C616车床的数控改造

毕 业 设 计设计（论文）题目：C616车床的数控改造姓 名： 专 业： 机电一体化指导教师： 2009年 月 日摘要l 本设计任务是对C616普通车床进行数控改造。本次设计涉及到了C616机床的纵向进给系统、横向进给系统、步进电机、机床导轨、刀架以及改造后的使用问题。利用微机对纵横进给系统进行开环控制。纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。l 由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能减少，以降低成本.根据C616车床有关资料以及数控车床的改造经验，确定总体方案为:采用微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲。经一级齿轮减速后,带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。l 关键词：C616；进给系统；数控改造Abstractl The design mission is to carry out CNC Lathe C616 transformation. The designl involves longitudinal C616 machine tool feed system, the horizontal feed system, stepping motor, Machine Tool, tool holder, as well as the use of the modified problem. Vertically and horizontally into the use of microcomputer to give open-loop control system. Longitudinal pulse equivalent to 0.01mm / pulse, the horizontal pulse equivalent to 0.005mm / pulse, the use of stepper motor-driven components, the use of ball screw drive system, the introduction of automatic turret turret translocation.l NC because of an economic transformation, so in considering the specific programs, the basic principles are used in meeting the requirements under the premise of the machine to minimize changes to cut costs. C616 lathe in accordance with the relevant information, as well as the transformation of CNC Lathe experience, determine the overall program are: the use of computer treatment of data calculated by the I / O interface stepper pulse output. By a gear reducer, the drive ball screw rotation, in order to achieve vertical and horizontal feed sports.Key words：C616；Feed System；NC GM目录 前言61. 毕业设计的设计方案71.1 毕业设计的目的72.1 毕业设计的总体方案72. 机械部分改造设计与计算92.1 纵向进给系统的设计与计算92.1.1 纵向进给系统的设计92.1.2 纵向进给系统的设计计算92.2 横向进给系统的设计和计算142.2.1 横向进给系统的设计142.2.2 横向进给系统的设计和计算143. 数控机床电气控制系统183.1 数控机床的电气控制原理183.2数控系统分析193.3 经济型数控机床改造时数控系统选用203.4功率放大电路214.步进电机的选择234.1 步进电机的选择的基本原则234.2 步进电机的选择244.2.1 C616纵向进给系统步进电机的确定244.2.2 C616横向进给系统步进电机的确定245. 机床导轨改造265.1 软带的选择265.2 粘贴工艺及加工266.自动转位刀架的选用287. 工件坐标系设定对加工精度的影响298. 机电联机调试308.1.改造后机床的测试308.2 机床调试309. 改造后的验收3110. 常见故障分析与排除3211. 总结3312致 谢3413. 参考文献35前言科学技术日新月异，工业生产不断进步，市场对产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求。产品加工工艺过程的自动化是实现高质量、高效率最重要的措施之一。据有关资料介绍，我国拥有机床300万台，绝大部分都是多年累积生产的通用机床，特别是地方中小企业，普通设备拥有量巨大，这些机床自动化程度不高，要想在短时期内用自动、半自动或精密设备大量更新、替代现有机床，从各方面来说都是难以实现的，所以说数控改造的前景相当大。对普通车床进行数控化改造可大大提高原有机床的自动化程度与生产率。成本仅为全功能数控机床的1/3一1 /4 0。数控机床是按照加工程序自动加工零件,它具有加工精度高、生产效率高、产品品质稳定、加工过程柔性好、加工功能强等特点。加工过程中,只要改变加工程序就能达到加工不同形状、不同精度零件的目的。为此，如何改装就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。在通用设备上进行改装的可能性分析：首先，从技术上分析。社会生产力特别是微电子技术、电子计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，设备适应能力加大了许多，设备适应能力加大了许多。其次，从经济上分析。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格一般用户都能承担得起，这不仅为资金紧张的中小型企业的技术开创了新路，而且对实力雄厚的大型企业也有极大的经济吸引力。第三，从市场上分析。据资料统计目前许多国家设备更新所需的数控机床数量，按机床工业现状是无力完全及时提供的.因此机床的数控改装就成为满足市场需求的主要补充手段。利用微机改造现有的普遍车床，主要应该解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位，进给改造成由计算机控制的刀架自动转位以及自动进给加工车床，即经济型数控车床。山东大学自学考试课程设计（本科）1. 毕业设计的设计方案C616型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果。1.1 毕业设计的目的本设计任务是对C616普通车床进行数控改造。利用微机对纵横进给系统进行开环控制。纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.1 毕业设计的总体方案由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能减少，以降低成本.根据C616车床有关资料以及数控车床的改造经验，确定总体方案为:采用微机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲。经一级齿轮减速后,带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。31山东大学自学考试课程设计（本科）图2 电气控制原理2. 机械部分改造设计与计算2.1 纵向进给系统的设计与计算2.1.1 纵向进给系统的设计数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端，而从改造实用方面来考虑，一般把步进电机放在纵向丝杠的右端。2.1.2 纵向进给系统的设计计算 已知条件： 工作台重量： W=80kgf=80N(根据图纸粗略计算)时间常数： T=25ms滚珠丝杠基本导程：L0=6mm行程： S=640mm脉冲当量： p=0.01mm/step步距角： =0.75/step快速进给速度： Vmax=2mm/min(1)切削计算 由机床设计手册可知，切削功率Nc=NK式中 N电机功率，查机床说明书，N=4KW； 主传动系统总效率，一般为0.60.7取=0.65； K进给系统功率系数，取为K=0.96。则： Nc=40.650.96=2.496KW又因为 NC= FZ=所以 式中 v切削线速度，取v=100m/min。主切削力 FZ =152.76(kgf)=1527.6(N)由金属切削原理可知，主切削力 FZ=CFz apx Fz fYFz KFz查表得： CFz=188kgf/mm21880Mpa XFz=1 YFz=0.75 KFz=1则可计算FZ 如表（1）所示： 表（1） FZ计算结果ap(mm)222888f(mm)0.20.30.40.20.30.4FZ(N)112515241891168722872837当FZ=1520N 时，切削深度ap=2mm, 走刀量f=0.3mm，以此参数做为下面计算的依据。从机床设计手册中可知，在一般外圆车削时： FX =（0.10.6）FZ FZ=(0.150.7) FZ取： FX=0.5 FZ=0.51527.6=763.8N FY=0.6 FZ=0.61527.6=916.5N(2)滚珠丝杠设计计算综合导轨车床丝杠的轴向力： P=KFX+f(FZ+W)式中 K=1.15，f=0.150.18，取为0.16。则 P=1.15763.8+0.16(1527.6+800)=1250.8N1) 强度计算：寿命值 L1=n1=取工件直径 D=80 mm,查表得T I=15000h则：n1=20r/minL1=18最大动负载 Q=查表得： 运转系数 fw=1.2 硬度系数 fH=1则Q=1.211250.8=39933.6N根据最大动负载Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取FC1B系列，滚珠丝杠直径为32mm,型号为FC1B3265E2，其额定动载荷是10689N，所以强度足够用。2）效率计算：根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率为： =式中 摩擦角=10螺旋升角=325则=3)刚度验算：滚珠丝杠受到工作负载P引起的导程的变化量 L1=式中 L0=6mm=0.6cm；E=20.6166N/ cm2。滚珠丝杠截面积 F=()2=（）23.14则 L1=5.910-6滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量L2很小,可忽略,即：L=L1。所以：导程变形总误差为 =5.910-6=9.8m/m查表知E级精度丝杠允许的螺距误差（1m长）为15m/m，故刚度足够。4）稳定性验算：由于机床原丝杠直径为30mm，现选用的滚珠丝杠直径为32 mm，支承方式不变，所以稳定性不存在问题。(3)齿轮及转距的有关计算1）有关齿轮计算传动比 i=1.25故取 Z1=32mm Z2=40 m=2mm b=20mm =20 d1=m Z1=232=64mm d2= m Z2=240=80mm d1 =d1 +2ha*=68mm d2=d2+2ha*=84mm=722) 转动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：J1=()2W=()280=0.4682 =4.68N2丝杠的转动惯量：JS=7.810-4D4L1=7.810-43.24140.3=11.4752=114.75N2齿轮的转动惯量：JZ1=7.810-46.442=2.6172=26.17 N2JZ2=7.810-4842=6.392=63.9 N2电机转动惯量很小可以忽略。因此,总的转动惯量：J=(JS+JZ2)+ JZ1+ J1=(11.475+6.39)+2.617+0.468=14.5192=145.19N23）所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩M=MamaxMfM0最大切削负载时所需力矩 M=MatMfM0Mt快速进给时所需力矩M= MfM0式中 Mamax 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩； Mf 折算到电机轴上的摩擦力矩； M0 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩； Mat 切削时折算到电机轴上的加速度力矩； Mt 折算到电机轴上的切削负载力矩。Ma=10-4Nm当n=nmax时 Mamax =Ma nmax=416.7r/minMamax=10-4=2.52Nm=25.72f当n=nt时 Ma=Matnt=24.88r/minMat=10-4=0.1505Nm=1.536fMf =当0=0.8 f=0.16时Mf =1.223f M0 =(1-02)当0=0.9时预加载荷P0=Fx则：M0=0.462f=4.62NMt=7.297f=72.97 N所以, 快速空载启动时所需力矩：M=MamaxMfM0=25.721.2230.462=27.405f=274.05N切削时所需力矩：M=MatMfM0Mt=1.5361.2230.4627.297=10.518f=105.18 N快速进给时所需力矩：M= MfM0=1.2230.462=1.685f=16.85 N由以上分析计算可知：所需最大力矩Mmax发生在快速启动时，Mmax=27.405f=274.05 N2.2 横向进给系统的设计和计算2.2.1 横向进给系统的设计经济型数控改造的横向进给系统的设计比较简单,一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠,使刀架横向运动。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高传动精度。2.2.2 横向进给系统的设计和计算由于横向进给系统的设计和计算与纵向类似，所用到的公式不再详细说明，只计算结果。已知条件：工作台重（根据图纸粗略计算） W=30f=300N时间常数 T=25ms滚珠丝杠基本导程 L0=4 左旋行程 S=190脉冲当量 p=0.005/step步距角 =0.75/ step快速进给速度 vmax=1m/min(1)切削力计算 横向进给量为纵向的1/21/3，取1/2，则切削力约为纵向的1/2FZ=0.5152.76=76.38f=763.8N在切断工件时：Fy=0.5 FZ=0.576.38=38.19f=381.9N(2)滚珠丝杠设计计算1）强度计算：对于燕尾型导轨：P=KFyf(FzW)取K=1.4 f=0.2则P=1.438.190.2(76.3830)=74.74f=747.4N寿命值 L1=13.5最大动负载Q=213.55f=2135.5N根据最大动负载Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取FC1B系列，滚珠丝杠公称直径为20，型号为FC1B2045E2左，其额定动负载为5393N，所以强度足够用。2）效率计算：螺旋升角=338，摩擦角=10则传动效率=0.9563）刚度验算：滚珠丝杠受工作负载P引起的导程的变化量L1=5.9610-6滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量L2很小，可忽略，即：L=L1所以导程变形总误差为=查表知E级精度丝杠允许的螺旋误差（1m长）为15m/m，故刚度足够。4）稳定性验算：由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相同，而支承方式由原来的一端固定、一端悬空，一端固定，一端径向支承，所以稳定性增强，故不再验算。(3)齿轮及转矩有关计算1）有关齿轮计算传动比 i=故取 Z1=18 Z2=30 m =2 b=20 =20 d1=36 d2=20 d1 =40 d1=64 a=482)传动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：J1=2丝杠的转动惯量：JS=7.810-4D4L1=7.810-42450=0.6242齿轮的转动惯量：JZ1=7.810-43.642=0.2622JZ2=7.810-4642=2.0222电机转动惯量很小可以忽略。因此，总的转动惯量：J=1.25823）所需转动力矩计算nmax=Mamax=Nm=2.23fnt=33.17r/minMat=0.0174 Nm=0.1775 fMf=0.287f=0.028 NmM0=0.116f=0.011 NmMt=1.824f=0.182 Nm所以，快速空载启动时所需转矩：M=MamaxMfM0=2.230.2870.116=2.633f=26.33N切削时所需力矩：M=MatMfM0Mt=0.17740.2870.1161.824=2.404f=24.04 N快速进给时所需力矩：M= MfM0=0.2870.116=0.403f=4.03 N从以上计算可知：最大转矩发生在快速启动时，Mmax=2.633f=26.33 N3. 数控机床电气控制系统3.1 数控机床的电气控制原理数控机床除了对主轴的调速有要求外,对于主轴的速度和位置控制都有更高的要求,本次设计的数控机床其全部的电气控制系统如图1所示.图3数控机床电气控制系统组成1. 数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统2. 数控系统将接到的全部功能指令进行解码、运算,然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令,直至运动和功能结束3. 可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心.它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序,使它们能够准确地、协调有序地安全运行;同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC,使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令,如此实现对整个机床的控制4. 主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令,经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动,同时接受速度反馈实施速度闭环控制.还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制5. 进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令,经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动,实现机床坐标轴运动,同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制.它也通过PLC与CNC通信,通报现时工作状态并接受CNC的控制.6. 速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成.它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号,与指令速度电压值相比较,从而实现速度的精确控制7. 位置测量采用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件.它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量,将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置,从而实现对位置的精确控制.3.2数控系统分析 一般来说,对现有普通车床进行数控改造的具体做法是,主传动系统一般不作变动,进给传动系统中采用高精度的滚珠丝杠替换进给轴原有的普通丝杠。机械部分改造完成后,配上MCS-51单片机作为数控系统,用步进电机作驱动元件,经过一级减速齿轮驱动X、Z轴的运动。在我国数控机床改造中,微型计算机大多采用MCS51型系统单片微型计算机,它是超大规模集成电路发展的产物,在控制领域中得到广泛的应用,发展非常迅速。单片微型计算机简称单片机,又称微控制器,是将计算机的基本部件微型化,使之集成一块芯片的微机。片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟及系统总线等。MCS51单片机在片内存储器容量、I/O的功能以及指令系统功能等方面,都大大地得到加强,特别适用于实时控制、智能仪表、主从结构的多机系统领域,是控制领域中最理想的8位机。8031片内没有程序存储器,外部扩展一片或多片含有用户程序的EPROM后,就相当于一片8751。因而使用方便灵活,且价格低廉,目前是应用最广泛的机型。综上所述,考虑到MCS- 51的性能,选用该系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。8031属8位单片机。它是集CPU, 1/0端口及部分RAM等为一体的控制器。价格低但功能全，编程灵活性大，硬件资源丰富。系统框图如图所示:图4 8301系统原理图8031芯片内部具有128个字节的数据存储器RAM，内部编址为OOH-7FH，用作工作寄存器、软件标志和数据缓冲器。CPU对内部RAM有丰富的操作指令。但片内RAM容量不够，故外接6225（32 K)芯片来扩展8031的RAM的存储器。8031的输入、输出(I/O)线不多，所以外接8155芯片以扩展I/O口。8031是一个无ROM的8051，必须外接EPROM或ROM作为程序存储器，所以外接U42764(2个)、U66204均为28脚封装。8031为40引脚的双列直插式器件，有4个双向8位1/O口(P0.0 P3.0) ，P0.0口和P2.0。口作为地址总线使用。16位地址总线由P0.0口经地址锁存器74LS373提供低8位(A0-A7)，高8位(A 8-A15)由P2口直接提供，8位数据总线由P0.0口提供。这样数据总线与地址总线共用，ALE为地址锁存允许，当送低8位地址时使ALE有效并锁存到74LS373中，当送数据时使ALE无效。3.3 经济型数控机床改造时数控系统选用数控系统是一台数控机床的核心。对系统的选择在机床数控改造中是至关重要的现从系统的经济性和实用性选择为开环伺服系统为JWK15T。现将该经济性数控系统性能参数列表如下：表21生产厂家南京微分电机厂江南机床数控工程公司2用户容量24K3设定单位X=0.005 Z=0.014控制轴数X、Z两轴5联动轴数 二轴6编程尺寸9999.997快速(X/Z)向316/8G功能G00G04 G22G29 G32、G33、G36、G37、G9、G80、G929M功能M00M09 M20M29 M92M9910S功能S01S04 S05S1011T功能T1XT8X12步进电机220V 10%50HZ13控制精度1步14功耗W36015环境温度040C16相对温度80%（25C）17外形尺寸（）34040022018系统重量17 kg3.4功率放大电路脉冲分配器的输出功率很小，远不能满足步进电机的要求，必须将其放大以产生足够大的功率驱动步进电机正常运转.下图是一种高低压供电的实用电路，其工作原理是:电路中各晶体管均处在开关状态.当控制脉冲到来时，T1、T3、T4均导通，同时脉冲变压器的副边产生一定宽度的脉冲电流，使T2处于导通状态，使二极管处于负偏置而截止，将电动机绕组WA与电源En断开，高压电源通过T2、T1为电动机绕组WA供电，使其电流上升沿变陡，通过tb时间后、脉冲电流消失，使T2处于截止状态，切断高压电源EH与电动机绕组WA的回路，En通过D2、Tl为电动机供电，提供电动机所需的额定电流.图5 高低压供电电路8031的时钟电路单片机的时钟可以由两种方式产生:内部方式和外部方式。内部方式利用芯片内部振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，如图6所示。晶体可在1.2一12MHz之间任选，耦合电容在530PF之间，对时钟有微调作用.采用外部时钟方式，可把XTAL1接地，XTAL2场接外部时钟源。8031时钟电路 8031复位电路图64.步进电机的选择4.1 步进电机的选择的基本原则合理选用步进电机是比较复杂的问题，需要根据电机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍如下：1 步距角步距角应满足：式中 i传动比 min系统对步进电机所驱动部件的最小转角。2 精度步进电机的精度可用步矩误差或积累误差衡量。积累误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值。用积累误差衡量精度比较实用。所以选用步进电机应满足Qis式中 Q步进电机的积累误差； s系统对步进电机驱动部件允许的角度误差。3转矩 为了使步进电机正常运行（不失步、不越步），正常启动并满足对转速的要求，必须考虑：1）启动力矩 一般启动力矩选取为：Mq式中 Mq电动机启动力矩； ML0电动机静负载力矩。根据步进电机的相数和拍数，启动力矩选取如表（2）所示。Mjm为步进电机的最大静转矩，是步进电机技术数据中给出的。表(3) 步进电机相数、拍数、启动力矩表运行方式相数33445566拍数3648510612Mg /Mjm0.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.8662）在要求的运行频率范围内，电动机运行力矩应大于电动机的静载力力矩与电动机转动惯量（包括负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。4. 启动频率 由于步进电机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足：ftfcpm式中 ft极限启动频率； fcpm要求步进电机最高启动频率。4.2 步进电机的选择4.2.1 C616纵向进给系统步进电机的确定Mq = 685.125 N为满足最小步矩要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步进电机最大静转矩Mjm为：Mjm=791.14 N步进电机最高工作频率fmax=Hz综合考虑，查表选用110BF003型直流步进电机，能满足使用要求。4.2.2 C616横向进给系统步进电机的确定Mq = N电动机仍选用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以，步进电机最大静转矩Mjm为：Mjm= N步进电机最高工作频率fmax=3333.3 Hz为了便于设计和采购，仍选用110BF003型直流步进电机，能满足使用要求。5. 机床导轨改造卧式车床上的运动部件，如刀架、工作台都是沿着机床导轨面运动的。导轨就是支承和导向，即支承运动部件并保证运动部件在外力作用下，能准确的沿着一定的方向运动。导轨的导向精度、精度保持性和低速运动平稳性，直接影响机床的加工精度、承载能力和使用性能。数控机床上，常使用滑动导轨和滚动导轨。滚动导轨摩擦系数小，动静摩擦系数接近，因而运动灵活轻便，低速运行时不易产生爬行现象。精度高，但价格贵。经济型数控一般不使用滚动导轨，尤其是数控改造，若使用滚动导轨，将太大增加机床床身的改造工作量和改造成本。因此，数控改造一般仍使用滑动导轨。滑动导轨具有结构简单，刚性好，抗振性强等优点。普通机床的导轨一般是铸铁铸铁或铸铁淬火钢导轨。这种导轨的缺点是静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度的变化而变化，低速时易产生爬行现象，影响行动平稳性和定位精度，为克服滑动导轨的上述缺点，数控改造一般是将原机床导轨进行修整后贴塑，使其成为贴塑导轨。贴塑导轨摩擦系数小，且动静摩擦系数差很小，能防止低速爬行现象；耐磨性、抗咬伤能力强、加工性和化学性能稳定，且 有良好的自润滑性和抗振性，加工简单，成本低。下面简单说明软带材料的粘贴及加工工艺：5.1 软带的选择目前应用较多的聚四氟乙稀（PTEE）贴塑软带，如美国生产的TwrciteB和我国生产的TSF软带材料，此种软带厚度为0.8、1.6、3.2等几种规格。现选用TFS软带导轨材料，选择时应注意选择无明显气泡和裂纹的软带。5.2 粘贴工艺及加工(1)粘接剂的调配机床导轨粘接应采用结构胶。例如:环氧树脂、聚氨脂、丙烯酸脂、丁睛胶等。但在油及乳化冷却液的场合下则以选择环氧树脂型胶及厂家专配粘接剂为好。在使用粘接剂时，应注意使用温度及时间，合理的使用温度为10-35。(2)粘接面的处理 较带应粘接在导轨副的短导轨上，粘接前导轨面须经粗刨或粗磨至表面粗糙度为R。=1.66.3m，相配导轨宽度大于软带导软的宽度，表面粗糙度宜为Ra=0.40.8m，二者均须达到一定的几何精度，再将待贴的导轨面用“零”号砂纸打毛，并用丙酮清洗凉干。被粘贴的软带按被贴轨面的尺寸裁好，粘贴面上也用丙酮清洗凉干。粘贴前需将金属粘接面除锈去油，可先用砂纸、砂布或钢丝刷清除锈斑杂质，然后再涂丙酮清洗。粘接面间不能留有气泡，对接合拢的，进行固化处理。(3)粘接的加压和固化 两接触面对合后需在室温下加压固化36小时左右。加压固化的办法较多，可采用重物施压或专用夹具施压，加压必须均匀。(4)粘接后的脱模 软带受压后，多余的胶剂会从界面上挤出在外部边缘上硬化，因此必须做好两件事:一是预先在床身导轨面上铺一层油封纸或涂一层硅腊;二是应在余胶硬化前剪掉边缘，同时将软带边缘倒成45角，以防装配成机加工中剥落。(5)油槽设计一般对油槽设计形式没有限制，但离导轨边缘不得小于1mm。当采用压力润滑时，油槽的深度不得超过软带的厚度。6.自动转位刀架的选用自动转位刀架的选用是普通机床数控改造机械方面的关键，而由数控系统控制的自动转位刀架，具有重复定位精度高，工件刚性好，性能可靠，使用寿命长以及工艺性能袄等优点。经济型数控车床的自动刀架，在生产中最常用的是常州武进机床数控设备厂生产的系列刀架，具有重复定位精度高，工作刚性好，使用寿命长，工艺性能好等优点达到国内先进水平，在生产中大量使用。现选用常州武进机床数控设备厂生产的LD4工型系列四工位自动刀架。C616适配刀架。刀架技术参数：刀位数：4电动功率：60W电机转速：1400r/min夹紧力：1t上刀体尺寸：152152下刀体尺寸：161171技术指标：重复定位精度：0.005工作可靠性：30000次换刀时间：90 180 2702.9s 3.4s 3.9s刀架动作流程为：电机减速机构升降机构上刀体上升转位信号符合粗定位机构上刀体下降槽定位刀体锁紧电机停转换刀答信加工顺序执行。刀架工作原理:微机发出换刀信号，控制箱中继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构将上刀体上升至一定位置时，离合器转盘起作用，带动上刀体旋转到所需刀位，发讯盘上霍尔元件发出刀位信号，刀架控制继电器使用电机反转，反靠初定位，上刀体下降，齿牙盘啮合，完成精定位，并通过蜗轮蜗杆，锁紧螺母，使刀架固紧，当夹紧力达到预先调好的状态时，过流继电器动作，切断电源，电机停转，并向微机发出回答信号，开始执行下工序。7. 工件坐标系设定对加工精度的影响工件坐标系是编程人员在编写程序时,在工件上建立的坐标系,其原点即为工件原点(也称工件零点或编程原点)。理论上是由编程人员任意设定的,但实际上,它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。选择工件坐标系时一般应遵循如下原则:1)尽可能将工件原点选择在工艺定位基准上,这样有利于加工精度的提高;2)尽量将工件原点选择在零件的尺寸基准上,这样便于坐标值的计算,减少错误率(当尺寸基准与工艺基准不重合时,则要考虑由基准不重合产生的误差);3)尽量选在精度较高的工件表面上,以提高被加工零件的加工精度;4)对于对称零件,应设在对称中心上,一般零件应设在工件轮廓某一角上,且Z轴方向上原点一般设在工件表面;5)对于卧式加工中心最好把工件原点设在回转中心上,即设置在工作台回转中心与Z轴连线的适当位置上;6)应将刀具起点和编程原点设在同一处,这样可以简化程序,便于计算,提高加工精度;对一般零件,仅按上述原则确定工件坐标系,即能保证其加工精度。但对于复杂、特殊零件,就要综合考虑各种因素对加工精度的影响8. 机电联机调试各零部件安装完毕，要在机床导轨面和滚珠丝杠上涂上机床规定的润滑油，将步进电机、电动刀架、主轴脉冲发生器等装置，通过控制装置上对应的插座将它们连接起来。另将控制的电源插座接一路220V的交流电源，全部接通后再对机床进行调试。8.1改造后机床的测试(1)数控机床改造后的测试内容主要是对电源电压、频率及相序的确认等,.首先要测试变压器的容量是否能满足控制单元与伺服系统的电耗;其次测试电压波动是否在允许范围之内;对于采用晶体管控制元件的速度控制单元与主轴控制单元的供电电流,一定要严格测试其相序.(2)测试直流电源输出端是否对地短路.(3)测试印刷线路板上的电压是否正常,各种直流电压是否在允许的波动范围之内.一般来说,对+5V电源要求较高,波动范围在5%.(4)测试数控系统与机床侧的各种接口信号,以及PLC的输出驱动电压是否满足要求等.8.2 机床调试 1）打开系统电源开关，依次按下“功放”键和“手动”状态键，检查步进电机的转向及各种转速的运转情况。按下“手动”换刀键，手动换刀检查自动转位刀架回转和选位是否正确。2）选择在普通车床上加工时的主轴转速和切削用量，试编一个简单零件的加工程序，首先进行空刀运行检查程序是否有错，同时检查机床的动作是否有误，验证无误后，便可进行正式加工。3）对同一零件进行反复加工，测量分析零件的加工误差，并有针对性的对误差进行消除。9. 改造后的验收(1)首先验收改造后数控机床的机械部分.经过机械修理和改造以及全面保养,机床的各项机械性能应达到要求,几何精度应在规定的范围内.(2)电气控制功能和控制精度验收.电气控制的各项功能必须达到动作正常,灵敏可靠.控制精度应用系统本身的功能(如步进尺寸等)与标准计量器具(如激光干涉仪、坐标测量仪等)对照检查,达到精度范围之内.同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比,获得量化的指标差.(3)试件切削.可以参照国内外有关数控机床切削试件标准,在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削.试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等,一般不宜采用产品零件作试件使用.(4)图纸、资料验收.机床改造完后,应及时将图纸(包括原理图、配置图、接线图、梯形图等)、资料(包括各类说明书)、改造档案(包括改造前、后的各种记录)汇总、整理、移交入档.保持资料的完整、有效、连续,这对该设备的今后稳定运行是十分重要的.10. 常见故障分析与排除1.步进电机噪声大，并有卡机现象原因是步进电机安装不当或电机轴承润滑不够或损坏，应重新拆装步进电机齿轮箱或更换轴承，并加油润滑。2.纵向步进电机剧烈抖动而不能运转原因是功放驱动板损坏，应修复或更换损坏的功放驱动板。3.横向加工尺寸不稳定，时有失步原因可能是横向步进电机的阻尼盘磨损或阻尼盘螺母松脱，调整步进电机后端盖内的阻尼盘螺母松紧后，失步现象减轻。4.刀架某刀位不动原因是霍尔元件引线与磁钢碰线，应检查霍尔元件与磁钢线路情况，并排除故障。11. 总结随着毕业设计的完成，四年的大学生活也接近了尾声，通过几个月的毕业设计，我对我所学的专业以及专业知识又有了一个新的认识，毕业设计把我四年所学的知识贯串到一起，知识得到了系统性的整合，这也是我所学的专业知识首次得到综合性的应用。从拿到设计题目到设计的结束，这是一个艰苦的过程，无数次的请教老师、进出图书馆、上网查资料等等，让我检查到了很多的知识漏洞，同时也检验了我的独立思考的能力以及与老师、同学协作的能力，另外，在本次毕业设计的过程中，我的CAD能力也有了很大的提高。本次设计涉及到了C616机床的纵向进给系统、横向进给系统、步进电机、机床导轨、刀架以及改造后的使用问题。虽然我花了十二分的精力对老式的机床进行了粗浅的改造，但是我深深的知道，我的方案还有很多的不足，这也正是我以后工作当中的动力。在此我要浅谈一我在本次设计当中的感悟。无论是一个新的产品的诞生，还是对老产品的改造，其最终的目的都是为了创造更多的价值，所以设计时不能单独的对产品进行设计，更要考虑到成本、可行性、稳定性以及所创造的经济价值等等，另外，案例当中的数据力求精确，数据的出处要有一定的权威性，做到精益求精。最后我要特别的感谢我的辅导老师，以及在设计工程中关心帮助过我的每一个人。感谢老师对我的鼓励与引导，感谢同学对我的关心与陪伴。另外还要感谢我的母校，感谢母校在实训基地为我们开通绿灯，我们的毕业设计才得以顺利的完成。谢谢！12致 谢四年的大学生活即将结束,毕业就在眼前，剩下的日子已屈指可数，在这要向给予我关怀、教导及帮助的家长、母校、老师和同学表达自己深深的谢意。首先，我要感谢我的父母，是他们的辛苦劳作，才使我能够顺利的读完四年大学，给了我更好前途的机会，对我来说他们是天下最慈爱、最伟大的人，有了他们的付出，才有了今天的我，在心里我由衷的感谢他们。其次，我要感谢母校对我的培养，大学生活不但让我学到许多知识，还让我增长了不少社会经验，而且在日常的学习和生活中也给予了相当的帮助。再次，我要感谢在校期间给予我指导和教诲的老师们，在学业上的教导，在生活中关怀，在人生观上的教育，他们都尽情的付出，我非常感谢他们，在这我要特别感谢我的毕业设计导师刘老师，他给了我莫大的帮助，使我能够顺利的完成毕业设计，我十分感激。最后，我要感谢我的同学，感谢他们在生活中的陪伴，在学习上的帮助，使我受益颇多。 总之，该感谢的人还有很多，是他们让我不断的成长、进步。谢谢大家！13. 参考文献张新义 经济型数控机床设计 机械工业出版社余英良 机床数控改造设计与实例 机械工业出版社何铭新 机械制图 高等教育出版社徐 灏 机械设计手册第2版 第4卷 机械工艺出版社新技术新工艺2007年第6期张毅刚 单片机应用设计 哈尔滨工业大学出版社1990何立民 MCS51系列单片机应用系统设计、系统装配与接口技术 北京航空航天大学出版社 1990杨俊廉 机床数控系统课程设计指导书 中国科学技术出版设武汉重型机械厂 机械技术标准手册 1994 王侃夫 数控机床故障诊断及维护 北京机械工业出版社附录1进给系统齿轮附录2进给系统齿轮青岛黄海职业学院毕业设计37