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右移，卡盘松开。这时液压缸右腔的油液经单向阀12（右位）直接回油箱。支路上的压力继电器5用于测定卡盘的夹紧力是否达到要求，只有卡盘在夹紧状态下的夹紧力达到设定的压力要求，压力继电器5才向数控系统发出电信号，说明工件夹紧可靠，数控车床才进行切削加工。 3.3.3.2回转刀架的控制
回转刀架换刀时，首先是刀盘松开，刀盘就近转位到达指定的刀位，最后到盘复位夹紧。刀盘的松开与夹紧，由1个二位四通电磁换向阀3控制，当数控系统发出刀盘松开指令后，二位四通电磁换向阀3电磁铁通电，电磁阀3的左位接通，压力油经电磁阀3的左位进入液压缸的左腔，推动液压缸活塞向右运动，实现刀盘抬起动作。而油液则从液压缸右腔经电磁阀3直接流回油箱。当数控系统发出刀盘锁紧动作后，二位四通电磁换向阀3电磁铁断电，压力油经电磁阀3右位进入液压缸右腔，推动活塞向左运动，实现刀盘锁紧动作。液压缸左腔的油液则经电磁阀3的右位直接流回油箱。支路中行程开关11用于控制在刀盘抬起动作中液压缸活塞的行程，当活塞杆碰到行程开关时，即使液压缸的左腔仍然通入压力油，液压缸的活塞也不会移动，这样能够保证液压缸不与液压缸壁相撞。 3.3.3.3尾座套筒的控制
尾座套筒的伸出与退回由一个三位四通电磁换向阀4控制，套筒伸出工作时的预紧力大小通过减压阀8来调整，并由压力表9显示。当数控系统发出顶紧指令后，三位四通电磁换向阀10电磁铁3通电，压力油经单向阀2，减压阀8，三位四通电磁换向阀10左位进入液压腔右腔，实现顶紧动作，油液则经液压缸左腔直接流回油箱。反之，三位四通电磁换向阀10的电磁铁4通电，压力油经单向阀2，减压阀8，三位四通电磁换向阀10右位进入液压缸左腔，实现退回动作，油液则经液压缸右腔直接流回油箱。
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4 CK20数控车床的数控系统
4.1 数控系统发展及趋势
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了46年历程。数控系统由当初的电子管式起步，经历了分立式晶体管式、小规模集成电路式、大规模集成电路式、小型计算机式、超大规模集成电路和微机式的数控系统等6个发展阶段。到80年代，总体发展趋势是：1)、数控装置由NC向CNC发展；2）、广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；3）、提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需求；4）、驱动装置向交流、数字化方向发展；5）、CNC装置向人工智能化方向发展；6）、采用新型的自动编程系统，增强通信功能，使数控系统可靠性不断提高。总之，数控机床技术不断发展，功能越来越完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高[20]。 4.2 数控系统的选择
根据设计机床的要求，以及充分考虑系统的稳定性以及机床的经济性所以选用SINUMERIK 802C数控系统。
SINUMERIK 802C是西门子数控系列产品中的普及型数控系统，性价比高。它将CNC（数控）、PLC（可编程控制器）、HMI（人机界面）和通讯任务集成于一体，可控制3个伺服电机进给轴和1个伺服或变频主轴，系统PLC可直接应用SIMATIC S7-200指令集。CNC编程使用西门子G代码。系统可与计算机通讯，编辑、保存和传输应用程序。模块化的两轴伺服电机驱动器SIMODRIVE 611A和1FT5交流伺服电机与802C系统相配合，构成控制和驱动的完整系统，其性能足以满足使用要求。 4.2.1SNUMERIK 802C base line 控制单元和操作面板
SINUMERIK 802C base line 是专门为中国数控机床市场而开发的经济型 CNC 控制系统。其特性如下：
1）紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面板和输入输出单元； 2）床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易；
3）简单而友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用SINUMERIK 802C base line集成了所有的CNC，PLC，HMI，I/O 于一身： 独立于其
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他部件进行安装。坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置； 4）操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED 的用户自定义键。工作方式选择(6 种)，进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作； 5）INUMERIK 802C base line 的输入/输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。输出同时工作系数为0.5 时负载能力可达0.5A。为了方便安装，输入输出采用可移动的螺丝夹紧端子，该端子可用普通的螺丝刀来紧固；
6）SINUMERIK 802C base line可控制三个进给轴。SINUMERIK 802C base line 提供传统的± 10V 的伺服驱动接口；
7）除三个进给轴外， SINUMERIK 802C base line 都提供一个± 10V 的接口用于连接主轴驱动；
8）SINUMERIK 802C base line 基本配置的驱动系统为 - SIMODRIVE base line，3Nm/6Nm 和6Nm/8Nm 双轴模块与 - 11Nm单轴模块，驱动带单极对旋转变压器的1FK 7伺服电机， - 当需要进行功率扩展应用时，可以选用SIMODRIVE 611U 伺服驱动系统和带单极对旋转变压器的1FK 7 伺服电机。
SINUMERIK 802C base line控制软件已经存储在数控部分的Flash-EPROM(闪存)上，Toolbox软件工具(调整所用的软件工具)包含在标准的供货范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。程序的变化和新程序软件存储。系统软件面向车床和铣床应用，并可单独安装。在每一个工具盒中都包含有车床和铣床的PLC 程序示例，以便用户能很快地调试完毕。
4.3 SINUMERIK 802C base line CNC控制器与伺服驱动SIMODRIVE 611U和1FK7伺服电机的连接图如下[20]：
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图4.1 数控系统硬件连接图 4.3典型零件的数控编程【21】
编制如图十一所示零件的加工程序，材料为45钢，棒直径为50mm。 1.刀具设置
选择90度正偏刀为1号刀，2号割槽刀（宽4mm），60度硬质合金螺纹刀为3号刀。 2.工艺路线
1）工件伸出卡盘外95mm，找正后夹紧。
2）用90度外圆刀车工件右端面，粗车外圆至?48.5×90。 3）先车出?40.5×50圆柱，再车出?22.5×20圆柱。
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4）车右端圆弧，车圆锥，分别留0.5mm精车余量。 5）精车外形轮廓至尺寸。
6）割退刀槽，并用割槽刀右刀尖倒出M48×3螺纹左端C2倒角。 7）换螺纹刀车双线螺纹。 8）割断工件。 3.相关计算
1）计算双线螺纹M48×3(P1.5)的底径。 d1=d-2×0.62P=(48-2×0.62×1.5)mm=46.32mm。
2）确定背吃刀量分布：1mm、0.5mm、0.3mm、0.06mm
图4.2 加工零件图
4.加工程序
程序语句 %KG101； N10 G90 G94 G54； N20 S600 M03； N30 T1 D1 M08； N40 G00 X55 Z0； N50 G01 X0 F80； N60 G00 X48.5 Z2； 程序注释 程序名 采用G54工作坐标系，分进给，绝对值编程 主轴正转，转速600r/min 换1号外圆刀，切削液开 快速进刀 车端面 快速退刀