转速为电主••。改造后的机床为实现其螺纹加工还须配置主轴脉冲发生器作为车床主轴位置信号的反馈元件。它与车床主轴同步运行，采集主轴运动时的数据信息，发出主轴转角位置变化信号，输入到数控系统内，再由数控系统通过软件控制，以保证主轴每转转时，螺纹车刀也同步在纵向进给个螺纹，并保证螺纹加工中分几次切削时不发生乱扣，即每次螺纹切削进刀位置致。主轴脉冲发生器般采用增量式光电编码器，其安装通常有两种方式同轴安装异轴安装。同轴安装方式是直接与车床主轴的后端相联结，这种方式结构简单，但缺点是安装后不能加工穿出车床主轴孔的零件异轴安装方式是通过桥齿轮或同步齿形带传动，使主轴与光电编码器同步转动，其结构复杂，但避免了前述同轴安装的缺点。本设计中是采用异轴安装方式。主轴脉冲发生器输光学元件，安装时应小心轻放，不能有较大的冲击和振动，以防损坏玻璃光栅盘，造成报废。令应注意主轴脉冲发生器的最高运行转速，车床主轴的转速必须小于此转速，以免损坏脉冲发生器。伺服进给系统的改造设计与计算伺服进给机构的设计是普通车床经济型数控改造的主要部分，如果说系统是数控机床的“大脑”，是发布“命令”的指挥机构，那么，伺服驱动系统便是数控机床的“四肢”，是执行机构，它忠实而准确的执行由系统发来的运动命令。伺服控制系统是联接数控系统与机床的枢纽，其性能是影响数控机床的精度稳定性可靠性加工效率等方面的重要因素。.伺服系统的组成原理和要求伺服系统的组成原理机床进给伺服系统主要由伺服驱动控制系统与机床进给机械传动机构两大部分组成。机床进给机械传动系统通常由减速齿轮滚珠丝杠机床导轨和工作台拖板等组成。对于伺服驱动控制系统，按其反馈信号的有无，分为开环和闭环两种控制方式。对于开环伺服系统只能由步进电机驱动，它由步进电机驱动电源和电动机组成。闭环伺服系统则分为直流电动机和交流电动机两种驱动方式，并且是双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。速度环中用作速度反馈的检测装置为测速发电机脉冲编码器等。速度控制单元是个独立的单元部件，它由速度调节器电流调节器以及功率驱动放大器等部分组成。位置环是由装置中的位置控制模块速度控制单元位置检测及反馈控制等部分组成。根据其位置检测信号所取部位不同，它又分为半闭环和全闭环两种。半闭环采用转角位置检测装置，安装于滚珠丝杠端部，或直接与伺服电动机转子的后端相连与伺服电动机成体对于全闭环系统需要采用直线位置检测装置，安装于机床导轨与工作台拖板之间。通常伺服驱动控制单元与电动机由个生产厂家配套提供甚至包括位置检测装置。伺服系统的要求伺服系统是把数控信息转化为机床进给运动的执行机构。为确保机床的加工质量和效率，机床对其伺服系统有“稳准快宽足”五个要求，它反映了伺服驱动系统取变速箱的公比等于电机的恒功率调速范围,即.则机床主轴的恒功率变速范围为变速箱的变速级数.其中主轴恒功率区变速范围变速箱的公比必须是整数，可取变速箱的变速级数。其转速图如图所示。电动机经定比传动，使变速箱的轴Ⅰ得到恒功率和恒转矩的转速。如果经ⅠⅡⅢ轴之间的两对的齿轮传动，主轴能得到恒功率转速范围。当主轴转速降到时，电动机转速降到额定转速。如果电动机转速继续下降，则将进入恒转矩区，最大输出功率也将随之下降。表现在图的功率特性图上，主轴转速为时，为段，是恒功率。当电动机转速低于额定转速时，最大输出功率将沿段虚线下降。图传动系统及功率特性图当主轴转速降到时，变速箱变速，经传动主轴。这时电动机转速自动地回到最高转速。当电动机又从降到时，主轴从降到，还是为恒功率。在功率特性图上为段。当主轴转速降到时，变速箱变速，经转动主轴。电动机又回到最高转速。主轴从降到，在特性图上为段。主轴的转速已低于原要求的计算转速，以下进入恒转矩段。靠电动机继续降速得到，当电动机转速降到时，主轴转速降到，即为主轴的最低转速，这时电动机的最大输出功率为.即为额定功率的。在图中，应为条直线。为了清楚起见，把它画成三段，并略错开。可以看出，主轴恒功率变速范围是由段组成的，每段的变速范围为电动机的恒功率调速范围。所以，变速箱的公比。电动机的功率根据主轴的需要选择。主轴计算转速为点的转速。表.为主轴转速与有级级数和电动机调压调磁转速的关系.表.主轴转速与有级级数和电动机调压调磁转速的关系•有级级数•Ⅰ••Ⅱ••Ⅲ••Ⅳ••图为转矩特性。从至，转流调速电动机。但直流调速电动机恒功率调速范围很小，般只有，很少到，且换向有限制，现大多采用交流变频主轴驱动系统。交流变频调速电动机的性能与直流调速电动机类似，在额定转速以下为恒转矩区，在额定转速以上为恒功率区域。般主轴调速电动机的恒功率调速范围为，对于恒功率变速范围大的主轴传动系统，需要增加变速齿轮，以保证主轴上较大的恒功率范围。考虑本设计机床要求采取交流变频电动机和有级变速箱配合的方案即分段无级变速，主轴的正反转和制动停止，由数控指令直接控制电动机来实现。利用车床的主轴交流异步电动机变频器数控单元构成了变频调速系统。交流电动机的转速与频率，电动机的级对数及转差率之间的关系为,由此可知，改变电源的频率，即可改变电动机转速，且转速与频率成正比。考虑本设计机床的要求，采取交流变频电动机和有级变速箱配合的方案，即分段无级变速。主轴的正反转和制动停止由数控指令直接控制电动机实现。其主轴变频调速系统原理图如图所示如图所示是机床主轴要求的功率特性和转矩特性。这两条特性曲线是以计算转速为分界，从至最高转速的区域Ⅰ为恒功率区，在该区域内，任意转速下主轴都可输出额定的功率，在该区域内，最大转矩则随主轴转速下降而上升。从最低转速至的区域Ⅱ为恒转矩区。在该区域内，最大转矩不再随转速下降而上升，任何转速下可能提供的转矩都不能超过计算转速下的转矩，这个转矩就是机床主轴的最大转矩。在区域内，主轴可能输出的最大功率，则随主轴转速的下降而下降。通常，恒功率区约占整个主轴变速范围的恒转矩区约占。如图所示是变速电动机的功率特性。从额定转速到最高转速区域Ⅰ为恒功率区从最低转速至的区域Ⅱ为恒转矩区。直流电动机的额定转速常为。从至用调节磁通的方法得到，称为调磁调速从至用调节电驱电压的办法得到，称为调压调速。交流调频电动机用调节电源频率来达到调速的目的。额定转速常为。这两种电动机的恒功率转速范围为恒转矩变速范围则可达以上。图主轴的功率转矩特性图变速电动机的功率特性所谓分段无级变速就是在交流或直流电机无级调速的基础上配以齿轮变速。它能够实现中高速段的恒功率传动，低速段的恒转矩传动。在该系统中，主轴的正反转和制动停止，通过数控指令直接控制电机来实现。主轴的变速则有电动机的无级变速与齿轮的有机变速相配合来实现。.主传动部分改造设计计算主传动部分改造设计计算包括电动机的设计于选择,主传动系统分段无级变速传动方案的确定与分析,数控机床分级变速箱的设计,电磁离合器的设计计算,机床调速电机控制电路图的设计.电动机的选择根据原机床参数及要求初选改造后车床主轴变速范围我国机床役龄年以上的占以上年以下的机床中，自动半自动机床不到，等自动化生产线更屈指可数美国和日本自动和半自动机床占以上。可见我们的大多数制造行业和企业的生产加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差品种少档次低成本高供货期长，从而在国际国内市场上缺乏竞争力，直接影响个企业的产品市场效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。进口设备和生产线的数控化改造市场我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从年年间，全国引进技术改造项目就有项，大约.亿美元。这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。些设备生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良有的引进时只注意引进设备仪器生产线，忽视软件工艺管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标有的因为能耗高产品合格率低而造成亏损有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。这些不能使用的设备生产线是个包袱，也是批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是个极大的改造市场。机床改造的效益分析提高机床数控化效率有两个途径是购买新的数控机床二是对旧的机床进行改造而对于个机床拥有量大，经济财力又不足的发展中国家来说，采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控化率是个极其有效和使用的途径，采用第二中方法有以下的优点减少了投资和交货的期限同购置新的数控机床相比，般可以节省到的费用，改造的费用大大减低。机械的稳定性可靠机床的床身，立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件，而铸件越久自然失效充分，内应力的消除使得比新的铸件更稳定，这些铸件的使用又可以节约社会资源，又减少了铸铁件生产时对环境的污染。熟悉了解设备结构性能，便于操作维修，购买的新设备，事先很难前面了解机床的结构性能，以至很难预算是否完全适合加工要求，而改造则完全可以避免这种情况，并且大大缩短了对数控机床在使用和维修方面的培训时间，机床旦改装完成，很快就可以投入使用，见效较快。总体设计方案的确定的车床经济型数控改造的总体方案示意图如下图所显车床的主轴转速部分采用了变频调速交流异步电机，有级变速部分采用电磁离合器控制机构车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动，经步进电机驱动，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刀架改成由微机控制，经电机驱动的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，需安装主轴脉冲发生器。改造后的总体方案示意图如图所示图总体方案设计图主传动部分改造与设计在改造设计之前，让我们先来看下数控机床主传动与普通机床相比所具有的特点采用调速电机驱动，以满足主轴根据数控指令进行自动变速的需要传动路线短，从而简化了主传动系统机械结构转速高功率大数控机床的主传动系统除应满足普通机床传动要求外，还应满足如下要求具有更大的调速范围，并实现无极调速。数控机床就要为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产效率加工精度和表面质量，必须有更高的转速和更多的调速范围。,数控,改造图纸,机械设计,毕业论文本课题重点在于机械部分的设计，重点是传动部分，伺服进给机构，自动转位刀架及数控系统的选择与设计。车床的主轴转速部分采用了变频调速交流异步电机，有级变速部分采用电磁离合器控制机构车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动，经步进电机驱动，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刀架改成由微机控制，经电机驱动的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，需安装主轴脉冲发生器。改造后的车床实现了分段的无极调速，满足了横向与纵向的自动进给，具备了数控车床的功能。因此它有利于改善工人的工作环境，降低工作强度，提高加工质量。关键词主传动变频调速电磁离合器伺服系统齿轮滚珠丝杠转位刀架数控系统概论.数控系统发展简史年诞生了世界上第台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业工业社会