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关键词：数控机床；半闭环；交流伺服系统；静态特性；动态响应特性
【分类号】TG659
根据校办企业加工实物（鞋面定型螺钉），其产品为批量生产，产品主要的加工性能为，精度要求一般，效率要求较高。由于学院的机床都是07年统一购置，而且机床缺乏正确的保养，有一批机床已报废，根据这一现状，通过对已报废的数控车进行改造，改造成专门用于鞋面定型机螺钉专用机床。通过机床的改造，其一能够利用废旧机床，根据实际需要，变废为“宝”；其二能够在改造机床的过程中提高教师的专业能力水平；其三使学生能够参与其中，得到锻炼。鞋面定型机螺钉加工图纸如图1所示：
一、鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计理念
根据鞋面定型机螺钉专用机床的加工对象，确认采用半闭环交流进给伺服系统加工零件。半闭环伺服系统的工作原理是应用伺服电机带动移动部件的运动，脉冲编码器的选择是装在电动机内部，通过速度检测器件来构成该特定的半闭环控制系统，如图2所示。
二、鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计思路
近年来，用户对零部件的加工要求越来越高，精度的保证在通用件的使用性能上，可以提高利用率，设计出具有高效、高精度、高可靠性及高快速响应等特性的数控机床已经成为世界各国研究的重点。为此伺服装置机构静动态特性的优劣就显得尤为重要，为增强系统的稳定性和高速响应特性，选择更优的伺服系统参数成为整个研究的重点。
作为加工鞋面定型机螺钉的机床来说，首先应考虑到干扰的影响；其次要考虑到过载的影响，再者要特别对机械振动引起重视，因为振动会对零件的疲劳强度产生影响。这些影响会减弱设备的使用期，进而影响设备的使用寿命，因此要考虑一定的保险系数。
为更好的提高教师的动手能力和实践教学能力，把一台报废的数控车床的伺服系统进行重新设计，设计改造成为适应教学和加工一体的专用机床。为了更好的把原有数控车床改造成能够适应实际生产产品和教学一体化机，通过生产产品的类型、尺寸等数据可以准确地计算机床的加工能力，为了满足加工精度和加工效率的要求，对已报废的一台数控车床的整个伺服系统进行翻新。根据加工零件特性，选择伺服电机，对机械部分进行装配，对部分零件进行配型，达到加工零件所需精度要求。另外这台机床可能还有其他部分有待维修，将对这部分进行综合分析，得出结论，加以改造或修复。改造的原由是成本较低，与一般购置新的数控机床相比可以节约50%～60%，又能促进教学、生产、科研为一体的效果。特别是对机床的特性有了更进一步的了解，对使用过程中出现的问题可以更快的维修好，具有一定的经济时效。
三、 鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计方案
数控机床中，伺服系统是非常重要的部分，伺服系统的作用是接收来自数控装置的脉冲信号并将其转换为机床移动部件的运动，由伺服电机、驱动信号控制转换电路、电力电子驱动放大模块、速度调节单元、位置调节单元、电流调节单元、检测装置等组成。
鞋面定型机螺钉采用的原材料是45钢，其材料在行业当是常用轴类零件材料。通过用机床车削加工后采用调质或者正火等热处理方式，能够完善鞋面定型机螺钉的切削性能，也可以满足鞋面定型机螺钉的强度及其韧性等使用要求。
根据材料抗拉强度：600Mpa； 屈服强度：355Mpa；伸长率：16%；收缩率：40%；冲击功：39J；热轧钢：≤229HB；退火钢：≤197HB等性能指标，对鞋面定型机螺钉专用机床的伺服系统的设计提供了依据。
综合考虑各系统的优缺点，根据生产需要和教学要求，本机床的加工精度要求不是很高，在加工上述零件和教学中，机床的刀架需要频繁转动，也为了降低设计成本，选择结构相对简单，精度较好的半闭环控制系统。
具体方案如下：
1.研究伺服系统的理论，并应用于数控机床系统当中；
2.对鞋面定型机螺钉专用机床的伺服系统进行设计，建立数学模型，并分析系统的稳态和动态性能，进而对该系统进行全面研究；
3.制作实体模型，实际运动，检测数据，对数据进行分析，并进行反馈，从而优化伺服系统；
4.根据设计要求对伺服电机进行选型，装配机械结构部分，电源连接，对机床进行调试，进行工件试切，分析数据，为达到正常的加工效果对机床进行调整；
5.按照有关要求对鞋面定型机螺钉进行加工，经检测零件尺寸来检验加工质量；
6.记录有关数据，进行总结，形成文字稿，撰写论文。
四、机械部分的改造方案
伺服系统的机械构成，如图4所示，包括伺服电机、丝杠、同步轮和同步带、滚珠丝杠副、轴承、和移动部件等。输入端为伺服电机的角位移，输出为执行元件的动作。电机通过同步带和同步轮相连接，滚珠丝杠螺母副带着刀架作直线运动。
论文主要是根据实际机床的数据进行优化，通过生产产品的类型、尺寸等数据可以准确地计算出该数控机床的加工能力，为了提高精度和效率。对数控车床整个伺服系统进行改造。根据加工零件的要求，选择伺服电机，并对机械进给装置部分进行匹配，对部分零件进行配型，已达到所需的加工精度要求。另外对机床存在的其它故障进行部分功能恢复。主要是进行了鞋面定型螺钉机专用机床伺服系统的设计，并运用一台旧机床的进行改造，根据特定的鞋面定型机螺釘专用机床要求，提出伺服系统、伺服电机、机械传动部分的改造方案并进行重新设计，使得改造后的机床满足加工要求，并对该伺服系统的静态响应特性和动态响应特性进行模拟仿真，通过系统的单位阶跃响应曲线，分析影响系统稳定性的各种原因，对部分影响因素进行对比仿真，以求该因素对系统稳定性的影响规律。最后对改造机床进行配线、调试、试运行，最终设计出鞋面定型机螺钉专用机床，满足加工要求。
【分类号】TG659
根据校办企业加工实物（鞋面定型螺钉），其产品为批量生产，产品主要的加工性能为，精度要求一般，效率要求较高。由于学院的机床都是07年统一购置，而且机床缺乏正确的保养，有一批机床已报废，根据这一现状，通过对已报废的数控车进行改造，改造成专门用于鞋面定型机螺钉专用机床。通过机床的改造，其一能够利用废旧机床，根据实际需要，变废为“宝”；其二能够在改造机床的过程中提高教师的专业能力水平；其三使学生能够参与其中，得到锻炼。鞋面定型机螺钉加工图纸如图1所示：
一、鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计理念
根据鞋面定型机螺钉专用机床的加工对象，确认采用半闭环交流进给伺服系统加工零件。半闭环伺服系统的工作原理是应用伺服电机带动移动部件的运动，脉冲编码器的选择是装在电动机内部，通过速度检测器件来构成该特定的半闭环控制系统，如图2所示。
二、鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计思路
近年来，用户对零部件的加工要求越来越高，精度的保证在通用件的使用性能上，可以提高利用率，设计出具有高效、高精度、高可靠性及高快速响应等特性的数控机床已经成为世界各国研究的重点。为此伺服装置机构静动态特性的优劣就显得尤为重要，为增强系统的稳定性和高速响应特性，选择更优的伺服系统参数成为整个研究的重点。
作为加工鞋面定型机螺钉的机床来说，首先应考虑到干扰的影响；其次要考虑到过载的影响，再者要特别对机械振动引起重视，因为振动会对零件的疲劳强度产生影响。这些影响会减弱设备的使用期，进而影响设备的使用寿命，因此要考虑一定的保险系数。
为更好的提高教师的动手能力和实践教学能力，把一台报废的数控车床的伺服系统进行重新设计，设计改造成为适应教学和加工一体的专用机床。为了更好的把原有数控车床改造成能够适应实际生产产品和教学一体化机，通过生产产品的类型、尺寸等数据可以准确地计算机床的加工能力，为了满足加工精度和加工效率的要求，对已报废的一台数控车床的整个伺服系统进行翻新。根据加工零件特性，选择伺服电机，对机械部分进行装配，对部分零件进行配型，达到加工零件所需精度要求。另外这台机床可能还有其他部分有待维修，将对这部分进行综合分析，得出结论，加以改造或修复。改造的原由是成本较低，与一般购置新的数控机床相比可以节约50%～60%，又能促进教学、生产、科研为一体的效果。特别是对机床的特性有了更进一步的了解，对使用过程中出现的问题可以更快的维修好，具有一定的经济时效。
三、 鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计方案
数控机床中，伺服系统是非常重要的部分，伺服系统的作用是接收来自数控装置的脉冲信号并将其转换为机床移动部件的运动，由伺服电机、驱动信号控制转换电路、电力电子驱动放大模块、速度调节单元、位置调节单元、电流调节单元、检测装置等组成。
鞋面定型机螺钉采用的原材料是45钢，其材料在行业当是常用轴类零件材料。通过用机床车削加工后采用调质或者正火等热处理方式，能够完善鞋面定型机螺钉的切削性能，也可以满足鞋面定型机螺钉的强度及其韧性等使用要求。
根据材料抗拉强度：600Mpa； 屈服强度：355Mpa；伸长率：16%；收缩率：40%；冲击功：39J；热轧钢：≤229HB；退火钢：≤197HB等性能指标，对鞋面定型机螺钉专用机床的伺服系统的设计提供了依据。
综合考虑各系统的优缺点，根据生产需要和教学要求，本机床的加工精度要求不是很高，在加工上述零件和教学中，机床的刀架需要频繁转动，也为了降低设计成本，选择结构相对简单，精度较好的半闭环控制系统。
具体方案如下：
1.研究伺服系统的理论，并应用于数控机床系统当中；
2.对鞋面定型机螺钉专用机床的伺服系统进行设计，建立数学模型，并分析系统的稳态和动态性能，进而对该系统进行全面研究；
3.制作实体模型，实际运动，检测数据，对数据进行分析，并进行反馈，从而优化伺服系统；
4.根据设计要求对伺服电机进行选型，装配机械结构部分，电源连接，对机床进行调试，进行工件试切，分析数据，为达到正常的加工效果对机床进行调整；
5.按照有关要求对鞋面定型机螺钉进行加工，经检测零件尺寸来检验加工质量；
6.记录有关数据，进行总结，形成文字稿，撰写论文。
四、机械部分的改造方案
伺服系统的机械构成，如图4所示，包括伺服电机、丝杠、同步轮和同步带、滚珠丝杠副、轴承、和移动部件等。输入端为伺服电机的角位移，输出为执行元件的动作。电机通过同步带和同步轮相连接，滚珠丝杠螺母副带着刀架作直线运动。
论文主要是根据实际机床的数据进行优化，通过生产产品的类型、尺寸等数据可以准确地计算出该数控机床的加工能力，为了提高精度和效率。对数控车床整个伺服系统进行改造。根据加工零件的要求，选择伺服电机，并对机械进给装置部分进行匹配，对部分零件进行配型，已达到所需的加工精度要求。另外对机床存在的其它故障进行部分功能恢复。主要是进行了鞋面定型螺钉机专用机床伺服系统的设计，并运用一台旧机床的进行改造，根据特定的鞋面定型机螺釘专用机床要求，提出伺服系统、伺服电机、机械传动部分的改造方案并进行重新设计，使得改造后的机床满足加工要求，并对该伺服系统的静态响应特性和动态响应特性进行模拟仿真，通过系统的单位阶跃响应曲线，分析影响系统稳定性的各种原因，对部分影响因素进行对比仿真，以求该因素对系统稳定性的影响规律。最后对改造机床进行配线、调试、试运行，最终设计出鞋面定型机螺钉专用机床，满足加工要求。