坐標(biāo)鏜床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及電氣原理設(shè)計(jì)方案.docx

1、燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) <論文）坐標(biāo)鏜床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電氣原理設(shè)計(jì)學(xué)院：里仁學(xué)院年級(jí)專業(yè)： 04 級(jí)機(jī)電二班學(xué)生姓名： 趙明宇指導(dǎo)教師：史艷國(guó)專業(yè)負(fù)責(zé)人：答辯日期：燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)<論文）任務(wù)書學(xué)院： 里仁學(xué)院系級(jí)教案單位： 機(jī)械系學(xué)041101011276學(xué)生趙明宇專 業(yè)04機(jī)電 -2號(hào)姓名班 級(jí)課坐標(biāo)鏜床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)及電氣原理設(shè)計(jì)題1.根據(jù)總體方案的要求，提出傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行方案論證和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析主2.根據(jù)方案進(jìn)行關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算3.完成控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)要4.繪制零件圖內(nèi)容1. 繪制機(jī)械圖紙 2.5張 A0基2.完成 0.5張液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)3.

2、完成設(shè)計(jì)說明書 2萬字本4.翻譯外文資料 5000字要求參1. 常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)考2. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)資3. 液壓與氣動(dòng)手冊(cè)料4. 液壓機(jī)設(shè)計(jì)周次1 4周5 8周9 12周13 16周17 18周調(diào)查研究，方案分析總總裝圖草圖繪制部件圖改圖，撰寫應(yīng)收集資料，撰裝圖草圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，正是論文完寫開題報(bào)告總裝圖設(shè)計(jì)成的內(nèi)容指導(dǎo)教師：系級(jí)教單位審批：摘要本文提出了數(shù)控坐標(biāo)鏜床的傳動(dòng)部分及其電氣部分的設(shè)計(jì)通過對(duì)數(shù)控機(jī)床構(gòu)造和工作原理進(jìn)行分析對(duì)主要機(jī)械部件的選擇和設(shè)計(jì)都進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算和校核。電氣伺服部分采用交流伺服電機(jī)，機(jī)械傳動(dòng)部分采用高精密滾珠絲杠。機(jī)床各個(gè)驅(qū)動(dòng)支路的控制是互相獨(dú)立的，并且各支路的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)

3、的組成相同。關(guān)鍵詞 數(shù)控；鏜床；電氣/ 67AbstractInthispaper,CNCcoordinatesthetransmissionofboringmachinepartsandelectricalpartsofthedesignThroughtheNC machinetoolstructureand workingprincipleoftheanalysisofthemajormechanicalcomponentsoftheselectionanddesignparametershavecarriedoutthecalculationandverification.Electri

4、cservopartbyACservomotors,mechanicaltransmissionoftheuseofhigh-precisionballscrews.Allthe sliproadleadingmachine-drivencontrolaremutuallyindependent,andthesliproadonthestructureand composition of the same control system.Keywords:NC。 boring machine。 Electric/ 67目 錄摘要 IAbstractII第 1章緒論 11.1 課題背景 1第 2章

5、坐標(biāo)鏜床概述42.1 坐標(biāo)鏜床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)42.1.1 數(shù)控 <NC ）階段 <1952 1970 年） 42.1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控 <CNC ）階段 <1970年現(xiàn)在） 42.1.3 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)52.1.3.1 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展52.1.3.2 向高速化和高精度化發(fā)展52.1.3.3向智能化方向發(fā)展52.2 坐標(biāo)鏜床主要結(jié)構(gòu)特征62.3 本章小結(jié) 7第 3 章數(shù)控坐標(biāo)鏜床的工作原理83.1 數(shù)控機(jī)床的組成83.1.1 輸入 /輸出設(shè)備 83.1.2 數(shù)控裝置 83.1.3 伺服單元 93.1.4 可編程邏輯控制器<PLC ）

6、 93.1.5 機(jī)床本體 93.1.6 位置檢測(cè)裝置103.2數(shù)控裝置的工作過程103.3 本章小結(jié) 11第 4章數(shù)控坐標(biāo)鏜床的參數(shù)以及電氣部分原理12數(shù)控坐標(biāo)鏜床基本功能124.2數(shù)控坐標(biāo)鏜床的基本參數(shù)134.3數(shù)控坐標(biāo)鏜床電氣部分概述174.3.1.1電路說明 18/ 674.4 本章小結(jié) 26第 5章機(jī)床主要參數(shù)計(jì)算及電主軸的選擇方案275.1機(jī)床主要參數(shù)計(jì)算及主軸的選擇方案275.2電機(jī)的選用 285.2.1 電機(jī)的選用 285.2.2聯(lián)軸器的選擇 295.2.3進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 295.2.3.1 滾珠絲杠螺母副的選用295.2.3.2 伺服電機(jī)的校核計(jì)算325.3Y 方向進(jìn)給機(jī)構(gòu)滾珠

7、絲杠的選用縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)345.3.1 絲杠的選擇 345.4 Z 方向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠選擇365.5 本章小結(jié) 39結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 41附錄 1 文獻(xiàn)綜述 42附錄 2 開題報(bào)告 45附錄 3 外文翻譯 50附錄 4 外文原稿 55致謝 64II/67第1章緒論1.1 課題背景我國(guó)八十年代在普通機(jī)床的改造方面，出現(xiàn)了以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，尤其是普車、普銑數(shù)控化改造的熱潮，并逐漸形成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控產(chǎn)業(yè)。“八五 ”后期和 “九五 ”階段，國(guó)家把舊設(shè)備改造列入企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，工藝更新的一個(gè)重要途徑，很多工廠把普機(jī)數(shù)控化列入企業(yè)發(fā)展計(jì)劃，作為企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、提高產(chǎn)品市場(chǎng)占有率的一項(xiàng)措施。但

8、企業(yè)在做這項(xiàng)工作時(shí)，面臨如何選擇改造方案，在改造中注意什麼等問題。我基于此種背景下對(duì)老式 X62 銑床進(jìn)行了數(shù)控化改造，希望能為企業(yè)決策提供參考。改造后的銑床比原來機(jī)床有著突出優(yōu)越性。除可加工原機(jī)床可加工的所有零件外，還可加工出原來老機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件?？梢詫?shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，且是柔性自動(dòng)化，效率比原機(jī)床可提高37倍。加工的零件精度高，使裝配容易?？蓪?shí)現(xiàn)多工序集中，減少零件頻繁搬運(yùn)。綜合來說，本銑床有廣泛的適用性和較高的自動(dòng)化程度。能夠從多方面滿足現(xiàn)代社會(huì)機(jī)械生產(chǎn)加工的需要。80 年代是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)能夠發(fā)發(fā)展的時(shí)代。到 80 年代末，全世界數(shù)控機(jī)床的年產(chǎn)量超過 10 萬

9、臺(tái)。這個(gè)發(fā)展大潮，方興未艾。世界著名企業(yè)中，數(shù)控機(jī)床在加工設(shè)備中所占的比例明顯提高。例如，美國(guó)通用電器公司，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)占70%。從 1982 年起，日本的機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值連年獨(dú)占鰲頭，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量連續(xù)多年處于世界的首位。日本機(jī)床的發(fā)展反映著世界機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。日本數(shù)控機(jī)床以年均 2.88%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到1990 年，數(shù)控機(jī)床的年產(chǎn)量達(dá)6.1 萬臺(tái)，機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率超過80% ，而且主要生產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床 。我國(guó)機(jī)床工業(yè)已經(jīng)取得了很大的成就，但與世界先進(jìn)水平相比，還有很大的差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和超精密機(jī)床的性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動(dòng)化和數(shù)控化機(jī)床的產(chǎn)量，技術(shù)

10、水平和質(zhì)量等方面都明顯落后。到 1990 年底，我過數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量?jī)H是全部機(jī)床產(chǎn)量的1.5%，產(chǎn)值數(shù)控化率僅為 8.7%。而同時(shí)期日本機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為 80%，德國(guó)為 54.2%，我國(guó)數(shù)控機(jī)床基本上是中等規(guī)格的車床，銑床和加工中心等。精密，大型，重型或小型數(shù)控機(jī)床，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。至于航空，航天，冶金，汽車，造船，紡織和重型機(jī)器制造等工業(yè)部門所需要的多種類型的特種數(shù)控機(jī)床基本上還是一片空白。柔性制造系統(tǒng)<FMS ）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)<CIMS ），國(guó)外在1990 年總計(jì)達(dá)1500 個(gè)，而我過只有 5 個(gè)，且多為引進(jìn)的系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，普通機(jī)床已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)

11、代加工工藝及提高0/67勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求，數(shù)控機(jī)床已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。目前中國(guó)大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)，加工裝備絕大多書是普通機(jī)床，機(jī)床數(shù)控化率遠(yuǎn)低于美國(guó)，日本等國(guó)家。如果大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，不僅資金投入量大，成本高，而且又會(huì)造成原有設(shè)備的閑置浪費(fèi)。把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床則不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對(duì)性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)床的缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國(guó)機(jī)床擁有量大，生產(chǎn)規(guī)模小的具體國(guó)情。

12、80 年代是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)能夠發(fā)發(fā)展的時(shí)代。到80 年代末，全世界數(shù)控機(jī)床的年產(chǎn)量超過10 萬臺(tái)。這個(gè)發(fā)展大潮，方興未艾。世界著名企業(yè)中，數(shù)控機(jī)床在加工設(shè)備中所占的比例明顯提高。例如，美國(guó)通用電器公司，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)占70%。從1982 年起，日本的機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值連年獨(dú)占鰲頭，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量連續(xù)多年處于世界的首位。日本機(jī)床的發(fā)展反映著世界機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。日本數(shù)控機(jī)床以年均2.88%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到1990 年，數(shù)控機(jī)床的年產(chǎn)量達(dá)6.1 萬臺(tái)，機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率超過80%，而且主要生產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床。我國(guó)機(jī)床工業(yè)已經(jīng)取得了很大的成就，但與世界先進(jìn)水平相比，還有很大的差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和

13、超精密機(jī)床的性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動(dòng)化和數(shù)控化機(jī)床的產(chǎn)量，技術(shù)水平和質(zhì)量等方面都明顯落后。到 1990年底，我過數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量?jī)H是全部機(jī)床產(chǎn)量的1.5%，產(chǎn)值數(shù)控化率僅為 8.7%。而同時(shí)期日本機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為80%，德國(guó)為54.2%，我國(guó)數(shù)控機(jī)床基本上是中等規(guī)格的車床，銑床和加工中心等。精密，大型，重型或小型數(shù)控機(jī)床，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。至于航空，航天，冶金，汽車，造船，紡織和重型機(jī)器制造等工業(yè)部門所需要的多種類型的特種數(shù)控機(jī)床基本上還是一片空白。柔性制造系統(tǒng)<FMS ）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) <CIMS ），國(guó)外在 1990 年總計(jì)達(dá) 1500 個(gè)，

14、而我過只有 5 個(gè)，且多為引進(jìn)的系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，普通機(jī)床已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求，數(shù)控機(jī)床已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。目前中國(guó)大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)，加工裝備絕大多書是普通機(jī)床，機(jī)床數(shù)控化率遠(yuǎn)低于美國(guó)，日本等國(guó)家。如果大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，不僅資金投入量大，成本高，而且又會(huì)造成原有設(shè)備的閑置浪費(fèi)。把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床則不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對(duì)性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原機(jī)

15、床的缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國(guó)機(jī)床擁有量大，生產(chǎn)規(guī)模小的具體國(guó)情。1/67第2章坐標(biāo)鏜床概述2.1坐標(biāo)鏜床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。 6年后，即在 1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。2.1.1數(shù)控 <NC）階段 <19521970年）早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的

16、科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭 ”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控<HARD-WIREDNC ），簡(jiǎn)稱為數(shù)控<NC ）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代 電子管； 1959年的第二代 晶體管； 1965年的第三代 小規(guī)模集成電路2.1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控 <CNC）階段 <1970年現(xiàn)在）到 1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控<CNC）階段 <把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的“通用”兩個(gè)字省略了）。到

17、1971年，美國(guó) INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器<MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元<簡(jiǎn)稱CPU）。到 1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕 <故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。到了 1990年， PC機(jī) <個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣

18、稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段?？傊?，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代小型計(jì)算機(jī)；2/671974年的第五代微處理器和1990年的第六代基于PC<國(guó)外稱為PCBASED）。還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控<即 CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱數(shù)控 <NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”，實(shí)質(zhì)上已是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控”了。2.1.3數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)2.1.3.1 繼續(xù)向開放式、基于 PC的第六代方向發(fā)展基于PC 所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走

19、上這條道路。至少采用PC 機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。日本、歐盟和美國(guó)等針對(duì)開放式的CNC，正在進(jìn)行前后臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的研究。2.1.3.2 向高速化和高精度化發(fā)展這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要2.1.3.3向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。<1 ）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。<2 ）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加

20、工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。<3）引入故障診斷專家系統(tǒng)<4 ）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。3/672.2 坐標(biāo)鏜床主要結(jié)構(gòu)特征1.主軸：主軸軸承采用轉(zhuǎn)速高、剛性好的三聯(lián)成組角接觸軸承，軸承內(nèi)徑為 24 0mm< 加大型 TK6920 軸承內(nèi)徑為 280mm）。為保證主軸的精度，在軸承外圍采用恒溫油循環(huán)冷卻，以防熱傳導(dǎo)。2.導(dǎo)軌：除 Z 軸采用貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌外， X 、 Y 軸導(dǎo)軌均采用復(fù)合式導(dǎo)軌 <即：貼塑滑動(dòng) + 滾動(dòng)塊）。目前

21、，國(guó)內(nèi)外機(jī)床廠家一般采用的導(dǎo)軌有：貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、復(fù)合導(dǎo)軌。貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌比滾動(dòng)導(dǎo)軌的高頻振動(dòng)小，吸振性好，但摩擦系數(shù)較滾動(dòng)導(dǎo)軌大；而復(fù)合導(dǎo)軌利用各自的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)雙方的不足，達(dá)到優(yōu)化的目的。與靜壓導(dǎo)軌比較具有摩擦系數(shù)小、傳動(dòng)效率高、耐磨損、使用壽命長(zhǎng)、吸振性好、剛性高、維護(hù)簡(jiǎn)便、自潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，可保證較高的重復(fù)定位精度和滿足微量進(jìn)給 < 低達(dá) 0.05mm/min ）時(shí)無爬行及快速運(yùn)動(dòng) <可達(dá) 12000mm/min ）時(shí)無振動(dòng)，保證了各移動(dòng)部件的平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)，且成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單方便。3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：機(jī)床的X 軸采用預(yù)載雙小齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。B 軸采用預(yù)載雙小齒輪大齒圈機(jī)構(gòu)。

22、其余各軸均采用滾珠絲桿副。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外廠家常采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有：靜壓蝸桿蝸條、預(yù)載雙小齒輪齒條、滾珠絲桿<行程 5M）；除 X 、B 軸通常是采用雙小齒輪齒條外，其它的軸通常采用滾珠絲桿。 X 軸采用預(yù)載雙小齒輪齒條的間隙，保證較高的傳動(dòng)精度，是一種既經(jīng)濟(jì)又理想的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。4.滑枕平衡機(jī)構(gòu)：本機(jī)床采用懸吊鏈移動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)。由于落地銑鏜床的滑枕重量很大，滑枕的移動(dòng)會(huì)使立柱前后兩條導(dǎo)軌受力不均，從而產(chǎn)生了滑枕的低頭或抬頭現(xiàn)象。因此，一般都要對(duì)滑枕進(jìn)行平衡?，F(xiàn)今常用的平衡方式有：靜壓導(dǎo)軌平衡<自動(dòng)控制導(dǎo)軌面上的油膜厚度）、液壓平衡<自動(dòng)調(diào)節(jié)主軸箱前后兩根鋼繩的張力）、數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償

23、<本機(jī)電氣部分精度補(bǔ)償方式為：Y 軸垂度補(bǔ)償；）、懸吊鏈移動(dòng)平衡等。懸吊鏈移動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)是：鏈子的一端與滑枕的重心位置相連，另一端與平衡重錘相連，當(dāng)滑枕沿 Z軸移動(dòng)時(shí)，連接滑枕的鏈子隨滑枕移動(dòng)，以保證導(dǎo)軌的受力不會(huì)隨著滑枕重心位置的變化而變化；與其它平衡機(jī)構(gòu)比較，是一種較經(jīng)濟(jì)而有效的平衡方式。機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)采用閉式回油結(jié)構(gòu)：潤(rùn)滑系統(tǒng)采用容積式潤(rùn)滑系統(tǒng)<PDI ），該系統(tǒng)是美國(guó) BIJUR 公司開發(fā)的一種周期集中潤(rùn)滑系統(tǒng)?？砂葱枰獙?duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)精確地定量供油，供油量由定量注油件 <PDI ）控制，最小供油量每次為0.01ml, 最大供油量每次為 0.4ml。潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)與供油量調(diào)整方便，潤(rùn)

24、滑油粘度范圍為20 1400mm2/s,工作壓力為 1.753.5Mpa, 過濾精度 2540 ,適合各種設(shè)備 ,尤其是供油精確的設(shè)備.眾所周知 ,要使運(yùn)動(dòng)副的摩擦減小 ,必須在運(yùn)動(dòng)副表面保持適當(dāng)?shù)那鍧嵉臐?rùn)滑油膜,即維持摩擦表面之間恒量供油以形成油膜 .事實(shí)上 ,過量供油與供油不足是同樣有害的.周期定量供油 ,既可使油膜不被損壞又不會(huì)產(chǎn)生污染和浪費(fèi),是一種非常好的潤(rùn)滑方式.本系統(tǒng)使定量的潤(rùn)滑油按預(yù)定的周期時(shí)間對(duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)供油,使運(yùn)動(dòng)副保持適量的潤(rùn)滑油膜.較好地滿足了性能要求 .4/672.3 本章小結(jié)本章敘述了數(shù)控坐標(biāo)鏜床的參數(shù)，電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、前景、要求。5/67第3章數(shù)控坐標(biāo)鏜床的工作原理數(shù)控

25、機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、主軸和進(jìn)給伺服單元、位置檢測(cè)裝置、 PLC 及其接口電路和機(jī)床本體等幾部分組成。除了機(jī)床本體外的部分稱為數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。圖 3.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)3.1 數(shù)控機(jī)床的組成3.1.1 輸入 /輸出設(shè)備數(shù)控機(jī)床加工前，必須讀入操作人員編好的零件加工程序，在加工過程中，要把加工狀態(tài)，包括刀具的位置、各種警報(bào)信息等，告訴操作人員，以便操作人員了解機(jī)床的工作情況，及時(shí)解決加工中出現(xiàn)的各種問題。最常用的輸入設(shè)備是鍵盤，還有穿孔紙帶。目前常用的輸出設(shè)備是顯示器，數(shù)控系統(tǒng)通過顯示器為操作人員提供必要的信息，一般顯示的信息包括正在編輯或運(yùn)行的程序、當(dāng)前的切削用

26、量、刀具位置、各種故障信息、操作提示等。3.1.2 數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。數(shù)控裝置由硬件和軟件兩大部分組成?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采用通用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控裝置的主要硬件，包括了微型機(jī)系統(tǒng)的基本組成部分， CPU、存儲(chǔ)器、局部總線以及輸入輸出接口等。軟件部分就是我們所說的數(shù)控系統(tǒng)軟件。數(shù)控裝置的基本功能是，讀入零件加工程序，根據(jù)加工程序所指定的零件形狀，計(jì)算出刀具中心的移動(dòng)軌跡，并按照程序所指定進(jìn)給速度，求出每一個(gè)微6/67小段的時(shí)間段內(nèi)刀具應(yīng)該移動(dòng)的距離，在每個(gè)時(shí)間段結(jié)束前，把下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)刀具應(yīng)該移動(dòng)的距離送給進(jìn)給伺服單元。3.1.3伺服單元伺服單元包括主軸伺服單元和進(jìn)給伺服單元兩部分。

27、主軸單元接收來自PLC的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)給伺服單元在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)接受數(shù)控裝置的位移指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)完成速度控制和反饋控制功能。根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的不同，伺服單元控制的對(duì)象可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)，每種伺服電動(dòng)機(jī)的性能和工作原理都不同。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是最簡(jiǎn)單的伺服電動(dòng)機(jī)，隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)用的將越來越普遍。3.1.4 可編程邏輯控制器 <PLC）PLC 和數(shù)控裝置配合共同完成數(shù)控機(jī)床的控制，數(shù)控裝置主要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理等有關(guān)的功能， PLC 主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的動(dòng)作，將零件加工程

28、序中的 M 代碼、 S代碼、 T代碼等順序動(dòng)作信息，譯碼后轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作。它接受機(jī)床控制面板和來自數(shù)控裝置的指令，一方面通過接口電路直接控制機(jī)床的動(dòng)作，另一方面通過伺服單元控制主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3.1.5 機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的本體可以在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上改裝，也可以單獨(dú)設(shè)計(jì)。和普通機(jī)床相比較，數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分有以下特點(diǎn)：1. 數(shù)控機(jī)床的切削用量通常較普通機(jī)床大，所以要求機(jī)械部分有更大的剛度2. 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌要采取防止爬行的措施，如采用滾珠導(dǎo)軌或塑料涂層導(dǎo)軌3.數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)鏈要盡量地短，齒輪傳動(dòng)副和絲杠螺母副要采取消除間隙措施，一般用滾珠絲杠已獲得較好的動(dòng)

29、態(tài)性能4. 對(duì)要求精度較高的數(shù)控機(jī)床還應(yīng)采取減少熱變形、提高精度的措施3.1.6 位置檢測(cè)裝置也稱反饋元件，通常安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上或絲杠上，用來監(jiān)測(cè)工作臺(tái)的實(shí)際位移獲絲杠的實(shí)際轉(zhuǎn)角。在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中這個(gè)實(shí)際的位移或轉(zhuǎn)角要反饋給數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置計(jì)算出實(shí)際位置和指令之間的差值，并根據(jù)這個(gè)差值的方向和大小，控制機(jī)床，使之朝著間小屋差的方向移動(dòng)。位置檢測(cè)裝置的精度直接決定了數(shù)控7/67機(jī)床的加工精度。3.2 數(shù)控裝置的工作過程1. 程序輸入將編寫的數(shù)控加工程序輸入方式有：紙帶閱讀機(jī)輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入、通信接口輸入及連接上一級(jí)計(jì)算機(jī)接口輸入。2. 譯碼在輸入的工件加工程序中含有工件的輪廓信息

30、、加工速度及其它輔助功能信息等，譯碼程序以一個(gè)程序段為單位，按一定規(guī)則將這些信息翻譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以約定的格式存放在指定的內(nèi)存區(qū)間。3. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理程序一般包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算以及輔助功能處理。4. 插補(bǔ)插補(bǔ)的任務(wù)是通過插補(bǔ)計(jì)算程序在已知有限信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化 ”工作，即在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間插入一些中間點(diǎn)。數(shù)控系統(tǒng)一邊插補(bǔ)、一邊工作，是一種典型的實(shí)時(shí)控制方法。5. 位置控制位置控制可以由軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件實(shí)現(xiàn)。它的主要任務(wù)是在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算的理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，用其差值去控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而控制工作臺(tái)或刀具的位移。6. 輸入 /

31、輸出處理控制輸入 /輸出處理主要處理數(shù)控裝置和機(jī)床之間的來往信號(hào)的輸入和輸出控制。7. 顯示數(shù)據(jù)裝置的顯示主要是為操作者了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提供方便，通常有：零件程序顯示、參數(shù)設(shè)置、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示、刀具加工軌跡動(dòng)態(tài)模擬顯示以及在線編程時(shí)的模擬顯示等。8. 診斷主要是指數(shù)控系統(tǒng)裝置利用內(nèi)裝診斷程序進(jìn)行自診斷，主要有啟動(dòng)診斷和在線診斷。3.3 本章小結(jié)本章講述了數(shù)控機(jī)床的構(gòu)造和工作原理。其中數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，并講解了數(shù)控裝置的工作過程。8/67第4章數(shù)控坐標(biāo)鏜床的參數(shù)以及電氣部分原理數(shù)控坐標(biāo)鏜床基本功能1. 數(shù)控坐標(biāo)鏜床以精密鏜削位置精度要求較高的孔系為主<精度見G

32、B/T14660）。主軸轉(zhuǎn)數(shù)范圍，小型坐標(biāo)鏜床為404000r/min ，大中型、坐標(biāo)鏜床為202500r/min 。主傳動(dòng)采用交流或直流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通常有2 級(jí)或3 級(jí)齒輪變速，以擴(kuò)大恒功率變速范圍。各坐標(biāo)進(jìn)給系統(tǒng)普遍采用交流或直流伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)絲杠。2.各坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)用隨機(jī)電線分別將各軸步進(jìn)電機(jī)與系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)柜相應(yīng)插座相連，即可實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)控制。3.主軸啟停和正反轉(zhuǎn)、冷卻液的開關(guān)主軸啟停和正反轉(zhuǎn)、冷卻液的開關(guān)均通過系統(tǒng)控制KA1 一 KA4 四個(gè)繼電器的吸合斷開，從而使機(jī)床中相應(yīng)的交流接觸器吸合斷開來實(shí)現(xiàn)。主軸啟動(dòng)即主軸正轉(zhuǎn)，只要將主軸正轉(zhuǎn)控制繼電器KAl 的一組常開觸點(diǎn)并接到

33、原機(jī)床啟動(dòng)按鈕SBl 的兩端即可。主軸停止，是將主軸停止控制繼電器KA3 的一組常閉觸點(diǎn)串聯(lián)到原機(jī)床主軸啟?？刂茊柭分屑纯?。為使主軸停止時(shí)主軸制動(dòng)，將KA3 的一組常開觸點(diǎn)并接到停止按鈕SB2 控制主軸制動(dòng)的常9/67開觸點(diǎn)兩端即可。主軸反轉(zhuǎn)，原機(jī)床設(shè)置有一個(gè)主軸電機(jī)電源反相開關(guān)，將開關(guān)轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)位置，技下啟動(dòng)按鈕即實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。若要系統(tǒng)控制主軸，還需在機(jī)床強(qiáng)電柜內(nèi)增置一個(gè)交流接觸器KM2，構(gòu)成反轉(zhuǎn)控制回路，并使其與正轉(zhuǎn)控制回路互鎖。然后將反轉(zhuǎn)控制繼電器KA2 的一組常開觸點(diǎn)并接到KM2 的常開觸點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸反轉(zhuǎn)的控制。對(duì)于有反轉(zhuǎn)控制回路的機(jī)床，則按上述方法將KA2 連入機(jī)床電氣即可。冷卻液開關(guān)

34、，是將冷卻液控制繼電器KA4 的一組常開觸點(diǎn)并接到原機(jī)床冷卻液開關(guān)SAl的兩端即可。用系統(tǒng)控制時(shí)，須將SAl 置于關(guān)的位置。4. 緊急停機(jī)、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置、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)床上增置一緊急停機(jī)開關(guān)SB5，然后將系統(tǒng)信號(hào)線接上即可。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)是用三個(gè)接近開關(guān)SQ4 一 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。一般而言，銑床的機(jī)床原點(diǎn)，升降坐標(biāo)設(shè)在接近下限位處，橫向坐標(biāo)面對(duì)機(jī)床設(shè)在接近右限位處，縱向坐標(biāo)面對(duì)機(jī)床設(shè)在接近外限位處。坐標(biāo)軸的限位，是為

35、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、橫向坐標(biāo)的左右極限位、縱向坐標(biāo)的里外極限位，各附設(shè)一行程開關(guān)和機(jī)械撞塊。將系統(tǒng)的信號(hào)線接到三個(gè)行程開關(guān)SQl一 SQ3 上，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)限位。4.2 數(shù)控坐標(biāo)鏜床的基本參數(shù)數(shù)控坐標(biāo)鏜床的型號(hào)與技術(shù)參數(shù)見表技術(shù)參數(shù)最大加工主軸軸線至工作主軸端面至工工作臺(tái) 主軸轉(zhuǎn)速 /<r/mi工作臺(tái)行程 /mm備注直徑 /mm作中心距離 /m荷重 /Kn）鉆孔 鏜孔臺(tái)面距離 /mmmg級(jí)數(shù)范圍 縱向橫向2525050500150600400無級(jí) 454500 450450配： FA-5030002501500無級(jí) 203000 800

36、1000GOR-503001402851500無級(jí) 102500 7008008020系統(tǒng)503001403002500無級(jí) 102500 10351500配： GE-20200470100680300無級(jí) 502000 600400MCI 系統(tǒng)502507002008001500無級(jí) 102500 1000600垂直主軸： 10垂直垂直： 4： 180200050250立柱間距： 144500水平主軸中2000垂直主軸箱： 1000水平水平： 4 1400心線： 800： 1501000機(jī)床精度工作精度電動(dòng)機(jī)功率 /工作臺(tái)尺寸/mmKW重 外形尺寸 /mm< 長(zhǎng) ×產(chǎn)品名稱型

37、號(hào)/mm< 寬 ×長(zhǎng)表面粗總量 /t寬×高）主電動(dòng)容坐標(biāo)精度 圓度 /mm 糙度 Ra/ m機(jī)量10/67精密臥式數(shù)TK6345450×450±0.0050.0051.6143084200×2795×2423TPK4680800×10000.0050.811/1550145550×3200×36000.005控坐標(biāo)鏜床TK4680800×8000.0050.811/1555165190×3160×34870.003TK461001000×10000.0081.

38、611/1555225700×4715×4575數(shù)控單柱坐TK4145450×800±0.0030.0051.252.2352110×1658×2525標(biāo)鏜床數(shù)控單柱坐TK4163H630×11000.0050.0040.819103050×3220×3450標(biāo)鏜床內(nèi)圓： 0.數(shù)控雙柱坐TK42100/21020×1600±0.00350050.819174170×3120×3650標(biāo)鏜床外圓： ±0.0075其主要技術(shù)參數(shù)為：1工作臺(tái)工作臺(tái)尺寸<長(zhǎng)

39、x寬1100x630mm工作臺(tái)承重1500kg2.主軸主軸錐孔ISO50主軸轉(zhuǎn)速102500r/min(210r/min可用于打表校正>主電機(jī)功率<斷續(xù)/連續(xù)）15/12KW主軸最大扭矩400Nm主軸端面至工作臺(tái)面距離最大800mm最小200mm3.機(jī)床行程X軸1000mmY軸600mmZ軸600mm4.進(jìn)給速度X、Y坐標(biāo)進(jìn)給速度<無級(jí)）1 2000mm/minZ坐標(biāo)給速度<無級(jí)）11000mm/min快速移動(dòng)X、Y坐標(biāo)快速移動(dòng)10000mm/minZ坐標(biāo)快速移動(dòng)<無級(jí)）6000mm/min5.機(jī)床總功率30kW6.機(jī)床外形尺寸<長(zhǎng)x寬x高）3050x3220x34