第一篇：臥式車床數(shù)控化改造設計

浙江工業(yè)職業(yè)技術學院

畢業(yè)論文

（2016屆）

（臥式車床數(shù)控化改造設計）

學生姓名 學

號

院

系 專

業(yè) 指導教師 完成日期

臥室車床數(shù)控化改造

摘要

中國是一個傳統(tǒng)的機械制造大國,但其裝備水平落后,特別是一些老的機械制造廠大多還是比較舊的機床,遠遠不能滿足加工的要求。針對目前制造業(yè)的技術裝備現(xiàn)狀,對傳統(tǒng)機械制造業(yè)裝備進行改造,解決機械制造業(yè)中的一些技術問題,用現(xiàn)代先進技術對舊的設備進行改造和提升,是我國制造業(yè)的發(fā)展方向。本課題是針對已報廢的兩臺臥式床進行數(shù)控化改造,其現(xiàn)實意義在于如何尋找一種可行的、有推廣價值的設備改造方法,對傳統(tǒng)機械制造行業(yè)的技術裝備進行技術提升,以解決目前設備老化所帶來的問題。

本次設計著重對臥式車床的縱橫向進給系統(tǒng)改造，并對縱橫向進給伺服系統(tǒng)齒輪箱進行改造。本次設計作了下面的一些工作： 1機械部分采用了一級齒輪傳動，以BF型步進電動機作為驅動源，以CBM/CDM滾珠絲杠作為重要元件，以便更好的實行軟件控制；

2數(shù)控部分采用MCS-51中的8031作為主控芯片建立一套單片機應用系統(tǒng)。擴展I/O接口用8155芯片及外存儲器，采用地址鎖存和譯碼器。SolidWorks造型，包括軟件的應用和對車床的實體建摸。

關鍵詞 臥室車床 數(shù)控化 改造

目錄

1． 緒

論................................................................................................................................1

2.1車床改造方案的選擇.................................................................................................................5

2.1.1設計系統(tǒng)的選擇...............................................................................................................5 2.1.2系統(tǒng)運用方式的確定......................................................................................................5 2.1.3伺服系統(tǒng)的選擇...............................................................................................................5 2.2車床改造方案的確定.................................................................................................................7 3.機械計算部分.........................................................................................................................8

3.1選擇脈沖當量...............................................................................................................................9 3.2計算切削力...................................................................................................................................9 3.3滾珠絲杠螺母副的計算和選型.............................................................................................10

3.3.1縱向進給絲杠.................................................................................................................10 3.3.2橫向進給絲杠.................................................................................................................14 3.4齒輪傳動比的計算....................................................................................................................16

3.4.1縱向齒輪傳動比計算....................................................................................................16 3.4.2橫向齒輪傳動比計算....................................................................................................16 4.微機控制部分..................................................................................................................16 4.1 總體設計.....................................................................................................................................16 4.2主控制器......................................................................................................................................17

4.2.1主控器的選擇.................................................................................................................17 4.2.2 8031對片外存儲器的選擇......................................................................................18 4.2.3 8031并行I/O口擴展................................................................................................19

5.SolidWorks造型...................................................................................................................19

5.1 SolidWorks 軟件介紹..............................................................................................................19 5.2 繪制草圖.....................................................................................................................................22 5.3 裝配體設計................................................................................................................................24 結

論......................................................................................................................................27 致

謝......................................................................................................................................28 參考文獻..................................................................................................................................29 裝配圖與零件圖......................................................................................................................30

1． 緒

論

隨著我國制造業(yè)的發(fā)張，對很多零部件的精度要求越來越高，許多零件用普通車床很難加工，要求用數(shù)控機床加工。這就需要大量經(jīng)費，對老設備進行改造是一條投資少見效快的途徑，有許多工廠有C6140臥式車床，但無法完成精度高的工件加工，因此需對其進行數(shù)控化改造。

數(shù)字控制機床(Numerical Control Machine Tools)簡稱數(shù)控機床，這是一種將數(shù)字計算技術應用于機床的控制技術。數(shù)控機床是一個精密的機電一體化產(chǎn)品。是由精密機械部件（如滾珠絲桿、高精度導軌、精密軸承、主軸）和復雜電氣部件（如數(shù)控系統(tǒng)、驅動裝置和伺服電機以及精密測量系統(tǒng)）構成的一個完整的產(chǎn)品。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。數(shù)控機床的系統(tǒng)組成框圖如下：

數(shù)控機床的系統(tǒng)組成框圖

其工作原理是先根據(jù)被加工零件的形狀、尺寸和技術要求等條件，確定該零件的加工工藝過程、工藝參數(shù)，并按一定的規(guī)則形成數(shù)控系統(tǒng)能理解的加工程序。即：將被加工零件的幾何信息和工藝信息數(shù)字化；按標準的格式編制成零件加工程序單；然后將此加工程序輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，并將輸入到數(shù)控單元的加工程序進行試運行、刀具路徑模擬等。確認無誤后，再將被加工零件裝夾好；對刀后，即可啟動機床運行加工程序。在加工程序運行時，數(shù)控系統(tǒng)會根據(jù)加工程序的內(nèi)容，發(fā)出各種控制命令，如啟動主軸電動機，打開切削液、進行刀具軌跡計算、向特殊的執(zhí)行單元發(fā)出數(shù)字位移脈沖和進行進給速度控制等。正常情況下，加工程序可直接運行到其結束。當改變加工零件時，在數(shù)控機床上只要改變加工程序，就可以繼續(xù)加工新零件。

數(shù)控機床改造在國外以發(fā)展成一個新興的工業(yè)部門。早在60年代已經(jīng)開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經(jīng)營這門業(yè)務，其發(fā)展的原因是多方面的。

首先是技術的原因，過去20年里，金屬切削的基本原理變化不大，但社會的生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，要求制造技術向自動化和精密化前進。而刀具材料和電子技術卻有很的大的進步，特別是微電子技術，電子計算機的技

術進步，反應出控制系統(tǒng)，它能幫助機床自動化又能提高加工精度，技術進步和高生產(chǎn)率的要求，精密加工的增多等，突出了舊機床技術改造技術的必要性和急迫性。

其次是經(jīng)濟上的原因。許多發(fā)達國家多做過系統(tǒng)的分析，如果舊機床設備以新設備更新，要付出很大的代價的，若利用“改造技術”，則節(jié)省大半資金，這種事半功倍的技術，不僅不浪費資金而切還為小企業(yè)技術改造開創(chuàng)了新路，而且對實力雄厚的大企業(yè)也有很大的經(jīng)濟吸引力。

再次是市場因素，目前許多國家設備所需的數(shù)控機床數(shù)量，按機床工業(yè)現(xiàn)狀是無力及時提供的。機床“改造”就成為機床市場需要的補足手段。

最后是生產(chǎn)力的因素，在工業(yè)生產(chǎn)中，品種多小批量生產(chǎn)是現(xiàn)代化機械制造業(yè)的基本特征，只有相當大比重完成生產(chǎn)任務，不外乎選擇通用機床、專業(yè)機床和數(shù)控機床，柔性制造系統(tǒng)，就工業(yè)復雜程度和一批工件所需要生產(chǎn)總成本比較中看出，數(shù)控機床最能適應這一需要。

我國是擁有300萬機床國家。而這些機床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機床，自動化程度不高，要想在近幾年內(nèi)大量用自動、半自動和精密機床更新現(xiàn)有設備，不論資金還是我國機床的能力是辦不到的。因此應盡快將我國現(xiàn)有一部分普通機床實現(xiàn)自動化和精密化改裝，是我國現(xiàn)有設備改造自動化要求解決的課題。用這控制技術正是適應這一要求。它是建立在微電子現(xiàn)代技術和傳統(tǒng)技術相結合的基礎上。在機床改造中引入了微機的應用，不但技術具有先進性，同時在應用此自動化改造方案，有較大的應用性和可調(diào)性，而且投資改造的費用低，一套經(jīng)濟型數(shù)控裝置的價格僅是

全功能型數(shù)控裝置的1/3到1/5擁護承擔的起。從若干單位應用的實例可論證，投入使用后，成倍的提高了生產(chǎn)效率，取得了顯著的經(jīng)濟效益。因此，我國提出從大力推廣經(jīng)濟型數(shù)控這一中間技術的基礎上，再推出全功能型數(shù)控這條道路，適合我國經(jīng)濟、教育、生產(chǎn)水平，對于以后全動能型數(shù)控機床應用的準備階段，為實現(xiàn)我國傳統(tǒng)的機械制造的方向過度的重要內(nèi)容。

CA6140機床是一種普通精度的及萬能臥式機床，屬于使用范圍廣的通用機床。這種機床的性能及質(zhì)量較好。但結構復雜，自動化程序較低，是一種屬于中型的普通機床，在各廠礦企業(yè)的應用很廣。

為此，本次設計的任務是對CA6140臥式機床進行數(shù)控改造，利用微機對縱橫向進給系統(tǒng)實行開環(huán)控制。驅動元件是利用步進電動機，傳動系統(tǒng)利用滾珠絲杠。

2． 總體方案確定

2.1車床改造方案的選擇

2.1.1設計系統(tǒng)的選擇

在簡易數(shù)控系統(tǒng)中，大多數(shù)是利用八位微處里機和單片機，近年來國有一些主要的半導體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種八位單片微型機，主要有MCS—48系列，CS-51系列，Mostek的3870，Motorolo公司的6801和6805。目前在國內(nèi)用的較廣，開發(fā)工具較齊的是MCS-51系列，這里選用MCS-51系列中的8031。

2.1.2系統(tǒng)運用方式的確定

數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)，點位直線控制系統(tǒng)，輪廓控制系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)。車床是控制刀具以給定速率沿指定路線運動來加工工件輪廓復雜的零件，其個坐標軸的運動之間有著精確的出數(shù)關系，根據(jù)車床加工這一特點，采用連續(xù)控制系統(tǒng)比較合適，連續(xù)控制系統(tǒng)具有點位控制系統(tǒng)的功能，故定位方式采用增量坐標控制。2.1.3伺服系統(tǒng)的選擇

伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)位量伺服控制有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方式。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著精度不能達到太高的基本問題，但是步進電機具有位移和輸出脈沖的嚴格對應關系，使誤差不能積累，轉速和輸出脈沖頻率有嚴格的對映關系，而且在負載能力范圍內(nèi)不受電流、電壓、負載大

小、環(huán)境條件的波動變化的特點，數(shù)據(jù)裝置發(fā)出信號的流向是單向的，對移動部件如工作臺的實際位置工件檢測。并且伴隨電子技術和計算機控制技術的發(fā)展，目前大多采用直流電動機或交流電動機作為執(zhí)行元件。雖然閉環(huán)、半閉環(huán)對控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)較高精確的位置伺副。由于反饋環(huán)節(jié)必須的技術條件要控制閉環(huán)系統(tǒng)的良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，其難度也大為提高。

本設計是基于CA6140普通型的車床的經(jīng)濟化、數(shù)控化改造故采用步進電動機實現(xiàn)開環(huán)伺服系統(tǒng)。2.1.4執(zhí)行機構傳動式的確定

（1）導軌 由于普通型車床的改造精度要求的不高的開環(huán)系統(tǒng)，而滑動導軌定位精度和靈敏不需研磨措施可達到10um左右。能夠滿足改裝后的要求，所以仍采用原機床的導軌。

（2）螺旋傳動

原機床的絲杠屬于滑動螺旋傳動，主要缺點就是機械效率低，一般僅為30~60%，與改造后的精度相差很多。數(shù)控機床除了具有較高的定位精度外，還應良好的動態(tài)間應特征，滾珠絲杠副的特點，傳動效率高，一般達到90%以上，通過預緊力可消除絲杠間隙，運動平穩(wěn)，傳動精

度高，有可靠性，磨損小，使用壽命長，但制造復雜，成本高。要使系統(tǒng)指令好，有能滿足精度要求，本次改造采用滾動螺旋機構。

（3）齒輪傳動

考慮步進電動機步距角和絲杠導程只能按標準選擇，為達到0.001秒的分辨率的要求，縱、橫向均采用錯齒調(diào)隙的齒輪做減速運動。

2.2車床改造方案的確定

（1）保留原車床的主傳動鏈。

為了保證機床加工螺紋的功能，在主軸外端安裝一個YGM脈沖發(fā)生器，使其與主軸轉速相一致是1:1的關系，用它來發(fā)出脈沖發(fā)生器，使微機處理機根據(jù)主軸的脈沖信號，使刀架通過絲杠的轉角產(chǎn)生進給運動。（2）縱向進給機構的改造,拆除原機床的進給箱和溜板箱利用原機床的安裝孔銷釘孔安裝齒輪箱體,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置,兩端仍利用原固定

方式,這樣可減少改裝工作量。

（3）橫向進給機構的安裝：保留原手動機構。用于微機進給和機床對零件操作，原有的支撐結構也保留，電動機、齒輪箱安裝在機床后側。

（4）縱、橫向進給機構采用齒輪減速，并且用雙齒輪錯齒法消除間隙，雙片齒輪間采用消除彈簧，布量成互為120的位置。當螺釘松開時，由于各個彈簧所受力不同而自動調(diào)節(jié)間隙，再用螺釘緊固。

縱向齒輪箱和溜板箱均加外罩,以保持機床原外觀，起到美化機床的效果,溜板箱上安裝了縱向快速進給按鈕,以適應機床調(diào)整時的操作需要和遇到意外時緊急處理。

3.機械計算部分

本次設計將一臺CA6140普通機床改造成微機數(shù)控機床，采用MCS-51型系列單片機控制系統(tǒng)，步進電機開環(huán)控制，具有直線和圓弧插補功能,具有降速控制功能,其他設計參數(shù)如下: 最大回直徑:

400 mm 電機功率:

7.5KW 快速進給:

縱向2.4m/min

橫向1.2m/min 切削速度:

縱向0.5m/min

橫向0.25m/min 定位精度:

0.015mm 移動部件重量:

縱向:800N

橫向600N 加速時間:

30ms 機床效率:

0.8 3.1選擇脈沖當量

根據(jù)機床精度要求脈沖當量,縱向0.01mm/脈沖，橫向為0.005mm/脈沖

3.2計算切削力

3.2.1縱切外圓

1主切削力（Fz）計算由《金屬切削原理》可知切削率：P：電機功率7.5Kw

n:主傳動系統(tǒng)總效率取：η=0.78 Pc-切削功率Pc=0.78×7.5=5.85Kw

Pc又∵Pc=FzV

∴Fz=v

式中: V 切削速度 V=100m/min

FzPc/V=60×Pc×1000/v=3510N 3.2.2 橫切端面

主切削力Fz?, 可取縱切的1/2

Fz?=1/2Fz1/2×3510=1755N 又Fx?:Fz? :Fy?=1:0.4:0.25 Fx?=0.4Fz?=0.4×1755=702N Fy?=0.25Fz?=0.25×1755=438.75N Fx=0.25Fz=0.25×1755=877.5N Fy=0.4Fz=0.4×3510=1404N 3.3滾珠絲杠螺母副的計算和選型

3.3.1縱向進給絲杠 1．計算進給牽引力Fm

縱向進給的綜合型導軌

采用三角型或綜合導軌:

Fm=kFx+f?(Fz+G)

式中:Fx,Fy,Fz, —切削分力(N): G-移動部件的重量(N)f?—導軌上的摩擦系數(shù),隨導軌形式而不同

K考慮顛復力距影響的實驗系數(shù).f=0.16 則Fm=1.15×877.5+0.16(3510+800)=1698.75N

2．計算最大動負載C

3C=LfwFm

選用滾珠絲杠副的直徑d.時必須保證在一定軸向負載 作用下.絲杠在回轉100萬轉后,在它的滾道上不產(chǎn)生點蝕 現(xiàn)象.這個軸向負載的最大值稱為該滾珠絲杠能承受的最大動

負載C可用C=3Lfw.Fm

60nTL=106

1000VSn=L0

公式中滾珠絲杠導程L=6mm.可取最高進給速度的(1/2~1/3)此處 VS=0.5×0.5=0.25m/min T: 使用壽命按15000h計算 L: 壽命以106轉為1單位 Fw: 運轉系數(shù)，按一般運轉取 fw:12~1.5 取fw=1.3 1000?0.25N=6=42r/min 60nT60?42?15000L=106=106=38小時

C=3L.fw.Fm C=338×1.3×1698.75=7508.47 3．滾珠絲杠螺母的選型

查<<精密機床配件系列>>-山東濟寧

選取滾珠絲杠公稱直徑為φ40選用的型號為 CDM4006-2.5 其額定動載荷15470N,所用強度足夠用

４．效率計算 tanrη=tan（r??）

公式中摩擦角r=2°44?6??，φ=10 公式中:r絲杠螺旋升角

r—摩擦角滾珠副的滾動摩擦系數(shù) , f=0.003~0.004 R摩擦角約為10分 公式中:r螺旋角 CDM4006 r =2?44?6??

r:摩擦角取10分

tan2?44?n=tan(2?44??10?）=94.24% 5．剛度驗算

先畫出縱向進給滾珠絲杠支承方式如圖

圖3—1縱向進給計算簡圖

最大牽引力為1698.75N, 支承間距L=1700mm 絲杠螺母及軸承均采用預緊,預緊力為最大牽引力為1698.75N.Fm.L0ΔL=EF

公式中: Fm工作負載(N)L.:滾珠絲杠L=6mm E:材料彈性模數(shù)對鋼E=20.6×106(N/mm2)F:滾珠絲杠面積mm2

F=1/4πD2=1/4π×402=1256m 1698.73?6△L=20.6?106?1256.0?0.394×104mm2

再算滾珠絲杠總長度上拉伸或壓縮的變形量δmm δ=0.394×10-4×L/6=0.011

對滾珠絲杠經(jīng)過預拉拉伸,拉壓剛度可提高4倍 其實際變量??=1/4×0.011=2.75×10mm

?33?=0.00756mm<定位精度0.015mm

3.3.2橫向進給絲杠

1．計算進給牽引力Fm 橫向導軌為燕尾形導軌 其計算公式如下: Fm=KFx+f?(Fz+2Fy+G)式中K:考慮顛復力矩的影響實驗系數(shù)K=1.4 f?:導軌上摩擦系數(shù)為f?=0.2,G?移動部件重量G=600N Fm=1.4×702+0.2(1755+2×438.75+600)=1629.3N 2．計算最大動負載(N)1000VS1000?0.25?0.54n=L0.==31.25 60?31.25?15000106L==28.125 3C=28.125×1.2×1629.3=5865.48N 3．選擇滾珠絲杠螺母副

查<<精密機床配件系列>>叢書

山東濟寧

選用滾珠絲杠為CDM2504-2.5 其額定的動載荷為6638 d=25mm d1=24.5mm 循環(huán)列數(shù)為1×2.5×2

Coa=16826 螺旋導程角

4r=arctanp?D=arctan3.14?2

5r=2°55? 選擇精度等級為3級

4．傳動效率的計算

tanr

η=tan(r??）=tg2°55?/tg(2°55?+10?)=0.945 5．剛度計算

橫向進給絲杠方式,如圖所示最大牽引力為2612.1N 支承間距 L=450mm 因絲杠長度較短不需要預緊

L=450

圖3—2橫向進給系統(tǒng)計算簡圖

1滾珠絲杠的拉伸或壓縮變形量

FmL1629.3?4△L=EF=20.6?106??/4?252=0.6448×10?4

滾珠絲杠經(jīng)過預拉伸

??=1/4×0.007254=0.0018 3?=0.0054小于定位精度

定位精度為0.015

3.4齒輪傳動比的計算

3.4.1縱向齒輪傳動比計算

已確定縱向脈沖當量δ=0.01 ,滾珠絲杠導程L=6mm和步距角0.75, 可計算出i

360?P360?0.01i=?b.L0=0.75?6=0.8 可選定齒輪的齒數(shù)為i=z1/z2=32/40 或20/25 d=mz=64 z1=32 z2=40 或z1=20 z2=35 d2=70 3.4.2橫向齒輪傳動比計算

已確定橫向脈沖當量δ=0.005mm/step,滾珠絲杠導程L=4mm 和步距角0.75 ,可計算出傳動比i 360?p360?0.005i=?b.L0=0.75?4=0.6 z1=21 ,z2=35

4.微機控制部分

在普通車床CA6140基礎上加數(shù)控部分,以使其成為經(jīng)濟型數(shù)控機床,以完成較高的精度加工.4.1 總體設計

我國目前廣泛使用MCS-51系列中的8031芯片,通過擴展和I/O口擴展功能,實現(xiàn)對機床X,Z兩個方向的控制.以及軟硬的任務分配有:控制步進電

機脈沖發(fā)生和脈沖分配,數(shù)碼顯示的字符發(fā)生,鍵盤掃描管理既用硬件管理,又可用軟件實現(xiàn),此次采用若干方案:控制步進電機用的脈沖發(fā)生器用硬件.采用國產(chǎn)YB015環(huán)行分配器實現(xiàn),字符發(fā)生及鍵盤掃描均有軟件實現(xiàn).4.2主控制器

4.2.1主控器的選擇

近年來同外的一些主要的半導體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種8位的單片微型端口及部分RAM于一體的功能很強的控制器。目前國內(nèi)用得較廣，開發(fā)工具較齊的是MCS—51系列包含三個產(chǎn)品：8031、8051和8751。三者的引腳完全兼容，僅在結構上有一些差異，主要是8031：8031是無ROM的8051，而8751是用EPROM代替ROM的8051。用得較多的就是我所選用的8031。(1)8031型芯片: 1)單片機是集CPU,I/O端口及部分RAM一體的功能很強的控制器,8031基本特點如下: 1處理器CPU8位 2芯片內(nèi)有時鐘電位 3具有12 各字節(jié)RAM 4具有21特殊功能的存儲器 5具有4 各I / O端口,32根I/O線

6可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器

7可尋址64K外部程序存儲器 8具有兩個16位定時/記時數(shù)量 9具有5 個中斷位,配備兩個優(yōu)先級 10具有一個全功能竄行接口 11具有尋址能力,適宜邏輯計算

從以上論證可以看出,8031型芯片,功能幾乎為一塊Z80CPU,一塊RAM,一塊Z80CTC兩塊Z80PLO和一塊Z80SLO處理的微機計算機.(2)8031芯片管腳的功能及其他功能

按引腳功能可分三類，即：其一：I/O口線：P?、P1、P2、P3共4個8為口。其二：控制線：PSEN（片外取指令控制）、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外取存儲器選擇）、RESET（復位控制）。其三：電源及時鐘：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。4.2.2 8031對片外存儲器的選擇

1、EPRAM選擇：

根據(jù)MCS—51單片機應用系統(tǒng)中常用的EPRAM芯片，確定存儲器容量為16K。選擇EPRAM的型號時，主要考慮的因素是讀取速度，這決定著系統(tǒng)是否正確工作。根據(jù)CPU與EPRAM時序匹配要求，可選用2片2764程序存儲器。

2、RAM選擇：單片機的擴展RAM多選用靜態(tài)RAM，根據(jù)容量要求和RAM與CPU的讀寫時序匹配的要求，這里選用大容量的RAM6264兩片。

4.2.3 8031并行I/O口擴展

8031有四個8位口(I/O端口),但真正能夠提供用戶使用的只有P1口,因為P2 P0口通常用來傳送外存儲器的地址和數(shù)據(jù),P3口也需要使用他的第二功能.因此8031的I/O的端口通常需要擴充.以便他能和更多外聯(lián)機工作.擴充方法有兩種:

①借用外面RAM地址來擴充I/O端口;

②利用并行I/O接口芯片來擴充I/O端口.5.SolidWorks造型

5.1 SolidWorks 軟件介紹

SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng),是由美國SolidWorks公司在總結和繼承了大型機械CAD軟件的基礎上,在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的第一個三維機械設計CAD軟件。SolidWorks全

面采用非全約束的特征建模技術,由于其設計過程的全相關性,可以在設計過程的任何階段修改設計,同時牽動相關部分的改變.它既提供自底向上的裝配方法,同時還提供自頂向下的裝配方法,自頂向下的裝配方法使工程師能夠在裝配環(huán)境中參考裝配體其他零件的位置及尺寸設計新零件,更加符合工程習慣.它具有獨創(chuàng)性的“封套”功能,來分塊處理復雜裝配體.其具有的“產(chǎn)品配置”功能,可為用戶設計不同“構型”的產(chǎn)品.它集成了設計、分析、加工和數(shù)據(jù)管理整個過程,所獲得的分析和加工模擬結果成了產(chǎn)品模型的屬性,在SolidWorks的特征管理器中清晰的列出了詳細的數(shù)據(jù)信息。他還可以動態(tài)模擬裝配過程,進行靜態(tài)干涉檢查，計算質(zhì)量特征，如質(zhì)心、慣性矩等。它將2D繪圖和3D造型技術容為一體,能自動的生成零部件尺寸、材料明晰表、具有指引線的零部件編號等技術資料，從而簡化了工程圖樣的生成過程。SolidWorks同時有中英文兩種界面選擇，其先進的特征樹結構使更加簡便直接，而且它具有較好的開發(fā)性接口和功能擴展性，能輕松實現(xiàn)各種CAD軟件之間的數(shù)據(jù)轉換、傳送。

Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進行產(chǎn)品開發(fā)的威力，它提供從現(xiàn)有二維數(shù)據(jù)建立三維模型的強大轉換工具。Solidworks 能夠直接讀取DWG格式的文件，在人工干預下，將 AutoCAD 的圖形轉換成Solidworks三維實體模型。另一方面，Solidworks 軟件對于熟悉Windows的用戶特別易懂易用，它的開放性體現(xiàn)在符合Windows標準的應用軟件，可以集成到Solidworks軟件中，從而為用戶提供一體化的解決方案。

進入SolidWorks的操作界面如圖：

圖5—1

5.2 繪制草圖

圖5—2 利用獨特的基于特征的零部件建模功能，可以使用拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、放樣和掃描、陣列特征和孔輕松創(chuàng)建設計。

■ 通過獨特的對多個實體的特征及控制，加快零部件建模速度。

■ 通過動態(tài)編輯特征和草圖，只需執(zhí)行簡單的拖放操作即可進行實時更改。

5.2.1 進入SolidWorks系統(tǒng)后,單擊（標準工具欄）的新建，系統(tǒng)將彈出（新建SolidWorks文件）窗口。選擇（零件）項，單擊（確定）進入。然后在特征管理器中選擇（前視基準面）為基準面，繪制草圖。具體如圖5—2所示。然后在利用拉伸功能就完成了主軸箱的設計，如圖：

圖5—3

從而生成主軸箱，實圖下：

圖5—4主軸箱

這就是主軸箱的設計過程，在CA6140設計過程中需要大量的零件如：刀架、導軌、頂尖等。

圖5—5 頂尖

圖5—6導軌床身

以上是頂尖、導軌床身的設計結果。

5.3 裝配體設計

創(chuàng)建新的零部件時，可直接參照其他零部件并保持關系。設計具有成千上萬個零件的大型裝配體時可獲得無可比擬的性能。可將零部件和特征拖放到適當?shù)奈恢谩?/p>

SolidWorks 提供完善的產(chǎn)品級的裝配特征功能，以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設計過程。實際設計中，根據(jù)設計意圖有許多特征是在裝配環(huán)境下在裝配操作發(fā)生后才能生成的，設計零件時無需考慮的。在產(chǎn)品的裝配圖作好之后，零件之間進行配合加工比如：零件焊接、切除、打孔等功能。

SolidWorks 支持大裝配的裝配模式，擁有干涉檢查、產(chǎn)品的簡單運動仿真、編輯零件裝配體透明的功能。

SolidWorks提供兩種裝配體設計方法：

⑴由下而上的設計:首先繪制零件,然后將它們插入裝配體中,并把這些零件按設計目的結合,完成裝配。這是較常用的設計方法。當使用已建的零件來裝配時,這種有下而上的方法較好。

⑵由上而下的設計:與由下而上的方法比,有上而下的設計不同之處在于:先從裝配體開始,邊裝配邊繪制零件。由一個零件的幾何參數(shù)來定義其他的零件,或者產(chǎn)生在裝配零件之后加工的加工特征。也可以從草圖開始,定義固定零件位置、基準面等,然后參考這些定義來設計零件。

由兩者比較來看,由下而上的設計中,由于零件皆為獨立的設計,所以其間的關系和重新產(chǎn)生零件的操作較由上而下的設計更為簡單,為此本次設計采用第一種方法。

在進入SolidWorks時,單擊（標準工具）中的新建選擇(裝配體)進入裝配體的工作窗口,然后通過配合使各個零件裝在一起形成裝配體, 所形成的裝配體如圖：

圖5—9 臥式數(shù)控車床

結

論

通過此次畢業(yè)設計,使我對數(shù)控機床有了更加深刻的了解。了解了對普通車床進行簡單數(shù)控改造的過程。知道如何將普通機床改造成簡單經(jīng)濟型數(shù)控機床：分別將普通車床的絲杠、光杠改造成為滾珠絲杠；分別對機床的橫向，縱向進行數(shù)控改造，采用步進電動機作為主傳動力，采用微機控制。由于目前的水平將理論知識轉為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，還有一段距離，這就要求我們在今后工作和學習中不斷鉆研本專業(yè)知識，用知識去創(chuàng)造財富。牢記科學技術是第一生產(chǎn)力。

致

謝

本次研究論文在學校教研室、班主任、馮老師的親切關懷和悉心指導下完成的。由于能力有限，在整個設計過程中趙老師付出了很多心血，認真地查閱了設計過程中涉及的資料，逐一修改.又細心地幫助我改正，對此表示深摯的感謝。

在設計結尾階段，我的同學和朋友們對我的設計和論文的書寫給予很大的幫助。在此表示感謝。

再一次地感謝各位老師的辛勤指導。

參考文獻

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裝配圖與零件圖

第二篇：畢業(yè)設計CAK6150普通車床的數(shù)控化改造(伺服系統(tǒng)的改造)說明書

目 錄 引言...................................................................2 2 數(shù)控車床與數(shù)控介質(zhì).....................................................3 2.1 數(shù)控車床的組成.......................................................3 2.2 數(shù)控技術的發(fā)展......................................................4 3 數(shù)控改造方法及設計.....................................................5 3.1 數(shù)控機床在國內(nèi)的前景.................................................5 3.2 機床數(shù)控改造.........................................................5 3.2.1機床改造的意義......................................................5 3.2.2 數(shù)控車床的性能和精度的選擇.........................................6 3.2.3 車床數(shù)控改造方案選擇...............................................7 4 伺服系統(tǒng)...............................................................8 4.1伺服系統(tǒng)的組成........................................................8 4.2 伺服系統(tǒng)的結構及分類.................................................8 4.2.1 進給伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望...........................................9 4.2.2 步進伺服系統(tǒng).......................................................9 4.2.3 直流伺服系統(tǒng).......................................................9 4.2.4 交流伺服系統(tǒng)......................................................10 4.2.5 直線伺服系統(tǒng)......................................................10 4.3 主軸伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀及展望............................................11 4.3.1交流異步伺服系統(tǒng)...................................................11 4.3.2交流同步伺服系統(tǒng)...................................................11 4.3.3 電主軸............................................................12 4.4 交流電機和直流電機直流伺服電機分為有刷和無刷電機。..................12 4.5 異步伺服驅動系統(tǒng)改造方案............................................13 結論....................................................................18 參考文獻：..............................................................19 致 謝..................................................................20

第 1 頁

共 20 頁 1 引言

作為機械制造業(yè)的重要基礎裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導致了應用數(shù)字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結構的概念發(fā)生了根本的轉變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。

數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。

數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點： 1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高； 3.生產(chǎn)效率高； 4.減輕勞動強度，改善勞動條件； 5.良好的經(jīng)濟效益； 6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。

數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預定的加工工藝目標。隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，第 2 頁

共 20 頁 因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A料，今后，機床的經(jīng)濟型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設計實例具有典型性和實用性。數(shù)控車床與數(shù)控介質(zhì)

2.1 數(shù)控車床的組成

1、輸入輸出裝置

輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機。在數(shù)控機床產(chǎn)生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰；目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。

2、數(shù)控裝置

數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心與主導，完成所有加工數(shù)據(jù)的處理、計算工作，最終實現(xiàn)數(shù)控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。

3、可編程控制器

即PLC，它對主軸單元實現(xiàn)控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉和停止、準停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關（行程開關、壓力開關、溫控開關等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉工作臺等）進行控制。

4、檢測反饋裝置

由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，并將信息反饋于數(shù)控裝置，第 3 頁

共 20 頁 實現(xiàn)閉環(huán)控制以保證數(shù)控機床加工精度。

5、機床主機

數(shù)控機床的主體，包括床身、主軸、進給傳動機構等機械部件。

2.2 數(shù)控技術的發(fā)展

隨著科學技術不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應變能力差。

為了縮小與世界先進水平的差距，有關專家建議機床企業(yè)應在以下6個方面著力研究：

1．加大力度實施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機床的無故障率。2．跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效高精方面發(fā)展。3．加大成套設計開發(fā)能力上求突破。4．發(fā)揮服務優(yōu)勢，擴大市場占有率。5．多品種制造，滿足不同層次的用戶。

6．模塊化設計，縮短 開發(fā)周期，快速響應市場。

數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。

第 4 頁

共 20 頁 3 數(shù)控改造方法及設計

3.1 數(shù)控機床在國內(nèi)的前景

目前機床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機床數(shù)控化率不到3％。用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。本文以車床的數(shù)控改造為例，介紹了機床數(shù)控改造的方法，包括其結構的改造設計，性能與精度的選擇以及最后改造方案的確定。3.2 機床數(shù)控改造

3.2.1機床改造的意義

1）節(jié)省資金。機床的數(shù)控改造同購置新機床相比一般可節(jié)省60%左右的費用，大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現(xiàn)有地基。可靠。因原機床各基礎件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應力變形而影響精度。

2）性能穩(wěn)定

3）提高生產(chǎn)效率。機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 3至5倍。對復雜零件而用而且可以縮短生產(chǎn)準備周期。

言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費 普通車床的數(shù)控化改造設計

機床的數(shù)控改造，主要是對原有機床的結構進行創(chuàng)造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車床是機電一體化的典型代表，其機械結構同普通的機床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機床不是簡單地將傳統(tǒng)機床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機床的基礎上，僅對局部加以改進而成（那些受資金等條件限制，而將傳統(tǒng)機床改裝成建議數(shù)控機床的另當別論）。傳統(tǒng)機床存在著一些弱點，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動面的摩擦阻力大及傳動元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機床對加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求。現(xiàn)代的數(shù)控技術，特別是加工中心，無

第 5 頁

共 20 頁 論是其支承部件、主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結構，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機床的獨特機械結構。因此，我們在對普通機床進行數(shù)控改造的過程中，應在考慮各種情況下，使普通機床的各項性能指標盡可能地與數(shù)控機床相接近。3.2.2 數(shù)控車床的性能和精度的選擇

并不是所有的舊機床都可以進行數(shù)控改造，機床的改造主要應具備兩個條件：第一，機床基礎件必須有足夠的剛性。第二，改造的費用要合適，經(jīng)濟性好。在改裝車床前，要對機床的性能指標做出決定。改裝后的車床能加工工件的最大回轉直徑以及最大長度、主電動機功率等一般都不會改變。加工工件的平面度、直線度、圓柱度以及粗糙度等基本上仍決定于機床本身原有水平。主要有下述性能和精度的選擇需要在改裝前確定。

1）軸變速方法、級數(shù)、轉速范圍、功率以及是否需要數(shù)控制動停車等。2）進給運動：

進給速度：Z向（通常為8～400mm/min）；X向（通常為2～100 mm/min）?？焖僖苿樱篫向（通常為1.2～4m/min）；X向（通常為1.2～3m/min）。脈沖當量：在0.025～0.005mm內(nèi)選取，通常Z向為X向的2倍。

加工螺距范圍：包括能加工螺距類型（公制、英制、模數(shù)、徑節(jié)和錐螺紋等），一般螺距在10mm以內(nèi)都不難達到。

3）進給運動驅動方式（一般都選用步進電機驅動）。4）給運動傳動是否需要改裝成滾珠絲杠傳動。

5）刀架是否需要配置自動轉位刀架，若配置需要確定工位數(shù)。6）其他性能指標選擇：

插補功能：車床加工需具備直線和圓弧插補功能。

刀具補償和間隙補償：為了保證一定的加工精度，一般需考慮設置刀補和間隙補償

第 6 頁

共 20 頁 功能。

顯示：采用數(shù)碼管還是液晶或者顯示器顯示，顯示的位數(shù)多少等問題要根據(jù)車床加工功能實際需要確定，一般來說，顯示越簡單成本越低，也容易實現(xiàn)。

診斷功能：為防止操作者輸入的程序有錯和隨之出現(xiàn)的錯誤動作，可在數(shù)控改造系統(tǒng)設計時加入必要的器件和軟件，使其能指示出機床出現(xiàn)故障或者功能失效的部分等，實現(xiàn)有限的診斷功能。

以上是車床數(shù)控改造時需要考慮的一些通用性能指標，有的車床改造根據(jù)需要還會有些專門的要求，如車削大螺距螺紋、在惡劣的環(huán)境下工作的防塵干擾、車刀高精度對刀等，這個時候應有針對性的專門設計。3.2.3 車床數(shù)控改造方案選擇

當數(shù)控車床的性能和精度等內(nèi)容基本選定后，可根據(jù)此來確定改造方案。目前機床數(shù)控改造技術已經(jīng)日趨成熟，專用化的機床數(shù)控改造系統(tǒng)所具備的性能和功能一般均能滿足車床的常規(guī)加工要求。因此，較典型的車床數(shù)控改造方案可選擇為：配置專用車床數(shù)控改造系統(tǒng)，更換進給運動的滑動絲杠傳動為滾珠絲杠傳動、采用步進電機驅動進給運動、配置脈沖發(fā)生器實現(xiàn)螺紋加工功能、配置自動轉位刀架實現(xiàn)自動換刀功能。目前較典型的經(jīng)濟型專用車床數(shù)控改造系統(tǒng)具有下列基本配置和功能：

1）采用單片微機為主控CPU，具有直線和圓弧插補、代碼編程、刀具補償和間隙補償功能、數(shù)碼管二坐標同時顯示、自動轉位刀架控制、螺紋加工等控制功能。

2）配有步進電機驅動系統(tǒng)，脈沖當量或控制精度一般為：Z為0.01mm，X向為0.005mm（要與相應導程的絲杠相配套）。

3）加工程序大多靠面板按鍵輸入，代碼編制，掉電自動保護存儲器存儲；可以對程序進行現(xiàn)場編輯修改和試運行操作。

4）具有單步或連續(xù)執(zhí)行程序、循環(huán)執(zhí)行程序、機械極限位置自動限位、超程報警，以及進給速度程序自動終止等各類數(shù)控基本功能。

第 7 頁

共 20 頁 4 伺服系統(tǒng)

4.1伺服系統(tǒng)的組成

伺服驅動系統(tǒng)（Servo System）簡稱伺服系統(tǒng)，是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅動電 機要求具有響應速度快、定位準確、轉動慣量.（使用在機電系統(tǒng)中的伺服電機的轉動慣量較大，為了能夠和絲杠等機械部件直接相連。伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應速度。但這類電機的過載能力低，當使用在進給伺服系統(tǒng)中時，必須加減速裝置。轉動慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性，在選擇伺服電機時，系統(tǒng)的轉動慣量不能大于電機轉動慣量的3倍。）較大等特點，這類專用的電機稱為伺服電機。當然，其基本工作原理和普通的交直流電機沒有什么不同。該類電機的專用驅動單元稱為伺服驅動單元，有時簡稱為伺服，一般其內(nèi)部包括電流、速度和/或位置閉環(huán)。

伺服系統(tǒng)是以機械運動的驅動設備，電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電動機的轉矩、轉速和轉角，將電能轉換為機械能，實現(xiàn)運動機械的運動要求。具體在數(shù)控機床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放調(diào)與整大后，由電動機和機械傳動機構驅動機床坐標軸、主軸等，帶動工作臺及刀架，通過軸的聯(lián)動使刀具相對工件產(chǎn)生各種復雜的機械運動，從而加工出用戶所要求的復雜形狀的工件。

作為數(shù)控機床的執(zhí)行機構，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現(xiàn)代控制技術的進步，經(jīng)歷了從步進到直流，進而到交流的發(fā)展歷程。數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)種類繁多，本文通過分析其結構及簡單歸分，對其技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作簡要探討 4.2 伺服系統(tǒng)的結構及分類

從基本結構來看，伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器、功率驅動裝置、反饋裝置和電動機（附圖）。控制器按照數(shù)控系統(tǒng)的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差，調(diào)節(jié)控制量；功率驅動裝置作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網(wǎng)中的第 8 頁

共 20 頁 電能作用到電動機之上，調(diào)節(jié)電動機轉矩的大小，另一方面按電動機的要求把恒壓恒頻的電網(wǎng)供電轉換為電動機所需的交流電或直流電；電動機則按供電大小拖動機械運轉。4.2.1 進給伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望

進給伺服以數(shù)控機床的各坐標為控制對象，產(chǎn)生機床的切削進給運動。為此，要求進給伺服能快速調(diào)節(jié)坐標軸的運動速度，并能精確地進行位置控制。具體要求其調(diào)速范圍寬、位移精度高、穩(wěn)定性好、動態(tài)響應快。根據(jù)系統(tǒng)使用的電動機，進給伺服可細分為步進伺服、直流伺服、交流伺服和直線伺服。4.2.2 步進伺服系統(tǒng)

步進伺服是一種用脈沖信號進行控制，并將脈沖信號轉換成相應的角位移的控制系統(tǒng)。其角位移與脈沖數(shù)成正比，轉速與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率可調(diào)節(jié)電動機的轉速。如果停機后某些繞組仍保持通電狀態(tài)，則系統(tǒng)還具有自鎖能力。步進電動機每轉一周都有固定的步數(shù)，如500步、1000步、50 000步等等，從理論上講其步距誤差不會累計。

步進伺服結構簡單，符合系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移動速度越低。特別是步進伺服易于失步，使其主要用于速度與精度要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床及舊設備改造。但近年發(fā)展起來的恒斬波驅動、PWM驅動、微步驅動、超微步驅動和混合伺服技術，使得步進電動機的高、低頻特性得到了很大的提高，特別是隨著智能超微步驅動技術的發(fā)展，將把步進伺服的性能提高到一個新的水平。4.2.3 直流伺服系統(tǒng)

直流伺服的工作原理是建立在電磁力定律基礎上。與電磁轉矩相關的是互相獨立的兩個變量主磁通與電樞電流，它們分別控制勵磁電流與電樞電流，可方便地進行轉矩與轉速控制。另一方面從控制角度看，直流伺服的控制是一個單輸入單輸出的單變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論完全適用于這種系統(tǒng)，因此，直流伺服系統(tǒng)控制簡單，調(diào)速性能優(yōu)異，在數(shù)控機床的進給驅動中曾占據(jù)著主導地位。

然而，從實際運行考慮，直流伺服電動機引入了機械換向裝置。其成本高，故障多，維護困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對其他設備產(chǎn)生電磁干擾。同時機械

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共 20 頁 換向器的換向能力，限制了電動機的容量和速度。電動機的電樞在轉子上，使得電動機效率低，散熱差。為了改善換向能力，減小電樞的漏感，轉子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動態(tài)性能。

4.2.4 交流伺服系統(tǒng)

針對直流電動機的缺陷，如果將其做“里翻外”的處理，即把電驅繞組裝在定子、轉子為永磁部分，由轉子軸上的編碼器測出磁極位置，就構成了永磁無刷電動機，同時隨著矢量控制方法的實用化，使交流伺服系統(tǒng)具有良好的伺服特性。其寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動態(tài)響應及四象限運行等良好的技術性能，使其動、靜態(tài)特性已完全可與直流伺服系統(tǒng)相媲美。同時可實現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應了高性能伺服驅動的要求。

目前，在機床進給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統(tǒng)，有三種類型：模擬形式、數(shù)字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一，只接收模擬信號，位置控制通常由上位機實現(xiàn)。數(shù)字伺服可實現(xiàn)一機多用，如做速度、力矩、位置控制?？山邮漳M指令和脈沖指令，各種參數(shù)均以數(shù)字方式設定，穩(wěn)定性好。具有較豐富的自診斷、報警功能。軟件伺服是基于微處理器的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。其將各種控制方式和不同規(guī)格、功率的伺服電機的監(jiān)控程序以軟件實現(xiàn)。使用時可由用戶設定代碼與相關的數(shù)據(jù)即自動進入工作狀態(tài)。配有數(shù)字接口，改變工作方式、更換電動機規(guī)格時，只需重設代碼即可，故也稱萬能伺服。

交流伺服已占據(jù)了機床進給伺服的主導地位，并隨著新技術的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個方面。一是系統(tǒng)功率驅動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能化功率模塊得到普及與應用；二是基于微處理器嵌入式平臺技術的成熟，將促進先進控制算法的應用；三是網(wǎng)絡化制造模式的推廣及現(xiàn)場總線技術的成熟，將使基于網(wǎng)絡的伺服控制成為可能。4.2.5 直線伺服系統(tǒng)

直線伺服系統(tǒng)采用的是一種直接驅動方式（Direct Drive），與傳統(tǒng)的旋轉傳動方式相比，最大特點是取消了電動機到工作臺間的一切機械中間傳動環(huán)節(jié)，即把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。這種“零傳動”方式，帶來了旋轉驅動方式無法達到的性能指標，第 10 頁

共 20 頁 如加速度可達3g以上，為傳統(tǒng)驅動裝置的10～20倍，進給速度是傳統(tǒng)的4～5倍。從電動機的工作原理來講，直線電動機有直流、交流、步進、永磁、電磁、同步和異步等多種方式；而從結構來講，又有動圈式、動鐵式、平板型和圓筒型等形式。目前應用到數(shù)控機床上的主要有高精度高頻響小行程直線電動機與大推力長行程高精度直線電動機兩類。

4.3 主軸伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀及展望

主軸伺服提供加工各類工件所需的切削功率，因此，只需完成主軸調(diào)速及正反轉功能。但當要求機床有螺紋加 工、準停和恒線速加工等功能時，對主軸也提出了相應的 位置控制要求，因此，要求其輸出功率大，具有恒轉矩段 及恒功率段，有準停控制，主軸與進給聯(lián)動。與進給伺服 一樣，主軸伺服經(jīng)歷了從普通三相異步電動機傳動到直流主軸傳動。隨著微處理器技術和大功率晶體管技術的進展，現(xiàn)在又進入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代。

4.3.1交流異步伺服系統(tǒng)

交流異步伺服通過在三相異步電動機的定子繞組中產(chǎn)生幅值、頻率可變的正弦電流，該正弦電流產(chǎn)生的旋轉磁場與電動機轉子所產(chǎn)生的感應電流相互作用，產(chǎn)生電磁轉矩，從而實現(xiàn)電動機的旋轉。其中，正弦電流的幅值可分解為給定或可調(diào)的勵磁電流與等效轉子力矩電流的矢量和；正弦電流的頻率可分解為轉子轉速與轉差之和，以實現(xiàn)矢量化控制。

4.3.2交流同步伺服系統(tǒng)

近年來，隨著高能低價永磁體的開發(fā)和性能的不斷提高，使得采用永磁同步調(diào)速電動機的交流同步伺服系統(tǒng)的性能日益突出，為解決交流異步伺服存在的問題帶來了希望。與采用矢量控制的異步伺服相比，永磁同步電動機轉子溫度低，軸向連接位置精度高，要求的冷卻條件不高，對機床環(huán)境的溫度影響小，容易達到極小的低限速度。即使在低限速度下，也可作恒轉矩運行，特別適合強力切削加工。同時其轉矩密度高，轉動慣量小，動態(tài)響應特性好，特別適合高生產(chǎn)率運行。較容易達到很高的調(diào)速比，允許同一機床主軸具有多種加工能力，既可以加工像鋁一樣的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，為機床進行最優(yōu)切削創(chuàng)造了條件。

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共 20 頁 4.3.3 電主軸

電主軸是電動機與主軸融合在一起的產(chǎn)物，它將主 軸電動機的定子、轉子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，由于取消了齒輪變速箱的傳動與電動機的連接，實現(xiàn)了主軸系統(tǒng)的一體化、“零傳動”。因此，其具有結構緊湊、重量輕、慣性小、動態(tài)特性好等優(yōu)點，并可改善機床的動平衡，避免振動和噪聲，在超高速切削機床上得到了廣泛的應用。

從理論上講，電主軸為一臺高速電動機，其既可使用異步交流感應電動機，也可使用永磁同步電動機。電主軸的驅動一般使用矢量控制的變頻技術，通常內(nèi)置一脈沖編碼器，來實現(xiàn)廂位控制及與進給的準確配合。由于電主軸的工作轉速極高，對其散熱、動平衡、潤滑等提出了特殊的要求。在應用中必須妥善解決，才能確保電主軸高速運轉和精密加工。

4.4 交流電機和直流電機直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。

無刷電機結構解析

結構上，無刷電機和有刷電機有相似之處，也有轉子和定子，只不過和有刷電機的結構相反；有刷電機的轉是線圈繞組，和動力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無刷電機的轉子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機用

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共 20 頁 來交替變換電磁場的換向電刷，故稱之為無刷電機（Brushless motor）。

無刷電機簡明運行原理

簡單而言，依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心全轉的磁場，這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動，電機就轉起來了，電機的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關，更與無刷電機的控制性能有很大關系，因為輸入的是直流電，電流需要電子調(diào)速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機那里接收控制信號，控制電機的轉速，以滿足模型使用需要?？偟膩碚f，無刷電機的結構是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器，好的電子調(diào)速器需要有單片機控制程序設計、電路設計、復雜加工工藝等過程的總體控制，所以價格要比無刷電機高出很多。4.5 異步伺服驅動系統(tǒng)改造方案

異步機就是電機的轉子轉動的速度與定子所產(chǎn)生的旋轉磁場的旋轉速度不一致，有一個差值（不同步）。我們叫轉差。這個轉差與定子所產(chǎn)生的旋轉磁場的轉速的比率叫轉差率。同步機與異步機的區(qū)別在于：從供電方面說，異步機只是在定子側加上電壓（也有轉子上加電壓的），而同步機要在定子和轉子上都加上電壓。也就是說異步機是單邊勵磁，同步機是雙邊勵磁。從轉速方面說，異步機的轉速只與負荷大小有關（當然有一定的范圍），而同步機的轉速只與電網(wǎng)的頻率有關。

從結構上說，同步電機與異步機轉子的構造也不一樣。異步機的轉子是有夕鋼片和鋁條（或夕鋼片和線圈組成），而同步機一般由數(shù)塊磁鋼和線圈組成（也有隱極式的不太一樣）。當然還有許多差別，如工藝要求、設計問題等等.。異步機相對結構簡單，制造方便，價格便宜，維護量少，調(diào)速范圍較小，必需從電網(wǎng)吸取滯后的勵磁電流，功率因數(shù)低。廣泛應用于各種場合。但大多數(shù)用于電動機，作用于發(fā)電機的很少。

20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經(jīng)

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共 20 頁 商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有：

⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。

⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。

自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的In分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電動機和驅動系統(tǒng)，這標志著此種新一代交流伺服技術已進入實用化階段。到20世紀80年代中后期，各公司都已有完整的系列產(chǎn)品。整個伺服裝置市場都轉向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運動控制的要求，近年來隨著微處理器、新型數(shù)字信號處理器（DSP）的應用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制部分可完全由軟件進行，稱為永磁交流伺服系統(tǒng)。

到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動機，控制驅動器多采用快速、準確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。

日本安川電機制作所推出的小型交流伺服電動機和驅動器，其中D系列適用于數(shù)控機床（最高轉速為1000r/min，力矩為0.25～2.8N.m），R系列適用于機器人（最高轉速為3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六個系列。20世紀90年代先后推出了新的D系列和R系列。由舊系列矩形波驅動、8051單片機控制改為正弦波驅動、80C、154CPU和門陣列芯片控制，力矩波動由24％降低到7％，并提高了可靠性。這樣，只用了幾年時間形成了八個系列（功率范圍為0.05～6kW）較完整的體系，滿足了工作機械、搬運機構、焊接機械人、裝配機器人、電子部件、加工機械、印刷機、高速卷繞機、繞線機等的不同需要。

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共 20 頁 以生產(chǎn)機床數(shù)控裝置而著名的日本法奴克（Fanuc）公司，在20世紀80年代中期也推出了S系列（13個規(guī)格）和L系列（5個規(guī)格）的永磁交流伺服電動機。L系列，有較小的轉動慣量和機械時間常數(shù)，適用于要求特別快速響應的位置伺服系統(tǒng)。

日本其他廠商，例如：三菱電動機（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、東芝精機（SM系列）、大隈鐵工所(BL系列）、三洋電氣（BL系列）、立石電機（S系列）等眾多廠商也進入了永磁交流伺服系統(tǒng)的競爭行列。

德國力士樂公司（Rexroth）的Indramat分部的MAC系列交流伺服電動機共有7個機座號92個規(guī)格。

德國西門子（Siemens）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服電動機分為標準型和短型兩大類，共8個機座號98種規(guī)格。據(jù)稱該系列交流伺服電動機與相同輸出力矩的直流伺服電動機IHU系列相比，重量只有后者的1／2，配套的晶體管脈寬調(diào)制驅動器6SC61系列，最多的可供6個軸的電動機控制。

德國寶石（BOSCH）公司生產(chǎn)鐵氧體永磁的SD系列（17個規(guī)格）和稀土永磁的SE系列（8個規(guī)格）交流伺服電動機和Servodyn SM系列的驅動控制器。

美國著名的伺服裝置生產(chǎn)公司Gettys曾一度作為Gould 電子公司一個分部（Motion Control Division），生產(chǎn)M600系列的交流伺服電動機和A600 系列的伺服驅動器。后合并到AEG，恢復了Gettys名稱，推出A700全數(shù)字化的交流伺服系統(tǒng)。

美國A-B（ALLEN-BRADLEY）公司驅動分部生產(chǎn)1326型鐵氧體永磁交流伺服電動機和1391型交流PWM伺服控制器。電動機包括3個機座號共30個規(guī)格。I.D.（Industrial Drives）是美國著名的科爾摩根（Kollmorgen）的工業(yè)驅動分部，曾生產(chǎn)BR-

210、BR-

310、BR-510 三個系列共41個規(guī)格的無刷伺服電動機和BDS3型伺服驅動器。自1989年起推出了全新系列設計的摻鶼盜袛（Goldline）永磁交流伺服電動機，包括B（小慣量）、M（中慣量）和EB（防爆型）三大類，有10、20、40、60、80五種機座號，每大類有42個規(guī)格，全部采用釹鐵硼永磁材料，力矩范圍為0.84～111.2N.m，功率范圍為0.54～15.7kW。配套的驅動器有BDS4（模擬型）、BDS5（數(shù)字型、含位置控制）和Smart Drive（數(shù)字型）三個系列，最大連續(xù)電流55A。Goldline系列代表了當代永磁交流伺服技術最新水平。

愛爾蘭的Inland原為Kollmorgen在國外的一個分部，現(xiàn)合并到AEG，以生產(chǎn)直流伺

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共 20 頁 服電動機、直流力矩電動機和伺服放大器而聞名。生產(chǎn)BHT1100、2200、3300三種機座號共17種規(guī)格的SmCo永磁交流伺服電動機和八種控制器。

法國Alsthom集團在巴黎的工廠生產(chǎn)LC系列（長型）和GC系列（短型）交流伺服電動機共14個規(guī)格，并生產(chǎn)AXODYN系列驅動器。

原蘇聯(lián)為數(shù)控機床和機器人伺服控制開發(fā)了兩個系列的交流伺服電動機。其中ДBy系列采用鐵氧體永磁，有兩個機座號，每個機座號有3種鐵心長度，各有兩種繞組數(shù)據(jù)，共12個規(guī)格，連續(xù)力矩范圍為7～35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁，6個機座號17個規(guī)格，力矩范圍為0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控制器。

近年日本松下公司推出的全數(shù)字型MINAS系列交流伺服系統(tǒng)，其中永磁交流伺服電動機有MSMA系列小慣量型，功率從0.03～5kW，共18種規(guī)格；中慣量型有MDMA、MGMA、MFMA三個系列，功率從0.75～4.5kW，共23種規(guī)格,MHMA系列大慣量電動機的功率范圍從0.5～5kW，有7種規(guī)格。

韓國三星公司近年開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服電動機及驅動系統(tǒng)，其中FAGA交流伺服電動機系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多種型號，功率從15W～5kW。

現(xiàn)在常采用摴β時浠蕯（Powerrate）這一綜合指標作為伺服電動機的品質(zhì)因數(shù)，衡量對比各種交直流伺服電動機和步進電動機的動態(tài)響應性能。功率變化率表示電動機連續(xù)（額定）力矩和轉子轉動慣量之比。

按功率變化率進行計算分析可知，永磁交流伺服電動機技術指標以美國I.D 的Goldline系列為最佳，德國Siemens的IFT5系列次之。

交流異步伺服通常有模擬式、數(shù)字式兩種方式。與模擬式相比，數(shù)字式伺服加速特性近似直線，時間短，且可提高主軸定位控制時系統(tǒng)的剛性和精度，操作方便，是機床主軸驅動采用的主要形式。然而交流異步伺服存在兩個主要問題：一是轉子發(fā)熱，效率較低，轉矩密度較小，體積較大；二是功率因數(shù)較低，因此，要獲得較寬的恒功率調(diào)速范圍，要求較大的逆變器容量。

ADSD-AS系列是安迪公司自主研發(fā)、生產(chǎn)的交流異步伺服控制器。具有集成度高、第 16 頁

共 20 頁 體積小、可靠性高等一系列優(yōu)點，可以方便的實現(xiàn)高精度銑削、車削、磨削等加工，比傳統(tǒng)的變頻器更勝一籌。

產(chǎn)品特點：

采用32位DSP為核心的控制單元，結合FPGA芯片的先進技術，實現(xiàn)高速高性能的控制。

根據(jù)負載整定PID高中低速和加減速參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)負載變化，自動調(diào)整增益。

功能齊全，支持位置控制模式，速度控制模式，轉矩控制模式。

支持混合控制模式，可以隨意動態(tài)切換。

操作靈活，可以按用戶工藝要求，實現(xiàn)軟PLC功能?？稍诰€存儲三套用戶根據(jù)工藝要求編制的程序。

多種頻率設定方式，模擬端子可以接受±10V、±2.65V、±20mA等范圍信號。轉速追蹤啟動與斷電再恢復運行功能。

支持標準的RS485與Can Bus，符合RTU 通信協(xié)議。

人性化顯示菜單，中文液晶顯示，配以LED顯示，同時顯示3個狀態(tài)參數(shù)。逆變模塊（IGBT）溫升監(jiān)控功能，風扇調(diào)節(jié)可控，適時降低電機噪音和溫升。完善的過流、過壓、過熱、欠壓、過負載、編碼器故障等保護機制。故障查詢與記錄功能，方便排除故障。

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共 20 頁 結論

作為數(shù)控機床的重要功能部件，伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標。圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅動技術?？梢灶A見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡制造等先進制造技術的發(fā)展，具有網(wǎng)絡接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動機及高速電主軸等將成為數(shù)控機床行業(yè)的關注的熱點，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2010年3月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然不知，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。經(jīng)過了幾個月的寫作，畢業(yè)設計終于落下了帷幕。回想這段日子的感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了難忘的回憶和收獲。

3月初，我的論文題目定了下來，是：CAK6150普通車床的數(shù)控化改造。當開題報告定下來的時候，我便著手資料的收集，當時面對這真是有些茫然，不知如何下手。在與同學的交流后，終于使我對自己現(xiàn)在的狀況有了一定的掌握。

當我終于完成了所有資料的收集整理后，整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學習，再提高的過程。在論文中我充分地運用了大學期間所學到的知識。

我不會忘記這難忘的幾個月的時間。畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。

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參考文獻：

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致 謝

在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。

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第三篇：CA6140臥式車床法蘭盤課程設計

設計思路

這次課程設計是通過PRO/E5.0軟件實現(xiàn)的。PRO/E5.0是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣；它是采用參數(shù)化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，設計人員可以采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。

本次綜合課設我的設計題目CA6140車床法蘭盤，創(chuàng)建思路是通過旋轉工具創(chuàng)建零件，然后利用拉伸，倒角，倒圓角等創(chuàng)建其余特征,最終完成實體建模，并完成加工，攥寫加工工序，刀具的選擇等。

一、零件的分析

1、零件的作用

CA6140臥式車床上的法蘭盤，為盤類零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。主要作用是標明刻度，實現(xiàn)縱向進給。

2、零件的工藝分析

?0.045法蘭盤是一回轉體零件,有一組加工表面,這一組加工表面以Φ200mm的孔為中心 ,0.120包括：Φ100??0.34mm的外圓柱面及左端面, 尺寸為Φ45?0.017mm的圓柱面,Φ90mm的外圓柱面、右端面及上面的4個Φ9mm的透孔，Φ450?0.6mm的外圓柱面及上面的Φ6mm，Φ4mm的孔, Φ90mm端面上距離中心線分別為34mm和24mm的兩個平面。

并且其余加工面都與它有位置關系,可以先加工它的一個端面,再借助專用夾具以這個端面為定位基準加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各個表面。

3、制定工藝路線

工序 1 粗車Φ100端面及外圓柱面

工序 2 粗車Φ45端面及外圓柱面，粗車Φ90的端面及外圓柱面 工序 3 鉆、粗絞Φ20的孔

工序 4 半精車Φ100的端面及外圓柱面，半精車Φ90的外圓柱面，車Φ100、Φ90外圓柱面上的倒角，車Φ20孔的左端倒角

工序 5 半精車Φ45的端面及外圓柱面，半精車Φ90的右端面，車3×2退刀槽，車

Φ45圓柱面兩端的倒角，車Φ20 內(nèi)孔的右端倒角

工序 6 精車Φ45的外圓，精車Φ90的右端面及外圓柱面 工序 7 精車Φ100的端面及外圓柱面 工序 8 成形車刀粗、半精、精車B面 工序 9 粗銑Φ90圓柱面上的兩個平面

工序 10 半精銑Φ90圓柱面上離中心線34mm的平面 工序 11 半精銑Φ90圓柱面上離中心線24mm的平面 工序 12 精銑Φ90圓柱面上離中心線24mm的平面 工序 13 精磨Φ90圓柱面上離中心線24mm的平面 工序 14 磨Φ45外圓柱面 工序 15 鉆4×Φ9透孔 工序 16 鉆Φ4孔，鉸Φ6孔 工序 17 拋光B面 工序 18 去毛刺 工序 19 刻線、刻字 工序 20 鍍鉻 工序 21 檢驗入庫

4、工序尺寸及毛坯尺寸下： 1.?450?0.017mm外圓表面

毛坯：5 粗車外圓：3 半精車外圓：1.4 精車外圓：0.4 精磨外圓0.2 2.外圓表面Φ100?0.12?0.34mm 毛坯：6 粗車外圓：4 半精車外圓：1.5 精車外圓：0.5 3．B面Φ450?0.6mm

毛坯：4 粗車外圓：2 半精車外圓：1.5 精車外圓：0.54、B面中兩個端面：

毛坯：3 粗車：2 半精車：0.8 精車：0.25．孔Φ20?0.0450mm 毛坯：20 鉆孔：18 擴孔：1.7 鉸孔：0.2 精鉸：0.16.Φ90mm外圓

毛坯：6 粗車外圓：4 半精車外圓：1.5 精車外圓：0.50.127.Φ100??0.34mm左端面

毛坯：3 粗車：2 半精車：0.8 精車：0.28、?90mm右端面

毛坯：3 粗車：2 半精車：0.8 精車：0.2?0.0459、?90mm圓柱面上離?200mm孔中心線34mm的平面

毛坯：11 粗銑：10.3 半精銑：0.7

?0.04510、?90mm圓柱面上離?200mm孔中心線24mm的平面

毛坯：21 粗銑：20.1 半精銑：0.7 精銑0.15 精磨：0.05

二、零件的創(chuàng)建過程：

由于零件是回轉體零件，所以可以采用旋轉來創(chuàng)建，創(chuàng)建如下圖2-1所示的草繪：

圖2-1草繪圖樣

然后單擊旋轉按鈕，做如下圖2-2的設置：

圖2-2旋轉設置菜單

單擊打勾，完成旋轉創(chuàng)建。創(chuàng)建后的模型如下圖2-3：

圖2-3零件旋轉后模型

之后對零件進行倒角，如下圖所示，單擊倒角按鈕，選中零件要倒角的兩條邊，進行倒角，倒角后如下圖2-4所示：

圖2-4 倒角后模型

參數(shù)設置如下圖2-5：

圖2-5 倒角設置

下一步驟為對零件進行倒圓角，參數(shù)設置如下圖2-6：

圖2-6倒圓角參數(shù)設置

倒角后如下圖2-7所示：

圖2-7倒圓角后模型

接下來對零件進行鉆孔，采用拉伸來進行創(chuàng)建 草繪如下圖樣2-8：

圖2-8拉伸草繪圖樣

選擇拉伸操作，設置如下圖2-9：

圖2-9拉伸設置

單擊勾，完成創(chuàng)建。

還是采用拉伸，創(chuàng)建零件的中心孔，草繪如下圖2-10：

圖2-10拉伸設置

設置如下2-11：

圖2-11拉伸設置

單擊勾完成。

之后，采用拉伸來進行創(chuàng)建，草繪如下2-12：

圖2-12拉伸草繪圖樣

采用拉伸，設置如下圖2-13：

圖2-13拉伸設置

單擊勾完成設置。

下一步為側壁孔的創(chuàng)建；創(chuàng)建如下圖2-14所示的兩個平面DTM1和DTM2

圖2-14 創(chuàng)建出的兩個基準面

之后創(chuàng)建一條基準軸線，如圖2-15所示：

圖2-15 創(chuàng)建出的基準軸

選擇拉伸一個直徑4毫米的孔，之后拉升一個指定深度的6毫米的孔，設置分別如下圖2-16和2-17：

圖2-16 拉伸設置

圖2-17拉伸設置

注：草繪平面DTM1平面。

最后進行零件上下端面孔的倒角，設置與上面倒角相同，此處省略。至此零件的創(chuàng)建全過程均完成。

三、零件的加工過程 粗車Φ100端面及外圓柱面

進行如下的創(chuàng)建，如圖3-1,3-2所示

圖3-1新建菜單

圖3-2新文件選項

然后裝配參照模型，把剛建好的零件裝配進去，作為參照模型，再放置里選擇缺省模式。裝配好參照模型后，進行工件的創(chuàng)建，裝配參照模型設置如下圖3-3所示

圖3-3裝配設置

選擇手動創(chuàng)建工件，之后根據(jù)確定的各部分的加工余量，選擇旋轉創(chuàng)建工件，創(chuàng)建好后的工件如下圖3-4所示：

圖3-4 工件模型

由于零件是回轉體零件，所以采用車削，可以大大提高加工效率，根據(jù)工藝路線，先車該零件的大端面及圓柱面，過程如下：由于工件是回轉的，在工件表面的回轉中心點創(chuàng)建一個坐標系ACS0，作為加工的零點，其中，Z軸應為軸線方向。創(chuàng)建完坐標系后，設置如下圖3-5

圖3-5 機床及夾具設置

創(chuàng)建一個車床，設置機床，夾具，機床零點等，完成后單擊車削輪廓按鈕，草繪車削軌跡，如下圖3-6所示：

圖3-6車削軌跡 圖3-7 車削設置選項

單擊完成退出草繪平面，之后點擊勾完成車削輪廓繪制。單擊輪廓車削按鈕，進行系列等設置如圖3-7：

設置參數(shù)為下圖，刀具設置為下圖3-8：

圖3-8刀具設置

加工參數(shù)設置如下圖3-9所示：

圖3-9車削參數(shù)設置

車床車削，主要需要設定切削進給、允許毛坯、允許Z坯件、主軸轉數(shù)、刀具定向等。設置完成后單擊“確定”完成。

刀具路徑的設置如下圖，單擊“插入”選取草繪的刀具軌跡，如下圖3-10所示

圖3-10車削軌跡選取

單擊“確定”完成。

之后即可進行屏幕演示，看加工過程是否正確，如果正確，則單擊完成系列，完成車削過程的創(chuàng)建。如下圖3-11所示

下一工步為車削大圓圓柱面，草繪軌跡如圖3-12

圖3-11菜單管理器圖 圖3-12車圓柱面車削軌跡

其余參數(shù)設置與車端面設置一樣。

粗車Φ45端面及外圓柱面，粗車Φ90的端面及外圓柱面 車削軌跡及參數(shù)設置分別如下圖3-13,3-14及3-15，3-16

圖3-13車端面軌跡 圖3-14 車圓柱面軌跡 車削參數(shù)設置如下，刀具同上一工序不變

圖3-15車端面參數(shù)設置 圖3-16車圓柱面參數(shù)設置

粗車Φ90的端面及外圓柱面的車削軌跡如下圖3-17,3-18 圖3-17 圖3-18

參數(shù)設置如下圖3-19及3-20

圖3-19 車Φ90端面 圖3-20 車Φ90端面

由于這些表面都需要粗車、半精車、精車，但是它們的車削軌跡都是同上不變的，只是參數(shù)設置不同，以上各端面或圓柱半精車參數(shù)如下圖所示3-21——3-28所示：

圖3-21半精車刀具參數(shù)

圖3-22半精車Φ100端面參數(shù)設置 圖3-23 半精車Φ100圓柱面面參數(shù)設置

圖3-24半精車Φ45端面參數(shù) 圖3-25半精車Φ45圓柱面參數(shù)

圖3-26 精車Φ100端面及圓柱面參數(shù)

圖3-27精車Φ45圓柱面 圖3-28精車Φ45端面 車零件的B面，起車削軌跡如下圖3-29及3-30所示

圖3-29車B面軌跡一 圖3-30車B面軌跡二 刀具及參數(shù)設置如下

圖3-31 車B面刀具設置 半精車及精車B面參數(shù)設置

圖3-33半精車B面參數(shù)

圖3-32粗車B面參數(shù)設置

圖3-34精車B面參數(shù)

鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ20的孔

由于鉆的是中心孔，所以在車床上即可以實現(xiàn)加工，其需要設置的選項如下下圖3-35所示：

圖3-35系列設置 圖3-36鉆孔刀具設置 鉆孔刀具設置如圖3-36所示

坐標系選取位于Φ45端面中心的ASC1,其孔選擇要加工孔的軸線，如下圖3-37所示：

圖3-37 加工的孔的軸線及參數(shù)

鉆孔參數(shù)設置如下圖3-38

圖3-38 鉆孔參數(shù)設置

至此，鉆孔設置完成。擴孔，鉸孔，精鉸孔的刀具路徑設置與鉆孔相同，其參數(shù)及刀具設置如下3-39——3-44所示：

圖3-39 擴孔刀具設置 圖3-40擴孔參數(shù)設置 鉸孔刀具及參數(shù)設置

圖3-41 鉸孔刀具設置 圖3-42 鉸孔參數(shù)設置

圖3-43 精鉸孔參數(shù)設置 圖3-44 精鉸孔參數(shù)設置 車Φ45圓柱面與Φ90端面間的退刀槽 草繪刀具軌跡如下圖3-45

圖3-45退刀槽車削軌跡 圖3-46刀具參數(shù)

刀具及參數(shù)設置如圖3-46及3-47所示

圖3-47車退刀槽參數(shù)

屏幕演示看刀具運動正確后，點擊完成系列退出系列設置。

銑90圓柱上的兩個面，步驟如下，由于是銑端面，所以在車床上無法進行加工，需要換機床，即到銑床上進行加工。創(chuàng)建銑床的過程如下圖3-48：

圖3-48 操作設置

單擊“文件”下方的所示

新建，然后單擊按鈕，進入到機床設置頁面，如圖3-49

圖3-49 機床設置

然后再單擊退出機床創(chuàng)建頁面。，之后選擇機床名稱，機床類型為銑床，軸數(shù)為三軸，最后單擊確定，由于銑削需要一個坐標系作為銑削的零點，因而需要先創(chuàng)建一個坐標系，如下圖3-40所示：

圖3-40 創(chuàng)建銑削坐標系

創(chuàng)建出的坐標系應使Z軸為需要銑削的平面的法線方向。

由于是平面，所以采用平面銑削的方式進行銑削。步驟如下：

圖3-41 銑削系列設置 圖3-42 銑削刀具設置

3-43銑削參數(shù)設置 3-45銑削平面

看刀具走刀軌跡是否正確，如果正確，則單擊完成系列，退出銑削。進行下一個系列的設置。

下一個步驟仍然為銑削平面，由于上一步所建的坐標不符合要求，因此需要新建一個坐標，同樣，Z軸正向為平面的法線方向，如下圖3-46所示，圖3-46新建坐標系

余下步驟仍與上一步銑削相同，粗銑半精銑參數(shù)設置如下圖3-

47、3-48所示

圖3-47 粗銑34端面參數(shù)設置 圖3-48 半精銑34端面參數(shù)設置

和上面同樣的方式，單擊完成系列，完成系列設置。最后鉆圓柱壁上的孔 步驟如下：

由于先前所創(chuàng)建的坐標ACS2滿足鉆孔要求，所以可以不用去創(chuàng)建新坐標，直接運用ASC2坐標即可。

單擊鉆孔命令按鈕,之后進行系列設置，設置內(nèi)容如下圖3-49，參數(shù)設置如圖3-50

圖3-49 系列設置 圖3-50參數(shù)設置 刀具設置如圖3-51所示：

圖3-51 刀具設置 圖3-52 孔選取 坐標系及退刀平面的設置如圖3-53所示

圖3-53 坐標系擊退刀面

單擊完成系列，直徑為4的孔加工系列完成。直徑為6的孔加工過程與此相同，但參數(shù)設置及刀具設置如下圖3-54及3-55

圖3-54 刀具設置 圖3-55 參數(shù)設置 至此，工件的加工過程完成。

四、后處理

單擊菜單欄“工具”→“CL數(shù)據(jù)”→“編輯”，選擇要進行后處理的NC系列如下圖4-1所示

圖4-1后處理菜單

選取一個NC系列，單擊確定。之后“工具”→“CL數(shù)據(jù)”→“后處理”，選中剛才所保存的文件，單擊打開，在彈出的菜單管理器中單擊完成，如圖4-2所示：

圖4-2 菜單管理器 圖4-3 后置處理器列表

在彈出的后置處理器列表中選取一項，系統(tǒng)即會進行后處理。之后關閉彈出的窗口，在所保存的文件夾下即會有后處理的文件，其中文件后綴名為tap的文件及為加工代碼。

下面為程序的一些加工代碼：粗車大圓端面的加工代碼 % G71 O0001

S160M03 G00X70.Y0.Z-1.5M08 G01X.5F104.Z5.5 X70.M30 % 粗車大圓柱加工代碼： % G71 O0002 S500M03 G00X51.5Y0.Z4.707M08 G01Z-17.793F250.X58.5 Z4.707 M30 % 車45圓柱加工代碼： % G71 O0003 S320M03 G00X-24.Y0.Z-104.892M08 G01Z-56.5F179.2 X-31.Z-104.892

M30 % 鉆孔、擴孔、鉸孔加工代碼： % G71 O0004 S400M03 G00X0.Y0.Z-117.M08 G80 G00Z-77.G81X0.Y0.Z-202.408R-77.F153.6 G80 M30 % % G71 O0005 S140M03 G00X0.Y0.Z-117.G80 G00Z-77.G81X0.Y0.Z-202.949R-77.F134.4 G80 M30 % %

G71 O0006 S140M03 G00X0.Y0.Z-117.G80 G00Z-77.G88X0.Y0.Z-197.R-77.F224.G80 M30 % % G71 O0007 S140M03 G00X0.Y0.Z-117.M08 G80 G00Z-77.G88X0.Y0.Z-197.R-77.F224.G80 M30 % 粗銑24端面的加工代碼： % G71 O0008 N0010T1M06 S210M03

G00X10.5Y-38.066 G43Z15.H01M08 Z5.G01Z-.8F1.76 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z4.2 G01Z-2.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5

Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z2.4 G01Z-4.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23

X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z.6 G01Z-6.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5

Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-1.2 G01Z-8.X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-3.G01Z-9.8 X-9.5

Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-4.8 G01Z-11.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23

X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-6.6 G01Z-13.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5

Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-8.4 G01Z-15.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-10.2

G01Z-17.X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-12.G01Z-18.8 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689

X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-13.8 G01Z-20.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532

X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-15.6 G01Z-22.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.40

G00Y-38.066 Z-17.4 G01Z-24.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.G00Y-38.066 Z-19.2 G01Z-25.1 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148

X-9.5 X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z15.M30

心得體會

本次的綜合性實驗課程設計任務跟以往不同，而是更加嚴謹，按照生產(chǎn)要求，構建一個實實在在的零件實體，從三維建模，繪制工程圖，到NC加工序列的生成，每一步都是自己結合已學知識獨立完成，使我受益匪淺。

這次課程設計的任務是利用大型三維設計軟件PRO/E 5.0進行實體建模和工程圖繪制，之后根據(jù)零件的工藝過程進行數(shù)控加工。我加工的零件是CA6140車床的法蘭盤，根據(jù)圖紙，創(chuàng)建出零件來。在做該課程設計中，我也遇到過問題，體會到了自身的不足和知識的匱乏。它提醒了我，在今后的學習或是工作中都要時刻保持一顆謙虛的心，要多學習以充實自己，鍛煉自己，擴展自己的知識面。本次課程設計讓我們對PRO/E軟件有了一個感性的認識，同時也讓我們提前接觸了一些企業(yè)所用的正規(guī)工程圖紙的信息，讓我們對本專業(yè)所學知識在實際中的應用有了一定的認識，我想我會繼續(xù)學習有關知識，為將來找到好的工作而努力。

在此感謝所有的老師同學所給以幫助，希望通過本次課設，我們都能有一個

更大的進步！

參考文獻

[1] 肖乾、張海、周大陸、周新建編.Pro/Engineer wildfire3.0中文版實用教程.中國電力出版社

[2] 肖乾、周慧蘭、唐曉紅、付偉、康永平編.Pro/Engineer wildfire3.0中文版模具設計與制造實用教程.中國電力出版社

[3]翟瑞波 主編.數(shù)控加工工藝.北京理工大學出版社

[4]李益民 主編.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社

第四篇：賽弗臥式車床工作總結

賽弗工作總結

2013年3月13進駐二分廠恒溫車間，賽弗臥車由于花盤的鎖緊功能的故障導致正在上活的轉子跌落，砸傷加工導軌。由于賽弗臥車是廠里的重要的不可替代的關鍵資源。于是開展的緊急的修理工作，使這臺關鍵機床能在最快的時間內(nèi)恢復工作。鉗工一班在機修分廠的各級領導支援下兩個月完成了對賽弗臥車的修理工作。以下是對賽弗臥車修理過程的幾部分。

一．修前檢查：1主軸徑跳：近端0.001 遠端0.004

2上母線0.01

3側母線0.18

4刀架導軌與工件導軌的平行度

側 0.75--0.86

5刀架導軌與工件導軌的平行度

上-3.6---2.4

6刀架十字滑座的錘子度

+0.02

7尾座

端跳 0.005

圓錐跳

0.01

二，修理：

1，拆除外圍設施。包括排屑器，中心架，花盤卡爪

2，平刀架導軌。通過測量，轉子的跌落對刀架導軌的精度也造成了嚴重的影響，由于工件導軌的測量是通過刀架導軌的基礎上來測量的，所以必須把第一基準保證。通過精度高的電子水平儀對刀架導軌進行了精平。這樣就能保證工件導軌的正確性。

3，加墊鐵。由于工件導軌被轉子砸的非常嚴重，中間部分已經(jīng)斷裂和嚴重下陷。原裝的墊鐵已經(jīng)砸壞了，于是嘗試加自制墊鐵看能否把導軌中間下陷部分抬升。由于導軌是兩根，第一次的墊鐵長度短了，通過打表測量只夠抬升一根導軌于是加以改進，增長墊鐵長度這樣便能同時把兩根導軌一起抬升。

4，制作工裝來調(diào)整工件導軌的側面平行度

圖1

圖2

由于圖一采用的是木頭加千斤頂加工裝的模式，由于基礎件的能量不足，對導軌不起作用。通過改進，加強基礎件的能量。圖二通過方箱加千斤頂?shù)呐浜暇湍芷鸬秸{(diào)整導軌的作用。

5，對側面和正面斷裂處進行加固處理。由于側面和工件導軌的床身都已經(jīng)斷裂，首先對床身斷裂處鉆止裂孔。起到裂紋不繼續(xù)擴大的作用，然后再通過銑波形鍵和加鋼板進行加固

6，對工件導軌斷裂處加工字鍵進行加固。通過重一分廠銑鍵工師傅的支援，憑著其過人的技能銑出了非常精確的鍵槽，對我們后期的配鍵起到了關鍵性作用，大大的縮短了工期。

7，做頂樁。由于導軌斷裂，其拉緊力大大受到影響，雖然進行了加固措施，但是為了機床的穩(wěn)定性，做了7個頂樁（前后分別是2個，側面3個）前后頂樁主要作用是使機床在加工過程中平衡尾座的頂力。側面的頂樁是對機床起個拉力的作用。

8，精平工件導軌和床頭箱。通過調(diào)整床頭箱墊鐵和自制墊鐵。調(diào)整主軸的側母和上母線的精度和導軌的平行度。最后鉆側面和正面固定板的銷子孔定位。

9，做實驗，檢測工件導軌的兩根平行導軌的受力情況。

由圖可知，扁平杠作用在一根平行導軌上，打表測量另一根平行導軌的變化值。通過實驗，最后結果是基本無變化，兩根導軌受力均勻。

10，配刮導軌與中心架。通過學習，了解了轉子加工時中心架的幾個常用位置。對其幾個固定位置進行了配刮。用了整整10天，人停機器不停的配刮，終于在規(guī)定時間內(nèi)完成了導軌和中心架的配刮

11，尾座找正，及主軸箱和尾座的中心線找正。

12，安裝中心架，卡爪

13，尾座頂尖硬度測試及安裝找正。

三．試加工。

第五篇：CW6163B系列臥式車床常見故障檢查及排除方法

CW6163B系列臥式車床常見故障檢查及排除方法

一、安裝試車時床頭箱主軸不轉

問題分析：

一般是用戶在安裝試車時將三相電源線接線端接錯或油箱未加入機械油。

排除方法：調(diào)整三相電源線的接線端，使主電機符合使用說明書規(guī)定的轉向或加入機械油達到油箱所標示的油位。

二、安裝試車時溜板箱縱橫向換向手柄無快速移動。

問題分析：

用戶在安裝調(diào)試過程中將三相電源線接錯，使溜板箱的快速電機反轉。

排除方法：調(diào)整三相電源線的接線端，使快速電機正轉。

三、安裝試車時切削工作精度超差不符合規(guī)定要求

問題分析：

一般是用戶未按使用說明書規(guī)定進行安裝調(diào)試，使車床安裝水平精度超差，影響切削工作精度。

排除方法：重新調(diào)整車床的安裝水平精度，達到使用說明書中合格證上要求的范圍。

四、安裝試車時切削時縱橫向無自動走刀

問題分析：

一般是操作者未按使用說明書操作，將床頭箱左、右旋換向手柄位置搬錯位，使光杠旋轉方向錯導致無縱橫向自動走刀。

排除方法：將床頭箱左右旋換向手柄搬在正確位置。

五、安裝試車時進刀箱基本螺距手柄處漏油

問題分析：

1、由于加入的機械油不符合使用說明書規(guī)定要求，標號過高，濃度過大導致進刀箱回油不暢，油面升高造

成漏油。

2、進刀箱內(nèi)是否有其它異物導致回油不暢，油面升高造成漏油。

排除方法：更換機械油，清理異物使回油暢通。

六、使用中車床切削無力

問題分析：

1、油箱內(nèi)機械油是否符合使用說明書所規(guī)定的機械油標號？

2、油箱內(nèi)的機械油是否清潔，是否按使用說明書定期清洗油箱內(nèi)的濾油器，更換機械油？機械油不清潔或標號不對將造成油箱內(nèi)的濾油器堵塞導致機床液壓系統(tǒng)不能正常工作，切削無力。

排除方法：清洗油箱內(nèi)的濾油器更換機械油。

七、使用中床頭箱Ⅰ軸漏油

問題分析：

1、油箱內(nèi)的機械油是否 符合使用說明書所規(guī)定的機械油標號？

2、油箱內(nèi)的機械油是否清潔，是否按使用說明書定期更換機械油和濾油器？油不清潔將造成床頭箱Ⅰ軸分油環(huán)研燒導致漏油。

排除方法：更換油箱內(nèi)的機械油和清潔濾油器，并且拆卸床頭箱Ⅰ軸，更換分油環(huán)。

八、使用中床頭箱運轉時噪音特別大

問題分析：

1、油箱內(nèi)的機械油是否符合使用說明書所規(guī)定的機械油標號？

2、油箱內(nèi)的機械油是否清潔，是否按使用說明書定期更換機械油和清洗濾油器？油不清潔將造成床頭箱Ⅰ軸上的106、109、208軸承或Ⅲ軸上的209軸承損壞導致床頭箱運轉時噪音特大。

排除方法：更換油箱內(nèi)的機械油和清潔濾油器，并且拆卸床頭箱Ⅰ軸或Ⅲ軸更換所損壞的軸承。

九、使用中床頭箱運轉時冒煙

問題分析：

1、油箱內(nèi)的機械油是否符合使用說明書所規(guī)定的機械油標號？

2、油箱內(nèi)的機械油是否油質(zhì)差：如柴機油或汽機油、再生油。

3、操作者是否按使用須知進行正確操作？如利用反車制動床頭箱主軸,上述三種情況都會將Ⅰ軸離合器摩擦片燒壞導致床頭箱運轉時冒煙。

排除方法：更換油箱內(nèi)的機械油，并且拆卸Ⅰ軸離合器，更換摩擦片，裝配時要調(diào)整適當，并按使用須知進行正確操作。

十、使用中床頭箱主軸轉向變速手柄打不動

問題分析：

一般是操作者利用反車剎車，使床頭箱Ⅲ軸花鍵出現(xiàn)微量扭曲變形導致三聯(lián)滑移齒輪受到阻滯。

排除方法：拆卸床頭箱Ⅲ軸，修整花鍵和三聯(lián)滑移齒輪花鍵孔，使Ⅲ軸與三聯(lián)滑移齒輪配合滑移自如、靈活，并按作用須知正確操作。

十一、使用中切削時縱橫向走刀聯(lián)鎖

問題分析：

一般是溜板箱右處位置的縱橫向手柄座內(nèi)6089墊片松動。

排除方法：拆開縱橫向手柄座，將M6X16的螺絲加彈簧墊圈擰緊，緊固6089墊片。

十二、使用中切削時縱向或橫向走刀失靈

問題分析：

一般是操作不當導致溜板箱內(nèi)的縱向撥叉或橫向撥叉斷。

排除方法：拆卸溜板箱更換撥叉，撥叉調(diào)整到原位，并按使用須知正確操作。

十三、使用中掛輪的膠木齒輪打齒損壞

問題分析：

一般是操作不當或三杠支架缺潤滑油，使床身尾端的三杠支架孔與絲杠、光杠軸頭配合處研燒抱死，增大運轉負荷。

排除方法：操作者要按使用說明書規(guī)定操作車床，修磨絲杠或光杠與支架孔達到規(guī)定的配合間隙