毕业论文：CA6140普通车床数控改造毕业设计终稿 ㊣ 精品文档 值得下载

系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。

它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。

在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。

当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国公司日本公司国内公司如中国珠峰公司北京航天机床数控系统集团公司华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。

选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度驱动电机的功率和用户的要求。

电气控制原理主轴控制系统主轴采用三相异步电机驱动由西门子变频器控制，其动力由三相电源经变频器提供，主轴电机的正反转由指令控制经输出再经变频器控制主轴电机的正反转，主轴电机转速由数控系统经口直接连到变频器控制电机转速，若出现故障，则由变频器发出信号经输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。

主轴控制系统原理图如图所示图主轴控制系统原理图轴进给伺服控制系统轴采用松下伺服电机驱动由松下伺服模块控制，其动力由三相电源经伺服模块提供，伺服电机控制刀架的纵向进给与后退正反转及进给速度与进给量指令由数控系统发出，它们与数控系统的接口为，若出现故障，则由伺服模块发出信号经输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。

如图轴进给伺服控制系统轴电机采用雷赛步进电机驱动，由雷赛伺服模块控制，其动力由电源经伺服模块提供，步进电机控制刀架的横向进给与后退正反转及进给速度与进给量指令由数控系统发出，它与数控系统的接口为，若出现故障，则由伺服模块发出信号经输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。

如图图轴伺服控制电气图刀架控制电路刀架电机采用三相异步电机驱动由继电器模块控制，刀架电机控制刀架的换刀正反转及转动角度指令由数控系统发出，若出现故障，则由发出信号输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。

控制原理图如图图刀架电机控制系统原理图光栅尺控制电路光栅尺通过测量反馈控制刀架进给与后退量的实际尺寸与指令尺寸的误差大小反馈给数控系统，若误差太大超出允许误差范围，数控系统可根据加工情况进行时时调整，若出现故障，由系统判断故障类型并在显示器上报警显示报警号。

控制原理图如图图光栅尺控制电路原理图纵向向进给系统的改造改造思路丝杠传动直接关系到传动链精度。

丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。

被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。

般情况滑动丝杠应不低于级，螺母间隙过大则更换螺母。

采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

纵向进给系统由伺服电动机经减速后驱动滚珠丝杠螺母机构运动，带动大拖板左右纵向移动。

伺服电动机安装在纵向丝杠的右端。

设计参数加工最大直径在床面上，在床鞍上加工最大长度溜板及刀架重力纵向刀架快速速度纵向最大进给速度纵向主电动机功率主起动加速时间机床定位精度。

根据机床精度要求确定脉冲当量，纵向步横向步。

纵向进给切削力的确定主ηη式中η主轴传递全部功率时的最低速度主切削力按经验公式估算式中为车床床面上加工的最大直径按切削力各分力比纵向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型滚珠丝杠工作原理及特点滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，是数控机床伺服系统中使用最广泛的传动装置。

在丝杠和螺母上分别加工出圆弧形螺旋槽，这两个圆弧形槽合起来便形成了螺旋滚道，在滚道内装入滚珠。

当丝杠相对螺母旋转时，滚珠在螺旋滚道内滚动，迫使二者发生轴向相对位移。

为了防止滚珠从螺母中滚出来，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，使滚珠能返回丝杠螺母之间构成个闭合回路。

由于滚珠的存在，丝杠与螺母之间是滚动摩擦，仅在滚珠之间存在滑动摩擦。

滚珠丝杠螺母机构有下列特点摩擦损失小传动效率高。

滚珠丝杠螺母机构的传动效率可达，是普通滑动丝杠螺母机构的倍，而驱动转矩仅为滑动丝杠螺母机构的四分之。

运动平稳，摩擦力小灵敏度高低速时无爬行由于主要存在的是滚动摩擦，不仅动静摩擦因数小，且其差值也很小，因而启动转矩小，动作灵敏，即使在低速情况下也不会出现爬行现象。

轴向刚度高反向定位精度高，由于可能完全消除丝杠与螺母之间的间隙并可实现滚珠的预紧，因而轴向刚度，反向时无空行程，定位采用国际标准或国家标准等。

同台机床，由于采用的标准不同，所得到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注意它所采用的标准。

数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差和定位精度。

对于这二者的测定和补偿是提高加工精度的必要途径。

反向偏差在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件如伺服电动机伺服液压马达和步进电动机等的反向死区各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。

对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响产品的加工精度。

如在切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成圆不够圆，方不够方的情形而在快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。

同时，随着设备投入运行时间的增长，反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。

反向偏差的测定在所测量坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动个距离并以此停止位置为基准，再在同方向给予定移动指令值，使之移动段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。

在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定般为七次，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。

在测量时定要先移动段距离，否则不能得到正确的反向偏差值。

测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分表，若条件允许，可使用双频激光干涉仪进行测量。

当采用千分表或百分表进行测量时，需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长，因为测量时由于悬臂较长，表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也就不真实了。

若采用编程法实现测量，则能使测量过程变得更便捷更精确。

需要注意的是，在工作台不同的运行速度下所测出的结果会有所不同。

般情况下，低速的测出值要比高速的大，特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。

低速运动时工作台运动速度较低，不易发生过冲超程相对反向间隙，因此测出值较大在高速时，由于工作台速度较高，容易发生过冲超程，测得值偏小。

回转运动轴反向偏差量的测量方法与直线轴相同，只是用于检测的仪器不同而已。

反向偏差的补偿国产数控机床，定位精度有不少，但没有补偿功能。

对这类机床，在些场合下，可用编程法实现单向定位，清除反向间隙，在机械部分不变的情况下，只要低速单向定位到达插补起始点，然后再开始插补加工。

插补进给中遇反向时，给反向间隙值再正式插补，即可提高插补加工的精度，基本上可以保证零件的公差要求。

对于其他类别的数控机床，通常数控装置内存中设有若干个地址，专供存储各轴的反向间隙值。

当机床的个轴被指令改变运动方向时，数控装置会自动读取该轴的反向间隙值，对坐标位移指令值进行补偿修正，使机床准确地定位在指令位置上，消除或减小反向偏差对机床精度的不利影响。

般数控系统只有单的反向间隙补偿值可供使用，为了兼顾高低速的运动精度，除了要在机械上做得更好以外，只能将在快速运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入，因此难以做到平衡兼顾快速定位精度和切削时的插补精度。

对于等数控系统，有用于快速运动和低速切削进给运动的两种反向间隙补偿可供选用。

根据进给方式的不同，数控系统自动选择使用不同的补偿值，完成较高精度的加工。

将切削进给运动测得的反向间隙值输入参数的测试速度可根据常用的切削进给速度及机床特性来决定，将测得的反向间隙值输入参数。

需要注意的是，若要数控系统执行分别指定的反向间隙补偿，应将参数号码的第四位设定为若设定为，则不执行分别指定的反向间隙补偿。

与使用相同的补偿值。

定位精度数控机床的定位精度是指所测量的机床运动部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，是数控机床有别于普通机床的项重要精度，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要的影响，尤其对孔隙加工中的孔距误差具有决定性的影响。

台数控机床可以从它所能达到的定位精度判出它的加工精度，所以对数控机床的定位精度进行检测和补偿是保证加工质量的必要途径。

定位精度的测定目前多采用双频激光干涉仪对机床检测和处理分析，利用激光干涉测量原理，以激光实时波长为测量基准，所以提高了测试精度及增强了适用范围。

检测方法如下安装双频激光干涉仪在需要测量的机床坐标轴方向上安装光学测量装置调整激光头，使测量轴线与机床移动轴线共线或平行，即将光路预调准直待激光预热后输入测量参数按规定的测量程序运动机床进行测量数据处理及结果输出。

定位精度的补偿若测得数控机床的定位误差超出误差允许范围，则必须对机床进行误差补偿。

常用方法是计算出螺距误差补偿表，手动输入机床系统，从而消除定位误差，由于数控机床三轴或四轴补偿点可能有几百上千点，所以手动补偿需要花费较多时间，并且容易出错。

现在通过接口将计算机与机床控制器联接起来，用编写的自动校准软件控制激光干涉仪与数控机床同步工作，实现对数控机床定位精度的自动检测及自动螺距误差补偿，其补偿方法如下备份控制系统中的已有补偿参数由计算机产生进行逐点定位精度测量的机床程序，并传送给系统自动测量各点的定位误差根据指定的补偿点产生组新的补偿参数，并传送给系统，螺距自动补偿完成重复进行精度验证。

根据数控机床各轴的精度状况，利用螺距误差自动补偿功能和反向间隙补偿功能，合理地选择分配各轴补偿点，使数控机床达到最佳精度状态，并大大提高了检测机床定位精度的效率。

定位精度是数控机床的个重要指标。

尽管在用户购选时可以尽量挑选精度高误差小的机床，但是随着设备投入使用时间越长，设备磨损越厉害，造成机床的定位误差越来越大，这对加工和生产的零件有着致命的影响。

采用以上方法对机床各坐标