内容数控系统总体方案的拟定应包括以下内容系统运动方式的确定伺服系统的选择执行机构的结构及传动方式的确定计算机系统的选择等内容。.改造方案的确定在我国设备数控改造时，较多采用步给电机作为私服驱动元件。步给电机是种特殊结构的电机，它利用通电激磁绕组产生反应力矩，将脉冲电信号的能量转换为机械位移的机电执行元件，当激磁绕组按定规律获得分配比例关系，而且转动与输入脉冲在时间上同步，因此可以利用这些特点控制运动的速度和位移量。步进电机结构简单，电气控制和驱动电路也简单，体积小，重量轻，价格便宜，实际制造较简单，容易调试，使用维修方便。位移精度较好，对各种干扰因素不敏感，结构误差不会累积。另外，机电时间常数小，反应快。但步给点饥也有缺点，主要是容易丢步，启动频率低，工作频率也不够高，低频率振动大，冲击大，有时还有自激振荡。补给电机没有过载能力，当工作条件变动时，可能造成失误，因此步进电机多用于负载较小，负载变化不大或要求不高的经济型简易型数控设备中。采用直流或交流伺服闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难得多，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙干扰等对加工精度影响，般应用与要求高的数控设备中。另外，由于闭环控制使机械传动得各个环节都综合作用于反馈信号，因此对系统得稳定性造成影响因素都严格控制把关。由于改造数控车床的目标工件加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，其性能介于开环和闭环之间。由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于步给电机开环控制反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统的稳定性较易保证，所以比闭环容易实现。但是采用半闭环控制，调试比开环控制步给要困难些，设计上也要有其自身的特点另外反馈环节外的传动元件将会直接影响机床精度和加工精度，因此在设计也必须重视。查看了铣床的有关资料，按铣床改造后拟加工的零件要求，确定数控系统的选用步进电机拖动的开环系统，纵向脉冲当量为.脉冲，横向脉冲当量为.脉冲。该系统的伺服驱动装置主要是步给电机功率步进电机电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使不给电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步给电机角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构单调，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。数控改造中主要机械部件改装，台新的数控机床，在设计上要达到有高的静动态刚度运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙功率大便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上任要求。不恩能够认为将数控装置与普通机床连接在起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相与的改造使其达到定的设计要求，才能获得预期的改造目的。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切削及硬砂粒进入渠道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取系列，即外插管变螺距型滚珠丝杠副。其优点是螺母的轴向尺寸小，切已经预加载荷消除间隙。纵向进给机构的改造。拆除原机床的进给箱和溜板箱，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装齿轮箱体。滚珠丝杠仍安置在原丝杠的位置，两端仍采用原固定方式。这样可减少改装工作量，并由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠，从而使纵向进给整体刚度只可能增加。横向进给机构改造。保留原手动机构，用于微进给和机床刀具对零的操作，原有的支承结构也保留。步给电机齿轮箱体安装在机床后侧。为了便于安装滚珠丝杠，丝杠轴不是整体的，而采用分移式，然后用套筒刚性联接。纵横向进给机构都采用级齿轮减速，并用双片齿轮错齿法消除间隙。双片齿轮间没有加弹簧自动消除间隙。因为弹簧的弹力很难适应负载的变化。当负载变大时，弹簧力显小，起不到消除间隙的目的当负载小时，弹簧力有显大，则加速齿轮的磨损。应次，采用定期人工调整螺钉紧固的方法消除间隙。拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。在溜板箱上安装纵横向快速进给按钮和急停按纽。第章确定切削用量及选择刀具.科学选择数控刀具选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时最少的目标确定,后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具,由于换刀时间短,为了充分发挥其切削性能,提高生产效率,刀具寿命可选得低些,般取。对于装刀换刀和调刀比较复杂的多刀机床组合机床与自动化加工刀具,刀具寿命应选得高些,尤应保证刀具可靠性。车间内工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该工序的刀具寿命要选得低些当工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时,刀具寿命也应选得低些。大件精加工时,为保证至少完成次走刀,避免切削时中途换刀,刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要冈牲好精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断和排性能坛同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料如高速钢超细粒度硬质合金并使用可转位刀片。选择数控车削用刀具数控车削常用的般分成型车刀尖形车刀圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中,常见的成型车刀有小半径圆弧车刀非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成,如内外圆车刀左右端面车刀切槽切断车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数主要是几何角度的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点如加工路线加工干涉等进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每点都是圆弧形车刀的刀尖,应此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接凹形的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径,以免发生加工干浅该半径不宜选择太小,否则不但制造困难,还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。选择数控铣削用刀具在数控加工中,铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀,该刀具有关参数的经验数据如下是铣刀半径应小于零件内轮廓面的最小曲率半径,般取。二是零件的加工高度,以保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时,由于槽底两次走刀需要搭接,而刀具底刃起作用的半径,即直径为,编程时取刀具半径为.。对于些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常用球形铣刀环形铣刀鼓形铣刀锥形铣刀和盘铣刀。目前,数控机床上大多使用系列化标准化刀具,对可转位机夹外圆车刀端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号对于加工中心及有自动换刀装置的机床,刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定,如锥柄刀具系统的标准代号为,直柄刀具系统的标准代号为,此外,对所选择的刀具,在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据,并由操作者将这些数据输入数据系统,经程序调用而完成加工过程,从而加工出合格的工件。.设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢所以在程序执行的开始,必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置,这位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点,所以称程序起始点或起刀点。此起始点般通过对刀来确定,所以,该点又称对刀点。在编制程序时,要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上,也可以设置在夹具上或机床上,为了提高零件的加工精度,对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时,可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上,即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点,车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点球头铣刀是球头的球心,钻头是钻尖等。用手动对刀操作,对刀精度较低,且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜对刀仪自动对刀装置等,以减少对刀时间,提高对刀精度。加工过程中需要换刀时,应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置,换刀点应设在工件或夹具的外部,以换刀时不碰工件及其它部件为准。.确定切削用量数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度,并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件或刀具直径来选择。其计算公式为式中速度,单位为动,由的耐用度决定主轴转速,单位为,工件直径或刀具直径,单位为。计算的主轴转速,最后要选取机床有的或较接近的转速。确定进给速度进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的精度和表面粗糙度要求以及刀具工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。般在范围内选取在切断加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,般在范围内选取当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,般在范围内选取刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。确定背吃刀量背吃刀量根据机床工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量,般,总之,切削用量的具体数值应根据机床性能相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时,使主轴转速切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。