普车数控化改造毕业论文.doc

_XXXX学院毕业设计CA6132普通车床数控化改造 2012届 机械工程系 专 业_数控技术 学 号 _ 学生姓名 指导教师 _完成日期 2011年12月 27日精品资料前 言机械制造业在国民经济中具有十分重要的地位和作用。机械制造业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有着很大的和直接的影响。机械制造业的规模的水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志。因而，世界各地都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代化机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造中发挥这重要的作用，能解决机械制造中的结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题、且产品加工质量稳定，生产效率较高。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展，就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造除呵护市场需要的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，但因其成本过高，很多工厂在短期内无法有如此多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，具有较长的使用寿命的普通机床，由于普通机床的加工精度相对较低，生产的自动化程度不高，生产适应性差等缺点。但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。所以改造现有的旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，减少投资、提升产品加工质量及精度，提高生产效率，不失为企业提升竞争力，使我国成为世界制造强国的一条有效的策略。本设计以CA6132型普通车床为例，主要介绍其数控化改造的方案、改造部位的选型以及设计计算。第一章 CA6132卧式车床简介1.1机床的特点与用途 CA6132型卧式车床，其结构具有典型的卧式车床布局，它的通用性程度较高。加工范围较广，适合于中小型的各种轴类和盘套类零件的加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种标准螺纹，也可以车削加大螺距螺纹、非标准螺距及较精密的螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等工作。1.2 机床的主要结构CA6132型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。图1-1 CA6132外形结构图 1、11床腿 2.进给箱 3.主轴箱 4.床鞍 5.中滑板 6.刀架7回转盘 8.小滑板 9.尾座 10.床身 12.光杠 13.丝杠 14.溜板箱主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。为方便安装长棒料，主轴为空心结构。挂轮箱：主要用来把主轴的转动传给进给箱，调换箱内齿轮，并和进给箱配合，可以车削不同螺距的螺纹。进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，其作用是把从主轴经挂轮机构传来的运动传给光杠或丝杠，取得不同的进给量和螺距。丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，在其接受光杠或丝杠的传递运动，以驱动床鞍和中/小托板及刀架实现车刀的纵/横向进给运动。大托板是纵向车削用的；中拖板是横向车削和控制被吃刀量；小托板是纵向车削较短工件或角度工件。1.3 传动系统的分析该机床的传动系统可以分解为主运动传动链和进给运动传动链。进给运动传动链又可分解为螺纹进给传动链、纵向机动相横向机动进给传动链，同时还有刀架的快速移动传动链。（1）主运动传动链传动路线 CA6132型卧式车床主运动，是由主电动机经三角皮带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有一个双向多片式摩擦离合器M1，用以控制主轴的启动停止和换向。轴I的运动经离合器M1和轴II-III间变速齿轮传至轴III，然后分两路传递给主轴。a高速传动路线 主轴VI上的滑移齿轮Z50处于左边位置，运动经齿轮副直接传给主轴。b中低速传动路线 主轴VI上的滑移齿轮Z50处于右边位置，且使齿式离合器M2接合，运动经轴III-IV-V间的背轮机构和齿轮副传给主轴。主轴的转速级数与转速计算 根据传动系统图和传动路线表达式，主轴正转可获得23(22-1)+23=24级不同转速。同理，主轴反转12级。（2）螺纹进给运动传动链CA6132型卧式车床螺纹进给运动传动链，可以保证机床车削公制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹。此外，还可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹。不同标准的螺纹用不同的参数表示其螺距。无论车削哪一种螺纹，都必须在加工中保证主轴每转一转，刀具准确地移动被加工螺纹一个导程的距离。（3）机动进给传动链实现一般车削时刀架机动进给的纵向和横向进给传动链，由主轴至进给箱中轴XVII的传动路线与车公制或英制常用螺纹的传动路线相同，其后运动经齿轮副传至光杠XIX（此时离合器M5脱开，齿轮Z28与轴XIX 齿轮Z56 啮合)，再由光杠经溜板箱中的传动机构，分别传至光杠齿轮齿条机构和横向进给丝杠XXVII。溜板箱中的双向牙嵌式离合器M8、M9和齿轮传副组成的两个换向机构，分别用于变换纵向和横向进给运动的方向。利用进给箱中的基本螺距机构和增倍机构，以及进给传动链的不同传动路线，可获得纵向和横向进给量各64种。（4）刀架的快速移动传动路线刀架的快速移动是使刀具机动地快速退离或接近加工部位，以减轻工人的劳动强度和缩短辅助时间。当需要快速移动时，可按下快速移动按钮，装在溜板箱中的快速电动机（0.25kW，2800r/min）的运动便经齿轮副传至轴XX，1-2所示，然后再经溜板箱中与机动进给相同的传动路线传至刀架，实现纵向和横向的快速移动。 图1-2 CA6132传动结构图第二章 总体改造方案的设计要求根据实际工况，CA6132型车床的数控化改造方案如下：2.1 总体改造方案2.1.1 数控系统的选用数控系统选用广州产GSK928TE 型数控系统，一般小型机床的数控化改造多半采用开环控制方式。数控系统多数为以单板机为主控制单元的简易数控系统。因为该控制方式投资少，安装调试方便。这里我们选用广州产GSK型机床数控系统安装到CA6132车床上。经过改装后的数控机床工作原理框图如图2-1所示。图 2-1 数控机床工作原理图广州数控GSK 928TE车床数控系统是广州数控设备有限公司在GSK 928TE车床数控系统的基础上推出的一款新的成熟产品。本系统功能更加强大，性能更加稳定，与本公司生产的交流伺服驱动单元、交流伺服电动机等匹配，构成了一款性能高的普及型数控系统。本系统由数控单元双 8031机、步进驱动单元、专用控制程序、功率驱动、步进电机、步进电机减速装置或转位机构和丝杠等组成。在加工零件时, 编制的数控程序数据输入 RAM(62256)中,专用控制程序 EPRAM (27256 .2764) 在中央处理单元的支持下,按照所输入的加工程序数据, 经过计算处理 , 发出一系列的组合脉冲,经过驱动功放,驱动步进电动机,拖动机械负载分别控制纵、横两个方向的运动方向、运动速度、位移长度,实现车床的微机控制。当程序执行到换刀指令时,指令只给四个霍尔元件中的一个提供电源, 并同时接通电机电源使电机正转;当转位完成,霍尔元件反馈, 控制电机反转,夹紧完成;然后执行下面的加工程序。我们选用的GSK928TE型机床数控系统,采用ISO国际标准数控代码编程,能自动完成车削端面、内外圆柱面、倒角、任意锥面、球面、圆弧逼近的任意曲面以及公英制的螺纹加工,并配有完备的S、M、T功能。系统采用模块化设计,内部设有计算机、电源、接口、驱动等模块,具有体积小、重量轻、功耗低、功能多、速度高、操作维修方便等特点。2.1.2 脉冲编码器图2-2 主轴箱改造图在改造时，一般不改造主轴箱。因为若改造主轴箱，必然使机床改造的总费用加大，改造周期也将延长，这样会降低中、小型普通机床的改造的经济价值。在主轴加脉冲发生器，是为了保证车螺纹时严格的运动关系，在主抽上安装GD7072光电脉冲发生器，通过主轴脉冲发生器数控系统步进电机的信息交换系统，实现主轴转一圈，刀架纵向进给一个螺纹导程的车螺纹运动。为保持切削螺纹的功能，必须在主轴上安装脉冲发生器，采用脉冲发生器直接与主轴由无间隙传动联轴器连接，达到传动系统结构简化，传动链短，传动刚度提高。主轴与脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给数控装置（CNC），脉冲发生器及光栅编码器安装位置如图2-2：光栅编码器安装位置主轴脉冲发生器的结构及原理:脉冲发生器的组成部分包括白炽灯、聚光镜、光栅盘、光阑板、光敏管及其光电整形放大电路组成，如图2-3所示。光栅盘和光阑板都是玻璃材料制成，玻璃表面经过研磨抛光后用镀膜法镀上一层不透光的铬层，透光条及用照相腐蚀法制成。在光栅盘上刻有明暗条纹，有单条和1024个条两组。当平行光束经过光栅盘时，在光栅盘的另一面就产生明暗光带，这光带通过一个光阑狭缝，照在对应的光敏管上，从而产生光电脉冲信号，经斯密特电路整形后输出。单条纹的一组产生同步脉冲，每转发一个脉冲；1024条纹的一组通过光栏上两个相位差/4间距的狭缝，产生两组每转1024个脉冲组相差为/4的脉冲序列，供给微机处理，借以判断主轴正、反转，且可以从1024个脉冲中均匀地取出F个脉冲，作为中断信号控制插补速度，实现F进给控制的目的。2-3 脉冲发生器的结构原理图2.1.3 进给系统的改造取消原进给箱，将原丝杠换成滚珠丝杠，并在其尾端联结一对齿轮进行减速, 然后与步进电机相联。普通车床的进给传动多半为齿轮传动，随着进给变换级数的增多，齿轮对数和操纵机构显著增加。传动链的增长，不仅使进给箱结构复杂，还因齿轮间隙的多个累积，反向间隙增大，急骤地降低了反向定位精度。进给系统的改造主要是减少进给箱内的齿轮对数，缩短进给传动链。所以一般改造时，是去掉进给箱。 用滚珠丝杠副代替普通丝杠副是因为滚珠丝杠副具有传动精度高、效率高、运动平稳、寿命长以及可以预紧以消除间隙并提高系统刚度，反向定位精度高等特点。1.机械部分的改造首先拆去进给箱、溜板箱；还要对车床的床鞍进行部分的改造，拆去纵向小拖板、 横向拖板，将丝杠换成滚珠丝杠，并且由一端驱动的步进电机来控制。2.刀架的改造CA6132车床的刀架不能满足数改后的车床的性能和精度的要求。所以，必须要换成数控自动刀架。2.1.4 导轨副设计在导轨上粘接软带。滑动导轨的静摩擦因数大，动摩擦因数随速度变化而变化，摩擦损失大，在低速时易出现爬行现象，直接影响运动部件的定位精度。在原移动部件的导轨L粘接聚四氟乙烯软带，该软带具有下述优点：摩擦因数小，动、静摩擦因数差别小，部件运行平稳，无爬行现象，定位精度高。没有振动，提高了工件表面加工质量，延长了刀具使用寿命。软带耐磨损，且嵌入性能好，与其配合的金属导轨面不会拉伤。软带有自润滑性，当机械润滑系统出现故障时，导轨不会拉伤。2.1.5 刀架的选型采用南京大地数控有限公司生产的LD4ck0620四方刀架, 安装在原机床小刀架的位置上较为合适。刀架的动作顺序如下:电动机(三相异步微型电动机)减速机构(蜗轮蜗杆)上升机构 (螺旋机构)刀架旋转电器信号确定(霍尔元件)电机反转粗定位(反靠盘)刀架下降精定位刀架锁紧换刀终了信号执行加工程序。其原理图与螺旋升降转位刀架相似，如图2-4螺旋升降转位刀架原理图1电机 2安全离合器 3蜗轮蜗杆副 4内装信号盘 5刀架 6螺母 7端齿盘图2-5螺旋升降转位刀架图 图2-6 LD4ck0620四方刀架外形及结构图图2-7 LD4ck0620四方刀架参数表图LD4型系列立式电动刀架采用涡轮蜗杆传动，上下齿盘啮合，螺杆夹紧的工作原理。具有转位快，定位精度高，切向扭矩大的优点。发信转转位采用霍尔元件，使用寿命长。并且完全满足刀架设计使用的要求，即A夹紧力在4000N 以上,B需要进行四个方位的转换选择,C重复定位精度不大于0.005mm。综上所述，CA6132 普通车床数控化改造后的总图如下图2-8： 图2-8 CA6132 车床数控化改造方案图1机床本体 2Z向步进电动机 3数控箱 4X向步进电动机 5电机转位刀架 6主轴脉冲编码器 7Z向滚珠丝杠 8X向滚珠丝杠 2.2 设计要求将CA6140车床改造成经济型数控车床。要求该车床具有切削螺纹的功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向：0.01mm，横向：0.005mm。设计参数如下：最大加工直径：在床面上400mm在床鞍上210mm最大加工长度：1000mm快进速度纵向2.4m/min横行1.2m/min最大切削进给速度纵向0.5m/min横行0.25m/min代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式增量值、绝对值通用控制坐标数2最小指令值纵向0.01mm/pulse横行0.005mm/pulse刀具补偿量099.99mm进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm横行0.075mm自动升降速性能有第三章 进给系统主要设计计算纵向(Z)进给丝杠改用滚珠丝杠，其基本导程l06mm；纵向溜板箱及横向工作台与刀架等可移动部件的总质量为400kg(实际设计时应根据图纸进行计算或拆卸称量)；脉冲当量取为0.01mmstep,(应根据被加工零件的最高精度的尺寸公差来选定，一般取其公差的二分之一);这里取工进速度为V溜60mm/min；快进速度取为V溜2m/min；步进电机的步距角0.75。/step。 3.1 纵向进给运动的负载分析步进电机的负载有外力负载(切削力)、摩擦负载和惯性负载，所选步进电机必须克服这些负载才能作正常的进给驱动。(1)切削负载。假设采用的切削用量范围：v1.75ms；ap5mm；f0.3mm/r，则其主切削力(可根据切削原理近似公式计算)Fz3000N(垂直向)，取Fx0.6 Fz1800N(纵向)，Fy0.5 Fz1500N(横向)(根据机床设计手册在一般车外因时只，Fx(0.10.6) Fz，F、(0.150.7) Fz。设计时，也可根据主电机的功率来计算能承受的最大主切削力Fzmax。但这样计算，Fzmax往往很大，因原机床主电机功率是按最大原则选取的。还可根据机床的限用最大切削用量进行计算。(2)摩擦阻力。当溜板箱导轨为滑动摩擦时，取其摩擦系数0.1，因主切削力压向导轨，则摩擦阻力F 摩(400l0十3000)0.1700N(g10ms2时)，(其它摩擦阻力这里未计算)。(3)等效转动调量计算。根据理论力学公式计算进给系统中各回转零部件的转动损量。设减速比为i，则 il0/360=0.756/3600.01=1.25故可取Z120、Z 225; m1.5(模数)，b20(mm)2(cm)(齿宽)，20。；df1mZ1=30(mm)，df2mZ237.5(mm)，de1df1十2633(mm)，de2df2十2h40.5(mm)。则齿轮的转动惯量分别为(齿轮为45号钢，并将齿轮近似看作圆柱体) JZ17.8d4e1b10-4=7.83.34210-4=0.185(Kgcm2)=1.8510 -5(Kgm2)JZ27.8d4e2b10-4=7.84.054210-4=4.210 -5(Kgm2) 若根据类比法，选用CMFZD4063.5C31200丝杠其长度为1.2m(钢材)，直径d040mm，则丝杠的转动惯量近似为 JZ7.84412010-423.96(Kgcm2)2.410-3(Kgm2)设电机转子的转动惯量为4.610-4 (Kgm2)(当等效到电机轴上的负载转动惯量大于电机转子转动调量一个数量级时，可以忽略，但当等效到电机轴上的负载惯量较小时，就不能轻易地忽略它。现预选电机为110BF003，其电机转子轴的转动惯量为4.610-4 (Kgm2)*根据文献【1】式(64)可知 Jk=1/42i(Vi/nk)2+j(nj/nk)2式中Vi采用最不利于机床起动时速度，这里选用快进给速度V溜2mmin；则nk=nm(电机)V溜(360)4l 6.67(rmin)；Mi400Kg(全部直线运动部件的总质量)；nz1nm；nz2nz1/i333.34(rmin)。则Jm1/42400(2416.67)2十Jz1十Jm十(Jz2十Js)i2 2.34l0-4十4.610-4十1.8510-5十(4.210-5十2.410-3)1.2522.28l0-3(Kgm2)(4)丝杠摩擦阻力矩(Tsm)的计算。由于丝杠承受袖向载荷，又由于采取了一定的预紧措施，故滚珠丝杠会产生摩擦阻力矩。但由于滚珠丝杠的效率高，其摩擦阻力矩相对于其它负载力矩小得多，故一般不予考虑。(5)等效负载转矩T m。由文献【1】式(68)得 T m(F摩十Fx)V溜nm十0(1800十700)2416.671.9l(Nm)(6)启动惯性阻力矩(T惯)的计算。以最不利于启动的快进速度计算时，设启动加速(或制动减速时间为0.3s(一般在0.11s之间选取)，由于电机转速mnm/60416.676043.631s，取加速曲线为等加(减)速梯形曲线，故角加速度为 mm/43.630.3145.4(1/s2)则 T惯Jmm2.2810-3145.40.332(Nm)(7) 步进电机输出轴上总负载转矩的计算 TJm十T惯1.91+0.322=2.242(Nm)3.2 步进电机的匹配选择 上述计算均未考虑机械系统的传动效审，当选择机械传动总效率0.7时： T1T=2.2420.7=3.2(Nm)在车削时，由于材料的不均匀等因素约影响，会引起负载转短突然增大，为避免汁算上的误差以及负载转矩突然增大引起步进电机丢步，从而引起加工误差，可以适当考虑安全系数。安全系数一般可在1.22之间选取。如果取安全系数尺1.5，则步进电机可按以下总负载转矩选取 T2K T11.53.24.8(Nm)若选用上述预选的电机110BF003，其最大静转矩Tjmax7.84Nm。在三相六拍驱动时，其步距角为0.75。step，为保证带负载能正常加速起动和定位停止，电机的起动转矩Tq必须满足 TqT2由文献【1】表37可知，TqTjmax087，则Tq087784682(Nm)，故选用合适。3.3 滚珠丝杠的校核如在选择滚珠丝杠时是根据原丝杠直径大小按类比法选的名义直径，就要对其负载能力进行必要的校核；若是根据承载能力选出的，则应对压杆稳定及其刚度进行必要的校核。由于在选择丝杠时，是根据类比法选的，故应进行相应项目的进一步校核。(1)承载能力的校核。根据文献【1】公式(21) Q fH fw PmaxC0。式中 L=60nT106,取T15000,nns416.67/i333. 3(rmin);fH=1.0（HRC为58时),fw1.2(平稳或轻度冲击时)，PmaxFx十F摩1800+7002500(N)则 Q fH fw Pmax=20082(N)查有关滚珠丝杠额定载荷C079339Q。(2)压杆稳定性验算。根据文献【1】公式(22) Pkfk2EI/(Kl)2 Pmax式中 fk2(双推一简支)，E2.1108(Pa)， I/32d14/323.544 =14.7(cm)4 (d135mm) 取K4，lls120cm则 Pk23.141622.110814.7(41202)=1.06106 Pmax(3)刚度的验算。根据根据文献【1】公式(23) =Pl0/ES+Ml0/2IE (均取拉伸时)式中 l00.6cm,E2.1108Pa,Sd213.14163.5238.5(cm2) I14.7cm4，MTjmax i7.841.259.8(Nm)980(Ncm) P=Pmax2500N则 25000.6/（2.110838.5）9800.62/（14.72.11082） 2.04107mm (满足使用要求)3.4 滚珠丝杠螺母副的精度等级数控机床根据定位精度的要求通常选用1-5级精度的滚珠丝杠，1-5级度丝杠的行程公差数值如下表所示：项目符号有效行程lm/mm精度等级12345 目标行程公差Ep3156812162331540079131825400500810152027500630911162230行程变动量公差Vmp3156812162331540068121725400500710131926500630711142129任意300mm内行程变动量V300p681216232rad内行程变动量V2p456783.5 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧滚珠丝杠副的轴向间隙，是指负载时滚珠与滚道型面接触的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。滚珠丝杠副的轴向间隙直接影响其传动刚度和传动精度，尤其是反向传动精度。因此，滚珠丝杠副除了对本身单一方面的进给运动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格的要求。滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧，通常采用双螺母预紧方式，其结构型式有三种。基本原理是使两个螺母间产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预紧力的目的。1垫片调隙式 图31所示结构。是通过改变垫片的厚度，使螺母产生轴向位移。这种结构简单可靠、刚性好，但调整费时，且不能在工作中随意调整。图31 双螺母垫片式结构图2螺帽调隙式 图32所示为利用螺帽来实现预紧的结构，两个螺母以平键与外套相联，键可限制螺母在外套内移动，其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。用两个锁紧螺帽1、2能使螺母相对丝杠作轴向移动。这种结构既紧凑，工作又可靠，调整也方便，故应用较广。但调整位移量不易精确控制。这种结构既紧凑，工作又可靠，调整也方便，帮应用较广。但调整位移量不易精确控制，因此，预紧力也不能准确控制。图32 双螺母帽式结构图 1、2锁紧螺帽 图33 双螺母齿差式结构图3齿差调隙式 图33所示为齿差式调整结构。在两个螺母的凸缘上分别有齿数为Z1、Z2的齿轮，而且Z1、Z2与相应的内齿圈相啮合。内齿圈紧固在螺母座上，预紧时脱开内齿圈，使两个螺母同向转过相同的齿数，然后再合上内齿圈。两螺线的轴向相对位置发生变化从而实现间隙的调整和施加预紧力。如果其中一个螺母转过n个齿时则其轴向位移量为 （Ph为丝杠导程，Z1为齿轮齿数）。如两齿轮沿同方向各转过n个齿时，其两螺母间相对轴向位移量（Z2为另一齿轮齿数）或。例如：当n=1，Z1=99，Z2=100 ，,即两个螺母在轴向产生1的位移。这种调整方式的结构复杂，但调整准确可靠，精度较高。第四章 进给伺服系统的安装与找正4.1 横向滚珠丝杠的安装找正将55017滑板与55018丝母托拆开，丝母托安装在55016滚珠丝杠上。用螺栓将55018丝母托与55016滚珠丝杠付紧固在一起，滚珠丝杠装入55011滑鞍中。前端装202向心球轴承，55019隔热用螺母紧固。后端装轴承一套，装55014压盖用M6螺钉紧固在支架上，丝杠上隔热，用M14螺母紧固。（安装见总装配图）横向附加零件图4.2 纵向滚珠丝杠的安装找正由于CAK6132机床太旧，在安装纵向进给滚珠丝杠螺母副之前，需要在托板上加固定滚珠丝杠的连接板，钢板配做如下图，然后在进行滚珠丝杠的安装。开始安装，将10040按原位装在床身上，装好锥销，用螺钉紧固，10016滚珠丝杠穿过溜板箱装入10040支架组件中，丝杠上装10028隔套，10027端盖加G51-1；用螺钉紧固在10040支架上。拧紧锁母。（安装见总装配图）纵向附加配件图4.3 进给系统找正Z轴支撑找正将10040支架把合在床身上，装检套。检棒与床身导轨平行上、侧母线均为0.01200.10033支架找正将10033支架把合在床身上，装检套，检棒。检测检棒与床身导轨平行上、侧母线均为0.01200。Z轴丝杠找正10040支架装检套，51011溜板箱上装检套，中间装检棒，打表找正检棒上、侧母线与导轨平行0.01500.10033支架装检套，51011溜板箱上装检套，中间装检棒，打表找正检棒上、侧母线与导轨平行0.01500且与10040上检棒高度相等。第五章 CA6132改造步进电机的设计步进电机是受脉冲信号控制的，脉冲信号的产生和分配由软件编程来完成，而信号的放大由放大电路来完成。由于强弱信号的原因，我们在放大电路前加上光电耦合电路，以防止电源串路。5.1 步进电机的工作方式步进电机的工作方式和一般电机的不同，是采用脉冲控制方式工作的。只有按一定的规律对各相绕组轮流通电，步进电机才能实现转动。数控机床中采用的功率步进电机有三相、四相、五相、和六相等。工作方式有单m拍，双m拍、三m拍及2m拍，m是电机的相数。所谓单m拍是指每拍只有一相通电，循环拍数为m；双m拍是指每拍同时有两相通电，循环拍数为m；三m拍是每拍有三相通电，循环拍数为m拍；2m拍是各拍既有单相通电，也有两相或三相通电。一般电机的相数越多，工作方式越多。由步距角计算可知，循环拍数越多，步距角越小，因此定位精度越高。另外，通电循环拍数和每拍通电相数对步进电机的矩频特性、稳定性等都有很大的影响。步进电机的相数也对步进电机的运行性能有很大影响。为提高步进电机输出转矩、工作频率和稳定性，可选用多相步进电机，并采用2m拍工作方式。5.2 步进电机的选择5.2.1步进电机选用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：步距角步距角应满足：式中：传动比； 系统对步进电机所驱动部件的最小转角。精度步进电机的精确可用步距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。所选用的步进电机应满足： 式中： 步进电机的积累误差； 系统对步进电机驱动部分允许的角度误差。转距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：启动力矩一般启动力矩选取为： 式中：电动机启动力矩；电动机静负载力矩。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。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：式中： 极限启动频率； 要求步进电机最高启动频率；5.2.2 CA6132进给系统步进电机的确定为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：；所以，步进电机最大静转距为：步进电机最高工作频率：综合考虑，查表选用130BF003型直流步进电动机，能满足要求。5.2.3 CA6132横向进给系统步进电机的确定为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：；所以，步进电机最大静转距为：步进电机最高工作频率：综合考虑，查表选用110BF003型直流步进电动机，能满足要求。第六章 CA6132车床电气控制设计6.1 CA6132电气控制6.1.1 CA6132运动形式车床的主运动是主轴带动工件的旋转运动，主轴变速是由主轴电动机经V带传递到主轴变速箱实现的.车床的进给运动是刀架带动刀具的直线运动。车床的辅助运动是车床上除切削运动以外的其它一切必需的运动。如尾架的纵向移动，工件的夹紧与放松等。6.1.2 电力拖动特点和控制电路主拖动电动机一般选用三相笼型异步电动机，不进行电气调速。采用齿轮箱进行机械有级调速。主轴正反转由主拖动电动机正反转或采用机械方法实现。主拖动电动机的起动、停止采用按钮操作。加工螺纹时，刀架移动和主轴转动有固定的比例关系。车削加工时，由于刀具及工件温度过高，因而应配有冷却泵电动机，且要求在主拖动电动机起动后，方可决定冷却泵开动与否，而当主拖动电动机停止时，冷却泵应立即停止。必须有过载、短路、欠压、失压保护。具有安全的局部照明装置。CA6136车床电路如图6-1所示。6.2 CA6132车床电气控制设计根据CA6132车床数控化改造（CAK6136数控车床）方案，去掉现有车床进给箱、溜板箱、刀架等，只保留主轴箱、床身导轨、溜板、尾座等。进给运动变为纵向、横向两台步进电机驱动，两台步进电机支撑件、联接件，两丝杠支撑与溜板联接件，电动刀架联接件、电气柜、防护等主要部件与制作，各主要部件装配、联接与调整。因此需从新设计它的电气控制电路。6.2.1 CA6132车床主电路设计由下图可知CA6140车床主电路共有三台电动机：M1为主轴电动机，带动主轴旋转图6-1 CA6136车床电路和刀架作进给运动；M2为冷却泵电动机，用来输送切削液；M3为刀架快速移动电动机。主轴的正反转由电机的正反转来实现，而CJK6136数控车床主轴的正反转则由数控系统控制主轴电动机M1在交流接触器KM1和KM2的通断状态下来实现正转反转，主轴电动机M1的制动由中间继电器KA4控制；去掉电动机M3，刀架快速移动由纵向进给步进电机完成；却泵电动机M2由中间继电器KA3控制。见附件5车床改造电气原理图。主电路的工作原理是将钥匙开关向右旋转，再扳动断路器QF以及空气开关，将三相电源引入。主轴电动机M1由接触器KM 1, KM2控制，由数控装置发出指令，接触器KM1得电，主轴电动机M1正转，接触器KM2得电，主轴电动机M1反转；当数控装置发出指令，中间继电器KA4得电，主轴电动机M1制动，达到快速停车，提高效率的目的。热继电器FR1作过载保护，熔断器FU作短路保护。冷却泵电动机M2由中间继电器KM3控制，与主轴电动机Ml控制电路构成顺序控制，热继电器FR2作过载保护。6.2.2 CA61432车床控制电路设计控制电路的电源由控制变压器TC1输出110V电压提供。正常工作时，钥匙开关SB和位置开关SQ2正常工作时是断开的，QF线圈不通电，断路器QF能合闸。打开配电柜门时，SQZ闭合，QF线圈得电，断路器QF自动断开。行程开关SA（NPN型）控制纵向进给系统超过规定位置时停止运动，得到安全保护（此时需用手动进给，让步进电机反向转动，控制纵向进给系统向左运动）。进给系统的控制，由数控装置系统、环形分配器、步进电机功率放大器、步进电机组成。刀架控制由数控装置系统、自动转位刀架以及电机组成。照明和信号电路由控制变压器TCI的二次则分别输出24V, 6V，作为车床低压照明和信号灯电源。数控装置、步进电机驱动器的电路由控制变压器TC2输出220V，作为它们的电源。以上电气控制电路及工作原理详见附件5车床改造电气原理图。（1）主轴电动机M1的正反转控制KM 1起动，主轴电动机的正转：按下启动按钮SB、数控装置发出指令KM1线圈得电 主轴电动机M1启动正转。KM2起动，主轴电动机的反转：KM2线圈得电 主轴