第 1 頁 共 35 頁目 錄第一章 前言··············································41.1 概述················································41.2 普通銑床數(shù)控化改造的條件·······························41.3 普通銑床數(shù)控化改造的一般步驟····························4第二章 總體方案的確定····································6第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)····································73.1 確定主軸傳動(dòng)功率······································73.2 電動(dòng)機(jī)的選擇····························第 2 頁 共 35 頁··············83.3 主傳動(dòng)的調(diào)速過程······································8第四章 伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)·····························104.1 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)和選用·····························104.1.1 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算································104.1.2 滾珠絲杠的安裝····································164.1.3 滾珠絲杠螺母副的支承方式····························164.2 軸承的選用和計(jì)算······································174.2.1 軸承的載荷計(jì)算····························第 3 頁 共 35 頁·········174.2.2 軸承的派生軸向力計(jì)算································194.2.3 軸承的軸向載荷計(jì)算·································194.2.4 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算································194.2.5 驗(yàn)算兩軸承的壽命···································204.3 同步帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算································204.3.1 確定梯形齒同步帶輪的基本參數(shù)·························204.3.2 確定帶的中心距·····································214.3.3 選擇帶的類型······································22第 4 頁 共 35 頁4.4 電機(jī)的選擇和計(jì)算·······································224.1.1 確定電機(jī)的類型·····································224.4.2 伺服電機(jī)的計(jì)算·····································234.4.3 電機(jī)的安裝········································25第五章 數(shù)控銑床的 PLC 控制·······························265.1 電氣接口············································265.2 銑床的安全互鎖········································27第六章 數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng)·······························29第 5 頁 共 35 頁6.1 潤滑的作用··········································296.2 數(shù)控銑床的潤滑系統(tǒng)···································29小結(jié)·····················································30參考文獻(xiàn)·················································31[摘要］本文對(duì)一臺(tái)普通銑床進(jìn)行數(shù)控化改造，在改造后要達(dá)到高的靜、動(dòng)剛度；傳動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，反向傳動(dòng)無間隙；輸出轉(zhuǎn)矩大等要求。對(duì)主傳動(dòng)部分不作太大的變動(dòng)，保留原有傳動(dòng)鏈，為了滿足調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性，采用調(diào)速電機(jī)的無級(jí)變速和機(jī)械的有級(jí)變速相結(jié)合的配置方式。進(jìn)給傳動(dòng)需作較大改動(dòng)才能滿足數(shù)控加工的要求，文中對(duì)滾珠絲杠、電機(jī)的選用等方面進(jìn)行了詳細(xì)第 6 頁 共 35 頁的設(shè)計(jì)分析。通過對(duì)銑床的數(shù)控改造設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，為以后的發(fā)展作了鋪墊。[關(guān)鍵字］數(shù)控改造 主運(yùn)動(dòng) 伺服進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠第一章 前言1.1 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，普通機(jī)床已越來越不能滿足現(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)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。目前大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大多數(shù)是普通機(jī)床，機(jī)床數(shù)控化比較低。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，而且第 7 頁 共 35 頁又會(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，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)床大多能克服原有機(jī)床的缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高。在實(shí)際生產(chǎn)中銑床的應(yīng)用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。例如，在立式銑床上加工圓弧、凸輪一類的平面曲線時(shí)，就要借助于圓工作臺(tái)、分度頭等機(jī)床附件，并對(duì)機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。加工精度較低，機(jī)床調(diào)整困難。所以對(duì)銑床進(jìn)行數(shù)控化改造的實(shí)際應(yīng)用有很多，改造的目的一方面提高加工精度，另一方面可以利用數(shù)控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。1.2 普通銑床數(shù)控化改造的條件并不是所有的舊機(jī)床都適合于數(shù)控改造。改造的機(jī)床應(yīng)具備如下幾個(gè)條件：（1）機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度數(shù)控機(jī)床屬于高精度機(jī)床，要求有很高的移動(dòng)精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 0.001mm，開環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 0.005mm 或 0.01mm。高的定位精度和輪廓加工精度要求機(jī)床的基礎(chǔ)件具有很高的動(dòng)、靜剛度?；A(chǔ)件剛性不好則受力后容易變形，且這種變形具有很大的不確定性，無法用數(shù)控系統(tǒng)中的補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償。因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機(jī)床不適宜改造為數(shù)控機(jī)床。（2）改造費(fèi)用合適、經(jīng)濟(jì)性好機(jī)床改造費(fèi)用分為機(jī)床和電氣兩部分。一方面是維修和改動(dòng)原有機(jī)床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原有機(jī)床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電裝置代替。改造費(fèi)用與原有機(jī)床零件的利用多少有關(guān)，也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)上的考慮，目前通常采用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床改造。改造總費(fèi)用多少才算合適要因用戶而異。一般來說，不超過同類規(guī)格設(shè)備價(jià)格的一半，在經(jīng)濟(jì)上就算合適。1.3 普通銑床數(shù)控化改造的一般步驟（1）舊機(jī)床的設(shè)備選型通常對(duì)一臺(tái)舊機(jī)床，是否需要進(jìn)行數(shù)控化改造，首先應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)估價(jià)，這也就是設(shè)備選型。以判斷該設(shè)備是否具有改造價(jià)值，改造后能不能滿足要求，改造成功的可能性等，這些都與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，所以選型是設(shè)備改造的首要環(huán)節(jié)。（2）確定改造的技術(shù)方案設(shè)備選擇確定后，就要制定、落實(shí)明確的技術(shù)改造方案。通常需要從以下兩個(gè)方面論證；一是明確該設(shè)備改造后的加工對(duì)象及預(yù)期目標(biāo)；二是資金投入的估算。上述兩項(xiàng)的確定，最好綜合考慮，因?yàn)橥度氲母脑熨M(fèi)用主要與以下幾點(diǎn)有關(guān)。①數(shù)控系統(tǒng)的選擇。②機(jī)床本身固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng)。③機(jī)床電器及附件的更換。④機(jī)床輔助系統(tǒng)（主軸系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）的維修及保養(yǎng)。⑤機(jī)床外觀質(zhì)量的修復(fù)。第 8 頁 共 35 頁⑥機(jī)床改造的技術(shù)勞務(wù)費(fèi)用。⑦機(jī)床改造后的綜合調(diào)試、檢測(cè)、參數(shù)補(bǔ)償?shù)?。?）改造前的準(zhǔn)備工作技術(shù)改造方案確定以后，應(yīng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢測(cè)，若機(jī)床精度低，就必須對(duì)機(jī)床本身的精度進(jìn)行恢復(fù)。主要有兩方面：一是機(jī)械進(jìn)度的恢復(fù)；二是電氣部分的恢復(fù)。如主軸精度的恢復(fù)、機(jī)床導(dǎo)軌精度的恢復(fù)（平行度、垂直度等） ，以提高傳動(dòng)精度和效率。對(duì)機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械接口進(jìn)行測(cè)繪、設(shè)計(jì)、制造、修復(fù)、保養(yǎng)。同時(shí)要做好對(duì)改造機(jī)床機(jī)械及電氣部分的準(zhǔn)備工作，如數(shù)控系統(tǒng)及相應(yīng)配置的準(zhǔn)備、機(jī)械改造條件（傳動(dòng)箱連接件、滾珠絲杠等）的準(zhǔn)備。（4）機(jī)床的改造包括對(duì)機(jī)床改造部分的現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝和連接；機(jī)床聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)；機(jī)床及控制系統(tǒng)各部分功能聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；工作可靠性運(yùn)行；機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、各種補(bǔ)償功能的調(diào)試；機(jī)床的加工切削實(shí)驗(yàn)。（5）改造完成后的驗(yàn)收一般驗(yàn)收要做以下工作：外觀檢查、機(jī)床及系統(tǒng)的各種功能檢測(cè)、機(jī)床精度檢測(cè)（定位精度、重復(fù)定位精度等） 、機(jī)床的負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)試件的切削、典型零件的加工等。第 9 頁 共 35 頁第二章 總體方案的確定將一臺(tái) X5025 型立式升降臺(tái)銑床改造成數(shù)控銑床，改造目的主要能完成銑、鏜、鉆等切削運(yùn)動(dòng)，能在沒有模板的情況下完成凸輪、樣板、模具等形狀復(fù)雜零件加工。所要達(dá)到的技術(shù)要求：主軸轉(zhuǎn)速 80 r/min-5440 r/min，為提高其自動(dòng)化程度，或者批量相對(duì)集中，需在加工過程中自動(dòng)變換切削速度。如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給改造成數(shù)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)進(jìn)給，還應(yīng)具有更好的精度要求。驅(qū)動(dòng)部件具有高性能，伺服電機(jī)要可靠，輸出力矩要大，高低速性能要好，系統(tǒng)具備手動(dòng)回機(jī)械零點(diǎn)功能，機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度要高，能在不需要模具的情況下能確保零件的加工精度。為了滿足主傳動(dòng)的要求，需更換原有的主軸電機(jī)；對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)而言，將原來的手動(dòng)進(jìn)給的手柄、刻度盤、軸承、軸承支座、普通絲杠、螺母支座等零件拆除。為了滿足高的定位精度和重復(fù)定位精度，需將在原來的導(dǎo)軌表面粘接聚四乙烯軟帶，對(duì)其表面還要進(jìn)行鏟、刮，才能到達(dá)所需的精度要求。第 10 頁 共 35 頁第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)對(duì)普通銑床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，為提高其自動(dòng)化程度，或者批量相對(duì)集中，需在加工過程中自動(dòng)變換切削速度，可用雙速電機(jī)代替原銑床的主電動(dòng)機(jī)。一般采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的電氣無級(jí)調(diào)速。但由于數(shù)控銑床的運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍較大，單靠調(diào)速電機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機(jī)的功率扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也可以用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式，以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。3.1 確定主軸傳動(dòng)功率數(shù)控銑床的加工范圍一般都比較大，所傳動(dòng)的額定功率可以根據(jù)典型切削工藝的情況計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)的銑床主要的加工范圍，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)確定如下典型加工工藝：用高速剛圓柱平刀銑削灰鑄鐵工件平面，刀具直徑 D=100㎜，刀齒數(shù)為 5，工件材料為 HT200，硬度 190HBS，切削速度 =20.5 ，進(jìn)給vmin速度為 120 ，背吃刀量 ＝5㎜，切削寬度為 65㎜。minap= Dv?1式中 n—主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速（ ）srv—切削速度（ ）mD—刀具的最大直徑（㎜）代入數(shù)值得： =65r／minn則每齒進(jìn)給量 0.18㎜???39012zFS根據(jù)典型切削工藝公式：P 切＝2.8× · · ·B· · ·2?t9.0sz74. n190H式中： t—切削厚度，即被吃刀量（㎜）—每齒進(jìn)給量（㎜）szB—切削寬度（㎜）第 11 頁 共 35 頁Z—刀具齒數(shù)HB—材料硬度代入數(shù)值得： P 切 =2.8× ×5 ×0.00375 ×65×10×3200× =1760W=1.76KW102?9.074.0190主傳動(dòng)的總效率一般可取為 η=0.70～0.85,數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)多用調(diào)速電機(jī)和有限的機(jī)械變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)鏈較短，因此效率可取較大值，由此可求得主軸傳遞的功率為：P= = =2.2kw?p切 80.7613.2 主軸電動(dòng)機(jī)的選擇現(xiàn)在數(shù)控銑床常用的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)為直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)中采用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它是靠調(diào)節(jié)供電頻率的辦法調(diào)速。因此，常稱為調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)。這種電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩特性見圖 3-1。通常，額定轉(zhuǎn)速 為 1500nd，額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速 為恒功率，如圖所示區(qū)域Ⅰ；額定轉(zhuǎn)速minr nmax至最低轉(zhuǎn)速 為恒轉(zhuǎn)矩，如圖所示區(qū)域Ⅱ。dmin圖 3-1 交流電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩特性Ⅰ—恒功率區(qū)；Ⅱ—恒轉(zhuǎn)矩區(qū)這種電機(jī)由于體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，沒有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少?，F(xiàn)在，在中、小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)占優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用更加廣泛。3.3 主傳動(dòng)的調(diào)速過程ⅠⅡ maxdminP/KW第 12 頁 共 35 頁為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床的無級(jí)變速，本機(jī)床的主軸電機(jī)采用雙速電機(jī)，通過雙速開關(guān)可實(shí)現(xiàn)主軸正轉(zhuǎn)高速，低速和反轉(zhuǎn)高速，低速四檔功能，而每一種功能狀態(tài)下，又可通過機(jī)械齒輪變速達(dá)到調(diào)整的目的。當(dāng)手柄處于 OUT 時(shí)離合器脫離，主電動(dòng)機(jī)由寶塔式帶輪帶動(dòng)同步帶輪進(jìn)行減速再經(jīng)小齒輪和大齒輪減速帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；當(dāng)手柄處于 IN 時(shí)離合器吸合，小齒輪和大齒輪脫離，主電動(dòng)機(jī)由寶塔式帶輪直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到調(diào)整的目的。第 13 頁 共 35 頁第四章 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，將原來的手動(dòng)進(jìn)給改換成由電機(jī)經(jīng)同步帶輪帶動(dòng)絲杠進(jìn)行控制，為提高傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性將普通絲杠改換成滾珠絲杠傳動(dòng)。與普通絲杠相比滾珠絲杠具有以下優(yōu)點(diǎn)：摩擦力低及效率高，其傳動(dòng)扭矩只有普通絲杠的 1/3，所以滾珠絲杠的機(jī)械效率遠(yuǎn)高于普通絲杠，即使在低速情況下也不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。滾珠絲杠可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時(shí)無空行程，定位精度高。與普通絲杠相比，滾珠絲杠的使用壽命是普通絲杠的 4～10 倍。根據(jù)銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工需要，選擇內(nèi)循環(huán)方式的滾珠絲杠，其內(nèi)循環(huán)滾珠的回路短，滾珠數(shù)目少，流暢性好，摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，且徑向尺寸緊湊，軸向剛度高。4.1 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)和選用4.1.1 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算本文所改造的銑床需將三個(gè)軸都用數(shù)字控制，對(duì) X、Y、Z 向的滾珠絲杠都要進(jìn)行計(jì)算與分析，滾珠絲杠螺母副是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。首先計(jì)算 X 向的滾珠絲杠，對(duì)其進(jìn)行分析。（1）工作臺(tái) X 向進(jìn)給部分的改造計(jì)算1）切削力的估算切削力由刀具的材料、銑削工件的材料、切削用量等許多因素決定。但還可以從已知機(jī)床的電動(dòng)機(jī)的功率和主軸上傳動(dòng)的功率反推出工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)的銑削力。該機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的功率較小，可在主傳動(dòng)功率上乘以一個(gè)系數(shù) k。由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得銑床 k 為 0.85。主傳動(dòng)功率包括切削功率 ，空載功率 ，附加功率 三部分，即總功cPmomcP率： mcocP??空載功率是機(jī)床無切削負(fù)載時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng)空載所消耗的功率，對(duì)于一般輕載、高速的中、小型機(jī)床，可達(dá)總效率的 50%，現(xiàn)取 。mo5.0?附加功率 是指有了切削載荷后所增加的傳動(dòng)件的摩擦功率，它直接與mc載荷大小有關(guān)。可用下式計(jì)算，即 ，所以總功率為cmcP)1(???第 14 頁 共 35 頁ccPP)1(5.0????則 2c在進(jìn)給傳動(dòng)中的切削功率 ???25.0kPct主軸上的傳動(dòng)功率為 1.45KW，電動(dòng)機(jī)功率為 2.2KW，則6.0245.1??（KW）988??ctP切削時(shí)主軸上的轉(zhuǎn)矩為（N·cm）nMctn9740?主軸上的轉(zhuǎn)速有 8 種，先用最低轉(zhuǎn)速 n=80 代入，則主軸上最大轉(zhuǎn)矩minr為（N·cm）6.209.47???n銑刀的最大直徑為 32㎜，主切削力 （N） 。285.36?cF銑削加工時(shí)銑削進(jìn)給力 與主切削力 之間的比值由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得f1.0～1.2，取 1，則 =2852N，垂直分力 與主切削力 之間?cfF?cfFf fNFcF的比值為 0.75～0.8，取 0.75，則cfNcfN=0.75×2852=2139（N）f2）滾珠絲杠承載能力的計(jì)算①當(dāng)量動(dòng)載荷 選用滾珠絲杠直徑 時(shí)，必須保證絲杠工作時(shí)，在一定的mCod軸向載荷作用下，絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這610個(gè)軸向負(fù)載的最大值 即為該滾珠絲杠副所能承受的最大當(dāng)量動(dòng)載荷 。m mC燕尾形導(dǎo)軌： )2('WFfKFcp??式中 、 、 —切削分力（N） ；fpcW—移動(dòng)部件的重量（㎏） ；第 15 頁 共 35 頁—導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)'fK— 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)。本文中機(jī)床導(dǎo)軌為燕尾滑動(dòng)導(dǎo)軌，表面粘接聚四乙烯軟帶，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可取 K=1.4 =0.04，工作臺(tái)質(zhì)量 ，工件與夾具的最大質(zhì)量為 。'f Kg10Kg250將數(shù)據(jù)代入式中：1.4×2852＋0.04（2×2139＋2852＋350×9.8）=4415.2N?mF=（1/2～1/3） =（1/2～1/3）×0.35=0.12～0.175svmaxv min取 =0.15sin絲杠平均轉(zhuǎn)速： = =25osL10?615.0?inr式中 —最大切削力下的進(jìn)給速度（ ）sv m—滾珠絲杠導(dǎo)程（㎜）oL工作壽命，單位為 r： = =22.56106nTL?61052?則 = =13.48（KN）awmfFC3?.45.23?式中 —運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊取 1.2～1.5，有沖擊取 1.5～2.5；wf—精度系數(shù)，精度為 1、2、3 級(jí)時(shí) =1，精度為 4、5、6 級(jí)時(shí) =0.9；a af af－軸向平均載荷（N）mF查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本中與 相近的額定動(dòng)載荷 ，使得 ＜ ，然后由mCaCma此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本，選擇 =14.318 KN,絲杠直徑為 32㎜，導(dǎo)程為 6㎜，初步選擇絲杠型號(hào)為 FZ3206-3-P3×903/1060。②最大靜載荷當(dāng)滾珠絲杠在靜態(tài)或低速情況下工作時(shí)，滾珠絲杠副的破壞形式主要是滾珠與滾道型面在接觸點(diǎn)上產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)塑性變形超過一定限度就會(huì)使?jié)L珠絲杠無法正常工作。一般允許其塑性變形量不超過滾珠直徑 的萬分之一。此wd第 16 頁 共 35 頁時(shí)的軸向負(fù)載 稱為額定靜載荷。選用時(shí)應(yīng)使相應(yīng)的滾珠絲杠的額定靜載荷滿oaC足如下條件： soafF?mx式中 —滾珠絲杠的最大軸向工作載荷；—靜態(tài)安全系數(shù)。一般 =1～2，當(dāng)有沖擊時(shí) =2～3。sf f f所選絲杠的靜載荷為 40.699 KN， =2，代入式中得：s=40.699/2=20.3495 KNsoafC而 =4900N 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定靜載荷 ，滿?maxF28.9350.4123min???? oaC足上述條件。③穩(wěn)定性驗(yàn)算細(xì)長(zhǎng)絲杠在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷（N）erF32-1.2×3.175=0.028（m）??wDd2.102式中 —絲杠公稱直徑，m—滾珠直徑，mw14500(N)?????2410204175.8.3.3LdfFer式中 —絲杠底徑，m2—絲杠最大受壓長(zhǎng)度，m0—絲杠的支承方式系數(shù)，見表 4-31f表 4-3 滾珠絲杠的支承方式系數(shù)支承方式 一端固定一端自由（F-O）兩端浮動(dòng)（S-S）一端固定一端游動(dòng)（F-S）兩端固定（F-F）1f0.25 1.00 2.00 4.00第 17 頁 共 35 頁而 =3458.4（N） ，滿足條件：maxF 2041max.3LdfFer???④臨界轉(zhuǎn)速 對(duì)于高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 。)in(rc4439（ ）???2275.08391910CcrLdfn inr式中 —絲杠支承方式系數(shù)2f—臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，自由端或浮動(dòng)端到螺母的最大距離（m）c絲杠的最大轉(zhuǎn)速 3000 ，符合條件 。?maxninrcrn?max根據(jù)上述驗(yàn)算此型號(hào)滾珠絲杠符合要求，因此 X 向滾珠絲杠選擇型號(hào)為FZ3206-5-P3×903/1060。（2）工作臺(tái) Y 向進(jìn)給部分的改造計(jì)算對(duì)于 Y 向的滾珠絲杠的計(jì)算與 X 向基本相同。首先對(duì)切削力進(jìn)行估算，然后根據(jù)當(dāng)量動(dòng)載荷 和最大靜載荷初選滾珠絲杠的型號(hào)，最后對(duì)所選型號(hào)的滾mC珠絲杠進(jìn)行剛度驗(yàn)算。若符合要求就選定此型號(hào)滾珠絲杠，若不符合要求則按上述步驟進(jìn)行重新選擇。上面已經(jīng)對(duì)切削力進(jìn)行了估算，這里就不需要重復(fù)計(jì)算。接下來就計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 和最大靜載荷初選滾珠絲杠的型號(hào)。Y 向移動(dòng)部件的重量不僅包括mC工作臺(tái)、夾具和工件的質(zhì)量，還需加上床鞍的重量。所以 W=（100+250+45）×9.8=3871（N）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可?。篕=1.4 =0.04'f軸向平均載荷： )2('WFKFcpfm??=1.4×2852＋0.04（2×2139＋2852＋3871）=3992.8+480.04=4472.84（N）最大切削力下的進(jìn)給速度： =（1/2～1/3） =（1/2～1/3）svmaxv×0.35=0.12～0.175 min第 18 頁 共 35 頁取 =0.15svmin絲杠平均轉(zhuǎn)速： = =25osLv10?615.0?minr工作壽命，單位為 r： = =22.56nT602—運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊取 1.2～1.5，有沖擊取 1.5～2.5；wf—精度系數(shù)，精度為 1、2、3 級(jí)時(shí) =1，精度為 4、5、6 級(jí)時(shí) =0.9；a af af查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =1.2 =1wfaf則 = =13.659（KN）amfFLC3?1.8475.3?查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本中與 相近的額定動(dòng)載荷 ，使得 ＜ ，然后由mCaCma此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本，選擇 =14.318 KN,絲杠直徑為 32㎜，導(dǎo)程為 6㎜，初步選擇絲杠型號(hào)為 FZ3206-5-P3×450/530。②最大靜載荷所選絲杠的靜載荷為 40.699 KN，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =2，代入式中得：sf=40.699/2=20.3495 KNsoafC而 4900N 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定靜載荷 ，滿足 。?maxFoaCsoafCF?mx③穩(wěn)定性驗(yàn)算細(xì)長(zhǎng)絲杠在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷 （N）erF絲杠底徑： 32-1.2×3.175=0.028（m）??wDd2.102查表 4-3 得： =2f臨界載荷： 14500(N)???2410204175.8.3.3LfFer而 =3458.4（N） ，滿足條件：max 2041max.3LdfFer?④臨界轉(zhuǎn)速 對(duì)于高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 。)in(rc第 19 頁 共 35 頁查手冊(cè)得： =32f臨界轉(zhuǎn)速： 4439（ ）???2275.08391910CcrLdfn minr絲杠的最大轉(zhuǎn)速 3000 ，符合條件 。maxinrcrn?ax到此完成 Y 向滾珠絲杠的計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)算此型號(hào)滾珠絲杠符合要求，因此 Y向滾珠絲杠選擇型號(hào)為 FZ3206-5-P3×450/530。（3）Z 向進(jìn)給部分改造計(jì)算根據(jù) X、Y 向滾珠絲杠的計(jì)算過程，可推出 Z 向滾珠絲杠的型號(hào)。在這里 Z向滾珠絲杠就不作詳細(xì)的計(jì)算，同理可得 Z 向滾珠絲杠的型號(hào)為 FZ4005-5-P3×198/284。4.1.2 滾珠絲杠的安裝為了滿足加工精度的要求，對(duì)原來 X、Y 向滾珠絲杠共用一個(gè)螺母座，這樣放置要達(dá)到所需的加工精度很困難。需將 X、Y 向滾珠絲杠各配置一個(gè)螺母座，Y 向滾珠絲杠還放置在原來的位置上；X 向滾珠絲杠在導(dǎo)軌靠右邊安放。在安裝前首先要選好測(cè)量精度的儀器，這里選擇絲杠表。在安裝 X 向絲杠時(shí)軸承是已經(jīng)安裝好的，把絲杠裝進(jìn)軸承里把先調(diào)試好的掛角用螺釘預(yù)緊。由于機(jī)床在工作時(shí)主要以導(dǎo)軌面作為行為軌跡，所以在調(diào)試絲杠時(shí)采用滑塊作為移動(dòng)體。把絲杠表粘和在滑塊上以導(dǎo)軌面作為基準(zhǔn)面，移動(dòng)滑塊把表針對(duì)準(zhǔn)絲杠慢慢移動(dòng)滑塊。按照國家的機(jī)床安裝標(biāo)準(zhǔn)絲杠誤差范圍在 0.02㎜以內(nèi)。在校對(duì)絲杠時(shí)主要從兩個(gè)方面檢測(cè)：一是絲杠的上母線，此時(shí)的表針因該與絲杠上母線是垂直狀態(tài)；二則是從絲杠的側(cè)母線考慮。在使用絲杠表時(shí)要靈活地應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)絲杠表要使表針與絲杠處于正確的接觸點(diǎn)。來回移動(dòng)滑塊觀察絲杠表的走針情況，并切用銅棒輕輕敲擊達(dá)到誤差的精度在 0.02㎜范圍之內(nèi)，然后開始固定掛角從而達(dá)到固定絲杠。用同樣的方法可以安裝固定好 Y、Z 軸。4.1.3 滾珠絲杠螺母副的支承方式為提高傳動(dòng)剛度，選擇合理的支承結(jié)構(gòu)并正確安裝很重要。滾珠絲杠主要承受軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重，因此滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求較高。常見的絲杠安裝有以下幾種形式：第 20 頁 共 35 頁圖 4-2 滾珠絲杠支承方式根據(jù)改造設(shè)計(jì)要求 X、Y 向滾珠絲杠較長(zhǎng)且臥式安裝，還為了防止熱變形造成絲杠伸長(zhǎng)。因此 X、Y 向滾珠絲杠支承方式采用一端軸向固定，一端浮動(dòng)的支承方式，如圖 4-2(c)所示。這種支承形式的特點(diǎn)是：安裝時(shí)需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難；絲杠的軸向剛度和一端固定，一端自由的相同；壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長(zhǎng)度的一端固定，一端自由的高；絲杠有熱膨脹的余地即絲杠固定端承受徑向力和兩個(gè)方向的軸向力，而另一端只承受徑向力，并能作微量軸向浮動(dòng)。而 Z 向滾珠絲杠較短、行程小、轉(zhuǎn)速較低且豎直安放，為滿足上述要求。Z 向滾珠絲杠支承方式采用一端軸向固定，一端自由的方式，如圖 4-2(a)所示。這種支承形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但絲杠的軸向剛度不高。4.2 軸承的選用和計(jì)算本文所設(shè)計(jì)的軸承主要用于滾珠絲杠的支承，在承受軸向載荷的同時(shí)，還承受不太大的徑向載荷。首先以 X 向軸承為例，根據(jù)滾珠絲杠的支承方式，一端選用單列角接觸軸承的背對(duì)背的組合方式，另一端選用圓柱滾子軸承。查軸承手冊(cè)得：7006C 型軸承基本額定動(dòng)載荷 Cr=15.2KN， =10.2 KN。orC7006AC 型軸承基本額定動(dòng)載荷 Cr=14.5KN， =9.85 rKN。4.2.1 軸承的載荷計(jì)算（1）確定徑向載荷 1rF第 21 頁 共 35 頁= 1.82 （KN）lFr1???7058.2Fr圖 4-3 支承結(jié)構(gòu)（2）由 值查圖 4-4，找出相應(yīng)的 值。1cotraF?b1查表得到此型號(hào)軸承 即 0.9605??cot1.05??82.1960cotra查圖可知： =0.3b=14473.0.1??1cotraF?b1第 22 頁 共 35 頁圖 4-4 與 之對(duì)應(yīng)值1cotraF?b1（3）確定徑向載荷 2rF= 1.85（KN）12blFr????47058.4.2.2 軸承的派生軸向力計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，單列角接觸軸承的派生軸向力為 S= ，則reF= =0.5×1.82=0.9KNS1reF= =0.5×1.85=0.925KN2r4.2.3 軸承的軸向載荷計(jì)算軸承外加的軸向力 =2KNA+ =0.925+2=2.925KN＞S2FAS1所以軸承Ⅰ被“壓緊” ，軸承Ⅱ被“放松” ，故= + =2.925KNa12A= =0.925KN4.2.4 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得：載荷系數(shù) =1.5fp軸承Ⅰ的當(dāng)量動(dòng)載荷 ：P1= =1.625＞e=0.5Fra182.95查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =0.44， =1X1Y1= ( + Y )=1.5×(0.44×1.82+1×2.925)=5.6KN1fp1ra軸承Ⅱ的當(dāng)量動(dòng)載荷 ：P2= =0.5 e=0.5Fra285.190?第 23 頁 共 35 頁查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =1， =0X2Y2= =1.5×1.85=2.775KNP2fpFr24.2.5 驗(yàn)算兩軸承的壽命由于軸承是在正常溫度下工作，t 120℃，查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 =1fT球軸承 ε=3 ，則軸承 I 的壽命= （ ） = （ ） =4.5× hLh10n6PCfT1r?106?6.512?350軸承Ⅱ的壽命= （ ） = =9.25×10 hh210n6fT2r?106?3)75.2(5綜上所述，軸承滿足 5 年，一年工作 300 天、每天 24 小時(shí)的壽命，不必重新選擇。而對(duì) Y、Z 向的軸承選用與 X 向計(jì)算一樣，在這里就不作詳細(xì)的計(jì)算。4.3 同步帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算4.3.1 確定梯形齒同步帶輪的基本參數(shù)（1）確定設(shè)計(jì)功率設(shè)計(jì)功率 = · ,其中 為載荷修正系數(shù)pdkAPA根據(jù)已知工作條件查表取 ＝２ 則＝ ． ＝２×0.75=1.5KWdA（2）選擇帶形和節(jié)距根據(jù) =1.5KW 和電機(jī)轉(zhuǎn)速查表確定為 L 型，節(jié)距 ＝9.525㎜pd pb（3）傳動(dòng)比的選擇帶傳動(dòng)是一種最常見的機(jī)械傳動(dòng)形式，它的主要用傳遞轉(zhuǎn)矩和改變轉(zhuǎn)速。大部分帶傳動(dòng)是依靠擾性傳動(dòng)與帶輪間的摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，銑床方面的傳動(dòng)還有電機(jī)直連式，在此選擇了帶傳動(dòng)的方式，帶傳動(dòng)簡(jiǎn)單，而且效率高，選擇的傳動(dòng)比 =2i（4）小帶輪齒數(shù) z1第 24 頁 共 35 頁根據(jù)帶型 XL 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 ，由表查得小帶輪的最小齒數(shù) =12，n1 zmin此處取 =12，則大帶輪的齒數(shù) = =24z1 z2i（5）小帶輪的節(jié)圓直徑 d1= = =36.38㎜1?pb9.5?查表得其外徑 = -2δ=58.57-1.37=57.20 其中 2δ 為節(jié)根距a（6）大帶輪節(jié)圓直徑 d2= = =72.77㎜2?pzb52.94?查表得其外徑 = =117.14—1.37=115.77a??（7）帶傳動(dòng)速度 v= = =2.85m/s106?nd?106538.?4.3.2 確定帶的中心距（1）初定軸間距 a0查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 0.7（ + ）≤ ≤2( + )d12a0d12同時(shí)根據(jù)對(duì)銑床產(chǎn)品的測(cè)繪和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初定 =100㎜（2）帶長(zhǎng)及其齒數(shù)的確定=2 ＋ ( + )＋L0a2?12a0214)(?=2×100＋1.57×(36.38＋72.77) ＋ 04)38.67.(2??=200＋171.365＋3.310=374.675㎜查表應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為 150 的 L 型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)度 =381.00㎜，節(jié)Lp線長(zhǎng)上的齒數(shù) =40z第 25 頁 共 35 頁（3）實(shí)際軸間距 ，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整a=100+ =103.1625㎜200Lap???2675.3481?4.3.3 選擇帶的類型（1）小帶輪嚙合齒數(shù)的確定=ent[ ]=ent[ ]zm)(2121ZaPZb?? )124(6.0314.259???=ent5.33=5（2）基本額定功率 的確定p0根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和節(jié)圓直徑查表知 =0.7kwp0（3）帶寬 bs≥bs014.0kzd其中： —帶的基本寬度表 4-1 查得s0表 4-1代號(hào) 050 075 100bs0/mm 12.7 19.1 25.4當(dāng) 6 時(shí) =1，當(dāng) =5 時(shí) =0.8，當(dāng) =4 時(shí) =0.4，此處取zm?kzmkzmkz=0.8kz則 ≥12.7× =40mmbs140.785。 ?至此 X 向帶輪的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，根據(jù)上面的計(jì)算數(shù)據(jù)，取標(biāo)準(zhǔn)帶寬代號(hào)為050 的 L 型帶，其帶寬 為 40，則帶輪的寬度 =42.7。bs bf同理可知：Y、Z 向帶輪取標(biāo)準(zhǔn)帶寬代號(hào)為 075 的 L 型帶，其帶寬為 50。4.4 電機(jī)的選擇和計(jì)算4.1.1 確定電機(jī)的類型為了將手動(dòng)進(jìn)給改成由微機(jī)控制的自動(dòng)進(jìn)給，改造后性能不低于原銑床，第 26 頁 共 35 頁電機(jī)的類型選擇主要有以下幾種方案：如果采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須相應(yīng)地降低機(jī)床的某些性能，主要是快速性。此外，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有過載能力，高速時(shí)轉(zhuǎn)距下降很多，容易丟步，大功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)較困難等原因，所以選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是不合適的。若采用交流伺服電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難得多，造價(jià)也高。閉環(huán)控制可以達(dá)到很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中各種誤差。由于所改造數(shù)控銑床工件加工精度不很高，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的必要性不大。若采用交流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，其性能在開環(huán)和閉環(huán)控制之間。由于其調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制，調(diào)試比閉環(huán)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的穩(wěn)定性易保證，所以此方案比較合適。4.4.2 伺服電機(jī)的計(jì)算（1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算加速力矩： 4.6（N·m）???16.9503.maxTnJMr式中： —折算到電動(dòng)機(jī)軸上總慣量，㎏·㎡rJT—系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)，s—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，ninr摩擦力矩： =0.09（N·m）331028.4269102?????iSFMof??式中： —導(dǎo)軌摩擦力，No—絲杠螺距，㎜S—齒輪降速比i—傳動(dòng)鏈總效率，一般 =0.7～0.85??附加摩擦力矩：=2.2（N·m）3232max 10)9.(8.014690)1( ?? ?????ooiSFM?式中： —最大軸向載荷，Nax第 27 頁 共 35 頁—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率，一般 0.9o??o?電動(dòng)機(jī)力矩：=4.6+0.09+2.2=6.89（N·m）ofaM??mx根據(jù)快速空載啟動(dòng)力矩應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，即 ， 為電動(dòng)maxM?ax機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大值，綜上所述選擇電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為 =7.16 （N·m） ，額定功率為 750W 的交流伺服電機(jī)。（2）負(fù)載慣量計(jì)算伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 應(yīng)與負(fù)載慣量 相匹配。負(fù)載慣量可按下式計(jì)算。MJrJ①工件、夾具與工作臺(tái)折算到電機(jī)軸上的慣量 工件、夾具與工作臺(tái)的最大質(zhì)1量 350㎏，可按下式計(jì)算，即?m0.0003（㎏·㎡）???2221 )14.306(5)()(?hPwvJ式中：v—工作臺(tái)移動(dòng)速度，m/s—伺服電機(jī)的角速度， srad—工件、夾具與工作臺(tái)的質(zhì)量，㎏m②絲杠加在電動(dòng)機(jī)軸上的慣量 絲杠的名義直徑 =32㎜=0.032m，長(zhǎng)度2JoD=1.2m，絲杠材料密度 =7.8× 。根據(jù)下式計(jì)算：l ?310mkg0.003（㎏·㎡）????4342 .8.7213olDJ??③軸承加上鎖緊螺母等的慣量 可直接查手冊(cè)得：3J=0.001（㎏·㎡）3J④負(fù)載總慣量= + + =0.0003+0.003+0.001=0.0043（㎏·㎡）r123J按照小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件， ，所選伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量41?rMJ應(yīng)在 0.0043～0.0172㎏·㎡范圍之內(nèi)。MJ第 28 頁 共 35 頁根據(jù)上述計(jì)算可選定伺服電機(jī)，X 向可選中達(dá) ASMT-L25007 型交流伺服電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為 2.39 N·m，轉(zhuǎn)子慣量為 1.08E-4㎏·㎡，額定功率為 750W的交流伺服電機(jī)。同理可知，Y 向可選中達(dá) ASMT-L25010 型交流伺服電機(jī)，額定功率為 1KW。Z 可選中達(dá) ASMT-L25007 型交流伺服電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為 2.39 N·m，轉(zhuǎn)子慣量為 1.08E-4㎏·㎡，額定功率為 750W 的交流伺服電機(jī)。4.4.3 電機(jī)的安裝X 向電機(jī)的安裝考慮到同步帶的張緊等問題，電機(jī)不可直接安裝在掛箱上，這樣同步帶張緊就有困難。需將電機(jī)首先安放在連接板上，電機(jī)的安放孔要定位很精確，要將電機(jī)裝正，不能傾斜。電機(jī)與連接板安裝好后，在連接板的四個(gè)角上分別打好 U 形槽。再將連接板安放在掛箱上，通過 U 形槽可調(diào)整電機(jī)的位置，從而達(dá)到張緊同步帶的目的。對(duì)于 Y、Z 向電機(jī)的安裝可參考上述步驟，這里就不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的解說。第 29 頁 共 35 頁第五章 數(shù)控銑床的 PLC 控制SINUMERIK 802C 是專門為中國數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型 CNC 控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)與同類數(shù)控系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)緊湊，性能更強(qiáng)，價(jià)格更低，高度集成于一體的數(shù)控單元，操作面板，機(jī)床操作面板和輸入輸出單元 機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易簡(jiǎn)單而友好的編程界面，保證了生產(chǎn)的快速進(jìn)行，優(yōu)化了機(jī)床的使用。 SINUMERIK 802C 集成了所有的CNC，PLC，HMI，I/O 于一身：可獨(dú)立于其他部件進(jìn)行安裝，堅(jiān)固而又節(jié)省空間的設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)主要有以下部分組成：CNC 控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)、電纜。伺服驅(qū)動(dòng)器的連接見圖 5-1。圖 5-1 伺服驅(qū)動(dòng)器的連接圖5.1 電氣接口電氣接口從信號(hào)的流向來看包括輸入接口和輸出接口，從信號(hào)的幅值特性來看包括模擬量接口和開關(guān)量接口。（1）開關(guān)量輸出接口外部觸點(diǎn)閉合時(shí)，+24V 電壓加到接收器電路上，經(jīng)濾波和電平轉(zhuǎn)換處理后，第 30 頁 共 35 頁輸出至 CNC 內(nèi)部，成為內(nèi)部電子電路可以接收和處理的信號(hào)。接受電路采用光電耦合轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量輸入信號(hào)是機(jī)床的開關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)、檢測(cè)傳感器等采集的閉合/斷開狀態(tài)信號(hào)。這些狀態(tài)信號(hào)需經(jīng)上述接口電路處理，才能變成 PLC 或 CNC 能夠接收的信號(hào)。（2）開關(guān)量輸出接口PLC 輸出電路一般為晶體管輸出，可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，另外還可以經(jīng)過繼電器等放大后在輸出到外部接口。當(dāng)負(fù)載的工作電壓或工作電流超過輸出信號(hào)的工作范圍時(shí)，應(yīng)先用 PLC 輸出接口驅(qū)動(dòng)小型繼電器，然后再用它的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)電線路的繼電器、接觸器等負(fù)載。5.2 銑床的安全互鎖PLC 完成相應(yīng)的功能外，還要求在異常的情況下，通過安全互鎖對(duì)操作者和設(shè)備進(jìn)行緊急保護(hù)，然后通過報(bào)警功能通知操作者。（1）急停當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以按下急停按鈕以避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，急停按鈕必須能停止各運(yùn)動(dòng)部件，如進(jìn)給軸、主軸等。常用的方法是：通過急停按鈕關(guān)閉所有的動(dòng)力電源，只保留控制電源；也可以用急停按鈕關(guān)閉各運(yùn)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)器的使能信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。（2）限位當(dāng)進(jìn)給軸或其他有位置要求的移動(dòng)部件超出設(shè)計(jì)的行程時(shí)，則通過限位信號(hào)進(jìn)行保護(hù)。限位信號(hào)一方面需要在出現(xiàn)限位的時(shí)刻禁止移動(dòng)部件的移動(dòng)，另一面，還要通知 CNC 限位的方向，這樣當(dāng)用超程解除等方式脫離限位狀態(tài)時(shí)，不會(huì)因誤操作而進(jìn)一步擴(kuò)大超行程的程度，即只允許移動(dòng)部件向與限位方向相反的方向移動(dòng)。（3）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)加工中通常進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由一個(gè)以上的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)完成的，因此，當(dāng)某個(gè)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，必須停止自動(dòng)加工狀態(tài)。（4）主軸單元數(shù)控機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)刀具或工件產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)，因此