)合程度檢驗(yàn)，其中刮研點(diǎn)不得低于6點(diǎn)/25*25mm，0.03mm的塞尺塞結(jié)合處，不入。

(2)絲桿與導(dǎo)軌平行度檢驗(yàn)：裝配絲桿時(shí)，絲桿與導(dǎo)軌的平行度必須≤0.02mm。

(3)精度檢驗(yàn)的G1項(xiàng)中導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(只許凸)應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。

(4)精度檢驗(yàn)中的主軸部分精度G4、G5、G6項(xiàng)也應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。

(5)G11項(xiàng)床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為改造廠家質(zhì)量控制的重點(diǎn)項(xiàng)目。5用戶大修車床改造的精度檢驗(yàn)

由于進(jìn)行了磨導(dǎo)軌，基準(zhǔn)面已變動(dòng)，所以精度檢驗(yàn)中的所有項(xiàng)目必須進(jìn)行檢驗(yàn)，且應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，以保證改造后的使用性能。

6大修車床改造和新機(jī)改造的其它質(zhì)量重要控制點(diǎn)

(1)銹蝕檢查：各橫、縱向?qū)к壝?，主軸、主軸法蘭盤，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施，如清洗干凈后，用脂等進(jìn)行防銹檢查：鏟刮面、絲桿和軸承在進(jìn)行裝配前必須清洗干凈，不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質(zhì)；電箱內(nèi)側(cè)、防護(hù)罩內(nèi)側(cè)無(wú)灰塵、臟物。

(3)滲漏檢查：大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持，大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有，必須有冷卻裝置，且以上和冷卻中接頭處，油、水箱等處都不得有滲漏現(xiàn)象。

(4)機(jī)床噪聲、溫升、轉(zhuǎn)速、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)：

①主軸在各種轉(zhuǎn)速下連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)4min，其中最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不小于2小時(shí)。整機(jī)空運(yùn)行時(shí)間≥16h，對(duì)圓弧、螺紋、外圓、端面等循環(huán)車削進(jìn)行模擬空運(yùn)行試驗(yàn)。

②主軸軸承溫度穩(wěn)定后，測(cè)軸承溫度及溫升滾動(dòng)軸承：溫度≤70℃，溫升≤40℃；滑動(dòng)軸承：溫度≤60℃，溫升≤30℃。

③機(jī)床噪聲聲壓級(jí)空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下≤83dB(A)，且機(jī)床有無(wú)不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)明顯振動(dòng)、顫動(dòng)和爬行現(xiàn)象。

④機(jī)床連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)在規(guī)定連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，無(wú)故障，運(yùn)行可靠，穩(wěn)定。

(5)用戶更換部件（包括機(jī)床部分的維修）的改造：由于車床更換部件的改造項(xiàng)目較多，主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機(jī)、軸向軸承和系統(tǒng)。

①更換主軸軸承：由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度，必須在更換軸承后，先行檢驗(yàn)主軸的噪聲在無(wú)異常的情況下，整機(jī)噪聲聲壓級(jí)不得超過83dB（A），然后進(jìn)行加工精度檢驗(yàn)，并檢驗(yàn)加工工件的表面粗糙度。

篇（3）

如果對(duì)所用的普通車床和長(zhǎng)時(shí)間使用的車床不進(jìn)行改造，僅購(gòu)買新的數(shù)控車床，則會(huì)增加許多生產(chǎn)廠家設(shè)備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對(duì)普通車床及長(zhǎng)時(shí)間使用的車床進(jìn)行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。

由于進(jìn)行數(shù)控化改造對(duì)于改造廠家來(lái)說(shuō)，較雜又亂，但如何對(duì)改造的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量控制則是我們一直以來(lái)需要探討的問題，在此談一下如何進(jìn)行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。

普通車床數(shù)控改造分為新機(jī)改造和舊機(jī)改造，新機(jī)改造是用戶購(gòu)買普通車床或普通光機(jī)（指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻脑鞆S家根據(jù)其要求進(jìn)行數(shù)控化改造。舊機(jī)改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進(jìn)行翻新并進(jìn)行數(shù)控化改造。其中舊機(jī)改造包括大修車床改造和用戶舊機(jī)部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機(jī)械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點(diǎn)和檢驗(yàn)過程。

1新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造

(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機(jī)。

(2)增加電動(dòng)刀架和主軸編碼器。

(3)增加軸向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，限制運(yùn)行超程的行程開關(guān)，加裝變頻器（客戶需要）以及為了加工和安全所需的電氣部分。

(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮。

(5)據(jù)需要增加防護(hù)設(shè)施，如各向絲桿的防護(hù)罩，安全防護(hù)門，行程開關(guān)的防護(hù)裝置。

2新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造的不同點(diǎn)

(1)新機(jī)改造的主軸和尾座部分未進(jìn)行改動(dòng)，主軸部分和尾座部分無(wú)須進(jìn)行再改造。

(2)舊機(jī)大修車床由于經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用，導(dǎo)軌已磨損，為了保證大修后，能繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用而不變形，必須經(jīng)過淬火工序，然后磨導(dǎo)軌，且磨導(dǎo)軌后必須保證導(dǎo)軌硬度≥HRC47。

(3)舊機(jī)大修車床應(yīng)根據(jù)客戶需要對(duì)主軸部分和尾座部分進(jìn)行改造和調(diào)整。

3新機(jī)改造和大修機(jī)床改造的精度檢驗(yàn)是檢驗(yàn)的重要項(xiàng)目

精度檢驗(yàn)執(zhí)行JB/T8324.1-1996《簡(jiǎn)式數(shù)控臥式車床精度》。

4新車床改造的精度質(zhì)量控制如下

(1)鏟刮檢驗(yàn)。新車床改造經(jīng)過對(duì)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進(jìn)行配刮、對(duì)滾珠絲桿副托架與床鞍進(jìn)行配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動(dòng)。檢驗(yàn)方法如下：用配合面進(jìn)行涂色，相互配合面進(jìn)行結(jié)合，并相對(duì)摩擦，然后對(duì)鏟刮面進(jìn)行鏟刮點(diǎn)數(shù)檢驗(yàn)，并對(duì)結(jié)合處用塞尺進(jìn)行結(jié)合程度檢驗(yàn)，其中刮研點(diǎn)不得低于6點(diǎn)/25*25mm，0.03mm的塞尺塞結(jié)合處，不入。

(2)絲桿與導(dǎo)軌平行度檢驗(yàn)：裝配絲桿時(shí)，絲桿與導(dǎo)軌的平行度必須≤0.02mm。

(3)精度檢驗(yàn)的G1項(xiàng)中導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(只許凸)應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。

(4)精度檢驗(yàn)中的主軸部分精度G4、G5、G6項(xiàng)也應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。

(5)G11項(xiàng)床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為改造廠家質(zhì)量控制的重點(diǎn)項(xiàng)目。

5用戶大修車床改造的精度檢驗(yàn)

由于進(jìn)行了磨導(dǎo)軌，基準(zhǔn)面已變動(dòng)，所以精度檢驗(yàn)中的所有項(xiàng)目必須進(jìn)行檢驗(yàn)，且應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，以保證改造后的使用性能。

6大修車床改造和新機(jī)改造的其它質(zhì)量重要控制點(diǎn)

(1)銹蝕檢查：各橫、縱向?qū)к壝?，主軸、主軸法蘭盤，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施，如清洗干凈后，用脂等進(jìn)行防銹檢查：鏟刮面、絲桿和軸承在進(jìn)行裝配前必須清洗干凈，不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質(zhì)；電箱內(nèi)側(cè)、防護(hù)罩內(nèi)側(cè)無(wú)灰塵、臟物。

(3)滲漏檢查：大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持，大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有，必須有冷卻裝置，且以上和冷卻中接頭處，油、水箱等處都不得有滲漏現(xiàn)象。

(4)機(jī)床噪聲、溫升、轉(zhuǎn)速、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)：

①主軸在各種轉(zhuǎn)速下連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)4min，其中最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不小于2小時(shí)。整機(jī)空運(yùn)行時(shí)間≥16h，對(duì)圓弧、螺紋、外圓、端面等循環(huán)車削進(jìn)行模擬空運(yùn)行試驗(yàn)。

②主軸軸承溫度穩(wěn)定后，測(cè)軸承溫度及溫升滾動(dòng)軸承：溫度≤70℃，溫升≤40℃；滑動(dòng)軸承：溫度≤60℃，溫升≤30℃。

③機(jī)床噪聲聲壓級(jí)空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下≤83dB(A)，且機(jī)床有無(wú)不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)明顯振動(dòng)、顫動(dòng)和爬行現(xiàn)象。

④機(jī)床連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)在規(guī)定連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，無(wú)故障，運(yùn)行可靠，穩(wěn)定。

(5)用戶更換部件（包括機(jī)床部分的維修）的改造：由于車床更換部件的改造項(xiàng)目較多，主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機(jī)、軸向軸承和系統(tǒng)。

①更換主軸軸承：由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度，必須在更換軸承后，先行檢驗(yàn)主軸的噪聲在無(wú)異常的情況下，整機(jī)噪聲聲壓級(jí)不得超過83dB（A），然后進(jìn)行加工精度檢驗(yàn)，并檢驗(yàn)加工工件的表面粗糙度。

篇（4）

二誤差分析及改進(jìn)方法

下面依次分析車削加工各類零件表面形狀引起的差異以及采取的措施。

1.車刀刀尖圓弧半徑對(duì)加工圓柱類零件表面的影響

眾所周知，被加工零件表面的成形是由車刀與零件表面接觸間切點(diǎn)的運(yùn)行軌跡保證的。

對(duì)于主偏角kr=90度的車削加工，參見圖1.1示，被加工零件表面的軸向尺寸由刀尖圓弧頂點(diǎn)A保證。

當(dāng)(D-d)/2=ap>r時(shí)，由圖可知，由刀尖圓弧半徑引起的軸向尺寸變化量Δa為

Δa=b-a=r

式中：b——零件軸向尺寸;a——實(shí)際軸向位移量;r——刀尖圓弧半徑。

此時(shí)，刀具實(shí)際軸向位移是長(zhǎng)度a為：

a=b-Δa=b-r

當(dāng)(D-d)/2=ap

Δa=BC=

此時(shí)，刀具實(shí)際軸向位移長(zhǎng)度a=b-Δa=

對(duì)于主偏角KF<90°的車削加工，當(dāng)完成軸向加工即處于圖1.1c位置時(shí)，被加工零件的已加工表面部由車刀刀尖點(diǎn)A保證，零件的加工表面由刀具型面AC和CE形成。顯而易見，當(dāng)?shù)毒咻S向位移長(zhǎng)度為a時(shí)，則達(dá)到零件要求的軸向長(zhǎng)度。所以軸向尺寸變化量Δa為：

Δa=b-a=BC+DE

因?yàn)锽C=rsinKr

DE=CEctgKr=(ap-r+rcos，Kr)ctgKr

所以Δa=rsinKr+(ap-r+rcosKr)ctgKr……

此時(shí)，刀具的實(shí)際軸向位移長(zhǎng)度a為：

a=b-Δa=b-rsinKr+(ap-r+rcosKr)ctgKr……

當(dāng)(D-d)/2=ap

由此可得結(jié)論：

對(duì)于圓柱類零件表面的加工，由于車刀刀尖圓弧半徑與車刀主偏角的存在，使得被加工零件的軸向尺寸發(fā)生變化，且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大;隨車刀主偏角的增大而減小。所以，在編制加工程序時(shí)，應(yīng)相應(yīng)改變其軸向位移長(zhǎng)度。刀具幾何參數(shù)對(duì)此類零件的徑向尺寸無(wú)影響。

2.車刀刀尖圓弧半徑對(duì)加工單段錐體類零件表面的影響

車削加工中，車刀與被加工零件的位置關(guān)系見圖1.2。

車刀處于初始加工點(diǎn)即位置I時(shí)，刀尖圓弧上B’點(diǎn)與錐體小端起點(diǎn)相切，因?yàn)榫幊桃话闶且攒嚨兜都鈭A弧中心位置為準(zhǔn)進(jìn)行的，所以錐體小端部的軸向尺寸變化量為B′C′;當(dāng)完成錐體加工即車刀處于位置II時(shí)，刀尖圓弧上B點(diǎn)與錐體相切，而此時(shí)須使刀尖圓弧頂點(diǎn)處于圓柱體部要求的半徑位置上。由此分析可知:當(dāng)?shù)毒呶灰芶時(shí)，形成錐體軸向長(zhǎng)度b′，大端半徑R=BH，而此時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)人加工圓柱體時(shí)，刀尖頂點(diǎn)A形成的零件加工半徑R′=EG，錐體部的軸向長(zhǎng)度減短，從而使得錐體部軸向長(zhǎng)度由b′變?yōu)閎，所以錐體軸向變化量Δa為：

Δa＝a-b

因?yàn)锽′C′＝BC＝rsinα

所以a=b′

即Δa＝b′－b＝BF

因?yàn)榈都鈭A弧同時(shí)相切于錐體和圓柱體的B、A兩點(diǎn)，由幾何關(guān)系得：

Δa＝rcosαtg（α/2）

此時(shí)刀具實(shí)際軸向位移是長(zhǎng)度a為：

a=b=rcosαtg（α/2）

由此可得結(jié)論：

對(duì)于單段外錐體零件的加工，由于車刀刀尖圓弧半徑的存在，錐體的軸向尺寸、徑向尺寸均發(fā)生變化，且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨錐體錐角的增大而增大，徑向尺寸隨刀尖圓弧半徑的增大而減小，隨錐體增大減小。

3.車刀刀尖圓弧半徑對(duì)加工球體類零件表面的影響

車削加工中，車刀刀尖與被加工零件的位置關(guān)系如圖1.3所示。

設(shè)定由內(nèi)向外走刀。當(dāng)加工整半球時(shí)，刀尖處于位置I。由于加工是按刀具圓弧的中心軌跡運(yùn)行的，所以此時(shí)軸向尺寸的變化量均為Δa=b-a=r而當(dāng)加工非整半球面時(shí)，刀具處于位置II，因?yàn)榇藭r(shí)刀尖圓弧是B點(diǎn)而不是A點(diǎn)與零件相切，所以加工中軸向尺寸的變化量Δa為：

Δa＝b-a=EF＝rsinα

α——零件球面夾角

此時(shí)刀具的實(shí)際軸向位移長(zhǎng)度a為：

a=b-Δa＝（R－r）sinα

同理可知，當(dāng)加工外球面時(shí)，Δa應(yīng)取負(fù)值。

因?yàn)樵诩庸ぶ校毒吒鼽c(diǎn)依次陸續(xù)進(jìn)入切削，其軸向尺寸的變化量Δa=EF，當(dāng)完成球體加工而進(jìn)行球體大端面加工時(shí)，則應(yīng)使刀尖圓弧頂點(diǎn)A與端面相切，此時(shí)，軸向應(yīng)移動(dòng)EF+AE而非EF，否則必定使得球面的徑向尺寸發(fā)生變化，并造成零件報(bào)廢。由此引起的徑向尺寸變化量Δd為：

Δd=2BF=2bcosα

此時(shí)球體實(shí)際最大盲徑Dmax為：

Dmax=D-Δd=D-2bcosα

因?yàn)閎′＝b-AE

所以b′<b

這在實(shí)際加工中應(yīng)特別引起足夠的重視。

由此可得結(jié)論:

對(duì)于內(nèi)球面零件的加工，由于車刀刀尖圓弧半徑的存在，使得被加工零件的軸向尺寸發(fā)生變化，且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨球面夾角的增大而增大，同理亦可得加工外球面時(shí)軸向尺寸的變化量及其位移長(zhǎng)度。此處略。

4.車刀刀尖圓弧半徑對(duì)加工錐體接球體類零件表面的影響

車削加工中，車刀與被加工零件的位置如圖1.4所示。

當(dāng)?shù)毒咛幱趫D示位置時(shí)，刀尖圓弧與錐體部相切于B點(diǎn)，同時(shí)與球體部相切于E點(diǎn)，圖中DBLEF為理論要求軌跡，由于刀尖圓弧半徑的存在，正確的實(shí)際形成軌跡為DBEF，其中BE由刀尖圓弧形成。刀尖圓弧半徑的存在，必使零件的軸向尺寸、徑向尺寸發(fā)生變化。圖示中，設(shè)定∠BO1A=∠α，為錐體部斜角，∠LOO′==∠θ為理論球面起點(diǎn)與軸線夾角，∠EOO′=∠β為實(shí)際球面起點(diǎn)與軸向夾角，則錐體部軸向尺寸的變化量Δa為：

Δa=b1-a1=LC=(R+r)cosβ-Rcosθ-rsinα

所以錐體部的實(shí)際軸向位移長(zhǎng)度a1為：

a1=b1-Δa1=b1-(R+r)cosβ+Rcosθ+rsinα

此時(shí)球體部軸向尺寸的變化量Δa2為

Δa2=b2-a2=R(cosθ-cosβ)

球體部的實(shí)際軸向位移長(zhǎng)度a2為

a2=b2-Δa2=b2-R(cosθ-cosβ)

由于軸向尺寸的變化，使得零件徑向尺寸也隨之發(fā)生變化，錐體徑向尺寸的變化量Δdl為

Δdl=2BC=2[(R+r)cosβ－Rcosθ－rsinα]tgα

所以錐體部最大直徑d1max為

dlmax=d-Δdl=d-[(R+r)cosβ－Rcosθ－rsinα]tgα

同理球體部徑向尺寸的變化量Δad2為

Δad2=2R[sinβ-sinθ]

所以球體部最小直徑d2min為d2min＝2Rsinβ

由此可得結(jié)論:圖1.4

對(duì)于錐體接球體類零件的加工，由于車刀刀尖圓弧半徑的存在，使得被加工零件的軸向尺寸、徑向尺寸均發(fā)生變化;且錐體部軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨體斜角的增大而增大;球體部軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨刀尖零件切點(diǎn)處與軸線間夾角的增大而增大;其徑向尺寸的變化量為：錐體部大端的徑向尺寸隨刀尖圓弧半徑的增大而減小，隨錐體斜角的增大而減小;球體部小端徑向尺寸隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨刀尖零件切點(diǎn)處與軸線間夾角的增大而增大。所以加工中應(yīng)隨之變換其位移長(zhǎng)度。

同理可得加工凹球面、內(nèi)球面與錐體部相接時(shí)軸向尺寸、徑向尺寸的變化量及其位移長(zhǎng)

度。此處略。

5.誤差的消除方法

消除方法(1)：編程時(shí)，調(diào)整刀尖的軌跡，使得圓弧形刀尖實(shí)際加工輪廓與理想輪廓相符。即通過簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算，將實(shí)際需要的圓弧形刀尖的軌跡換算出假想、刀尖的軌跡。

消除方法(2)：以刀尖圓弧中心為刀位點(diǎn)編程步驟如下:

繪制件草圖以刀尖圓弧半徑r和工件尺寸為依據(jù)繪制刀尖圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算圓弧中心軌跡特征點(diǎn)編程。

在這個(gè)過程中刀尖圓弧中心軌跡的繪制及其特征點(diǎn)計(jì)算略顯繁瑣，如果使用CAD軟件中等距線的繪制功能和點(diǎn)的坐標(biāo)查詢功能來(lái)完成此項(xiàng)操作則顯得十分方便。

另外，采用這種方法加工時(shí)，注意以下兩點(diǎn):

1.檢查所使用刀具的刀尖圓弧半徑的r-值是否與程序中的r值相符；

篇（5）

關(guān)鍵詞:數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)構(gòu)

Abstract

Thisarticlemainlytoldtheresearch,thedesigningandtransformationonthelongitudinalmotionsystemandtracklubricationmechanismofCA6140economicmediumprecisionNCmachine.ThearticlemadeabrilliantexpositiononthedesigningandtransformationschemeofthelongitudinalmotionsystemandtracklubricationmechanismofNCmachine.Thearticlealsoexposedbrilliantlythemechanism’smailparts:theball-racebearing,theservo-electricmachine,thecouplingandsoon.Doingthedesignisforthesakeofimprovingthesiteprecision,duplicatesiteprecisionandtransformatingtheLongitudinalmotionsystem.Soitcanworkcredibility,meettherequestofeverypropertynorm,cometotheexpectedconsequence,andfulfilltherequireofdesignassignmentlist.Besides,theauthorhasdesignedanddrawedallofmechanism’parts,andalsodrawedtheassemblechart.Thismechanismissimpleandreliable,itcanapplytoeverysimilarNCmachine.

Keywords:NCmachineLongitudinalmotionsystemTracklubricationmechanism

數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介

數(shù)控機(jī)床是一種高科技的機(jī)電一體化產(chǎn)品,是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量及現(xiàn)在機(jī)械制造技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)控機(jī)床作為實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和未來(lái)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)已成為現(xiàn)在制造技術(shù)中不可缺少的生產(chǎn)手段,是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。數(shù)控機(jī)床已成為現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)中的主要技術(shù)裝備。

四．經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造

縱橫向進(jìn)給系統(tǒng)原機(jī)床掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠,光杠等全部拆除,縱、橫向以伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,經(jīng)一級(jí)齒輪減速轉(zhuǎn)矩增大后,由滾珠絲杠傳動(dòng)?？v向進(jìn)給機(jī)構(gòu)：縱向伺服電機(jī)為P20B200DxS，2.0的交流伺服電機(jī),滾珠絲杠仍利用原絲杠位置,其螺母副通過托架安裝在床鞍底部,滾珠絲杠兩端加裝接套、接桿及支承,與床身尾部步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)接。伺服電機(jī)經(jīng)減速后,減速器輸出軸用套筒聯(lián)軸器與絲杠直接聯(lián)接,這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,徑向尺寸小,可防止被聯(lián)接軸的位移和偏斜所帶來(lái)裝配困難和附加應(yīng)力。

改造后的數(shù)控機(jī)床應(yīng)有以下發(fā)展方向：?jiǎn)我坏臄?shù)字控制應(yīng)向數(shù)控中心發(fā)展，數(shù)控機(jī)床總體布局更加合理，機(jī)床控制系統(tǒng)的控制和運(yùn)算功能更進(jìn)一步加強(qiáng)，機(jī)床的伺服系統(tǒng)采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng)代替直流伺服系統(tǒng)，編程更趨合理化，加工工藝更趨簡(jiǎn)單化90%機(jī)床的檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

隨著科學(xué)技術(shù)水平和人類生活水平的提高，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，產(chǎn)品品種越來(lái)越多，中大批量的產(chǎn)品需求越來(lái)越少，而單件小批量生產(chǎn)模式迅速增加。作為實(shí)現(xiàn)單件小批量加工自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床，由于其突出的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。目前,國(guó)外數(shù)控機(jī)床的性能正朝著高精度、高效率、高柔性、高自動(dòng)化方向迅速發(fā)展,這將對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量和可靠性提出更高的要求?！笆濉逼陂g,我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)必須瞄準(zhǔn)國(guó)際數(shù)控機(jī)床發(fā)展的科學(xué)前沿,開拓創(chuàng)新,消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),開創(chuàng)我國(guó)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的新局面。

總體設(shè)計(jì)方案論證

數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)包括橫向進(jìn)給系統(tǒng)(X軸)和縱向進(jìn)給系統(tǒng)(Z軸),它們是由伺服電機(jī)經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu),來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)GB/T16462-1996《數(shù)控臥式車床精度檢驗(yàn)》,機(jī)床的位置精度包括重復(fù)定位精度、反向偏差和定位精度。當(dāng)機(jī)床的中心距DC=3000mm時(shí),其重復(fù)定位精度X軸0.0075mm,Z軸0.010mm;反向偏差X軸為0.006mm,Z軸為0.012mm;定位精度X軸為0.035mm,Z軸為0.040mm。可以看出,進(jìn)給軸設(shè)計(jì)與主軸設(shè)計(jì)相比,具有相同的重要性。因而,進(jìn)給軸的設(shè)計(jì)應(yīng)從動(dòng)、靜兩方面充分考慮,位置精度才能達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的要求。在數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,根據(jù)橫向、縱向的不同精度要求,不同移動(dòng)質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等特點(diǎn),分別解決設(shè)計(jì)中的主要矛盾。以期望設(shè)計(jì)結(jié)果能滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求,達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,即滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。

驅(qū)動(dòng)元件：

各種數(shù)控機(jī)床加工的對(duì)象不同，工藝要求不同，所以對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的要求不盡相同，但基本要求是一樣的，大致有四個(gè)方面。

（1）高精度使用數(shù)控機(jī)床主要是解決零件加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，一致性，減少?gòu)U品率；解決復(fù)雜空間曲面零件的加工；解決復(fù)雜零件的加工精度，縮短制造周期等。為了滿足這些要求，必須保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度。要求定位精度和輪廓切削精度能達(dá)到機(jī)床要求的指標(biāo)。在位置控制中要求有高的定位精度，而在速度控制中，要求有高的調(diào)速精度，強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)的能力，即靜態(tài)和動(dòng)態(tài)速度降盡可能小。

（2）快速響應(yīng)為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。

（3）調(diào)速范圍寬在各種數(shù)控機(jī)床中，由于加工用刀具，被加工零件的材質(zhì)及加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。

（4）低速大轉(zhuǎn)矩根據(jù)機(jī)床的加工特點(diǎn)，大都是在低速進(jìn)行重切削，即在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。

附件清單

1.畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書1份

2.畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份

3.總裝圖CK000A31份

4.進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖CK001A01份

5.機(jī)構(gòu)裝配圖CK002A11份

6.床鞍零件圖CK124A11份

7.電機(jī)支座零件圖CK117A11份

8.螺母支架零件圖CK110A21份

9．連接軸零件圖CK101A31份

10．面板零件圖CK102A31份

11．端蓋零件圖CK106A31份

12．法蘭零件圖CK108A31份

13．滾珠絲杠副零件圖CK112A31份

14．支座零件圖CK114A31份

15．墊圈零件圖CK103A41份

16．套筒零件圖CK104A41份

17．連接法蘭零件圖CK105A41份

18．側(cè)板零件圖CK107A41份

19．法蘭零件圖CK109A41份

20．法蘭零件圖CK111A41份

21．法蘭零件圖CK113A41份

22．小端蓋零件圖CK115A41份

23．防護(hù)罩零件圖CK116A41份

24．錐銷零件圖CK118A41份

25．連接管零件圖CK119A41份

篇（6）

一、問題的提出

數(shù)控車削加工主要包括工藝分析、程序編制、裝刀、裝工件、對(duì)刀、粗加工、半精加工、精加工。而數(shù)控車削的工藝分析是數(shù)控車削加工順利完成的保障。

數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件時(shí)所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

(一)選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；(二)對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；(三)工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；(四)切削用量選擇；(五)工序、工步的設(shè)計(jì)；(六)加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；(七)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。

筆者觀察了很多數(shù)控車的技術(shù)工人，閱讀了不少關(guān)于數(shù)控車削加工工藝的文章，發(fā)現(xiàn)大部分的使用者采用選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容、零件圖分析、夾具和刀具的選擇、切削用量選擇、劃分工序及擬定加工順序、加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化、編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的順序來(lái)進(jìn)行工藝分析。

但是筆者分析了上述的順序之后，發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)不妥。因?yàn)檎麄€(gè)零件的工序、工步的設(shè)計(jì)是工藝分析這一環(huán)節(jié)中最重要的一部分內(nèi)容。工序、工步的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的設(shè)計(jì)不合理將直接導(dǎo)致零件的形位公差達(dá)不到要求。換言之就是工序、工步的設(shè)計(jì)不合理直接導(dǎo)致產(chǎn)生次品。

二、分析問題

目前，數(shù)控車床的使用者的操作水平非常高，并且能夠獨(dú)立解決很多操作上的難題，但是他們的理論水平不是很高，這是造成工藝分析順序不合理的主要原因。

造成工藝分析順序不合理的另一個(gè)原因是企業(yè)的工量具設(shè)備不足。

三、解決問題

其實(shí)分析了工藝分析順序不合理的現(xiàn)象和原因之后，解決問題就非常容易了。需要做的工作只要將對(duì)零件的分析順序稍做調(diào)整就可以。

筆者認(rèn)為合理的工藝分析步驟應(yīng)該是：

(一)選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；(二)對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；(三)工序、工步的設(shè)計(jì)；(四)工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；(五)切削用量選擇；

(六)加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；(七)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。

本文主要對(duì)二、三、四、五三個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

(一)零件圖分析

零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。

1.選擇基準(zhǔn)

零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。

2.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。

3.精度和技術(shù)要求分析

對(duì)被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。

(二)工序、工步的設(shè)計(jì)

1.工序劃分的原則

在數(shù)控車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。

(1)保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會(huì)在一次裝夾中全部完成。為減少熱變形和切削力變形對(duì)工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。

(2)提高生產(chǎn)效率原則。為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來(lái)加工其他部位，同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程。

2.確定加工順序

制定加工順序一般遵循下列原則：

(1)先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。

(2)先近后遠(yuǎn)。離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。此外，先近后遠(yuǎn)車削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。

(3)內(nèi)外交叉。對(duì)既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。

(4)基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)，定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差越小。

(三)夾具和刀具的選擇

1.工件的裝夾與定位

數(shù)控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對(duì)于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對(duì)于套類零件，則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)合理選擇。

2.刀具選擇

刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長(zhǎng)刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

(四)切削用量選擇

數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S(或切削速度υ)及進(jìn)給速度F(或進(jìn)給量f)。

切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對(duì)提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車床的切削用量時(shí)一定要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用類比法來(lái)確定。一般的選擇原則是：粗車時(shí)，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進(jìn)給量f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個(gè)合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S(r/min)可根據(jù)切削速度υ(mm/min)由公式S=υ1000/πD(D為工件或刀/具直徑mm)計(jì)算得出，也可以查表或根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。

三、結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床作為一種高效率的設(shè)備，欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動(dòng)化的特點(diǎn)，除了必須掌握機(jī)床的性能、特點(diǎn)及操作方法外，還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優(yōu)的加工方案。

篇（7）

1 數(shù)控車床的基本原理

數(shù)控系統(tǒng)的主要一個(gè)特點(diǎn)就是可靠性高，發(fā)生故障的情況比較小，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性比較強(qiáng)，無(wú)關(guān)是溫度還是適度強(qiáng)度，都有一定的適應(yīng)性，內(nèi)部電路比較復(fù)雜，要求想配套的數(shù)控車床控制系統(tǒng)緊密的聯(lián)系和運(yùn)行。在車床加工之前，將被加工零件的信息，所需要達(dá)到的要求編寫程序輸入到控制端，數(shù)控裝置就會(huì)對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析和處理，根據(jù)處理的結(jié)果，會(huì)分配執(zhí)行到各個(gè)裝置完成處理，并且按照要求的形狀和尺寸完成零件的加工任務(wù)。

我國(guó)今年來(lái)在數(shù)控裝置上面的水平逐漸升高，性能也有了很大的保障，故障的產(chǎn)生也減少了。對(duì)運(yùn)行的壞境要求低，出現(xiàn)故障之后的維修費(fèi)用也比進(jìn)口的要低，所以相比進(jìn)口的車床還是具有很高的性價(jià)比的。為了長(zhǎng)久的使用，同時(shí)要考慮到儀器適合運(yùn)行的時(shí)間，可以考慮搭配著數(shù)控系統(tǒng)整套都是國(guó)外進(jìn)口；臺(tái)灣生產(chǎn)的控制系統(tǒng)加上國(guó)產(chǎn)的反應(yīng)處理系統(tǒng)；這兩種情況，便于數(shù)字化的集中控制。

2 數(shù)控車床故障的排除

目前數(shù)控系統(tǒng)比較繁多，種類樣式各種各樣，但都是源自系統(tǒng)最初的要求和需要設(shè)計(jì)的，數(shù)控系統(tǒng)一般分為控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和位置測(cè)量系統(tǒng)，這三個(gè)部分有效的結(jié)合，完成一個(gè)完整的數(shù)控系統(tǒng)。在通電之前可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的檢查，比如說(shuō)打開車床的電控箱，檢查繼電器、接觸器等有沒有松動(dòng)接觸不良的情況，再檢查電箱門，檢查各類接口的插座，如果有松動(dòng)的情況一定要重新插緊，這樣才能保證接觸好運(yùn)行穩(wěn)。按照車床的說(shuō)明書進(jìn)行各個(gè)電路板的檢查，有錯(cuò)誤的地方進(jìn)行改正，確定沒有錯(cuò)的情況檢查下一步；在相關(guān)的接線地方查看線路，有沒有線路的銅絲，每個(gè)端子都要旋具緊固一次，各個(gè)電機(jī)的插座都要擰緊，確保沒有松動(dòng)；檢查電磁閥，需要手推動(dòng)多次確保不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間沒有通電而運(yùn)行不良，如果發(fā)現(xiàn)問題需要及時(shí)進(jìn)行整理，并且做好記錄。

我國(guó)自主生產(chǎn)的車床具有這樣的特點(diǎn)：齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)數(shù)高、剛度比較差，反向間隙大，這就造成了齒輪的不耐磨，如果改造之后還是采用原來(lái)的齒輪齒鏈的話，加工精度就會(huì)降低，并且使用的年限也要受損，能否帶動(dòng)車床的運(yùn)行還是個(gè)問題。也會(huì)造成車床需要經(jīng)常的調(diào)整和維修，造成的維修維修費(fèi)用也是比較高的，當(dāng)齒輪的間隙大，超過了一定的補(bǔ)償數(shù)值就會(huì)需要進(jìn)行維修或者是更換一個(gè)新的齒輪，同時(shí)也會(huì)增加事故的產(chǎn)生。如果采用了好的齒輪，那么滾動(dòng)的摩擦小，齒輪的使用壽命也會(huì)增長(zhǎng)，降低齒輪和滾軸之間的摩擦，也會(huì)降低事故的發(fā)生，維修費(fèi)用也會(huì)降低。數(shù)控系統(tǒng)的操作面板，通過控制端口輸入到數(shù)控單元，通過各個(gè)原件的協(xié)調(diào)運(yùn)作實(shí)行分工完成車床的任務(wù)。采用減速的機(jī)構(gòu)，可以達(dá)到增大減少轉(zhuǎn)軸和齒輪的摩擦，還可以達(dá)到一定的沖擊力滿足車床的運(yùn)行需要。在刀具的選擇上，可以采用方形或者是三角形的刀具，這樣就能夠避免因?yàn)榍械膶挾却?，車床和齒輪收到的壓力大，容易損壞刀具或者是造成車床和零件不必要的損耗。在刀具的選擇上，盡量采用進(jìn)口的刀具，比較耐沖擊，損耗小，壽命長(zhǎng)，這樣就會(huì)提高切割的效率，并且費(fèi)用和國(guó)產(chǎn)的刀具相當(dāng)。數(shù)控改造的方式上面，需要高精度的產(chǎn)品要求，在系統(tǒng)上面可以選擇國(guó)產(chǎn)開發(fā)的技術(shù)，在刀具的選擇上面采用進(jìn)口的刀具減少損耗和提高工作效率，這是一種比較理性的方案。

3 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益

選擇機(jī)床首先要考慮其實(shí)用性，明確需要什么樣子的車床，是否具有實(shí)用性，要掌握好機(jī)床的數(shù)據(jù)在規(guī)格和精度上面要特別的注意，生產(chǎn)的零件決定了所要選擇的機(jī)床的加工范圍，可以決定的指標(biāo)有很多，定為精度和重復(fù)定位精度以及復(fù)雜的綜合加工。根據(jù)不同的功能選擇模板，同時(shí)不同的模板還具有不同的價(jià)錢和功能，合理的選擇有需要的功能，避免經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。在可以滿足功能上的使用的前提盡量選擇結(jié)構(gòu)和功能都比較經(jīng)濟(jì)使用性的，機(jī)床的選擇在同樣的型號(hào)中盡量減少錢的使用，這就能達(dá)到節(jié)省開支的效果。同時(shí)避免功能的太過強(qiáng)大造成的造作比較復(fù)雜，只需要根據(jù)所需要的功能進(jìn)行選購(gòu)?？紤]車床的使用壽命還要考慮市場(chǎng)的占有率以及使用年頭多久會(huì)淘汰。

4 結(jié)論

通過對(duì)前文數(shù)控車輪車床存在的問題進(jìn)行分析，可以看出來(lái)在當(dāng)前使用的數(shù)控車輪車床的主要特點(diǎn)。車輪踏面鏇的質(zhì)量直接影響著列車的行駛安全，也會(huì)要求檢修成本，如果車輛的行駛過程中，有儀器出現(xiàn)問題，檢修還有一定的費(fèi)用。電路系統(tǒng)的不完備，給設(shè)備的檢修還帶來(lái)困難。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向，必然是要向著pc等高端機(jī)的技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，向著高速化和高精度的方向來(lái)發(fā)展，數(shù)字化必然要取代人工的力量，向著自動(dòng)化發(fā)展。如果能夠大力推行車輪踏面鏇技術(shù)，嚴(yán)格控制車輪踏面的加工數(shù)量，能夠降低維修的成本，減少事故的發(fā)生，保證又好又快運(yùn)行。通過對(duì)前文出現(xiàn)問題進(jìn)行分析，提出了初步的解決問題的方案，并且在實(shí)際的檢修中具體問題具體分析，出現(xiàn)的故障降低，取得較好的效果。并且事實(shí)證明了，采用更少的經(jīng)濟(jì)成本，將普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床，將會(huì)為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)成本。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李宏勝.數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]廖效果.數(shù)字控制機(jī)床[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社.

[3]王永章.機(jī)床的數(shù)字控制技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.

[4]陳強(qiáng).機(jī)械系統(tǒng)的微機(jī)控制[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[5]張新義，主編.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994，7.

篇（8）

1 引言

隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能，都采用PLC來(lái)構(gòu)建自動(dòng)化控制系統(tǒng)，尤其是對(duì)于一些電氣控制較為復(fù)雜的電氣設(shè)備和大型機(jī)電裝備，PLC在電氣化和自動(dòng)化控制方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化控制，以及實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守等眾多優(yōu)點(diǎn)。基于此，PLC技術(shù)逐漸成為工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的主要應(yīng)用技術(shù)。

本論文主要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的電氣化功能的改造，詳細(xì)探討數(shù)控機(jī)床電氣化改造過程中基于PLC技術(shù)的應(yīng)用，以及PLC技術(shù)在實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制功能上的應(yīng)用，以此和廣大同行分享。

2 數(shù)控機(jī)床的電氣化改造概述

2.1 數(shù)控機(jī)床的主要功能

數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工、制造和生產(chǎn)中應(yīng)用的最為廣泛的一類機(jī)電設(shè)備。數(shù)控機(jī)床依托數(shù)控化程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的自動(dòng)切削和加工。但是目前我國(guó)仍然有超過近1000萬(wàn)臺(tái)的數(shù)控機(jī)床，主要依靠手動(dòng)控制完成切削加工，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基本的電氣化和自動(dòng)化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的電氣化改造，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1） 數(shù)控機(jī)床的所有電機(jī)、接觸器等實(shí)現(xiàn)基于PLC的自動(dòng)化控制；

（2）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由PLC控制自動(dòng)完成，無(wú)需人工手動(dòng)干預(yù)；

（3） 自動(dòng)檢測(cè)零部件切削過程中的相關(guān)參數(shù)，如加工參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等等；

（4） 結(jié)合上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程控制，以達(dá)到無(wú)人值守的目的。

2.2 電氣化改造的總體方案

結(jié)合上文對(duì)于數(shù)控車床的電氣化、自動(dòng)化改造的功能要求，確定了采用上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化改造方案。該方案總體結(jié)構(gòu)分析如下：

（1） 上位機(jī)借助于工控機(jī)，利用工控機(jī)強(qiáng)大的圖像處理能力，重點(diǎn)完成數(shù)控車床的生產(chǎn)組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸、保存、輸出，同時(shí)還要能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)控制指令的下達(dá)，確保數(shù)控車床能夠自動(dòng)完成所有切削加工生產(chǎn)任務(wù)。

（ 2）下位機(jī)采用基于PLC技術(shù)的電氣控制模式，由傳感器、數(shù)據(jù)采集板卡負(fù)責(zé)采集數(shù)控車床的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等所有參數(shù)，由PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，并傳輸給上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來(lái)自于上位機(jī)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床的遠(yuǎn)程控制。

（3） 對(duì)于數(shù)控車床最為關(guān)鍵的控制――進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制，利用PLC+運(yùn)動(dòng)控制板卡的模式實(shí)現(xiàn)電氣化和自動(dòng)化的控制。具體實(shí)現(xiàn)方式為：選用合適的運(yùn)動(dòng)控制板卡，配合PLC的順序控制，對(duì)進(jìn)給軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)伺服運(yùn)動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化控制。

3 數(shù)控車床電氣化自動(dòng)控制改造的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)控車床的電氣化自動(dòng)控制改造，其整體結(jié)構(gòu)如下圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

3.1.1 底層設(shè)備

底層設(shè)備主要包括兩個(gè)方面，首先是實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床自動(dòng)切削加工運(yùn)轉(zhuǎn)等基本功能的必要電氣、機(jī)電設(shè)備，如電源模塊、電機(jī)模塊等，這些機(jī)電設(shè)備能夠保證數(shù)控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)；其次，底層設(shè)備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測(cè)進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)進(jìn)給量的光柵尺等，這些傳感類和數(shù)據(jù)采集類設(shè)備為實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床自動(dòng)化控制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要負(fù)責(zé)接收底層傳感設(shè)備傳送過來(lái)的傳感參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及其他檢測(cè)參數(shù)，通過內(nèi)部程序的運(yùn)算，判斷整個(gè)數(shù)控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點(diǎn)參數(shù)上傳到遠(yuǎn)程控制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的圖形化顯示、存儲(chǔ)、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時(shí)還接收來(lái)自于遠(yuǎn)程控制終端所下達(dá)的控制指令，比如停機(jī)、啟動(dòng)等控制指令，PLC站通過對(duì)相應(yīng)執(zhí)行器（比如電機(jī)）的控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能。

3.1.3 遠(yuǎn)程控制終端

遠(yuǎn)程控制終端主要是依賴于工控機(jī)實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)數(shù)據(jù)管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數(shù)控車床加工、生產(chǎn)和自動(dòng)控制的軟件程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床的遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化控制，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的功能。

基于PLC的數(shù)控車床電氣自動(dòng)化改造框圖

3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本研究論文以CK6140普通數(shù)量機(jī)床為具體研究對(duì)象，詳細(xì)探討其電氣化、自動(dòng)化控制的改造。通過上文對(duì)機(jī)床改造方案和結(jié)構(gòu)功能的分析，可以確定整個(gè)機(jī)床電氣化、自動(dòng)化改造，一共需要實(shí)現(xiàn)14個(gè)系統(tǒng)輸入，9個(gè)系統(tǒng)輸出。結(jié)合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據(jù)對(duì)數(shù)控機(jī)床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關(guān)、輔助觸點(diǎn)等電氣控制元件，與PLC共同實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機(jī)模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數(shù)控車床電氣化改造。

4 結(jié)語(yǔ)

篇（9）

0前言

機(jī)械結(jié)構(gòu)虛擬優(yōu)化設(shè)計(jì)是以計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等技術(shù)為一體，由多學(xué)科知識(shí)組成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，是機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)在計(jì)算機(jī)環(huán)境中數(shù)字化、圖像化的映射。本文分析了機(jī)械產(chǎn)品虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般過程，以數(shù)控車床關(guān)鍵部件一尾架為例，建立了三維可視化的有限元CAE模型，通過對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，實(shí)現(xiàn)該部件結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

1機(jī)械結(jié)構(gòu)虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程

機(jī)械產(chǎn)品虛擬動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般過程是:先建立滿足工作性能要求的產(chǎn)品初始CAD模型(初步設(shè)計(jì)圖樣)，然后對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模和動(dòng)態(tài)特性分析，再根據(jù)工程實(shí)際情況，給出結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的要求或預(yù)定的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)目標(biāo)，按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)“逆問題”方法直接求解設(shè)計(jì)參數(shù)，或按結(jié)構(gòu)“正問題”分析法，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，直到滿足預(yù)期性能設(shè)計(jì)要求，從而獲得一個(gè)具有良好靜、動(dòng)態(tài)特性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，如圖1所示。結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:

(1)建立一個(gè)切合實(shí)際的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型;

(2)選擇有效的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)建模分析及優(yōu)化實(shí)例

以數(shù)控車床關(guān)鍵部件尾架為例進(jìn)行研究。數(shù)控車床動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是在“正問題”處理方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，數(shù)控車床共有零、部件800多個(gè)，其中對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)性能影響大的零、部件主要有以下幾個(gè):床身、主軸箱、尾架等。為使整機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)性能，必須對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化。為此，應(yīng)先建立數(shù)控車床主要部件的幾何模型和滿足其動(dòng)力學(xué)特征的有限元模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，根據(jù)動(dòng)態(tài)分析的結(jié)果對(duì)原部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)修改和結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化，最終得到一個(gè)具有良好靜、動(dòng)態(tài)特性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。

數(shù)控車床的尾架安置在床身的尾架導(dǎo)軌上，并可沿此導(dǎo)軌調(diào)整其縱向位置。尾架套筒的錐孔裝有后頂尖，用以支撐工件。由于尾架頂尖與主軸箱卡盤的同軸度直接影響著車床加工零件的精度，因此，尾架的結(jié)構(gòu)是否合理對(duì)保證車床加工高精度很重要。

如圖2為尾架系統(tǒng)的有限元模型，考慮到實(shí)際情況，將尾架導(dǎo)軌與兩導(dǎo)軌座作為一體處理，尾架體與導(dǎo)軌之間以互為接觸單元為主，每個(gè)導(dǎo)軌座均布4個(gè)全約束點(diǎn)，系統(tǒng)共有單元7 049個(gè)。得到尾架系統(tǒng)前三階振型如圖3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系統(tǒng)計(jì)算頻率及振型特性。

由分析可知，該尾架系統(tǒng)剛度很弱，相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁，是整機(jī)結(jié)構(gòu)中非常薄弱的部分。綜合新車床的布局，考慮鑄造工藝性，尾架的導(dǎo)軌直接與床身一體，優(yōu)化后的尾架由上下2部分組成，如圖4所示，其有限元模型如圖5所示。

建立改進(jìn)尾架的有限元模型，系統(tǒng)共有2 210個(gè)體單元，對(duì)尾架上下2部分禍合12個(gè)節(jié)點(diǎn)，前三階固有振型如表2所示。

篇（10）

1.數(shù)控車床工藝

對(duì)于一些傳統(tǒng)的加工在工藝上的變革來(lái)說(shuō)，有一些定位和基準(zhǔn)選擇的問題是比較明顯的。在對(duì)這些問題和差別進(jìn)行了解之后，能夠?qū)庸さ馁|(zhì)量問題進(jìn)行保證，同時(shí)也能夠促進(jìn)加工的順利進(jìn)行。

在整體的數(shù)控加工過程中，會(huì)有一些設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不相符合的問題出現(xiàn)，然而在工序基準(zhǔn)和基本的測(cè)量基準(zhǔn)問題上，卻是統(tǒng)一的。這樣就會(huì)杜絕一些尺寸鏈解所導(dǎo)致的誤差問題出現(xiàn)。對(duì)于一些數(shù)控的加工在基本的編制問題上來(lái)說(shuō)，主要把各段的尺寸和形狀進(jìn)行確定。確保形位公差和尺寸公差。所以即便是在基準(zhǔn)沒有統(tǒng)一或者是重合的現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，在對(duì)工件在精度方面的影響也是很小的。

對(duì)于定位的誤差來(lái)說(shuō)，主要是由基準(zhǔn)的誤差和不重合的誤差兩方面所構(gòu)成。對(duì)于基準(zhǔn)誤差來(lái)說(shuō)，如果要進(jìn)行一些批量的生產(chǎn)，那么在很大程度上對(duì)零件的影響是很大的。然而現(xiàn)實(shí)情況是對(duì)于數(shù)控的加工來(lái)說(shuō)，在夾具頻繁使用的情況已經(jīng)不是很多，對(duì)于一些零件來(lái)說(shuō)，在基本的加工之前一定要有對(duì)刀的過程。主要是通過實(shí)際的表面來(lái)進(jìn)行對(duì)刀處理，在具體的加工中，也很少有換位和裝夾的現(xiàn)象出現(xiàn)。而且對(duì)于改革后的加工工藝來(lái)說(shuō)，定位誤差也已經(jīng)不是很關(guān)鍵。

1.1車床的基本加工對(duì)象。基本的數(shù)控車床加工對(duì)象有：粗糙度高的一些回轉(zhuǎn)體加工零件，精度比較高的加工零件，還有一些螺紋和表面比較復(fù)雜的零件等。

1.2車床加工的內(nèi)容。待數(shù)控車床的合適加工零件選好之后，還要對(duì)所選擇的加工零件進(jìn)行圖樣分析，對(duì)加工的技術(shù)和內(nèi)容進(jìn)行明確。把加工的零件方案確定下來(lái)，還有工藝的加工路線，以及程序的調(diào)整和工序的設(shè)計(jì)等都要進(jìn)行確定。

1.3車床加工在路線方面的擬定。作為工藝的重要規(guī)程來(lái)說(shuō)，工藝在路線方面的擬定也是非常重要的加工內(nèi)容。基本包括了：加工的基本方法，不同的加工階段，工序的安排和劃分等。

1.3.1車床加工方法上的選擇。對(duì)于不同的數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，都有不同的加工方法，根據(jù)不同的零件加工在粗糙，精度，形狀和材料尺寸上的不同選擇來(lái)決定，來(lái)選擇合適的加工方案和方法。

1.3.2不同階段的加工劃分。對(duì)于半精細(xì)的加工階段來(lái)說(shuō)，主要的目的就是在加工的表面有一定的精度要求，還要留出多少不一的精加工剩余量；對(duì)于粗加工的那一階段來(lái)說(shuō)，主要是把一些毛坯上的多余部分切除，這樣經(jīng)過加工后的毛坯無(wú)論是在尺寸上還是在形狀上都能夠和零件的成品比較接近。對(duì)于一些精加工來(lái)說(shuō)，主要是為了能夠確保表面所規(guī)定的精度尺寸和一些粗糙度方面的要求。最后的目的就是為了能夠從整體上來(lái)確保加工完成后的質(zhì)量問題。對(duì)于一些純粹的加工來(lái)說(shuō)，在對(duì)零件的表面粗糙度和零件精度的要求上，就要進(jìn)行必要的光整來(lái)進(jìn)行加工。最后的目的就是為了能夠減小粗糙度，從整體上來(lái)提高尺寸的精度。

1.3.3工序劃分的基本原則。主要有兩種，第一種是工序的分散劃分原則，主要是把工序分散在工序比較多的地方進(jìn)行加工，但是在工序的主要加工內(nèi)容上卻極少。第二種就是工序集中的基本原則，主要是指在不同的工序中，要有很多不同的加工內(nèi)容進(jìn)行選擇，在環(huán)節(jié)上減少工序的總數(shù)。

2.數(shù)控車床在加工工藝的分析

2.1圖紙的尺寸要為編程服務(wù)。 對(duì)于數(shù)控的加工圖紙來(lái)說(shuō)，基本的都是提供了坐標(biāo)的尺寸，還有的就是用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定尺寸。對(duì)于手工的基本編程來(lái)說(shuō)，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的坐標(biāo)都要清晰的計(jì)算，在整個(gè)自動(dòng)編程的過程中，對(duì)于一些零件的構(gòu)成上要做出定義。

2.2機(jī)構(gòu)的工藝性和數(shù)控特點(diǎn)相符。對(duì)于零件來(lái)說(shuō)，在尺寸和類型上，最好是用統(tǒng)一的，這樣就可以減少換刀和刀具規(guī)格的次數(shù)，從簡(jiǎn)單上來(lái)說(shuō)，可以對(duì)編程的過程起到簡(jiǎn)化的作用。對(duì)于數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，最好是用一定的基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行定位。避免由于工件在加工過程中由于安裝所造成的一些形位錯(cuò)誤。在零件的加工精度上進(jìn)行分析，對(duì)于一些形位的公差，尺寸的公差，都要得到具體的精確保證，看是否有一些多余的尺寸或者是其他的一些能夠給工序安排造成影響的問題等。

總結(jié)：

我國(guó)的數(shù)字控制技術(shù)也被大范圍的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。在對(duì)數(shù)控車床的工藝總結(jié)基礎(chǔ)之上，通過一些具體的實(shí)例，來(lái)對(duì)數(shù)控車床的零件加工進(jìn)行分析。對(duì)于數(shù)控的加工來(lái)說(shuō)，工藝的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是編程中比較關(guān)鍵的，其本身的合理性也影響到了零件加工后的質(zhì)量問題，還有使用效率問題上。所以要選擇一些高效又合理的加工路線和工藝方法。對(duì)數(shù)控程序的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，從整體上提高加工的效率和質(zhì)量問題，而且對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的提高也有重要的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)：

[1]徐敏. 基于Pro/E和VERICUT的虛擬數(shù)車床建模與仿真應(yīng)用[D].浙江工業(yè)大學(xué),2012(05)

[2]李慶興.異型軋輥數(shù)控車床切削進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].河北工業(yè)大學(xué),2009(06)