畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）普通CA6150車床數(shù)控化技術(shù)改進(jìn)（全套圖紙）

1、題 目：普通ca6150車床數(shù)控化技術(shù)改進(jìn)全套cad圖紙，加153893706姓 名：班級(jí)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：摘 要企業(yè)要在當(dāng)前市場(chǎng)需求多變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場(chǎng)需求的不斷變化。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。如果將機(jī)床設(shè)備全部更新?lián)Q代，不僅資金投入太大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成

2、極大的浪費(fèi)。所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。采用數(shù)控改造技術(shù)，不但可以使改造后的機(jī)床滿足了技術(shù)發(fā)展的需要，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度，增大了設(shè)備適應(yīng)能力和型面加工范圍，還可以彌補(bǔ)定購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床交貨周期長(zhǎng)的不足。所以采用此方法對(duì)中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。數(shù)控機(jī)床具有自動(dòng)化程度高加工精度高,質(zhì)量穩(wěn)定,便于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點(diǎn).數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越普及,也是制造業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì).如果全部淘汰舊機(jī)床而采用新的數(shù)控機(jī)床不僅所需資金太大,而且會(huì)造成原有設(shè)備的閑置和浪費(fèi). 我國(guó)的再制造技術(shù)研究起步較晚.迫切需要大力發(fā)展,即能充分利用原有的舊設(shè)備資源,減少浪費(fèi)又能夠以較小的代價(jià)獲得性能先進(jìn)

3、的設(shè)備,滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求. 6150型車床具有性能良好、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、操作輕便等特點(diǎn) ,在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)中使用非常廣泛。本設(shè)計(jì)就取其為例，主要介紹其數(shù)控化改造的方案、以及改造部位的選型與設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞： 流伺服電機(jī) 精度修復(fù) 潤(rùn)滑 數(shù)控系統(tǒng)前 言機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位和作用。機(jī)械制造業(yè)提供的裝備水平對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有著很大的和直接的影響。機(jī)械制造業(yè)的規(guī)模的水平是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因而，世界各地都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。 20世紀(jì)70年代以后，由于微電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展，特別

4、是計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，不僅給機(jī)械制造領(lǐng)域帶來了許多新工藝、新技術(shù)、新觀念，而且使機(jī)械制造技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，走上了一個(gè)新的臺(tái)階。我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，但不是強(qiáng)國(guó)。雖然機(jī)械制造業(yè)取得了很大的成績(jī)，但與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和世界先進(jìn)水平相比還是存在著較大的差距，必須迎頭趕上。機(jī)械制造生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。機(jī)械制造裝備的核心為金屬加工機(jī)床。一個(gè)國(guó)家的機(jī)床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。改革開放后，我國(guó)的機(jī)械制造裝備業(yè)獲得迅速發(fā)展，目前我國(guó)已能生產(chǎn)出多種精密、自動(dòng)化、高效率的機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線，例如已能生產(chǎn)100多種數(shù)控機(jī)床和加工中心等，并達(dá)到一定的技術(shù)

5、水平，但與世界先進(jìn)水平相比還有很大的差距，并且在我國(guó)企業(yè)中，大多真正投入生產(chǎn)中的還是普通機(jī)床。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)床的數(shù)控化已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。以數(shù)控機(jī)床為代表的現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要設(shè)備,數(shù)控技術(shù)的水平高低和機(jī)床的數(shù)控化率是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家,無(wú)論從數(shù)控技術(shù)水平和機(jī)床的數(shù)控化率都落后于先進(jìn)的西方發(fā)達(dá)國(guó)家,特別是從上個(gè)世紀(jì)后期,國(guó)家采取了積極的財(cái)政政策和擴(kuò)大內(nèi)需的方針后,作為現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械的數(shù)控機(jī)床就滿足不了工廠逐年增加的生產(chǎn)需求。根據(jù)我國(guó)機(jī)床擁有量大、生產(chǎn)規(guī)模小的具體國(guó)情,采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造,對(duì)提高我國(guó)機(jī)械加工

6、的數(shù)控化率,提升擁有大量普通機(jī)床的國(guó)有企業(yè)的加工能力,具有重要的意義。本文便以ca6150 型車床進(jìn)行為例，利用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造。目 錄摘 要i前 言ii第 1 章設(shè)計(jì)方案的論證31.1數(shù)控系統(tǒng)的選擇31.2滾珠絲杠螺母副與電機(jī)的連接3第 2 章機(jī)械部分的改造52.1對(duì)機(jī)床進(jìn)行恢復(fù)精度52.2x向滾珠絲杠副和伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算52.2.1滾珠絲杠副支撐方式的選擇52.2.2精度選擇62.2.3絲杠導(dǎo)程p的確定62.2.4根據(jù)類比法初步確定絲杠規(guī)格62.2.5承載能力校核62.2.5.1切削力的計(jì)算72.2.5.2摩擦阻力f1的計(jì)算72.2.5.3承載能力校核82.2.6交流伺

7、服電機(jī)選擇計(jì)算82.2.6.1加減速時(shí)扭矩初步確定伺服電機(jī)型號(hào)92.2.6.2最高轉(zhuǎn)速校核102.2.6.3電機(jī)軸上的負(fù)載慣量校核112.3z向滾珠絲杠副和伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算112.3.1滾珠絲杠副支撐方式的選擇112.3.2精度選擇112.3.3絲杠導(dǎo)程p的確定112.3.4根據(jù)類比法初步確定絲杠規(guī)格122.3.5承載能力校核122.3.5.1摩擦阻力f1的計(jì)算122.3.5.2承載能力校核122.3.5.3壓桿穩(wěn)定性校核132.3.5.4絲杠剛度的校核142.3.6交流伺服電機(jī)選擇計(jì)算142.3.6.1加減速時(shí)扭矩初步確定伺服電機(jī)型號(hào)142.3.6.2最高轉(zhuǎn)速校核152.3.6.3電機(jī)軸

8、上的負(fù)載慣量校核162.4溜板箱縱橫向滾珠絲杠和導(dǎo)軌潤(rùn)滑162.5縱向和橫向滾珠絲杠裝配圖162.5.1x向和z向滾珠絲杠裝配圖的設(shè)計(jì)過程162.6主軸箱和拖板箱的改造172.7安全防護(hù)17第 3 章數(shù)控系統(tǒng)的加裝183.1數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)183.1.1趨勢(shì)之一：數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展183.1.2趨勢(shì)之二：數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展183.1.3趨勢(shì)之三：數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展193.1.4趨勢(shì)之四：數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展193.1.5趨勢(shì)之五：數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展203.1.6趨勢(shì)之六：數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展203.1.7趨勢(shì)之七：數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動(dòng)化方向發(fā)展21

9、第 4 章結(jié)論22參考文獻(xiàn)23致 謝24附錄127第 1 章 設(shè)計(jì)方案的論證1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇方案1 步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng) 該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作

10、可靠，成本低，易改裝成功。方案2 交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問題。根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到較高的精度，快速定位x 軸 5m/min ,z軸 10m/min最小移動(dòng)單位x 軸0.0005mm , z軸0.001mm，并且，直流伺服電機(jī)有電刷和換向器，必須定期的維修，而交流伺服電機(jī)采用全封閉無(wú)刷機(jī)構(gòu)，不需要定期的維修，交流伺

11、服電機(jī)比直流伺服電機(jī)有更優(yōu)越的性能.得到越來越廣泛的應(yīng)用。所以，方案3比較合適。1.2 滾珠絲杠螺母副與電機(jī)的連接方案1 采用齒輪連接 這種方法可以降低絲杠工作臺(tái)在系統(tǒng)中所占的比重，提高進(jìn)給系統(tǒng)的快速性?？衫盟欧姍C(jī)高速底轉(zhuǎn)矩的特性。在開環(huán)系統(tǒng)中還起到機(jī)械和電器的匹配作用。但是，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單降低傳動(dòng)效率增加噪聲。傳動(dòng)級(jí)數(shù)的增加必將帶來傳動(dòng)部件間隙和摩擦的增加，從而影響進(jìn)給系統(tǒng)的性能。傳動(dòng)齒輪副的存在，在開環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)中，將影響加工精度。方案2 采用連軸器連接直接連接這是一種最簡(jiǎn)單的連接，這種形式具有扭轉(zhuǎn)剛度。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無(wú)間隙。傳動(dòng)精度。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。安裝方便。在輸出扭矩要求在15-4

12、0nm左右的中小型機(jī)床或高速加工機(jī)床中非常普遍。 綜上所素，由于ca6150車床屬于中小型機(jī)床，控制系統(tǒng)采用半閉環(huán)，為了提高機(jī)床精度方案2 較合適。 第 2 章 機(jī)械部分的改造2.1 對(duì)機(jī)床進(jìn)行恢復(fù)精度機(jī)床經(jīng)長(zhǎng)期使用后，會(huì)不同程度地在機(jī)械、液壓、潤(rùn)滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。更換主軸的齒輪和軸承。根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外成品數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高5至10倍。據(jù)此，在改造中利用ca6150車床舊床身，采用gcr15軸承鋼淬硬到hrc56-62制成對(duì)稱三角行導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌，對(duì)稱三角行導(dǎo)軌在垂直載荷的作用下，磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，不產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度高。壓

13、板還有間歇調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造檢驗(yàn)和修理方便，導(dǎo)軌較寬，承載能力大，剛度高，應(yīng)用廣泛。三角行導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌組合它間有兩種導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。粘接前的導(dǎo)軌工作表面采用磨削加工，表面粗糙度ra0.8mm，以提高粘接強(qiáng)度。最后，應(yīng)對(duì)機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測(cè)量，記錄在案。2.2 x向滾珠絲杠副和伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算2.2.1 滾珠絲杠副支撐方式的選擇x向選擇固定-自由式，如圖2.1。 圖2.1 x向支撐方式單列圓錐滾子軸承這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能也好。所以x向固定端選擇

14、一對(duì)單列圓錐滾子軸承。2.2.2 精度選擇滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度,在滾珠絲杠精度參數(shù)中,其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動(dòng)量v300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的1/31/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。初選x向三級(jí)。2.2.3 絲杠導(dǎo)程p的確定絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為vmax、伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax、及電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比i來確定,基本絲杠導(dǎo)程應(yīng)滿足式2.1為:p（2.1） 式中： vmax=5000mm/min nmax=3000r/min i=1 p=5000/3000=1.7mm車床改造中取p4

15、，5，6，8。 所以取p=4mm 2.2.4 根據(jù)類比法初步確定絲杠規(guī)格關(guān)于根據(jù)類比法：l1=l2*k式中 l1新選滾珠絲杠公稱直徑mml2-原機(jī)床絲杠公稱直徑25mmk-系數(shù)（0.60.9）所以l1=25*0.8=20mm根據(jù)工作臺(tái)x向移動(dòng)距離選滾珠絲杠的螺紋長(zhǎng)350mm，設(shè)計(jì)需要初選滾珠絲杠總長(zhǎng)lp=400mm。滾珠絲杠的滾珠內(nèi)循環(huán)方式時(shí)滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸較小。選用雙螺母齒差預(yù)緊式可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整即可進(jìn)行精密調(diào)整，使用中調(diào)整非常方便。為了使?jié)L珠絲杠副運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，延長(zhǎng)使用壽命，必須考慮充足的潤(rùn)滑條件。漢江絲杠廠已在螺母法蘭外圓上考慮了潤(rùn)滑油孔，供顧客使用。所以初選

16、漢江絲杠廠生產(chǎn)的hjg-s系列fynd20*4r-3-p3-400-350。2.2.5 承載能力校核2.2.5.1 切削力的計(jì)算車床的用途不同，切削條件和切削用量就不同，因此切削力就不同。對(duì)于專門用途的車床改造，應(yīng)根據(jù)其切削用量按切削力計(jì)算公式計(jì)算切削力。對(duì)于變動(dòng)工作用量的車床改造，用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力。本車床屬于變動(dòng)工作用量的車床改造，所以用經(jīng)驗(yàn)公式2.2計(jì)算切削力，個(gè)切削力之比為公式2.3，切削力方向如圖2.2 fc=0.67d15 （2.2）fc：ff：fp=1:0.1:0.15.（2.3）式中，d為車床床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑(mm)。fc為垂直向的切削力（n）ff為進(jìn)給方向上的分力（n）

17、fp為吃刀方向上的分力（n） 圖2.2切削力方向d=500(mm)fc=0.67*50015 = 7490.83nff=0.1 fc=0.1*7490.83=749.08nfp=0.15 fc=0.15*7490.83=1123.62n2.2.5.2 摩擦阻力f1的計(jì)算溜板箱與導(dǎo)軌為滑動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)u（0.0802）取u=0.1,因主切削力壓向?qū)к?，則由式2.4得：f1=（g+ fc）*u（2.4）式中g(shù)-工作臺(tái)質(zhì)量200kgf1=（200*10+7490.83）*0.1=949.08n2.2.5.3 承載能力校核由式2.5計(jì)算絲杠的最大動(dòng)載荷q q=（2.5）式中 l為滾珠絲杠的壽命系數(shù)（

18、單位為1* ）l=60nt/其中t為使用壽命時(shí)間（h）,（普通車床為500010000，數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)電一體化設(shè)備及裝置儀器為15000，航空機(jī)械為1000）所以取t=15000，奠基最大轉(zhuǎn)速n=3000為硬度系數(shù)（hrc 58時(shí)為1.0，等于55時(shí)為1.11，52.5時(shí)為1.35，50時(shí)為1.56，45時(shí)為2.40）因?yàn)閔rc=58，所以=1.0載荷系數(shù)（平穩(wěn)或輕沖擊時(shí)為1.01.2中等沖擊時(shí)為1.21.5，較大沖擊時(shí)為1.52.5）機(jī)床屬于中等沖擊所以=1.2q-最大動(dòng)載荷= fp +f1=1123.62+949.08=2072.68n則q=28861.57n根據(jù)漢江絲杠廠生產(chǎn)的hjg-

19、s系列fynd20*4r-3-p3-400-350絲杠額定載荷=38639q(所以滿足使用)2.2.6 交流伺服電機(jī)選擇計(jì)算 由于交流伺服電機(jī)比直流伺服電機(jī)有更優(yōu)越的性能、得到越來越廣泛的應(yīng)用。在選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)考慮滿足以下五項(xiàng)要求。以使交流伺服電機(jī)的工作性能得以充分發(fā)揮。2.2.6.1 加減速時(shí)扭矩初步確定伺服電機(jī)型號(hào)(1) 求等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量采用最不利于機(jī)床啟動(dòng)時(shí)速度，這里選用快速定位速度= 5m/min，=3000r/min，=200kg絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=lp*=7.8*40*=0.5（kg）=0.5*（kg）設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=0.64*（kg）則等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=*

20、200*(5/3000)+ +=1.29*（kg）(2) 絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算。由于絲杠承受軸向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力矩。但由于滾珠絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對(duì)于其他負(fù)載力矩小的多，故一般不與考慮。(3) 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。=0.34(nm)(4)啟動(dòng)慣性阻力矩t的計(jì)算。以最不利于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的快進(jìn)速度計(jì)算，設(shè)啟動(dòng)加速或制動(dòng)時(shí)間為t=0.3s電機(jī)轉(zhuǎn)速,取加速曲線為等加（減）速梯形曲線，故角加速度為（2.6）=314（1/s） =1046.67（1/） t=1.29*1046.67=0.14(nm)(5) 電機(jī)輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 =t+（2.7）=0.34+

21、0.14=0.48(nm)(6)上述計(jì)算均沒考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，并且在車削時(shí)，由于材料的不均勻等因素的影響，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大等引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)一般在1.2-2之間選取，取安全系數(shù)k=1.5，選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率=0.7時(shí) =k/=1.5*0.48/0.7=1.03初選三菱公司生產(chǎn)的hc-kfs系列交流伺服電機(jī)43（bg）型號(hào)(與之相配的伺服放大器型號(hào)mr-j2s-40a/b)其額定轉(zhuǎn)矩為1.3(nm)大于，所以滿足要求。2.2.6.2 最高轉(zhuǎn)速校核快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速必須嚴(yán)格限制在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。*（2.8）式中 n

22、 max 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速, r/minn 快速行程中電機(jī)轉(zhuǎn)速, r/minv m 工作臺(tái)(或刀架) 快速行程速度, m/mini 系統(tǒng)傳動(dòng)比, i= n 電機(jī)/n絲杠p 絲杠螺距,mmn max= 3000， v m =5，i=1， p=4n=（5/4）*=1250nmax 所以滿足要求。2.2.6.3 電機(jī)軸上的負(fù)載慣量校核轉(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)x向hc-kfs系列交流伺服電機(jī)43（bg）型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j1=0.67*（kg） 則等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=1.29*（kg）0.67*2.5 所以滿足要求。2.3 z向滾珠絲杠副和伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算

23、2.3.1 滾珠絲杠副支撐方式的選擇由于固定-支承適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度。所以z向選擇固定-支承式。如圖2.3。圖2.3滾珠絲杠副支撐方式z向的固定端選擇一對(duì)單列圓錐滾子軸承。z向支撐端選擇一個(gè)深溝球軸承。2.3.2 精度選擇滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度,在滾珠絲杠精度參數(shù)中,其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動(dòng)量v300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的1/31/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。初選z向四級(jí)。2.3.3 絲杠導(dǎo)程p的確定絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為vmax、伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax、及電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)

24、比i來確定,基本絲杠導(dǎo)程應(yīng)滿足式2.1為:p（2.9） vmax=10000mm/min nmax=3000r/min i=1p=10000/3000=3.3 mm 車床改造中取p4，5，6，8所以取p=4mmn=（10/4）*=2500nmax所以滿足要求2.3.4 根據(jù)類比法初步確定絲杠規(guī)格關(guān)于根據(jù)類比法：l=l1*k式中 l新選滾珠絲杠公稱直徑mml1-原機(jī)床絲杠公稱直徑40mmk-系數(shù)（0.60.9）所以l=40*0.8=32mm 根據(jù)工作臺(tái)x向移動(dòng)距離選滾珠絲杠的螺紋長(zhǎng)1000mm 根據(jù)設(shè)計(jì)需要初選滾珠絲杠總長(zhǎng)1200mm所以初選漢江絲杠廠生產(chǎn)z向hjg-s系列fynd32*4r-3

25、-p4-1200-10002.3.5 承載能力校核2.3.5.1 摩擦阻力f1的計(jì)算溜板箱與導(dǎo)軌為滑動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)u（0.0802）取u=0.1,因主切削力壓向?qū)к?，則由式2.4得：f1=（g+ fc）*u（2.11）f1=（g+ fc）*u=（400*10+7490.83）*0.1=1149.08n2.3.5.2 承載能力校核由式2.12計(jì)算絲杠的最大動(dòng)載荷q q=（2.12）式中l(wèi)=60nt/,取t=15000，n=3000；=1.0，=1.2，= ff +f1=749.08+1149.08=1898.16n則q=31889.09 n根據(jù)漢江絲杠廠生產(chǎn)的hjg-s系列fynd32*4r-

26、3-p4-1200-1000絲杠額定載荷=60803q(所以滿足使用) 2.3.5.3 壓桿穩(wěn)定性校核軸向固定的長(zhǎng)絲杠在承受壓縮負(fù)載時(shí),應(yīng)校核其壓桿穩(wěn)定性,z向是長(zhǎng)絲杠，所以需要校核。臨界壓縮載荷按下式進(jìn)行校核計(jì)算:式中:e為絲杠材料的彈性模量;i為最小慣性截面矩為壓桿穩(wěn)定的支撐系數(shù)如表2.1固定固定4固定支承2支承支承1固定自由 0.25表2.1 穩(wěn)定的支撐系數(shù)實(shí)際承受載荷能力如果時(shí)會(huì)使死杠失去穩(wěn)定易發(fā)生翹曲。式中 =2，e=2.1*pa，i= =3.83（）取k=4，l=120cm則=2.51*n(所以滿足使用)2.3.5.4 絲杠剛度的校核滾珠絲杠在軸向力的作用下產(chǎn)生拉伸或壓縮。在扭矩的

27、作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，這將引起絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響其傳動(dòng)精度及定位精度，因此滾珠絲杠應(yīng)演算滿載時(shí)的變形量。滾珠絲杠在工作負(fù)載p和扭矩m的作用下引起那種每一導(dǎo)程的變化量l為：l=（2.12）式中 導(dǎo)程=0.4cm鋼的彈性模量e=2.1*pa絲杠的最小截面積s=19.63（）絲杠的小徑的截面積i=3.83（），扭矩m=784，工作負(fù)載p=1898.16n則l= 0.0344um而z軸的最小移動(dòng)單位0.001mm 0.0344um (所以滿足使用)2.3.6 交流伺服電機(jī)選擇計(jì)算2.3.6.1 加減速時(shí)扭矩初步確定伺服電機(jī)型號(hào)（1）求等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量z向 = 10m/min，=3000r/mi

28、n，=400kg絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=7.8*3*120*=7.58（kg）=7.58*（kg）設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=2.6*（kg）則等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=*400*(10/3000)+ +=1.13*（kg）（2） 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。= =1.01(nm)（3）啟動(dòng)慣性阻力矩t的計(jì)算。以最不利于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的快進(jìn)速度計(jì)算，設(shè)啟動(dòng)加速或制動(dòng)時(shí)間為t=0.3s電機(jī)轉(zhuǎn)速,取加速曲線為等加（減）速梯形曲線，故角加速度為（2.13）=314（1/s） =1046.67（1/） t=*=1.13*1046.67=1.18(nm) （4）電機(jī)輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 =t+（2.14） =1.01+1.18

29、=2.19(nm)（5）考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率和由于材料的不均勻等因素的影響引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，情況。取安全系數(shù)k=1.5，選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率=0.7時(shí) =k/=1.5*2.19/0.7=4.69初選三菱公司生產(chǎn)的hc-ufs系列交流伺服電機(jī)152（b）型號(hào) （伺服放大器型號(hào)mr-j2s-200a/b）其額定轉(zhuǎn)矩為7.16(nm)大于所以滿足要求2.3.6.2 最高轉(zhuǎn)速校核z向n max=3000， v m =10，i=1， p=4n=（10/4）*=2500nmax所以滿足要求2.3.6.3 電機(jī)軸上的負(fù)載慣量校核轉(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),z向hc-u

30、fs系列交流伺服電機(jī)132（bg）型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j1=4.2*（kg）,等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=1.29*（kg）,4.2*2.5 *2.5 所以滿足要求。2.4 溜板箱縱橫向滾珠絲杠和導(dǎo)軌潤(rùn)滑對(duì)數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響，所以要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑。溜板箱縱橫向滾珠絲杠和導(dǎo)軌采用重慶第二機(jī)床廠生產(chǎn)的間歇式自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。2.5 縱向和橫向滾珠絲杠裝配圖2.5.1 x向和z向滾珠絲杠裝配圖的設(shè)計(jì)過程首先選擇定位基準(zhǔn)，z向左端選擇拆除進(jìn)給箱后所露出的右側(cè)進(jìn)

31、給箱定位銷和固定平面為新設(shè)計(jì)的電機(jī)架的的定位銷和固定平面，進(jìn)給箱后所露出的右側(cè)進(jìn)給箱固定羅紋孔為新設(shè)計(jì)的電機(jī)架的的固定羅紋孔。z向右端選擇原絲杠右端軸承座的定位銷和固定平面為新設(shè)計(jì)軸承座的定位銷和固定平面，原絲杠右端軸承座的固定羅紋孔為新設(shè)計(jì)的軸承座的固定羅紋孔。x向選擇小拖板的前側(cè)面加工定位平面和加工定位孔為基準(zhǔn)。根據(jù)定位基準(zhǔn)進(jìn)一步確定其他尺寸。x向裝配圖z向裝配圖z向螺母座1 z向向螺母座2 z向尾座支架圖 z向電機(jī)座內(nèi)端蓋x向端蓋圖 x向電機(jī)軸圖 x向定位套圖x向電機(jī)座圖x向螺母座圖 2.6 主軸箱和拖板箱的改造拆除原拖板箱，利用此位置安裝新拖板箱，新拖板箱除固定滾珠絲杠的螺母外都不要。

32、在主軸箱的二軸加裝主軸17位位置編碼器。將主軸正反離合器手動(dòng)剎車裝置拆除，在主軸驅(qū)動(dòng)電抗上加裝自動(dòng)剎車離合器裝置。電器系統(tǒng)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。電路連接如電器原理圖。原冷卻泵該由數(shù)控系統(tǒng)控制，如電器原理圖?？紤]車床工作臺(tái)z向的的移動(dòng)范圍，選擇igus公司的e4系列拖鏈302型號(hào)。2.7 安全防護(hù) 高效必須以安全為前提。在機(jī)床改造中要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施，是不可忽視的。滾珠絲杠副是精密元件，工作時(shí)要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒進(jìn)入滾道。在縱向絲杠上加整體鐵板防護(hù)罩。大拖板與滑動(dòng)導(dǎo)軌接觸的兩端面密封好，防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進(jìn)入滑動(dòng)面損傷導(dǎo)軌。并且滾珠絲杠在使

33、用時(shí)，也要防止螺母脫離絲杠表面，因?yàn)槁菽敢坏┟撾x滾珠將散落，此時(shí)滾珠絲杠副不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起設(shè)備事故，因此在主機(jī)上必須配置防止螺母脫出的超程保護(hù)裝置，為了保障機(jī)床的運(yùn)行安全,機(jī)床的x向和z向運(yùn)動(dòng)通常設(shè)置有軟限位（參數(shù)設(shè)定限位）和硬限位（行程開關(guān)限位）兩道保護(hù)“防線”。 軟限位由選擇的數(shù)空系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定限位，硬限位在x向和z向分別裝一對(duì)行程開關(guān)，電路連接如電路圖。第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)的加裝3.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了半個(gè)世紀(jì)歷程。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，與此同時(shí)加工技術(shù)以及一些其他

34、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步提出了新的要求。3.1.1 趨勢(shì)之一：數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展20世紀(jì)90年代以來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用pc機(jī)豐富的軟、硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性，并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。近幾年許多國(guó)家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng)，如美國(guó)科學(xué)制造中心(ncms)與空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站/機(jī)床控制器體系結(jié)構(gòu)”ngc，歐共體的“自動(dòng)化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)”osaca，日本的osec計(jì)劃等。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)技

35、術(shù)，使編程、操作以及技術(shù)升級(jí)和更新變得更加簡(jiǎn)單快捷。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對(duì)外開放的，數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進(jìn)行的系統(tǒng)集成，同時(shí)它也為用戶根據(jù)實(shí)際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時(shí)，這種數(shù)控系統(tǒng)可隨cpu升級(jí)而升級(jí)，而結(jié)構(gòu)可以保持不變。3.1.2 趨勢(shì)之二：數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展現(xiàn)在，實(shí)際用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)主要有以下四種類型，分別代表了數(shù)控技術(shù)的不同發(fā)展階段，對(duì)不同類型的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)不但從封閉體系結(jié)構(gòu)向開放體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，而且正在從硬數(shù)控向軟數(shù)

36、控方向發(fā)展的趨勢(shì)。傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，如fanuc 0系統(tǒng)、mitsubishi m50系統(tǒng)、sinumerik 810m/t/g系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。目前，這類系統(tǒng)還是占領(lǐng)了制造業(yè)的大部分市場(chǎng)。但由于開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)正在受到挑戰(zhàn)，已逐漸減小。 “pc嵌入nc”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，如fanuc18i、16i系統(tǒng)、sinumerik 840d系統(tǒng)、num1060系統(tǒng)、ab 9/360等數(shù)控系統(tǒng)。這是一些數(shù)控系統(tǒng)制造商將多年來積累的數(shù)控軟件技術(shù)和當(dāng)今計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源相結(jié)合開發(fā)的產(chǎn)品。它具有一定的開放性，但由于它的nc部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，用

37、戶無(wú)法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大，價(jià)格昂貴。 “nc嵌入pc”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)它由開放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡和pc機(jī)共同構(gòu)成。這種運(yùn)動(dòng)控制卡通常選用高速dsp作為cpu，具有很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)控制和plc控制能力。它本身就是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)，可以單獨(dú)使用。它開放的函數(shù)庫(kù)供用戶在windows平臺(tái)下自行開發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化控制各個(gè)領(lǐng)域。如美國(guó)delta tau公司用pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制卡構(gòu)造的pmac-nc數(shù)控系統(tǒng)、日本mazak公司用三菱電機(jī)的meldasmagic 64構(gòu)造的mazatrol 640 cnc等。 soft型開放式數(shù)

38、控系統(tǒng)這是一種最新開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性，它的cnc軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中，而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部i/o之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計(jì)算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一樣。用戶可以在windows nt平臺(tái)上，利用開放的cnc內(nèi)核，開發(fā)所需的各種功能，構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)，與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比，soft型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價(jià)格比，因而最有生命力。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。其典型產(chǎn)品有美國(guó)mdsi公司的open cnc、德國(guó)power automation公司的pa8000 nt等。3.

39、1.3 趨勢(shì)之三：數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)理，不但具有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ?，而且人機(jī)界面極為友好，并具有故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動(dòng)和智能化進(jìn)給伺服裝置，能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載并自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會(huì)針對(duì)鉆削的智能加工方案具有代表性。3.1.4 趨勢(shì)之四：數(shù)控系統(tǒng)向

40、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂internet/intranet技術(shù)。 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱“e-制造”，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國(guó)際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國(guó)內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)一步促進(jìn)了柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、

41、線(fmc、fms、ftl、fml)向面(工段車間獨(dú)立制造島、fa)、體(cims、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，同時(shí)注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善，數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與cad、cam、capp、mts聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。3.1.5 趨勢(shì)之五：數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標(biāo)。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言，如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率在p(t)99%以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間mtbf就必須

42、大于3000小時(shí)。我們只對(duì)某一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí))。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的mtbf就要大于33333.3小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的mtbf就必須大于10萬(wàn)小時(shí)。如果對(duì)整條生產(chǎn)線而言，可靠性要求還要更高。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的mtbf值已達(dá)6000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。3.1.6 趨勢(shì)之六：數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展在零件加工過程中有大量的無(wú)用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無(wú)用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上，因此

43、，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動(dòng)進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。普通的數(shù)控系統(tǒng)軟件針對(duì)不同類型的機(jī)床使用不同的軟件版本，比如siemens的810m系統(tǒng)和802d系統(tǒng)就有車床版本和銑床版本之分。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。目前，主流的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復(fù)合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。3.1.7 趨勢(shì)之七：數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動(dòng)化方向發(fā)展由于在加工自由曲面時(shí)，3軸聯(lián)動(dòng)控制的機(jī)床無(wú)法避免切速接近于零的球

44、頭銑刀端部參予切削，進(jìn)而對(duì)工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響，而5軸聯(lián)動(dòng)控制對(duì)球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡(jiǎn)單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā)5軸、6軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，隨著5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)。 最近，國(guó)外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究上已經(jīng)取得和很大進(jìn)展，在6軸聯(lián)動(dòng)加工中心上可以使用非旋轉(zhuǎn)刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時(shí)尚難實(shí)用化。電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的

45、發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進(jìn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展。數(shù)控機(jī)床性能在高速度、高精度、高可靠性和復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?，F(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場(chǎng)新的技術(shù)革命。第 4 章 結(jié) 論可以預(yù)見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動(dòng)機(jī)及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的關(guān)注的熱點(diǎn)，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方車床經(jīng)改造后不但保持了原機(jī)床主軸傳動(dòng)部分變速范圍廣的特點(diǎn)，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制上可以利用編程語(yǔ)言編程控制，還可以在系統(tǒng)示教狀態(tài)下將操作者手動(dòng)加工過程自動(dòng)生成iso代碼，以便下一零

46、件的自動(dòng)加工。實(shí)踐證明該機(jī)床操作方便，降低了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，為下一道工序生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。而改造所需費(fèi)用僅是購(gòu)買簡(jiǎn)易數(shù)控車床價(jià)格的一半。21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)