設(shè)計(jì)說明書-C6132車床改裝成雙工位數(shù)控缸體孔鉆床設(shè)計(jì)

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附贈(zèng)有CAD圖紙和說明書,領(lǐng)取加Q 197216396 或 11970985 目錄 第1章 緒論 3 1.1 組合機(jī)床特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r 3 1.2 槍鉆及深孔加工 4 1.2.1深孔加工的特點(diǎn) 4 1.2.2 槍鉆的特點(diǎn) 5 1.3 C6132的簡介 6 1.4 本課題主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 7 1.5 本課題擬解決的關(guān)鍵技術(shù) 8 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 9 2.1 組合機(jī)床通用部件特點(diǎn)及分類 9 2.2 加工產(chǎn)品技術(shù)要求 10 2.3 總體方案 11 2.3.1 改裝方案 11 2.3.2 參數(shù)計(jì)算： 11 第3章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 3.1　組合機(jī)床通用部件選用 13 3.1.1 切削動(dòng)力頭選擇與安裝 13 3.1.2 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)選擇 15 3.1.3 側(cè)底座的選擇 16 3.1.4 中間底座的選擇 17 3.2 刀具的選擇 17 3.2.1 槍鉆工作原理 17 3.2.2 槍鉆的結(jié)構(gòu) 18 3.2.3 槍鉆的冷卻及其霧化 21 3.2.4 槍鉆刃磨設(shè)備 21 3.3 夾具設(shè)計(jì) 21 3.3.1 組合機(jī)床夾具機(jī)械部分設(shè)計(jì) 21 3.3.2 夾具液壓部分設(shè)計(jì) 23 3.4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 25 3.4.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理 25 3.4.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 27 3.4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器 27 第4章 C6132車床改造計(jì)算部分 28 4.1 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 28 28 4.3 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 29 4.4 進(jìn)給系統(tǒng)驗(yàn)算 32 第5章 PLC組合機(jī)床控制系統(tǒng) 35 5．1 PLC控制系統(tǒng) 35 5.1.1 可編程序控制器組成及特點(diǎn) 35 5.1.2 PLC及脈沖模塊的選取 36 5.2 PLC編程 36 5.2.1 輸入繼電器（X） 37 5.2.2 輸出繼電器（Y） 38 5.2.3 定時(shí)器（T） 38 5.2.4 應(yīng)用指令(MOV，DRVA，CMP) 39 第6章 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分析 40 結(jié) 論 41 參考文獻(xiàn) 42 致謝 43 第1章 緒論 1.1 組合機(jī)床特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r 組合機(jī)床是用通用部件作為基礎(chǔ)，再加上少量專用部件，按預(yù)定的工序?qū)σ环N或多種工件進(jìn)行同時(shí)加工的機(jī)床【1】。它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸和多工位的同時(shí)加工。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，其能夠加工的工藝范圍日益擴(kuò)大。 組合機(jī)床與其他機(jī)床的比較： （1）組合機(jī)床由65～85%的優(yōu)勢(shì)在于在原機(jī)床基礎(chǔ)上，將機(jī)床的部分用通用零部件改裝，在配用一部分專用零部件就可以使原有機(jī)床完成新的加工任務(wù)，這樣做可以有效的縮短設(shè)計(jì)、制造周期，并且維修方便。與此同時(shí)為制造商節(jié)約很大的成本。而且機(jī)床是根據(jù)被加工工件進(jìn)行的專門設(shè)計(jì)，在保證加工精度的同時(shí)，縮短了加工時(shí)間。實(shí)現(xiàn)了效率和和利潤的雙贏。 （2）機(jī)床能夠?qū)ぜ谝淮窝b夾下運(yùn)用多軸完成多孔加工，這樣可以保證各孔之間的精度要求，減少對(duì)工件工序之間的搬運(yùn)，能夠改善勞動(dòng)條件；減少占地面積。 （3）組合機(jī)床的通用部件能夠完成專門的集中生產(chǎn)，有助于提高產(chǎn)品精度和技術(shù)水平，降低制造成本。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而不斷升級(jí)，逐漸趨于一般化。專用機(jī)床中的一些零件在其他機(jī)床也經(jīng)常用到，為了方便制造和替換，這些零件逐步標(biāo)準(zhǔn)化，這就產(chǎn)生了通用零件。 1.2 槍鉆及深孔加工 1.2.1深孔加工的特點(diǎn) 機(jī)械制造業(yè)中的很多場(chǎng)合需要用鉆頭在零件毛坯上加工孔，依據(jù)孔的L/H將孔的加工分為淺孔加工和深孔加工。深孔加工是機(jī)械制造業(yè)的一大難題，產(chǎn)品的精度不易保證，而且工作量大，已成為機(jī)械加工業(yè)的技術(shù)瓶頸。隨著制造業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的更新，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，新型材料的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用，深孔加工技術(shù)嚴(yán)重制約著行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)加工設(shè)備和刀具也提出了更高的要求。。 隨著生產(chǎn)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，深孔零件的加工方面有了很多的發(fā)展。新材料的使用對(duì)深孔加工過程提出了新的技術(shù)要求，但零件的毛坯質(zhì)量有了較大的提高。冶金技術(shù)的提高，改善了材料的各項(xiàng)性能，使得材料加工性能發(fā)生了較大的變化。鍛造及壓力加工技術(shù)的發(fā)展，使得毛坯材料的去除率有了很大的降低。此外，熱處理技術(shù)的提高，待加工的毛坯經(jīng)過熱處理后，其工藝性能和使用性能會(huì)大幅度改善，這些改變會(huì)更加有利于深孔加工。 近些年，隨著孔的深加工技術(shù)日新月異的飛速發(fā)展，深孔加工面臨著極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于機(jī)械工業(yè)產(chǎn)種類的增加、小批量和單品種已難以滿足市場(chǎng)需求，如何在原有基礎(chǔ)上在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率同時(shí)節(jié)約成本成為深孔加工技術(shù)發(fā)展的核心任務(wù)。創(chuàng)立自動(dòng)化生產(chǎn)線是深孔加工提高生產(chǎn)率的同時(shí)獲得經(jīng)濟(jì)效益的有力手段。。 深孔鉆削時(shí)，鉆桿細(xì)長，很小的深孔鉆削時(shí)需要的的鉆桿更加細(xì)長，以致剛度很低，所以，設(shè)計(jì)加工小深孔的刀具時(shí)，盡量可能的提高刀具整體剛度【2】。在過去的設(shè)計(jì)中，鉆桿內(nèi)部加工有方牙螺紋，以此和鉆頭聯(lián)接。這種連接方式大大的削弱了鉆桿的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中，被加工件的質(zhì)量也很難提高，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求。經(jīng)過不斷的改進(jìn)，在制造合金刀片時(shí)將其做出“T”型端面，將其粘結(jié)固定在鉆桿上相應(yīng)的“T”型槽內(nèi)。這3種方法經(jīng)多次嘗試，其強(qiáng)度和剛度均優(yōu)于方牙螺紋聯(lián)接，這種情況下同時(shí)適當(dāng)增加小深孔鉆削時(shí)的進(jìn)給量，生產(chǎn)效率也大大提高。 麻花鉆在過去的鉆削行業(yè)有這舉足輕重的地位，但其鉆頭冷、廢屑排出困難，后經(jīng)不斷研究升級(jí)，研發(fā)了DF法，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)后得到了較為理想的結(jié)果，目前這種方法得到了廣泛的運(yùn)用。 圖1-1 麻花鉆 1.2.2 槍鉆的特點(diǎn) 槍鉆是理想的深孔加工方案，采用槍鉆能夠獲得精密的加工效果，加工出來的孔有高同軸度、位置精確、直線度的特點(diǎn)，同時(shí)獲得很高的表面光潔度和重復(fù)性。可以方便的加工各式各樣的深孔,對(duì)于交叉孔，盲孔及平底盲孔等特殊孔也能解決【3】。槍鉆除了應(yīng)用于專業(yè)的深孔鉆機(jī)外，也能應(yīng)運(yùn)在普通數(shù)控鉆床機(jī)床上，將普通的車床配以部分通用零件進(jìn)行改裝就加工深孔，這樣就可以無需購進(jìn)新的設(shè)備情況下加工深孔，從而降低生產(chǎn)成本，增加效益。 專業(yè)的鉆槍系統(tǒng)包括深孔鉆機(jī)、槍鉆及其冷卻系統(tǒng)組成，在使用時(shí)，鉆頭由引導(dǎo)孔接近工件表面，鉆刃具有自導(dǎo)向功能，以此保證鉆削精度。 切削過程中會(huì)放出大量的熱，如不及時(shí)冷卻，高溫會(huì)嚴(yán)重降低鉆頭壽命。這就需要再鉆削時(shí)，同時(shí)用冷卻液給鉆頭降溫，冷卻液在高壓下通過鉆頭中間的通道注入，直達(dá)鉆頭進(jìn)行降溫，然后切屑和冷卻液順著鉆桿上的排屑槽排出，由此保證鉆削加工的正常進(jìn)行。目前興起的新型鉆槍以其加工質(zhì)量好，鉆屑效率高等優(yōu)點(diǎn)很好地解決了這個(gè)問題。然而由于深孔鉆床的特殊性，其價(jià)格比較昂貴，對(duì)于非專業(yè)化廠家，成本過高。 1.3 C6132的簡介 本課題從生產(chǎn)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性出發(fā)，擬將普通車床改裝成的深孔加工數(shù)控鉆床，即采用C6132改裝成一臺(tái)雙工位數(shù)控缸體孔鉆床。 C6132車床：C6132車床主要由車體床身、床頭箱、進(jìn)給箱、變速箱、溜板箱四大箱體和刀架、光桿、絲桿、床腿和尾架等輔助部分組成。C6132代表的含義： C——表示車(che)床(類代號(hào))； 61——表示臥式車床(組、系代號(hào))； 32——表示車床上加工最大回轉(zhuǎn)直徑的1/10(主參數(shù))，最大回轉(zhuǎn)320mm。 圖1-2 C6132普通車床 1.4 本課題主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）動(dòng)力頭及電動(dòng)機(jī)的選擇； （2）滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)； （3）制動(dòng)缸夾具的設(shè)計(jì)； （4）控制電路的設(shè)計(jì)； （5）回收箱及擋板的設(shè)計(jì)。 1.5 本課題擬解決的關(guān)鍵技術(shù) （1）動(dòng)力頭與旋轉(zhuǎn)式夾持套筒間的配合問題。 （2）步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制。 （3）夾具的設(shè)計(jì)。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床通用部件特點(diǎn)及分類 組合機(jī)床生產(chǎn)效率高，便于自動(dòng)化，機(jī)床的組成部分大多為通用部件，在轉(zhuǎn)配少許專用部件組合而成。因此，通用部件是組合機(jī)床發(fā)展的基礎(chǔ)。 組合機(jī)床的通用部件是指在機(jī)床及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)制造以及使用中，有著統(tǒng)一的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，可以相互更換使用的一些專用部件【4】。這些零件經(jīng)過反復(fù)試制、試驗(yàn)、鑒定而最后確定，因此它的結(jié)構(gòu)比較可靠，使用性能比較穩(wěn)定。因此，組合機(jī)床通用部件保證了組合機(jī)床的質(zhì)量，降低了成本，縮短了設(shè)計(jì)制造周期，促進(jìn)了組合機(jī)床的發(fā)展。 衡量組合機(jī)床水平的重要標(biāo)志是組合機(jī)床的通用化程度，具有極其重要的經(jīng)濟(jì)意義。組合機(jī)床的通用化程度是指在機(jī)床的零件總數(shù)中，通用零部件所占的百分比。目前一般可達(dá)到60~70%，最高可達(dá)到90%。 通用零部件可直接影響到組合機(jī)床的性能及其影響自動(dòng)線的自動(dòng)化水平、產(chǎn)品精度、加工的效率以及機(jī)床加工工藝方案的確定和經(jīng)濟(jì)效益。因此，通用部件應(yīng)滿足下列要求： （1）通用零部件應(yīng)具有較高的系列化水平、標(biāo)準(zhǔn)化水平和通用化水平，擴(kuò)大互換性以及通用部件的使用范圍。 （2）通用零部件的結(jié)構(gòu)和性能應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：性能穩(wěn)定、制造容易、維修簡單和外形美觀等，同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性。動(dòng)力部件要求有適當(dāng)?shù)淖兯俜秶妥兯俜椒ā? （3） 必須提高通用部件的靈活性，以適應(yīng)各種組合機(jī)床及其自動(dòng)線的要求。 （4）必須增加通用零部件的種類和規(guī)格，從而滿足生產(chǎn)發(fā)展，比如發(fā)展適合中小批量生產(chǎn)和種類的組合機(jī)床通用零部件。 通用零部件已經(jīng)被定制為國家標(biāo)準(zhǔn)，并于國際標(biāo)準(zhǔn)等效。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，如果企業(yè)有其內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，但其主要的技術(shù)參數(shù)和部件的聯(lián)系尺寸必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)部件通用化目標(biāo)。 組合機(jī)床的通用零部件根據(jù)通用零部件的用途和特點(diǎn)主要分四個(gè)大類： 1、動(dòng)力部件： 動(dòng)力零部件用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)，是機(jī)床及其自動(dòng)化線的主要通用零部件，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)，如通過電機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)變速箱的轉(zhuǎn)化，由此帶動(dòng)其他主傳動(dòng)動(dòng)力部件實(shí)現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，完成對(duì)工件的加工。 動(dòng)力部件主要有四種： （1）主運(yùn)動(dòng)動(dòng)力零部件： 用來實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動(dòng)。包括電動(dòng)機(jī)，變速箱，進(jìn)給箱；進(jìn)給動(dòng)力部件：實(shí)現(xiàn)刀具的移動(dòng)。包括液壓滑臺(tái)，機(jī)械滑臺(tái)；輸送工件動(dòng)力部件：將工件由一個(gè)工位運(yùn)輸?shù)搅硪患庸すの坏牟考?】。包括回轉(zhuǎn)型工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)型鼓輪，移動(dòng)的工作臺(tái)和自動(dòng)線運(yùn)輸裝置等。 （2）支撐部件： 支撐部件包括：側(cè)面底座、中間底座、立柱、立柱底座及其各種支架等。支撐部件作為機(jī)床及其自動(dòng)線的基礎(chǔ)部件，用以安裝動(dòng)力零部件和夾具等。 （3）控制部件： 控制部件用來控制組合機(jī)床工作循環(huán)。例如液壓擋鐵、控制擋鐵、分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、液壓控制裝置以及自動(dòng)檢測(cè)裝置等。 （4）輔助部件： 輔助零件包括：冷卻潤滑、排出廢屑以及自動(dòng)化線的各類輔助裝置等。 2.2 加工產(chǎn)品技術(shù)要求 （1） 產(chǎn)品名稱：汽車制動(dòng)泵缸體； 圖2-1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖 加工對(duì)象：汽車制動(dòng)泵缸體孔；材料：鑄鐵HT240；r范圍：8.9mm～16mm； 長度范圍：60～240mm；盲孔、平底（底角最大10）。 2.3 總體方案 2.3.1 改裝方案 采用槍鉆數(shù)控組合鉆床對(duì)汽車制動(dòng)泵缸體孔進(jìn)行加工，考慮到加工效率，采用對(duì)置雙工位設(shè)計(jì)，將車床原來的床頭箱卸掉，將兩臺(tái)鏜削動(dòng)力頭固定在床身上。拆除原有絲杠并安裝滾珠絲杠副。用PLC控制的步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)工件的進(jìn)給。 2.3.2 參數(shù)計(jì)算： 由于目前還沒有適用于槍鉆加工的設(shè)計(jì)公式，其加工時(shí)切削參數(shù)和麻花鉆相似，所以采用麻花鉆計(jì)算公式對(duì)槍鉆切削參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： 表2-1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)中推薦的切削力、扭矩、及功率計(jì)算公式 刀具材料 工件材料 切削力 切削扭矩 切削功率 硬質(zhì)合金 灰鑄鐵 注：a.表中、均為軸向力，為圓周力。 b.表中未注明符號(hào)：—切削速度(m/min);—每分鐘進(jìn)給量 (mm/min);—加工（銑刀或鉆刀）直徑(mm);HB=190HRC。 根據(jù)以上表中公式計(jì)算如下： 切削力： 總切削力： 切削扭矩：T= 40 第3章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1　組合機(jī)床通用部件選用 3.1.1 切削動(dòng)力頭選擇與安裝 根據(jù)被加工件所需的切削力和切削扭矩。此次設(shè)計(jì)選擇鏜削頭作為機(jī)床的切削動(dòng)力頭。 3-1 鏜削頭 根據(jù)被加工件所需的切削功率P=1.0305kw，查閱相關(guān)資料選取1TA20型號(hào)鏜削動(dòng)力頭，技術(shù)參數(shù)如下表： 型號(hào) 功率(kW) 主軸端號(hào) 主軸前軸承軸頸（mm） 傳動(dòng)裝置 主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 1TA20 1.5 4 Φ60 頂置 1NGb12 低速 80～400 高速 20～1000 膠帶 1NG20 800～3200 尾置 1NG20 200～1000 表3-1 1TA20鏜削頭的技術(shù)性能 根據(jù)要求轉(zhuǎn)表3-1 1TA20鏜削頭的技術(shù)性能速800～1000r/min,可以選取頂置1NGb2傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置為齒輪傳動(dòng)，可應(yīng)用于各式材料零件的粗精鏜孔。 型號(hào) 尺寸（mm） 1TA20 B B1 B2 L L1 L2 L3 200 170 226 320 125 155 40 L4 L5 H H1 H2 H3 C d 285 45 100 236 438 213 100 Φ14 表3-2 1TA20鏜削頭聯(lián)系尺寸 表3-3 鏜削頭的主軸端部尺寸 型號(hào) 尺寸(mm) 莫式錐度號(hào)4 1TA20 D D1 D2 D3 d1 d2 d3 B L L1 110 31.5 63.5 82.5 14 M10 M6 20 12.5 5 由于是對(duì)置雙工位設(shè)計(jì)，所以選擇兩臺(tái)1TA20鏜削動(dòng)力頭對(duì)工件進(jìn)行加工。將車床原來的床頭箱卸掉，將兩臺(tái)鏜削動(dòng)力頭固定在床身上。 3.1.2 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)選擇 交流伺服機(jī)械滑臺(tái)除具擁有一般類型的機(jī)械滑臺(tái)的功能外，同時(shí)還使得機(jī)床及其自動(dòng)化線的進(jìn)給系統(tǒng)擁有易調(diào)并且快速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，通過改裝步進(jìn)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)位控準(zhǔn)確及人機(jī)對(duì)話等【7】?？紤]到要通過PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)組合鉆床的控制，原有的交流伺服電機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械滑臺(tái)，現(xiàn)采用步進(jìn)電機(jī)代替該滑臺(tái)的交流伺服電機(jī)，再用PLC系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)來控制加工過程，其中滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)、定位由步進(jìn)電機(jī)來控制。考慮到槍鉆換刀空間、側(cè)底座裝配尺寸、工件尺寸范圍以及夾具尺寸，應(yīng)該選取足夠行程的數(shù)控滑臺(tái)，經(jīng)過計(jì)算選用最大行程為400的NC-1HJ25Ⅱ型交流伺服數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)。主要聯(lián)系尺寸表如下： 表3-4 NC-1HJ25Ⅱ型交流伺服數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)聯(lián)系尺寸 型號(hào) B B1 B4 L L1 L2 L3 NC-1HJ25 250 250 79.5 400 500 940 95 L4 H b1 C n d 403 250 220 55 4 M12 由于是對(duì)置雙工位設(shè)計(jì)，所以選擇兩臺(tái)NC-1HJ25Ⅱ型交流伺服數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)，查得該數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)中的滾珠絲杠直徑為25mm，導(dǎo)程為10mm,長度為900mm。 根據(jù)滾珠絲杠以及最大切削力計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的扭矩，通過扭矩選擇步進(jìn)電機(jī)，查得有關(guān)資料如下： M=Ftan(λ+ρ)d2/2 （3-1） 其中F為最大切削力，λ為導(dǎo)程，d2為中徑； 計(jì)算得：M=5.6 N/m 由于永磁式的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩比較小，根據(jù)所求扭矩應(yīng)選擇兩相混合式步進(jìn)電機(jī)PH261O（M為6M）。 3.1.3 側(cè)底座的選擇 側(cè)底座也稱為臥式床身，其用途是在臥式機(jī)床中在側(cè)底座上安裝動(dòng)力滑臺(tái)。其長度的決定是通過其上所安裝的動(dòng)力滑臺(tái)的長度，動(dòng)力滑臺(tái)的行程有幾種，側(cè)底座的長度就幾種規(guī)格，最新的標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)定側(cè)底座的高度為560或630mm，但當(dāng)機(jī)床所需要的高度較低時(shí)，它的高度可以按450mm設(shè)計(jì)【8】。但由于加工時(shí)要求一定的裝料高度，對(duì)于加工不同零件的機(jī)床，可以在側(cè)底座與滑移座間增加調(diào)整墊。 本系列滑臺(tái)側(cè)底座的長度按滑臺(tái)行程長度分型并與其配套?；谱惭b在側(cè)底座上，側(cè)底座與中間底座用螺釘及銷聯(lián)結(jié)成一體[5]。滑臺(tái)側(cè)底座之間裝有6mm后的調(diào)整墊鐵，采用調(diào)整墊鐵使得機(jī)床的制造與維修方便。 根據(jù)數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)NC-1HJ25Ⅱ行程選擇兩臺(tái)配套的滑臺(tái)側(cè)底座1CC251Ⅱ,滑臺(tái)行程400mm，側(cè)底座高度為560mm。其聯(lián)系尺寸為： 表 3-51CC251Ⅱ型滑臺(tái)側(cè)底座聯(lián)系尺寸（mm） 型號(hào) 名義尺寸 b 滑臺(tái)行 程 L1 L2 B B1 H 1CC251Ⅱ 250 270 400 1050 650 450 395 560 側(cè)底座與中間底座之間用M20的緊固螺栓連結(jié)，定位方式為錐銷（Φ20）定位，機(jī)床精度調(diào)整好之后，打錐銷定位。機(jī)床在運(yùn)到用戶前機(jī)床制造廠拆開，運(yùn)送到用戶單位，要進(jìn)行重新調(diào)整精度并重新打錐銷定位。應(yīng)用此種定位方式時(shí)，側(cè)底座和滑移臺(tái)之間在緊固螺栓與定位銷處可以采用一個(gè)5mm厚的調(diào)整墊。采用調(diào)整墊鐵后，方便了對(duì)機(jī)床的維修?；_(tái)導(dǎo)軌一旦磨損后，只需要取下滑移座，并且將導(dǎo)軌面重新修整，同時(shí)更換調(diào)整墊鐵，使其恢復(fù)到原有的高度即可。但是在出廠時(shí)，這些調(diào)整墊應(yīng)保持等高。 3.1.4 中間底座的選擇 中間底座的作用是安裝輸送部件以及夾具的支撐部件。它不僅可以與側(cè)底座相聯(lián)結(jié)，并且支架和立柱等相聯(lián)結(jié)。中間底座的配制在機(jī)床使用時(shí)往往不能用一種系列同時(shí)滿足不同使用要求，因此，中間底座無標(biāo)準(zhǔn)化系列，尚需根據(jù)情況設(shè)計(jì)專用的中間底座。 側(cè)底座、支架等支撐部件可以安裝在中間底座的側(cè)面，中間底座的上面可安裝工件夾具或者回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。中間底座的上平面一般開有較大的孔，刀頭排除鐵屑能夠通過該孔回落入機(jī)床中部的儲(chǔ)腔中。機(jī)床如果在需要冷卻時(shí)，冷卻泵可以裝在中間底座的后側(cè)面，底腔可以儲(chǔ)存冷卻液。 選擇雙面中間底座，在中間底座兩側(cè)安裝兩側(cè)底座，由于側(cè)底座高為540mm，所以選擇540mm作為中間底座的高度，寬度可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選用710mm，中間底座的長度由工件夾具尺寸及其安裝位置所決定，實(shí)際長度為1800。 表3-6 中間底座選擇尺寸（mm） 中間底座長 中間底座寬 800 500 540 630 710 800 900 1000 630 710 800 900 1000 1250 710 800 900 1000 >1250 710 800 900 1000 3.2 刀具的選擇 3.2.1 槍鉆工作原理 深孔槍管鉆最早是用于軍工單位，制造槍管，由此得名槍鉆,隨著科技的進(jìn)步和相關(guān)工企業(yè)的科研團(tuán)隊(duì)的不斷研發(fā),深孔加工技術(shù)已經(jīng)成為一種便捷、效率高的加工方法。并在機(jī)械制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 槍鉆是理想的深孔加工方案，槍鉆加工深孔可獲得較好的效果，可加工出位置精準(zhǔn)，直線度高、同軸度高的孔，同時(shí)可以獲得較高的表面質(zhì)量和重復(fù)性。 能夠高效的加工各類形零件的深孔,對(duì)于比較特殊深孔也能很好的解決。槍鉆除了在專業(yè)深孔鉆機(jī)的應(yīng)用，同樣可用于數(shù)控機(jī)床上，深孔加工功能也可在經(jīng)過稍加改裝的普通機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)，這樣不必增加太多的成本就可以獲得一套理想的深孔加工的方案。 圖3-2 槍鉆工作原理 3.2.2 槍鉆的結(jié)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)的槍鉆是由超硬鎢鋼材料或航天鋼材經(jīng)熱處理從而制成的刀身及鋼制驅(qū)動(dòng)柄經(jīng)過非常高精度的銀焊或銅焊組合而成的，各組成部分有如下特點(diǎn)： （1）鉆刃槍鉆最核心的部分就是鉆刃，其獨(dú)特的科學(xué)設(shè)計(jì)，不僅能保證在完成切削工作，在此同時(shí)還起到自導(dǎo)向作用，鉆出一個(gè)高精度的深孔只需一次貫穿就可得到，鉆刃有兩個(gè)基本度，最恰當(dāng)?shù)慕M合需要我們根據(jù)被加工的工件的材料以及它的形式來選擇，這樣有利于更好的保持切削平衡以及斷屑，同時(shí)將切削力延軸向傳遞給凸肩，從而保證鉆孔和鉆槍的同軸度。鉆刃具有較小的倒錐度并且鉆刃直徑較刀身直徑略大，這樣設(shè)計(jì)的原因是保證鉆身在加工過程中自由旋轉(zhuǎn)并且不會(huì)和已加工表面發(fā)生摩擦，根據(jù)不同的加工要求，刃部的形狀有單圓孔、雙圓孔的通道，這些通道用于連接油路，冷卻液可以經(jīng)此通道到達(dá)刀頭進(jìn)行冷卻，并將鉆孔產(chǎn)生的廢屑帶出來。 3-3 鉆刃 刀身一般采用合金鋼經(jīng)過熱處理制成，刀身有110-120度的V型槽，冷卻液由油孔到達(dá)切削部位，然后順著V型槽排出，同時(shí)切削產(chǎn)生的廢屑也由此通道排出，為保證所加工孔的直線度和同軸度，刀桿的強(qiáng)度和韌度必須足夠大，在切削過程中，工作阻力才能不使刀桿發(fā)生形變，從而保證零件的加工精度。 3-4 槍鉆 （2）驅(qū)動(dòng)柄 驅(qū)動(dòng)柄的制造必須完全尊照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)加工法的規(guī)定。為了避免應(yīng)力集中從而產(chǎn)生破壞在驅(qū)動(dòng)柄與刀身相接的頸部應(yīng)有用來消除應(yīng)力的弧狀凹槽，驅(qū)動(dòng)柄一般為圓柱形，在驅(qū)動(dòng)柄的內(nèi)側(cè)面一般加工兩個(gè)平面，其用來供夾持套筒固定住整個(gè)鉆頭[5]。在工作中，槍鉆高速旋轉(zhuǎn)，冷卻液的注入壓力較高。如圖，圖中1處用來連接鉆槍，2所指的接口用來注入冷卻液，3與鏜削動(dòng)力頭連接。所以驅(qū)動(dòng)柄的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，盡可能的增加驅(qū)動(dòng)柄的長度這樣可以增加槍鉆本生的剛度和同軸度，其可以根據(jù)自己的需要在廠家訂做。 3-5 驅(qū)動(dòng)柄 3.2.3 槍鉆的冷卻及其霧化 在深孔鉆削過程中，注入冷卻液冷卻液及冷卻液的霧化，在精密的深孔切削加工過程中是必不可少的環(huán)節(jié)；根據(jù)所加工的孔的尺寸的大小，按一定比例通過調(diào)節(jié)油液輸送壓力從而控制冷卻液的輸送壓力，在油壓的強(qiáng)制作用下，冷卻液被通過磚頭中部的輸送通道強(qiáng)制性的運(yùn)送到刀頭部位，從而達(dá)到冷卻效果，并且能同時(shí)潤滑刀肩，在冷卻的同時(shí)把鉆削產(chǎn)生的廢屑從鉆孔中帶出。冷卻液的霧化系統(tǒng)是隨槍鉆、夾持套筒一起在廠家訂做的，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。 3.2.4 槍鉆刃磨設(shè)備 槍鉆使用過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是刃磨，槍鉆一旦被磨損，刃磨時(shí)必須將槍鉆裝夾在專用的夾具上進(jìn)行刃磨，刃磨可在萬能刃具磨機(jī)床或在專用刃磨機(jī)床上都可完成,每次刃磨只修磨內(nèi)外角的后刃面。必須保證正確的幾何角度和刃尖位置。 3.3 夾具設(shè)計(jì) 3.3.1 組合機(jī)床夾具機(jī)械部分設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的夾具部分的重新設(shè)計(jì)也是機(jī)床改裝的一個(gè)重要部分，夾具將被加工件實(shí)行固定和加緊，輔助完成加工任務(wù)。組合機(jī)床夾具直接能夠保證加工產(chǎn)品的精度，所以它與一般機(jī)床得夾具有所區(qū)別。一般機(jī)床的夾具只是其中的輔助部件。此外，不要混淆組合機(jī)床的夾具和一般的組合夾具。在萬能機(jī)床上組合夾具是用于為完成某一道工序加工，用一些標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的元件組裝成的定位夾緊裝置。用完后，卸下這些元件可以重新組裝成新的加壓裝置。而組合機(jī)床夾具是為某種零件的特定工序而專門設(shè)計(jì)的，它是由標(biāo)準(zhǔn)件，通用件以及專門設(shè)計(jì)的元件構(gòu)成的專用構(gòu)件，是組合機(jī)床的一個(gè)重要組成部分。 按照被加工零件的要求，夾具具有多種形式，按照被加工工件結(jié)構(gòu)和加工要求，夾具有固定的，帶滾道或浮動(dòng)輥道的，帶水盆和小車等形式。因?yàn)榻M合機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行多個(gè)面、多把刀、多道工序的同時(shí)加工，在所需的切削力很大，所以夾具要有足夠大的剛性和夾緊力。一般在夾具上都設(shè)有引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向裝置，以保證工件的加工精度。有的夾具要求具有自動(dòng)定位機(jī)構(gòu)和夾壓機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并設(shè)有動(dòng)作完成的檢查訊號(hào)，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。在所有的夾具上都要有足夠的空間，以便排除切屑，以便與維修和更換易損零件等。 機(jī)床夾具是根據(jù)被加工零件專門設(shè)計(jì)的，所以形式各不相同，下圖是被加工的零件圖： 3-6 工件圖 由于工件定位端是圓柱面和立平面組成，所以在前端設(shè)計(jì)套筒定位、后端用夾緊液壓缸帶動(dòng)頂尖夾緊，通過摩擦力限制工件轉(zhuǎn)動(dòng)。 3-7 夾具圖 工件夾具由底座、回收箱、導(dǎo)套、前定位支撐板、頂尖及頂尖套筒、液壓系統(tǒng)組成，其中底座采用鋼板壓制而成，起支撐作用；回收箱用來回收冷卻液和鐵屑，并由下部方孔流入中間底座的回收箱內(nèi)；導(dǎo)套采用通用導(dǎo)套，對(duì)刀具起到支撐和導(dǎo)向的作用，刀具加工完工件后并不推出回收箱，而是停留在導(dǎo)套內(nèi)，等到工件換完后繼續(xù)加工；前定位支撐板用于工件定位，要求控制定位精度；夾緊裝置使用夾緊液壓缸帶動(dòng)頂尖夾緊工件。由于工件直徑較小，且鉆削時(shí)力和力矩均較小，夾具各部件及支撐剛度和強(qiáng)度較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度、剛度符合要求，不必再校核了。 3.3.2 夾具液壓部分設(shè)計(jì) （1）液壓缸的選擇： 組合機(jī)床的夾緊液壓缸已形成了通用化系列，根據(jù)資料選用T50系列加緊液壓缸，這種液壓缸的缸體是用無縫鋼管制成，兩端蓋是嵌入式的，缸體兩端的內(nèi)壁開有環(huán)形槽，把端蓋裝入后旋轉(zhuǎn)90度，端蓋的邊緣卡入缸體兩端的環(huán)槽，這樣端蓋即可承受軸向壓力【9】。液壓缸和夾具的連接方式是通過兩個(gè)半圓鍵用法蘭盤連接，可以向前固定，也可以向后固定。采用角鐵形式的連接件后，可以變地腳式的固定。 計(jì)算夾緊力時(shí)，應(yīng)考慮到切削余量有可能超過計(jì)算值以及材質(zhì)的不均勻性。因此，加緊力的實(shí)際值應(yīng)相對(duì)于計(jì)算值有1.5～2的安全系數(shù)由上面計(jì)算得到的軸向切削力 F=1743.803N， 所以實(shí)際夾緊力： F≤1743.8032=3487.604N 根據(jù)實(shí)際夾緊力和夾緊行程選擇　T5033Ⅲ型夾緊液壓缸 表3-7 夾緊液壓缸的技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 液壓直徑 (mm) 活塞桿直徑 行程(mm) 大腔工作面積 小腔工作面積 油的工作壓力 活塞桿 活塞桿 推力 壓力 5MPa 5 MPa T5033Ⅲ 32 16 63 8cm2 6cm2 4kN 3kN （2）液壓站其它部件選擇 在工件加工過程中可以采用三位四通的電磁閥進(jìn)行控制，形成卸荷回路。所謂卸荷，是指液壓泵在很低的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)泵的輸出功率接近于零。 需要使回路卸荷,以節(jié)省動(dòng)力消耗,可以選取M型電磁換向閥,原理圖如下圖: 3-8 液壓圖 當(dāng)換向閥置于中間時(shí)，液壓油不經(jīng)過液壓缸直接回到油缸，此時(shí)油的壓力接近于零，所以可以保證液壓泵輸出功率接近于零。 因?yàn)橐簤合到y(tǒng)是指使用來夾緊工件，速度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一個(gè)合適的數(shù)值，選取為20mm/s，如果取進(jìn)油路總的壓力損失為，則液壓泵最高工作壓力可用以下公式計(jì)算： Pf≥P+∑△p1=5.5MPa （3-1） 因此，液壓泵的流量可以取為： 5.5+5.50.25（MPa）=6.875MPa 泵的流量為： 計(jì)算分析通過各液壓閥油液的壓力和流量的上限，選擇個(gè)各液壓閥的型號(hào)。 油管的直徑可根據(jù)所選元件的油口尺寸來決定，也可以按照油路的額定流速進(jìn)行選擇計(jì)算，油箱容量下式確定： （3-2） 按照習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)合理的安排各液壓元件的位置和技術(shù)參數(shù)。也根據(jù)液壓原理圖可以由廠家訂做液壓站。 3.4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 3.4.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理 步進(jìn)電機(jī)分為倆種：永磁式和反應(yīng)式。前者通常為兩相電，輸出轉(zhuǎn)矩和外觀體積都較小，一個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過7.5角；后者一般為三相電，輸出轉(zhuǎn)矩較大，一個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過為1.5，但其工作時(shí)噪聲和振動(dòng)都較大【10】?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)是將倆者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，輸出轉(zhuǎn)矩大，噪聲小，工作性能穩(wěn)定。 3-9 步進(jìn)電機(jī) （1）步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語： a、步距角精度： 電機(jī)運(yùn)行時(shí)，每一個(gè)步距角步進(jìn)實(shí)際與理論的誤差。不同運(yùn)行拍數(shù)所產(chǎn)生的誤差是不一樣的。拍數(shù)的增加，導(dǎo)致誤差也隨之上升。 b、失步： 電機(jī)工作時(shí)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)和理論上計(jì)算的步數(shù)不相等。稱之為失步。 c、失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。 d、最大空載起動(dòng)頻率： 電機(jī)在不加負(fù)載的情況下，通以正常的電壓和電流，能夠啟動(dòng)的最低的脈沖信號(hào)頻率。 e、最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在在不加負(fù)載的條件下，通以正常的電壓和電流，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速頻率。 電機(jī)帶有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率降低。在此的情況下，為使電機(jī)到達(dá)足夠的轉(zhuǎn)速，脈沖信號(hào)的頻率和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比，即便啟動(dòng)頻率較低，電機(jī)可逐步達(dá)到較高頻率，滿足工作需求。 3.4.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的使用有其特點(diǎn)，必須采用專用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器，它一般由脈沖發(fā)生分配控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成，符合要求的脈沖信號(hào)通過控制器分配給各相圈，功率經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部帶環(huán)形脈沖分配器，若使電機(jī)運(yùn)行只需輸入單相脈沖，然后由環(huán)形分配器按一定的順序?qū)⒚}沖加到控制電機(jī)繞組各端的開關(guān)管的控制極上。 3.4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器 電機(jī)的運(yùn)行由控制器控制?？刂破靼凑盏淖饔檬且勒赵O(shè)計(jì)者的要求控制并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)依照設(shè)定程序進(jìn)行運(yùn)行。邏輯電路可控制比較簡單的控制過程，但其線路較復(fù)雜，成本較高。自從微處理器問世以來，給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器設(shè)計(jì)開辟了新的途徑。各種PCL的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為設(shè)計(jì)功能很強(qiáng)而且價(jià)格低廉的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器打開了廣闊的市場(chǎng)空間。通過PLC可以實(shí)現(xiàn)用較少的成本完成很復(fù)雜的控制方案，而且PLC的編程非常靈活性、控制方案的修改成為非常簡單的事，修改時(shí)只需重新編制程序或者修改局部參數(shù)即可。 第4章 C6132車床改造計(jì)算部分 4.1 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 （1）計(jì)算進(jìn)給牽引力： F=KF+G （4-1） F=1.152932.6+0.48500=3612.4N 其中：K——顛覆力矩影響系數(shù) ——摩擦系數(shù) G——滑臺(tái)及夾具重 F——切削力 （2）計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C （4-2） （4-3） （4-4） 式中：——絲杠單導(dǎo)程 ——進(jìn)給速度 T——使用壽命 L——壽命 n——轉(zhuǎn)速 n=1000 （3）傳動(dòng)效率計(jì)算 （4-5） = =95.6 其中：——螺旋升角 —— 摩擦角 （5）剛度驗(yàn)算 絲杠的拉伸或壓縮變形量： （4-6） 式中：——工作負(fù)載 L——絲杠導(dǎo)程 E——材料彈性模量 F——絲杠截面 =0.0115（㎜） 由于角接觸球軸承和絲杠的預(yù)緊，其拉壓剛度為原來的4倍。 其實(shí)際變形量為： =3/4=0.0116（㎜）＜0.015㎜ 滿足精度要求。 4.3 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 查找《機(jī)械通用零部件優(yōu)選手冊(cè)》選用混合式步進(jìn)電機(jī)PH261O（M為6M），0.72，=9.8，d=11㎜，=23㎜，=0.64。 （1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 計(jì)算電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： （4-7） 式中：：折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ：齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ：齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ：絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 M：工作臺(tái)質(zhì)量 ：絲杠螺距 i：傳動(dòng)比，i=0.6 其中：= =3.01 =3.01 =13.45 =9.8/13.45=0.73 滿足慣量匹配要求。 （2）電機(jī)力矩的計(jì)算 快速空載啟動(dòng)力矩： （4-8） 最大切削負(fù)載力矩 （4-9） 加速進(jìn)給力矩 （4-11） 加速力矩 （4-12） 摩擦力矩 （4-13） 切削力矩 （4-14） 附加摩擦 （4-15） 空載啟動(dòng)時(shí)的加速力矩： 摩擦力矩： 附加摩擦力矩： 切削時(shí)加速力矩： 切削力矩 ： 快速空載時(shí)啟動(dòng)力矩： =3.22 最大切削負(fù)載所需力矩： =0.045+0.090+0.33+1.43=1.90 加速進(jìn)給力矩： =0.090+0.33=0.42 電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩6﹥3.22,滿足。 4.4 進(jìn)給系統(tǒng)驗(yàn)算 Ⅰ.加速能力驗(yàn)算（P705） 總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =13.45 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =9.8 慣量匹配符合要求 0.5 定位精度驗(yàn)算 絲杠在拉壓載荷下的最大彈性位移： （） （4-16） = =3.88 Ⅱ．切削時(shí)滾珠絲杠與螺母間的接觸變形 =1742.67N/860N（）=2.03 式中：——滾珠絲杠副的接觸剛度 Ⅲ．軸承的接觸變形 對(duì)于角接觸球軸承,其軸向剛度： （4-17） 式中: Z——滾動(dòng)體個(gè)數(shù) ——接觸角 ——滾動(dòng)體直徑 其中： （4-18） Z= =21.4 取整Z=21 ——滾珠絲杠公稱直徑 =210.15 所以，切削時(shí)=1742.67/210.15=8.29 Ⅳ．絲杠的總位移： （4-19） =3.88+2.03+8.29=14.2 第5章 PLC組合機(jī)床控制系統(tǒng) 5．1 PLC控制系統(tǒng) 5.1.1 可編程序控制器組成及特點(diǎn) 可編程控制器（programmable controller，簡稱PC）。為了同個(gè)人計(jì)算機(jī)的PC相區(qū)別，所以用PLC表示【13】。 在原有的基礎(chǔ)上，PLC技術(shù)有了革命性的進(jìn)步，融入了現(xiàn)代化的元素，如計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制等，廣泛的應(yīng)用于自動(dòng)化工業(yè)，已經(jīng)批量生產(chǎn)，形成多種系列。通過數(shù)字編程和一些其它鋪助原件實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。 用戶根據(jù)需要可以選用現(xiàn)成產(chǎn)品，也可以自己設(shè)計(jì)編程，實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)化，PLC程序具有很強(qiáng)的可靠性。PLC的核心部分是CPU，信息經(jīng)其轉(zhuǎn)化處理，按設(shè)定程序驅(qū)動(dòng)其他部分動(dòng)作。 5-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 5.1.2 PLC及脈沖模塊的選取 在該機(jī)床設(shè)計(jì)中，需要PLC控制的部分是滑臺(tái)的進(jìn)給部分，這部分需要控制步進(jìn)電機(jī)的速度，進(jìn)給量等12個(gè)開入點(diǎn)和6個(gè)開出點(diǎn)，所以選擇了FX2N—16MR—001型號(hào)的PLC控制器，該控制器的性能及特點(diǎn)如下表所示： 表5-1 FX2N—16MR—001的結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn) 型號(hào) I/O總數(shù) 輸入 輸出 FX2N—16MR—001 16 8（漏型） 8（晶體管） 由于FX2N系列PLC沒有高速脈沖口，如果要控制步進(jìn)電機(jī)工作則必須有脈沖發(fā)生器單元，查三菱FX系列特殊功能模塊用戶手冊(cè)選擇FX2N-1PG脈沖發(fā)生單元。 5.2 PLC編程 FX系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但它們與真實(shí)元件有很差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”【14】。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。通常情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時(shí)器，C代表計(jì)數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)取? 表5-2 I/O地 輸　　　入 元件名稱 功能 地址 SB1 電機(jī)1快進(jìn)開關(guān) X000 SB2 電機(jī)1快退開關(guān) X001 SB3 電機(jī)1工進(jìn)開關(guān) X002 SB4 前工位限位開關(guān)1 X003 SB5 后工位限位開關(guān)1 X004 SB6 電機(jī)1緊急停止 X005 SB7 電機(jī)2快進(jìn)開關(guān) X007 SB8 電機(jī)2快退開關(guān) X010 SB9 前工位限位開關(guān)2 X011 SB10 后工位限位開關(guān)2 X012 SB11 電機(jī)2緊急停止 X013 輸　　出 KM1 高速脈沖輸出1 Y000 KM2 高速脈沖輸出2 Y001 KM3 動(dòng)力頭及切削液接觸器 Y002 KM4 步進(jìn)電機(jī)2方向控制 Y003 KM5 步進(jìn)電機(jī)1方向控制 Y004 5.2.1 輸入繼電器（X） PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號(hào)的窗口，PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為X000 ～ X007，X010 ～X017，X020 ～X027 。它們一般位于機(jī)器的上端。 5.2.2 輸出繼電器（Y） PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用【15】。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的 。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000 ～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027 。它們一般位于機(jī)器的下端。 5.2.3 定時(shí)器（T） 在PLC內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。在此種功能下，如果備用電池電壓下降，定時(shí)器或者計(jì)數(shù)器通常會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。 定時(shí)器通道范圍如下： 100 ms定時(shí)器T0～T199， 共200點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～ 3276.7秒； 10 ms定時(shí)器T200～TT245，共46點(diǎn)，設(shè)定值：0.01～327.67秒；1 ms積算定時(shí)器 T245～T249，共4點(diǎn)，設(shè)定值：0.001～32.767秒；100 ms積算定時(shí)器T250～T255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～3276.7秒；當(dāng)定時(shí)器線圈T200的驅(qū)動(dòng)輸入X000接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時(shí)，定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）時(shí)才動(dòng)作，當(dāng)T200觸點(diǎn)吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入X000斷開或發(fā)生停電時(shí)，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入，它與常規(guī)定時(shí)器一樣，線圈通電時(shí)，開始計(jì)時(shí)；斷電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器由兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組成，其功能分別設(shè)定為值寄存器和現(xiàn)時(shí)值寄存器，編程時(shí)，用戶可以自己設(shè)定累積值。 5.2.4 應(yīng)用指令(MOV，DRVA，CMP) 1、傳送指令（MOV） 將S中的內(nèi)容照原樣傳送到D [16位指令]：-32,768～+32,768 [32位指令]：-999,999～+999,999 2、絕對(duì)位置控制指令（DRVA） [16位指令]：-32,768～+32,768 [32位指令]：-999,999～+999,999 S2：輸出脈沖頻率 [16位指令]：10～+32,767（Hz） [32位指令]：10～100,000（Hz） 但是不能小于下頁計(jì)算公式所示頻率 D1：脈沖輸出起始地址 僅能指定Y000或Y001 可編程控制器輸出必須采用晶體管輸出方式。 D2：旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)輸出起始地址 根據(jù)S1和當(dāng)前位置的差值，按照以下方式進(jìn)行動(dòng)作。 [+(正)]→ ON [-(負(fù))]→OFF 向Y000輸出時(shí)→D8141（高位），D8140（低位） 向Y001輸出時(shí)→D8143（高位），D8142（低位） 反轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)前值寄存器的數(shù)值減小。 所謂絕對(duì)驅(qū)動(dòng)方式，是指指定由原點(diǎn)開始距離的方絕對(duì)位置 控制運(yùn)行的設(shè)定項(xiàng)目和運(yùn)行速度 3、比較指令（CPM） 比較源S1和源S2的內(nèi)容，其大小一致時(shí)，則D動(dòng)作。大小比較是按代數(shù)形式進(jìn)行的。 所有原數(shù)據(jù)都被看成二進(jìn)制值處理 作為目標(biāo)地址加入指定M0，如圖記一樣M0、M1、M2被自動(dòng)占有。 第6章 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分析 經(jīng)濟(jì)性分析： 現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)的機(jī)械設(shè)備比較陳舊，或使用多年，或者還保持最低端的設(shè)備。企業(yè)設(shè)備不更新，生產(chǎn)率低，工人工作強(qiáng)度大，利潤率不高就會(huì)出現(xiàn)員工離開工作崗位，企業(yè)人才流失，效益繼續(xù)下降下降，惡性循環(huán)。而在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)過程中，為更新設(shè)備，一般企業(yè)都從國外引進(jìn)高端的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，包括許多技術(shù)含量較高的的配套產(chǎn)品，其利益都被國外的企業(yè)獲得。而且過大的資金投入還會(huì)是企業(yè)無法進(jìn)行技術(shù)升級(jí)或調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。作為新興產(chǎn)業(yè)的機(jī)床改造業(yè)，很大程度上的利用了原有的設(shè)備，并避免購買新設(shè)備，不浪費(fèi)資源，又能夠節(jié)約成本。如果能夠完善機(jī)床改造的機(jī)制，能夠盡可能的避免資金的外流，拉動(dòng)國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并帶動(dòng)機(jī)械技術(shù)進(jìn)步，是機(jī)械產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展道路之一。 環(huán)保型分析： 機(jī)械，電力，鋼鐵，礦業(yè)等特大型工業(yè)企業(yè)的發(fā)展對(duì)煤和石油的依賴性越來越強(qiáng)，機(jī)械工業(yè)對(duì)環(huán)境的傷害越來越嚴(yán)重，作為產(chǎn)品的第一道工序，無論是生產(chǎn)經(jīng)營都要保持綠色健康的發(fā)展態(tài)勢(shì)。舊車床的改裝正是符合這一理念，把閑置的機(jī)床利用起來，不用重新購置新的機(jī)床，不僅節(jié)約了成本，也避免了資源的浪費(fèi)。機(jī)床的改裝是將普通機(jī)床改裝為專用機(jī)床，這樣就提高了原料的利用率，在有限的資源上生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，在滿足社會(huì)需求的情況下，節(jié)約了資源，從而保護(hù)了環(huán)境。 結(jié) 論 大學(xué)畢業(yè)前的最后一個(gè)大作業(yè)，一次難得的體驗(yàn)和機(jī)會(huì)。我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是：C6132改裝為雙工位數(shù)控缸體鉆床設(shè)計(jì)。剛接到設(shè)計(jì)題目時(shí)感覺無從下手，經(jīng)過老師一番指點(diǎn)，才明白了我此次的設(shè)計(jì)目的、意義和方法。 雖然本次課題是一個(gè)老話題，但是對(duì)于我們這些即將畢業(yè)的本科生，在沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只有理論知識(shí)的背景下，也是一個(gè)很適合的課題。通過網(wǎng)上查詢相關(guān)信息，了解到機(jī)床的改裝和組合機(jī)床對(duì)我國機(jī)械行業(yè)發(fā)展的重要性。我國是一個(gè)大國，從一窮二白起步發(fā)展至今，機(jī)械行業(yè)也隨之興起。如今自動(dòng)化的生產(chǎn)盛行。不可避免的要淘汰一部分廢舊的機(jī)床。而大多數(shù)的小企業(yè)又沒有多余資金，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型困難。而市場(chǎng)和客戶對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量和精度要求愈來愈高，在此情況下，機(jī)床改裝應(yīng)用而生。 在設(shè)計(jì)之初，首先確定的是，車床改裝的整體方案，根據(jù)被加工件的特點(diǎn)，把一臺(tái)廢舊的普通車床改裝為專用鉆床。被加工件需要鉆削深孔，查閱了量資料，選擇了槍鉆。這是考慮到加工效率和精度，一次進(jìn)給，完成加工。并且采用雙工位，使得加工效率翻倍。圍繞被加工件，展開一系列的改裝。動(dòng)力頭的選擇、專用夾具的設(shè)計(jì)、進(jìn)給系統(tǒng)的改裝，最后是這些部分的相互配合。在每一步的設(shè)計(jì)都需要參考許多其他文獻(xiàn)和資料，并對(duì)每一部分進(jìn)行驗(yàn)算。在有了這些的基礎(chǔ)上，開始繪制圖紙，從零件圖到最后的裝配圖，這是一個(gè)細(xì)心漫長的過程。 通過這次設(shè)計(jì)可以得到以下結(jié)論： 1、車床的改裝在我國有這很大的發(fā)展空間和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。不僅促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展，也給企業(yè)增加了效益。這樣的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 2、設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)有了更多的了解，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。但畢竟是純理論的設(shè)計(jì)，在實(shí)際的改裝過程中，難免會(huì)有很多不合適的地方，在實(shí)際改裝中，不符合的地方，根據(jù)實(shí)際條件作出局部調(diào)整。 3.本設(shè)計(jì)較大的缺陷是，設(shè)計(jì)理論比較不成熟，主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，但從生產(chǎn)技術(shù)的提高角度看，我們要進(jìn)一步加強(qiáng)理論方面的研究，使我們的設(shè)計(jì)越來越科學(xué)越來越先進(jìn)。 參考文獻(xiàn) [1] 于英華著.《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》[M].清華大學(xué)出版社2012年09月。2. 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