時(shí)間：2023-03-16 17:16:37
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油管螺紋牙型尺寸有兩種，一種為每英寸8牙的圓頂圓底的V形錐管螺紋，一種為每英寸10牙的圓頂圓底的V形錐管螺紋。
油管扣與普通螺紋相比具有許多特點(diǎn)，它可拆性好，連接強(qiáng)度高，它的牙型分布在1:16的圓錐體上，技術(shù)要求高。油管螺紋加工完后應(yīng)試壓，試壓要求用規(guī)定的螺紋脂(絲扣油)并經(jīng)過機(jī)緊后在規(guī)定的最小靜水壓試驗(yàn)壓力下不出現(xiàn)滲漏(并保持規(guī)定的時(shí)間)。一般為25MPa～45MPa,保壓5分鐘左右。
下面介紹的是在數(shù)控車床上用梳刀加工油管螺紋的實(shí)例，圖1是泄油體零件圖，加工設(shè)備是濟(jì)南機(jī)床一廠生產(chǎn)的JICNC-IV數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)是航空航天部七六所生產(chǎn)的MNC826。
2成形梳刀車削油管螺紋的加工原理
我們知道，數(shù)控車床加工的基本原理就是插補(bǔ)原理。無論機(jī)床是作直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)還是螺紋插補(bǔ)，刀具實(shí)際的軌跡都是折線。即機(jī)床X軸走1步，Z軸走1步，刀具始終是圍繞著理論軌跡作階梯運(yùn)行。利用插補(bǔ)原理，我們用梳刀對油管螺紋進(jìn)行成形加工。所不同的是，機(jī)床的插補(bǔ)功能是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的，只要給其坐標(biāo)值后，系統(tǒng)既能自動(dòng)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，使刀具走出理想軌跡。而梳刀的插補(bǔ)運(yùn)行是靠程序編制完成的，通過程序的計(jì)算和運(yùn)行，不斷改變刀具的起刀位置，從而能做到直接用梳刀加工出油管螺紋。這種加工方法尤其能達(dá)到油管螺紋的技術(shù)要求，保證精度，密封性好。
3對油管扣加工進(jìn)行分析、計(jì)算
我們從零件圖1中可知，這是一個(gè)兩頭對稱的27/8TBG油管螺紋，固其加工工藝分為在普通車床上加工外圓、內(nèi)孔至尺寸，1:16外錐留適量余量；然后在數(shù)控車床上用油管螺紋梳刀分六次車削油管螺紋。圖2為用2齒梳刀車削27/8TBG螺紋的切削圖形。計(jì)算尺寸如圖3。
4編制加工程序
27/8TBG油管螺紋分六刀車削完畢，其中每一刀的程序編制除尺寸有所變化外，其它基本一樣，也可編成一個(gè)車螺紋的子程序。其循環(huán)過程為：
如果對所用的普通車床和長時(shí)間使用的車床不進(jìn)行改造，僅購買新的數(shù)控車床，則會(huì)增加許多生產(chǎn)廠家設(shè)備方面的成本。所以生產(chǎn)廠家對普通車床及長時(shí)間使用的車床進(jìn)行數(shù)控化改造是必經(jīng)之路。
由于進(jìn)行數(shù)控化改造對于改造廠家來說，較雜又亂，但如何對改造的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量控制則是我們一直以來需要探討的問題，在此談一下如何進(jìn)行改造數(shù)控車床的質(zhì)量控制。
普通車床數(shù)控改造分為新機(jī)改造和舊機(jī)改造，新機(jī)改造是用戶購買普通車床或普通光機(jī)（指僅帶床頭箱和縱、橫向?qū)к壍能嚧玻?，改造廠家根據(jù)其要求進(jìn)行數(shù)控化改造。舊機(jī)改造是指用戶將已經(jīng)使用過的普通車床或數(shù)控車床進(jìn)行翻新并進(jìn)行數(shù)控化改造。其中舊機(jī)改造包括大修車床改造和用戶舊機(jī)部件改造。在此淺談改造數(shù)控車床在機(jī)械方面的質(zhì)量控制方法、著重控制點(diǎn)和檢驗(yàn)過程。
1新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造都必須經(jīng)過如下相同改造
(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機(jī)。
(2)增加電動(dòng)刀架和主軸編碼器。
(3)增加軸向電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，限制運(yùn)行超程的行程開關(guān)，加裝變頻器（客戶需要）以及為了加工和安全所需的電氣部分。
(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮。
(5)據(jù)需要增加防護(hù)設(shè)施，如各向絲桿的防護(hù)罩，安全防護(hù)門，行程開關(guān)的防護(hù)裝置。
2新機(jī)改造和舊機(jī)大修車床改造的不同點(diǎn)
(1)新機(jī)改造的主軸和尾座部分未進(jìn)行改動(dòng)，主軸部分和尾座部分無須進(jìn)行再改造。
(2)舊機(jī)大修車床由于經(jīng)過長時(shí)間使用，導(dǎo)軌已磨損，為了保證大修后，能繼續(xù)長時(shí)間使用而不變形，必須經(jīng)過淬火工序，然后磨導(dǎo)軌，且磨導(dǎo)軌后必須保證導(dǎo)軌硬度≥HRC47。
(3)舊機(jī)大修車床應(yīng)根據(jù)客戶需要對主軸部分和尾座部分進(jìn)行改造和調(diào)整。
3新機(jī)改造和大修機(jī)床改造的精度檢驗(yàn)是檢驗(yàn)的重要項(xiàng)目
精度檢驗(yàn)執(zhí)行JB/T8324.1-1996《簡式數(shù)控臥式車床精度》。
4新車床改造的精度質(zhì)量控制如下
(1)鏟刮檢驗(yàn)。新車床改造經(jīng)過對X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進(jìn)行配刮、對滾珠絲桿副托架與床鞍進(jìn)行配刮、床身與床鞍導(dǎo)軌副進(jìn)行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動(dòng)。檢驗(yàn)方法如下：用配合面進(jìn)行涂色，相互配合面進(jìn)行結(jié)合，并相對摩擦，然后對鏟刮面進(jìn)行鏟刮點(diǎn)數(shù)檢驗(yàn)，并對結(jié)合處用塞尺進(jìn)行結(jié)合程度檢驗(yàn)，其中刮研點(diǎn)不得低于6點(diǎn)/25*25mm，0.03mm的塞尺塞結(jié)合處，不入。
(2)絲桿與導(dǎo)軌平行度檢驗(yàn)：裝配絲桿時(shí)，絲桿與導(dǎo)軌的平行度必須≤0.02mm。
(3)精度檢驗(yàn)的G1項(xiàng)中導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度(只許凸)應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。
(4)精度檢驗(yàn)中的主軸部分精度G4、G5、G6項(xiàng)也應(yīng)由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。
(5)G11項(xiàng)床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進(jìn)行保證，不作為改造廠家質(zhì)量控制的重點(diǎn)項(xiàng)目。5用戶大修車床改造的精度檢驗(yàn)
由于進(jìn)行了磨導(dǎo)軌，基準(zhǔn)面已變動(dòng)，所以精度檢驗(yàn)中的所有項(xiàng)目必須進(jìn)行檢驗(yàn)，且應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，以保證改造后的使用性能。
6大修車床改造和新機(jī)改造的其它質(zhì)量重要控制點(diǎn)
(1)銹蝕檢查：各橫、縱向?qū)к壝妫鬏S、主軸法蘭盤，尾座空心套和各
(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施，如清洗干凈后，用脂等進(jìn)行防銹檢查：鏟刮面、絲桿和軸承在進(jìn)行裝配前必須清洗干凈，不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質(zhì)；電箱內(nèi)側(cè)、防護(hù)罩內(nèi)側(cè)無灰塵、臟物。
(3)滲漏檢查：大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持，大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有，必須有冷卻裝置，且以上和冷卻中接頭處，油、水箱等處都不得有滲漏現(xiàn)象。
(4)機(jī)床噪聲、溫升、轉(zhuǎn)速、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)：
①主軸在各種轉(zhuǎn)速下連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)4min，其中最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不小于2小時(shí)。整機(jī)空運(yùn)行時(shí)間≥16h，對圓弧、螺紋、外圓、端面等循環(huán)車削進(jìn)行模擬空運(yùn)行試驗(yàn)。
②主軸軸承溫度穩(wěn)定后，測軸承溫度及溫升滾動(dòng)軸承：溫度≤70℃，溫升≤40℃；滑動(dòng)軸承：溫度≤60℃，溫升≤30℃。
③機(jī)床噪聲聲壓級空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下≤83dB(A)，且機(jī)床有無不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行應(yīng)平穩(wěn)，無明顯振動(dòng)、顫動(dòng)和爬行現(xiàn)象。
④機(jī)床連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)在規(guī)定連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，無故障，運(yùn)行可靠，穩(wěn)定。
(5)用戶更換部件（包括機(jī)床部分的維修）的改造：由于車床更換部件的改造項(xiàng)目較多，主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機(jī)、軸向軸承和系統(tǒng)。
①更換主軸軸承：由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度，必須在更換軸承后，先行檢驗(yàn)主軸的噪聲在無異常的情況下，整機(jī)噪聲聲壓級不得超過83dB（A），然后進(jìn)行加工精度檢驗(yàn)，并檢驗(yàn)加工工件的表面粗糙度。
（一）、數(shù)控機(jī)床工作原理及組成
1.數(shù)控機(jī)床工作原理：
數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先應(yīng)編制零件的加工程序，這是數(shù)控機(jī)床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的變化、起停，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻的開、關(guān)等動(dòng)作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。
2.數(shù)控機(jī)床的組成：
數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成（二）、設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)
普通車床（C618）的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（包括縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算）、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理及改造后的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)、機(jī)床調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)、電磁離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算。。
本設(shè)計(jì)任務(wù)是對C618臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造，實(shí)現(xiàn)微機(jī)對車床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對車床的縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制，并要達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.01/脈沖，橫向最小運(yùn)動(dòng)單位0.005/脈沖，主運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，刀架要改造成自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)的切削螺紋。
（三）、數(shù)控部分的設(shè)計(jì)改造
1、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定
數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)的位置，而對于運(yùn)動(dòng)軌跡原則上不加控制。連續(xù)控制系統(tǒng)能對兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。
2、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造
數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價(jià)高。
半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜，設(shè)計(jì)上也要有其自身的特點(diǎn)，技術(shù)難度較大。
開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路，因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差，但其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，所以常用于精度要求不高的場合。
經(jīng)過上序比較，由于所改造的C618車床的目標(biāo)加工精度要求不高，所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。
3、數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)
數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。
數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)方案通常有：
可以全部自己設(shè)計(jì)制作
可以采用單板機(jī)或STD模塊或工控機(jī)改制
可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動(dòng)
在普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造中，由于第一種設(shè)計(jì)周期較長且不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。所以不課程設(shè)計(jì)將采取第三鐘方案。
（四）、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)
1、主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì)
將原機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)換成變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，無級調(diào)速部分由變頻器控制。將原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機(jī)構(gòu)。改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，主軸電動(dòng)機(jī)的作用只是帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。
2、進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造
將原機(jī)床的掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等全部拆除?？v向、橫向進(jìn)給以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)一級齒輪減速后，由滾珠絲杠傳動(dòng)。
本文介紹了采用數(shù)控車床的主軸驅(qū)動(dòng)中變頻控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式，并闡述了無速度傳感器的矢量變頻器的基本應(yīng)用。
2數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式
2.1主軸變頻控制的基本原理
由異步電機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為:
n=(60f/p)×(1-s)
其中P—電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)，s—轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz(甚至更高頻率)之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過分磨損及過熱，一般可以通過設(shè)定最高頻率來進(jìn)行限定。
圖1所示為變頻器在數(shù)控車床的應(yīng)用，其中變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括:(1)數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號;(2)數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號;(3)變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號。因此所有關(guān)于對變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。
2.2主軸變頻控制的系統(tǒng)構(gòu)成
不使用變頻器進(jìn)行變速傳動(dòng)的數(shù)控車床一般用時(shí)間控制器確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)指令速度開始進(jìn)刀，而使用變頻器后，機(jī)床可按指令信號進(jìn)刀，這樣一來就提高了效率。如果被加工件如圖2(1)所示所示形狀，則由圖2(1)中看出，對應(yīng)于工件的AB段，主軸速度維持在1000rpm，對應(yīng)于BC段，電機(jī)拖動(dòng)主軸成恒線速度移動(dòng)，但轉(zhuǎn)速卻是聯(lián)系變化的，從而實(shí)現(xiàn)高精度切削。
在本系統(tǒng)中，速度信號的傳遞是通過數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定通道(電壓或電流)，通過變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置，數(shù)控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數(shù)控車床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。
3無速度傳感器的矢量控制變頻器
3.1主軸變頻器的基本選型
目前較為簡單的一類變頻器是V/F控制(簡稱標(biāo)量控制)，它就是一種電壓發(fā)生模式裝置，對調(diào)頻過程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié)，常見的有線性V/F控制(用于恒轉(zhuǎn)矩)和平方V/F控制(用于風(fēng)機(jī)水泵變轉(zhuǎn)矩)。
標(biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍1:10)，因此在車床主軸變頻使用過程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。
所謂矢量控制，最通俗的講，為使鼠籠式異步機(jī)像直流電機(jī)那樣具有優(yōu)秀的運(yùn)行性能及很高的控制性能，通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位，用以維持電機(jī)內(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。
矢量控制相對于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點(diǎn)有:(1)控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機(jī)的電樞電流加勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)相媲美;(2)能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場合;(3)調(diào)速范圍大(1:100);(4)可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。
當(dāng)然相對于標(biāo)量控制而言，矢量控制的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。矢量控制分無速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度(萬分之五)，而前者為千分之五，但是在數(shù)控車床中無速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無速度傳感器的矢量變頻器。
3.2無速度傳感器的矢量變頻器
無速度傳感器的矢量變頻器目前包括西門子、艾默生、東芝、日立、LG、森蘭等廠家都有成熟的產(chǎn)品推出，總結(jié)各自產(chǎn)品的特點(diǎn)，它們都具有以下特點(diǎn):(1)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辯識和手動(dòng)輸入相結(jié)合;(2)過載能力強(qiáng)，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ;(4)各種保護(hù)齊全(通俗地講，就是不容易炸模塊)。
無速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且改善了針對各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。圖3所示，為某品牌無速度傳感器變頻器產(chǎn)品在低頻和正常頻段時(shí)的轉(zhuǎn)矩測試數(shù)據(jù)(電機(jī)為5.5kW/4極)。從圖中可知，其在低速范圍時(shí)同樣可以產(chǎn)生強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。在實(shí)驗(yàn)中，我們同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者具有更強(qiáng)的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段(如30Hz或50Hz)相同。
3.3矢量控制中的電機(jī)參數(shù)辨識
由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。從圖4的異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路表示中可以看出，電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。
參數(shù)辨識中分電機(jī)靜止辨識和旋轉(zhuǎn)辨識2種，其中在靜止辨識中，變頻器能自動(dòng)測量并計(jì)算頂子和轉(zhuǎn)子電阻以及相對于基本頻率的漏感抗，并同時(shí)將測量的參數(shù)寫入;在旋轉(zhuǎn)辨識中，變頻器自動(dòng)測量電機(jī)的互感抗和空載電流。
在參數(shù)辨識中，必須注意:(1)若旋轉(zhuǎn)辨識中出現(xiàn)過流或過壓故障，可適當(dāng)增減加減速時(shí)間;(2)旋轉(zhuǎn)辨識只能在空載中進(jìn)行;(3)如辨識前必須首先正確輸入電機(jī)銘牌的參數(shù)。
3.4數(shù)控車床主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置
從圖1中可以看出，使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分:
(1)矢量控制方式的設(shè)定和電機(jī)參數(shù);
(2)開關(guān)量數(shù)字輸入和輸出;
(3)模擬量輸入特性曲線;
(4)SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。
4結(jié)束語
對于數(shù)控車床的主軸電機(jī)，使用了無速度傳感器的變頻調(diào)速器的矢量控制后，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):大幅度降低維護(hù)費(fèi)用，甚至是免維護(hù)的;可實(shí)現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度;實(shí)現(xiàn)低速和高速情況下強(qiáng)勁的力矩輸出。
1.1、數(shù)控基礎(chǔ)理論部分：在編制教材時(shí)，這是數(shù)控操作很重要的一個(gè)理論基礎(chǔ)模塊。
1.2、這個(gè)模塊的教學(xué)目標(biāo)：主要讓學(xué)生掌握數(shù)控加工基礎(chǔ)理論，為實(shí)作打下足夠的理論基礎(chǔ)。
1.3、模塊的教學(xué)內(nèi)容包括：
數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展、組成、分類、特點(diǎn)、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。工序的劃分及必備的工藝基礎(chǔ)知識，包括切削用量及工裝設(shè)備的選擇的基礎(chǔ)知識。
安排教學(xué)時(shí)數(shù)：20學(xué)時(shí)。
通過這個(gè)模塊，學(xué)生要有對數(shù)控車床的最基本的認(rèn)識，對數(shù)控編程要有最一個(gè)感性的理解。
2．能夠掌握數(shù)控操作入門模塊：
2.1、數(shù)控操作入門，讓學(xué)生熟悉數(shù)控機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，掌握坐標(biāo)系在實(shí)作時(shí)的實(shí)質(zhì)含意。要求學(xué)生不是要學(xué)得快，而是要學(xué)得好。進(jìn)而讓教學(xué)的內(nèi)容更豐富，一方面手動(dòng)操作數(shù)控機(jī)床，要求學(xué)生熟練掌握數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，坐標(biāo)方向,并能用手動(dòng)的方式加工簡單零件；另一方面定義工件坐標(biāo)系，要求學(xué)生能夠獨(dú)立建立工作坐標(biāo)系，并能自動(dòng)加工簡單零件，要求手動(dòng)切斷。
2.2、教學(xué)課時(shí)：20學(xué)時(shí)（包括相關(guān)的理論課時(shí)）。
相關(guān)的理論教學(xué)是要學(xué)生在實(shí)際的操作和現(xiàn)場充分認(rèn)識數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)狀況，為其自動(dòng)操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這是專門針對現(xiàn)在的學(xué)生空間理解能力弱而設(shè)定的一個(gè)模塊。
3．掌握單把刀具自動(dòng)加工模塊：這是數(shù)控操作基礎(chǔ)的升華過渡模塊
3.1、單把刀具自動(dòng)加工模塊讓學(xué)生能夠完全獨(dú)立地建立工作工件系并自動(dòng)加工一些簡單的零件，并能夠掌握怎樣在加工中保證加工精度的基本知識，要求學(xué)生能夠獨(dú)立磨外圓刀。
3.2、單把刀具自動(dòng)加工模塊教學(xué)內(nèi)容：
3.2.1、階梯小軸的加工。要求能獨(dú)立編制簡單零件的自動(dòng)加工程序并完成自動(dòng)加工過程。用手動(dòng)的方式切斷。并在實(shí)踐中進(jìn)一步理解加工階段的劃分原則及切削用量的選擇原則，以達(dá)到要求的加工精度。
3.2.2、實(shí)訓(xùn)課題二：錐度的加工。
3.2.3、實(shí)訓(xùn)課題三：圓弧面加工。
3.2.4、實(shí)訓(xùn)課題四：圓角及倒角的加工。
3.3、教學(xué)課時(shí)：40學(xué)時(shí)（包括相關(guān)的理論課時(shí)）。
原本在數(shù)控加工中是不能截然的將單把刀和多把刀的自動(dòng)加工分開，但是由于我們是針對特殊的群體，基礎(chǔ)特別薄弱的學(xué)生，所以我認(rèn)為在教學(xué)中設(shè)定這個(gè)模塊有助于學(xué)生深入理解數(shù)控程序的編定方法及自動(dòng)加工過程中一些技巧。而且通過實(shí)踐教學(xué)確實(shí)取得了很好的效果，基本上所有的學(xué)生都能掌握最基本的自動(dòng)加工程序及工件坐標(biāo)系的確定，起到了很好的過渡作用。
4．多把刀具自動(dòng)加工模塊：這是數(shù)控操作的深化模塊
4.1、多把刀具自動(dòng)加工模塊，讓學(xué)生能夠編制較為復(fù)雜零件的數(shù)控程序并能使用多把刀具自動(dòng)加工一些較為復(fù)雜的零件，并能進(jìn)一步掌握怎樣在數(shù)控加工中保證加工精度的方法。
4.2、這個(gè)模塊的的教學(xué)內(nèi)容：
4.2.1、實(shí)訓(xùn)課題一：對刀的操作（對切斷刀）。要求學(xué)生能夠獨(dú)立對刀，保證兩把刀具的坐標(biāo)同一性，并用兩把刀具自動(dòng)加工簡單外圓，不要求切斷。
4.2.2、實(shí)訓(xùn)課題二：切槽及切斷加工。要求學(xué)生能夠獨(dú)立編制切槽及切斷程序。并自動(dòng)加工零件，要求自動(dòng)切斷。
4.2.3、實(shí)訓(xùn)課題三：切寬槽加工。要求學(xué)生能夠獨(dú)立編制切寬槽程序，并自動(dòng)加工及切斷零件。
4.2.4、實(shí)訓(xùn)課題四：螺紋加工。要求學(xué)生能夠?qū)β菁y刀具，保證多把刀具的坐標(biāo)同一性。能夠編制簡單螺紋零件的程序并自動(dòng)加工及切斷。
4.2.5：內(nèi)凹圓弧的加工。要求學(xué)生掌握內(nèi)凹圓弧的編程方法，并自動(dòng)加工內(nèi)凹圓弧。
4.3、教學(xué)課時(shí)：40學(xué)時(shí)（包括相關(guān)的理論課時(shí)）。
在學(xué)生掌握了最基本的數(shù)控編程及操作技術(shù)的前提下，更進(jìn)一步深化所學(xué)的基本知識，使學(xué)生對前一個(gè)模塊的知識理解更深刻，更具體，起到了很好的知識擴(kuò)展和延伸作用。
5．外輪廓綜合零件加工：這個(gè)模塊為綜合訓(xùn)練模塊
5.1、外輪廓綜合零件加工,要求學(xué)生能夠熟練編制復(fù)雜零件的程序，并自動(dòng)加工、切斷并保證加工質(zhì)量，熟練掌握多把刀具的對刀操作。
5.2、這個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容：
5.2.1、實(shí)訓(xùn)課題一：綜合零件一加工。要求獨(dú)立編制復(fù)雜零件的程序及自動(dòng)加工及自動(dòng)切斷，保證加工質(zhì)量，熟練對刀。
5.2.2、實(shí)訓(xùn)課題二：綜合零件二加工。要求同上。
5.2.3、實(shí)訓(xùn)課題三：綜合零件三加工。要求同上。
5.2.4、實(shí)訓(xùn)課題四：綜合零件四加工。要求同上。
5.3、教學(xué)課時(shí)：40學(xué)時(shí)（包括相關(guān)的理論課時(shí)）。
在這個(gè)階段學(xué)生把所學(xué)的知識融會(huì)貫通，形成完整的知識鏈，并在操作上達(dá)到非常熟練的程度。還可以在這個(gè)階段劃分出學(xué)生接受知識的層次，以備下一步因材施教。
二．強(qiáng)化訓(xùn)練階段：(含三個(gè)模塊)
6．異型表面的加工：這個(gè)模塊為強(qiáng)化模塊（針對優(yōu)生使用）
6.1、這個(gè)模塊的教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生能夠編制較特殊地一些零件表面的自動(dòng)加工程序，并能自行選擇刀具，初步掌握刀具的一些特殊要求。
6.2、這個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容：
實(shí)訓(xùn)課題一：較深內(nèi)凹表面的加工。要求學(xué)生掌握異型表面對刀具的特殊要求，并能編制簡單異型表面的程序且自動(dòng)加工。
實(shí)訓(xùn)課題二：手柄的加工。能編制較復(fù)雜異型零件的加工，滿足復(fù)雜異型表面對刀具的特殊要求。
實(shí)訓(xùn)課題三：葫蘆的加工。
7．內(nèi)孔表面加工：這個(gè)模塊為強(qiáng)化模塊（針對優(yōu)生使用）
7.1、這個(gè)模塊的教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生初步掌握對內(nèi)孔表面的數(shù)控編程及自動(dòng)加工方法。
7.2、這個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容：
實(shí)訓(xùn)課題一：光孔的加工。要求學(xué)生能夠獨(dú)立編制光孔加工程序并完成自動(dòng)加工，保證加工質(zhì)量。
實(shí)訓(xùn)課題二：圓弧內(nèi)孔的加工。
實(shí)訓(xùn)課題三：螺紋內(nèi)孔的加工。
8．配合零件的加工：這個(gè)模塊為競賽模塊（針對競賽學(xué)生使用）
8.1、這個(gè)模塊的教學(xué)目標(biāo)：要求學(xué)生能夠加工較復(fù)雜的配合零件，并達(dá)到相關(guān)的配合要求，同時(shí)要能獨(dú)立制作一些必需的專用夾具，刃磨刀具等工裝設(shè)備。
2項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)控車床編程中的應(yīng)用
2.1對項(xiàng)目進(jìn)行確定
首先需要對項(xiàng)目進(jìn)行確定，了解項(xiàng)目中的任務(wù)。項(xiàng)目中的任務(wù)也需要合理的計(jì)劃，這是實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)的首要前提，在項(xiàng)目確定的時(shí)候有幾個(gè)因素需要考慮：第一，在項(xiàng)目進(jìn)行選擇的時(shí)候要按照教學(xué)中的內(nèi)容，結(jié)合教學(xué)大綱中的要求，將教學(xué)大綱中的知識和每一個(gè)項(xiàng)目結(jié)合在一起，還需要一定的想象空間，這樣不僅能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。其次，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)層次來制定項(xiàng)目的難易程度，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，每一個(gè)項(xiàng)目都盡量能讓學(xué)生接受。最后，設(shè)定的項(xiàng)目要有一定的實(shí)用價(jià)值，例如：在在數(shù)控車床編程中可以選用一些小酒杯來作為項(xiàng)目中的教學(xué)，分析小酒杯中的零件圖紙，通過圖紙上的尺寸要求，來對尺寸進(jìn)行控制并進(jìn)行加工。
2.2制定相應(yīng)的計(jì)劃
要制定計(jì)劃的時(shí)候，需要提供相應(yīng)的資料?？梢詫W(xué)生分為幾個(gè)小組，并從其中選出一個(gè)組長，在老師的指導(dǎo)下，對本組人員進(jìn)行職務(wù)上的分配。老師給學(xué)生提供相應(yīng)的零件加工資料，并且告訴學(xué)生需要完成的項(xiàng)目是什么以及這個(gè)項(xiàng)目的操作順序，這樣可以減少學(xué)生在操作中容易出現(xiàn)差錯(cuò)。每個(gè)小組可以根據(jù)酒杯的零件圖紙來進(jìn)行加工，小組成員通過一起商量和探討來進(jìn)行編寫，教師可以通過對加工工藝的程序進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)，對小組中出現(xiàn)程序錯(cuò)誤的進(jìn)行改正。這樣一來，不僅能夠提高學(xué)生的合作能力、交流能力，還能達(dá)到教學(xué)中的目的。
2.3對計(jì)劃的實(shí)施
在確定好項(xiàng)目之后，教師需要對項(xiàng)目在實(shí)施過程中遇到的一些問題進(jìn)行解決，這樣能夠總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，來更好的對學(xué)生指導(dǎo)。在教學(xué)中，可以給學(xué)生展示一些關(guān)于數(shù)控車床編程中的案例，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)施項(xiàng)目計(jì)劃的過程中，教師要不斷地激勵(lì)學(xué)生勇敢的嘗試，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生之間也可以互相的交流和合作，來對項(xiàng)目中的任務(wù)更好的完成。學(xué)生在項(xiàng)目完成之后，老師可以通過階段性測試，來檢驗(yàn)學(xué)生對知識的掌握程度，學(xué)生也能清楚的知道自己哪方面知識不足，教師也可以看到學(xué)生知識存在的漏洞，可以進(jìn)行再次的講解和指導(dǎo)，來增加學(xué)生的理解能力和學(xué)習(xí)興趣，更好的完成項(xiàng)目中的任務(wù)。
2.4進(jìn)行總結(jié)和評價(jià)
在學(xué)生對項(xiàng)目加工完之后，教師可以讓每一組學(xué)生的作品結(jié)果進(jìn)行展示，找出符合加工要求、質(zhì)量比較高的小組，來進(jìn)行講評和總結(jié)。對在加工中出現(xiàn)問題的小組，找出出現(xiàn)問題的原因，并進(jìn)行一定程度上的指導(dǎo)，給出相應(yīng)的解決辦法。例如：學(xué)生在對酒杯進(jìn)行加工的過程中，內(nèi)孔刀的選擇和切削用量對準(zhǔn)確對酒杯的內(nèi)表面的加工質(zhì)量是比較重要的。因此，教師可以讓學(xué)生對項(xiàng)目加工中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，以及學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)，教師對這些問題進(jìn)行糾正，并給出相應(yīng)的建議，方便學(xué)生在下一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)中更好的表現(xiàn)。
中圖分類號 TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708(2010)16-0149-02
普通車床上多頭螺紋的加工主要依賴于操作者的豐富經(jīng)驗(yàn)和高超的技能,然而,在批量生產(chǎn)中,單靠操作者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和技能是無法保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的。在制造業(yè)高速發(fā)展的今天,高精度數(shù)控機(jī)床和高性能數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用使許多普通機(jī)床和傳統(tǒng)工藝難以解決的問題變得相對容易,而且生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了很大提高。以下將從4個(gè)方面對多頭螺紋的數(shù)控車床加工進(jìn)行闡述。
1 螺紋的基本特征
螺紋是機(jī)械零件上最常用的聯(lián)接結(jié)構(gòu)之一,它具有結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便及聯(lián)接可靠等優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械制造業(yè)中廣泛應(yīng)用,如數(shù)控車床的主軸與卡盤的聯(lián)結(jié),方刀架上螺釘對刀具的堅(jiān)固,絲杠螺母的傳動(dòng)等。螺紋的種類較多,按斷面形狀一般可分為三角形、矩形、梯形、鋸齒形和圓形螺紋;按照螺紋的線數(shù)不同,又可分為單線螺紋和多線螺紋。由于用途不同,它們的技術(shù)要求和加工方法也不一樣。
2 螺紋的加工方法
2.1 螺紋的加工方法
隨著制造技術(shù)的發(fā)展,螺紋的加工,除采用普通機(jī)床加工外,常采用數(shù)控機(jī)床加工。這樣既能減輕加工螺紋的加工難度又能提高工作效率,并且能保證螺紋加工質(zhì)量。在目前的數(shù)控車床中,螺紋切削一般有3種加工方法:
1)直進(jìn)法
易獲得較準(zhǔn)確的牙型,但切削力較大,常用于螺距小于3mm的三角螺紋。加工方法是在加工過程中對刀具的Z軸(軸向方向)不進(jìn)行改變,分次進(jìn)給(直徑方向),來完成螺紋的切削。
2)斜進(jìn)法
在每次往復(fù)行程后,除了做橫向進(jìn)刀以外,只在縱向的一個(gè)方向微量進(jìn)給。
3)左右車削法
在每次往復(fù)行程后,除了做橫向進(jìn)刀外,還需要向左或向右微量進(jìn)給。對于加工大螺距的螺紋,多頭螺紋等零件,由于加工面太寬,接觸面大。用直進(jìn)法的話,對于機(jī)床,刀具,工件都會(huì)產(chǎn)生很大的影響,甚至產(chǎn)生打刀,飛活,蒙車等現(xiàn)象。所以,只有采取左右車削法來完成。 加工方法是通過改變Z軸的方向,也就是進(jìn)刀起始點(diǎn),來完成對螺紋一個(gè)側(cè)面的加工,完了再加工另一側(cè)面,最后對兩側(cè)面和底面修光。這種方法叫左右進(jìn)刀法。注:是一個(gè)側(cè)面一個(gè)側(cè)面的加工,以減小刀具和工件的接觸面積?？梢坏蹲?下一刀右的方法加工。
2.2 多頭螺紋加工的控制
在運(yùn)用程序加工多頭螺紋時(shí),要注意對以下問題的控制:1) 主軸轉(zhuǎn)速的確定。在車削螺紋時(shí),車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距(或?qū)С?大小、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性,以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響,不同的數(shù)控系統(tǒng),推薦的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍也不同。所以,編程時(shí)應(yīng)按照數(shù)控車床操作說明書所規(guī)定的主軸轉(zhuǎn)速車削螺紋,同時(shí),在車削螺紋的過程中,盡量不要改變主軸轉(zhuǎn)速,以防車出不完全螺紋;2)表面粗糙度要求。螺紋加工的最后一刀基本采用重復(fù)切削的辦法,這樣可以獲得更光滑的牙表面,達(dá)到粗糙度要求;3)批量加工過程控制。對試件切削運(yùn)行程序之前除正常要求對刀外,在數(shù)控系統(tǒng)中要設(shè)定刀具磨損值,第一次加工完后用螺紋千分尺進(jìn)行精密測量并記錄數(shù)據(jù),將磨損值相應(yīng)減少,進(jìn)行第二次自動(dòng)加工,并將測量數(shù)據(jù)記錄,以后將磨損補(bǔ)償值的遞減幅度減少并觀察它的減幅與中徑的減幅的關(guān)系,重復(fù)進(jìn)行,直至將中徑尺寸調(diào)試到公差帶的中心為止。在以后的批量加工中,尺寸的變化可以用螺紋環(huán)規(guī)抽檢,并通過更改程序中的X數(shù)據(jù),也可以通過調(diào)整刀具磨損值進(jìn)行補(bǔ)償。
3 螺紋的編程方法
多頭螺紋的編程方法和單頭螺紋相似,采用改變切削螺紋初始位置或初始角來實(shí)現(xiàn)。螺紋的編程方法很多,我們可以嚴(yán)格按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的螺紋循環(huán)指令格式來進(jìn)行編程,如日本FANUC系統(tǒng)加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。其中指令G32用于加工單行程螺紋,編程任務(wù)重,程序段較長;而采用指令G92,可以實(shí)現(xiàn)簡單螺紋切削循環(huán),使程序編輯大為簡化,但是依然需要設(shè)置每次走刀量;指令G76克服了G92的缺點(diǎn),只要設(shè)置好參數(shù)即可完成螺紋的一次性加工,且程序簡捷,可節(jié)省編程時(shí)間。具體指令的應(yīng)用我們只要按照機(jī)床編程說明書的要求完成相應(yīng)零件的編程就可以了。
我們也可以不用什么專用指令,不管是什么數(shù)控系統(tǒng),都用一種方法來解決:即只要保證加工第2條螺旋線的起點(diǎn)跟加工第1條螺旋線的起點(diǎn)Z方向相差一個(gè)螺距就行了,加工3,4,5,6......線道理也是一樣,下面我來舉例說明。
例:公稱直徑30,導(dǎo)程4,雙頭螺紋。編程如下:
G00X35Z5(第一條螺旋線的起點(diǎn))
G76(加工第一條螺旋線。注意:F值為導(dǎo)程,牙型高的計(jì)算是以螺距計(jì)算的。)
1.前言
數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。它配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，機(jī)床就具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件，數(shù)控車床又稱為 CNC車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。
2. 如何合理使用數(shù)控車床
（1）做好試運(yùn)轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備
數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)合格后，需要對整機(jī)進(jìn)行清理。用浸有清洗劑的棉布或綢布，不得用棉紗或紗布。論文寫作，管理。清洗掉數(shù)控車床出廠時(shí)為保護(hù)導(dǎo)軌面和加工面而涂的防銹油或防銹漆。清洗數(shù)控車床外表面上的灰塵。在各滑動(dòng)面及工作面涂以數(shù)控車床規(guī)定使滑油。仔細(xì)檢查數(shù)控車床各部位是否按要求加了油，冷卻箱中是否加足冷卻液。數(shù)控車床液壓站、自動(dòng)間裝置的油是否到油位批示器規(guī)定的部位。 檢查電氣控制箱中各開關(guān)及元器件是否正常，各插裝集成電路板是否到位。 通電啟動(dòng)集中裝軒，使各部位及油路中充滿油。做好數(shù)控車床各部件動(dòng)作前的一切準(zhǔn)備。
（2）數(shù)控車床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)數(shù)控車床專業(yè)知識的專業(yè)人員或經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作數(shù)控車床；數(shù)控車床的PLC程序是數(shù)控車床制造商按數(shù)控車床需要設(shè)計(jì)的，不需要修改。不正確的修改，操作數(shù)控車床可能造成數(shù)控車床的損壞，甚至傷害操作者；除一些供用戶使用并可以改動(dòng)的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來數(shù)控車床、工件、人身等傷害；修改參數(shù)后，進(jìn)行第一次加工時(shí)，數(shù)控車床在不裝刀具小型數(shù)控銑床和工件的情況下用數(shù)控車床鎖住、單程序段等方式進(jìn)行試運(yùn)行，確認(rèn)數(shù)控車床正常后再使用數(shù)控車床；數(shù)控車床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作。非專業(yè)人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認(rèn)已經(jīng)關(guān)掉了數(shù)控車床總電源開關(guān)。
（3）正確進(jìn)行超程復(fù)位和急停復(fù)位。
數(shù)控車床在運(yùn)行過程中或手動(dòng)運(yùn)行時(shí)出于操作不慎或程序問題，導(dǎo)致往某一方向的運(yùn)行超出數(shù)控車床的行程(即超程)，此時(shí)行程開關(guān)壓下，數(shù)控車床在這一運(yùn)動(dòng)方向上自動(dòng)鎖住運(yùn)行，應(yīng)往相反方向運(yùn)行數(shù)控車床直至解除超程報(bào)警，恢復(fù)正常。
當(dāng)加工操作過程中發(fā)生緊急情況時(shí)，按下操作面板上的“急停”按鈕采取白我保護(hù)后，計(jì)算機(jī)仍繼續(xù)工作，但伺服電源和電動(dòng)機(jī)已斷電。經(jīng)手工控制使得數(shù)控車床恢復(fù)正常后，可繼續(xù)進(jìn)行加工操作。
（4）重視工作環(huán)境，避開陽光直射，安裝防振裝置，并盡量遠(yuǎn)離振動(dòng)源。數(shù)控車床附近不應(yīng)有電焊機(jī)、高頻處理等數(shù)控車床，避免高溫對數(shù)控車床精度的影響。始終保持?jǐn)?shù)控車床的清潔與完整，周圍工具、刀具及附屬數(shù)控車床要整齊擺放。數(shù)控車床需要的壓縮空氣壓力應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，并保持清潔。通風(fēng)管路嚴(yán)禁使用鍍鋅鐵管，防止鐵銹堵塞過濾器。要定期檢查和維護(hù)氣、液分離器，嚴(yán)禁水分進(jìn)入氣路。要有保護(hù)環(huán)節(jié)與裝置。裝置要保持清沾、油路暢通，各部位良好。油液必須符合標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)過濾。過濾裝置要定期清洗、更換濾芯，經(jīng)檢驗(yàn)合格才能使用。電氣系統(tǒng)的控制柜和強(qiáng)電柜門，應(yīng)盡量少開。防止灰塵、油霧對電子元器件的腐蝕及損壞。論文寫作，管理。經(jīng)常清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)可靠地運(yùn)行。數(shù)控裝置的正常工作溫度為55℃-60℃。有超溫情況時(shí)，一定要立即停機(jī)檢測。論文寫作，管理。數(shù)控裝置儲(chǔ)存器(RW)的電池由系統(tǒng)自行隨時(shí)測定報(bào)警，及時(shí)更換才能繼續(xù)維持RW中的參數(shù)和程序等數(shù)據(jù)。更換電池時(shí)要在通電情況廠，切忌在斷電情況下拔掉電池，防止數(shù)據(jù)丟失。插板、印制電路板(如EPROM塊等)不能在通電情況F插撥，否則會(huì)出現(xiàn)一些無法補(bǔ)救的故障。也不要經(jīng)常進(jìn)行斷電插撥。論文寫作，管理。論文寫作，管理。在加工工件前，必須先對各坐標(biāo)進(jìn)行檢測加工。操作者必須齊數(shù)控車床啟動(dòng)后進(jìn)行“歸零”操作，防止數(shù)據(jù)丟失。數(shù)控車床精密測量裝置不能隨意拆動(dòng)。復(fù)查程序，經(jīng)模擬試驗(yàn)后再正式開始停機(jī)兩周以上時(shí)應(yīng)及時(shí)給數(shù)控車床通電，數(shù)控車床參數(shù)設(shè)置不能隨意修改，以免影響數(shù)控車床性能發(fā)揮。誤操作時(shí)要即時(shí)向維修人員說明情況，進(jìn)行即時(shí)處理。數(shù)控車床外部結(jié)構(gòu)簡化，密封可靠，自診斷功能日益完善，在對其的日常維護(hù)中除需對必要部分進(jìn)行清潔擦拭外，不得任意拆卸其他部位。
（5）加強(qiáng)數(shù)控車床管理
數(shù)控車床管理是數(shù)控車床管理的重要內(nèi)容之一，是企業(yè)數(shù)控車床管理中不可忽視的環(huán)節(jié)。數(shù)控車床是防止和延緩零件磨損和其他形式失效的重要手段之一。加強(qiáng)數(shù)控車床的管理工作，并把它建立在科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，按技術(shù)規(guī)范的要求，正確選用各類材料，并按規(guī)定的時(shí)間、部位、數(shù)量進(jìn)行，以降低摩擦、減少磨損，使數(shù)控車床有良好的是數(shù)控車床安全、穩(wěn)定、持續(xù)、高效運(yùn)行的重要保證，對于企業(yè)減少能耗，降低成本，降低數(shù)控車床故障發(fā)生率，延長數(shù)控車床使用壽命，保持?jǐn)?shù)控車床完好并充分發(fā)揮數(shù)控車床效能和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。
掌握工作重點(diǎn)，即保持清潔，合理用油，按時(shí)定量，方法得當(dāng)，不漏防堵。要求他們在主管人員的指導(dǎo)下，遵守?fù)Q油規(guī)程，執(zhí)行數(shù)控車床卡片的規(guī)定，做好數(shù)控車床循檢工作，并認(rèn)真填寫好記錄。可以將部位、名稱及加油點(diǎn)數(shù)；每個(gè)加油點(diǎn)油脂牌號；加、換油時(shí)間；每次加、換油數(shù)量；每個(gè)加、換油點(diǎn)的負(fù)責(zé)人編制成圖表。維護(hù)人員要認(rèn)真執(zhí)行，并做好運(yùn)行記錄。專業(yè)人員要定期檢查和不定期抽查圖表執(zhí)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。論文寫作，管理。點(diǎn)檢人員必須隨時(shí)注意數(shù)控車床各部狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告和處理。
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隨著科技的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助軟件在數(shù)控加工制造中被廣泛的應(yīng)用。在數(shù)控加工制造業(yè)中廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控技術(shù)，數(shù)控專業(yè)是具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性特征的專業(yè)，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)極大的提高數(shù)控教學(xué)效果和降低教學(xué)成本，本文研究了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用。
1 數(shù)控教學(xué)中存在的問題
數(shù)控專業(yè)涉及多門學(xué)科，且交叉程度高，具有很強(qiáng)的其理論性和實(shí)踐性，數(shù)控專業(yè)的理論知識體系很復(fù)雜，實(shí)踐操作要求高，因此數(shù)控專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)中起著極為關(guān)鍵的作用，通過有效的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)踐教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生了解數(shù)控車床的基本原理與結(jié)構(gòu)，能夠讓學(xué)生加快掌握數(shù)控車床的基本操作技能，熟練操作CAD/CAM應(yīng)用的方法與流程，最終提高綜合能力，但是在實(shí)際數(shù)控教學(xué)過程中，往往受到教學(xué)條件和專業(yè)特征等因素的制約，導(dǎo)致在具體的教學(xué)中存在一些常見問題:(1)由于數(shù)控車床涉及多門學(xué)科，因此數(shù)控這門專業(yè)所需的理論知識體系相當(dāng)復(fù)雜，而且許多教學(xué)內(nèi)容很抽象、知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以往教師在課堂上單純的講解課本教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，學(xué)習(xí)過程中選擇逃過復(fù)雜的數(shù)控理論體系，導(dǎo)致學(xué)生普遍理論知識欠缺，最后必然導(dǎo)致學(xué)生難以理解接受理論知識;(2)數(shù)控車床綜合應(yīng)用多種技術(shù)，結(jié)構(gòu)原理和生產(chǎn)過程是非常復(fù)雜，車床產(chǎn)品類型極為復(fù)雜，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)模型和各種數(shù)控車床，其價(jià)格遠(yuǎn)高于普通車床。數(shù)控車床價(jià)格太貴導(dǎo)致教學(xué)成本太高，因此學(xué)校在教學(xué)中不能將用于數(shù)控車床模型和數(shù)量配置完整，從而影響教學(xué)效果;(3)車床型號太多且價(jià)格昂貴，導(dǎo)致學(xué)校配置不能配齊所有車床型號，因此在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生不能對所有型號的數(shù)控車床進(jìn)行實(shí)際的實(shí)踐操作，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)校學(xué)校學(xué)到的知識，不能實(shí)際應(yīng)用到企業(yè)；(4)當(dāng)前職業(yè)教育廣泛采用班級授課制，數(shù)控實(shí)訓(xùn)往往是一個(gè)班的同學(xué)在同一時(shí)間對數(shù)控實(shí)習(xí)室培訓(xùn)操作，訓(xùn)練設(shè)備的限制，很難確保每個(gè)學(xué)生數(shù)控車床操作培訓(xùn)，培訓(xùn)指導(dǎo)老師不能到每個(gè)學(xué)生調(diào)度監(jiān)控和指導(dǎo)，這將導(dǎo)致在訓(xùn)練過程中存在安全隱患。
2 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用措施
根據(jù)以上所述數(shù)控專業(yè)的專業(yè)特征及數(shù)控專業(yè)教學(xué)中存在的問題，可以利用現(xiàn)代技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控教學(xué)，憑借計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有效的模擬效果提高數(shù)控專業(yè)的教學(xué)效果，具體措施包括:(1)數(shù)控專業(yè)理論中存在大量的抽象復(fù)雜的理論知識，傳統(tǒng)的教學(xué)方式將導(dǎo)致學(xué)生很難理解，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)提高教學(xué)效果，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)與原理極為復(fù)雜，而且很難找到實(shí)物演示觀察，教師在講解時(shí)難以表達(dá)清楚，學(xué)生很難理解掌握；這些抽象概念學(xué)生很難理解，采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)，可以將復(fù)雜和抽象的教學(xué)內(nèi)容簡單化和具體化，從而讓學(xué)生輕松地掌握這些復(fù)雜難懂的理論知識；在講解數(shù)控指令等抽象內(nèi)容時(shí)，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)將其實(shí)現(xiàn)功能形象地表達(dá)出來，從而將抽象內(nèi)容具體化，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)可將教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化，還能突出重點(diǎn)、簡化難點(diǎn)，并且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)效果。(2)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)即利用硬件與軟件結(jié)合構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行模擬、仿真各種實(shí)驗(yàn)操作，替代部分甚至全部傳統(tǒng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，由于數(shù)控車床的型號和種類繁多，且更新?lián)Q代極為快速，以職業(yè)學(xué)校的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，不能將所有型號的實(shí)驗(yàn)設(shè)備配備齊全，可以充分利用計(jì)算機(jī)輔助軟件構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真。隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)的日趨成熟，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)越來越完善，可模擬數(shù)控實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境以及其工作狀態(tài)也更加全面，可以驗(yàn)證數(shù)控加工程序更高的正確性和可靠性，計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工仿真在數(shù)控教學(xué)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代數(shù)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的有效輔助方式。在虛擬實(shí)驗(yàn)室，利用計(jì)算機(jī)輔助處于虛擬環(huán)境中可動(dòng)態(tài)分析觀察數(shù)控工件制作程序的正確性和完整性，教師利用仿真平臺進(jìn)行工件加工操作演示，學(xué)生都能清楚的觀察到每一個(gè)詳細(xì)的操作步驟，學(xué)生自己也可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生通過仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)校不必花費(fèi)太多的經(jīng)濟(jì)就能夠使學(xué)生得到實(shí)踐練習(xí)的機(jī)會(huì)，仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生加深對數(shù)控指令的理解，縮短對實(shí)際數(shù)控車床的熟悉時(shí)間，減少加工材料損耗和浪費(fèi)，節(jié)約時(shí)間；(3)在學(xué)習(xí)一個(gè)段落或者一個(gè)知識點(diǎn)后，有必要進(jìn)行一次有效的教學(xué)效果評價(jià)，但傳統(tǒng)的單一的書面考試形式的評價(jià)模式的運(yùn)作程序，將不能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不但影響評定效果，也不利于教學(xué)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)教學(xué)的效果是可以測試學(xué)生在學(xué)習(xí)效果，通過仿真實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生所學(xué)知識進(jìn)行測試，可以直接反映教學(xué)效果，同時(shí)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3 結(jié)語
本文對數(shù)控專業(yè)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行分析，對計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)在數(shù)控專業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，且提出了計(jì)算機(jī)輔助軟件在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的具體的實(shí)施方案，計(jì)算機(jī)輔助在教學(xué)能夠?qū)⒊橄髲?fù)雜的理論知識具體簡單化，促進(jìn)學(xué)生對其的理解，從而可以提高教學(xué)效果，提高了學(xué)生的知識與技能。
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一、課題概述、背景及意義
工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、fmc、fms外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行cad、cae、cam、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行mis(管理信息系統(tǒng))、cims等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達(dá)20.8%，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 ②可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④ 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。⑤ 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統(tǒng))以及cims計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機(jī)床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費(fèi)購買新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。
目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機(jī)床數(shù)控化率不到3%。我國大量的普通機(jī)床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線，用普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時(shí)只需要換零件加工程序，無需對機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無檢測反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國家加大了對這類機(jī)床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機(jī)床數(shù)控化計(jì)劃，車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數(shù)控改造為例，研究機(jī)床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，機(jī)床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造數(shù)控改造后，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度?；谏鲜龇治?，本課題的研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。
二、主要研究內(nèi)容
1.普通車床數(shù)控改造方案的確定，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
2.對普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)床縱、橫進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
3. 對改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
4. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分析。
5. 對影響伺服傳動(dòng)精度的因素齒輪傳動(dòng)精度、滾珠絲杠副傳動(dòng)精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。
6. 對影響伺服元件伺服精度的因素步進(jìn)電機(jī)步矩角精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。
三、擬解決的關(guān)鍵問題
1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
2. 對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制模型，分析系統(tǒng)的誤差來源及影響系統(tǒng)精度的因素。
4. 設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制精度。
四、擬解決方案及關(guān)鍵技術(shù)
1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計(jì)算、滾珠絲杠副的剛度驗(yàn)算等。
2. 對改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制原理模型，分別對伺服驅(qū)動(dòng)元件的伺服精度、伺服機(jī)械傳動(dòng)元件傳動(dòng)精度進(jìn)行分析，分析影響經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床定位精度主要因素。
4. 在伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制電路中加入步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，改善步矩角特性，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的定位精度。
五、創(chuàng)新點(diǎn)
1. 運(yùn)用機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方法進(jìn)行普通車床數(shù)控改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)上達(dá)到有高的靜動(dòng)態(tài)剛度;運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無間隙;便于操作和維修。
2. 從經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的控制原理模型分析影響整個(gè)系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素，分析影響機(jī)床機(jī)床定位精度的各項(xiàng)誤差來源，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法并應(yīng)用于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
3. 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，減小步進(jìn)電機(jī)的步距角及機(jī)床的脈沖當(dāng)量，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工精度，改善電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，減小噪聲，增加控制的靈活性。
六、課題預(yù)計(jì)目標(biāo)
1.普通車床數(shù)控改造的方案的研究，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
2. 對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型，并根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。
3. 研究提高機(jī)械傳動(dòng)部件的傳動(dòng)精度與剛度的方法，對普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善伺服進(jìn)給系統(tǒng)的伺服特性。
4. 設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率。
七、課題研究進(jìn)展計(jì)劃
預(yù)計(jì)本課題研究進(jìn)展主要分以下幾個(gè)階段：
1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻(xiàn)資料并撰寫開題報(bào)告
2. 2007年12月～2008年03月 收集相關(guān)方面的資料，以普通車床數(shù)控改造為例進(jìn)行總體設(shè)計(jì)
3. 2008年03月～2008年04月 學(xué)習(xí)機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面知識
4. 2008年04月～2008年07月 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制普通車床數(shù)控改造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖
5. 2008年07月～2008年08月 學(xué)習(xí)機(jī)床控制精度等方面知識
6. 2008年08月～2008年09月 對機(jī)床進(jìn)行精度分析
7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機(jī)床控制精度的措施
8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業(yè)論文
9. 2008年12月 畢業(yè)答辯
參 考 文 獻(xiàn)
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一、數(shù)控車削加工工藝的內(nèi)容
數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件時(shí)所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
（一）選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；（二）對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；（三）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；（四）工序、工步的設(shè)計(jì)；（五）加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；（六）數(shù)控車削加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改；（七）首件試加工與現(xiàn)場問題的處理；（八）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件；總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機(jī)床加工相似。
二、數(shù)控車削加工工藝分析
工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定得合理與否，對程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。為了編制出一個(gè)合理的、實(shí)用的加工程序，要求編程者不僅要了解數(shù)控車床的工作原理、性能特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)。掌握編程語言及編程格式，還應(yīng)熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析。其主要內(nèi)容有：根據(jù)圖紙分析零件的加工要求及其合理性；確定工件在數(shù)控車床上的裝夾方式；各表面的加工順序、刀具的進(jìn)給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。
（一）零件圖分析
零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。
1．尺寸標(biāo)注方法分析
零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)。計(jì)算轉(zhuǎn)化各尺寸，以簡化編程計(jì)算。
2．輪廓幾何要素分析
在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在零件圖分析時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。
3．精度和技術(shù)要求分析
對被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主要內(nèi)容包括：分析精度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、是否合理；分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，允許采取其他加工方式彌補(bǔ)時(shí)，應(yīng)給后續(xù)工序留有余量；對圖紙上有位置精度要求的表面，應(yīng)保證在一次裝夾下完成；對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速度切削（注意：在車削端面時(shí)，應(yīng)限制主軸最高轉(zhuǎn)速)。
（二）夾具和刀具的選擇
1．工件的裝夾與定位
數(shù)控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對于套類零件，則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)合理選擇 。
2．刀具選擇
刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。
（1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切削刃構(gòu)成，如外圓偏刀、端面車刀等。這類車刀加工零件時(shí)，零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。
（2）圓弧形車刀。除可車削內(nèi)外圓表面外，特別適宜于車削各種光滑連接的成型面。其特征為：構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一 圓度誤差或線輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃的每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。
（3）成型車刀。即所加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常用的成型車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時(shí)間和方便對刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)控車削加工中，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀。
（三）切削用量選擇
數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S（或切削速度υ）及進(jìn)給速度F（或進(jìn)給量f ）。
切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車床的切削用量時(shí)一定要根據(jù)機(jī)床說明書中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時(shí)，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進(jìn)給量f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個(gè)合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S(r/min )可根據(jù)切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000／πD(D為工件或刀／具直徑 mm)計(jì)算得出，也可以查表或根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。
（四）劃分工序及擬定加工順序
1．工序劃分的原則
在數(shù)控車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。
（1）保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會(huì)在一次裝夾中全部完成。 為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。
（2）提高生產(chǎn)效率原則。為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來加工其他部位，同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程。
2．確定加工順序
制定加工順序一般遵循下列原則 ：
（1）先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。
（2）先近后遠(yuǎn)。離對刀點(diǎn)近的部位先加工，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。此外，先近后遠(yuǎn)車削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。
（3）內(nèi)外交叉。對既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。
