畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-普通立式機(jī)床的數(shù)控改造

1、高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文封面市地：濰坊市2018年3月27 口業(yè) 專名 姓號(hào) 案 檔編 rh文數(shù) 論頁43指導(dǎo)教師評估名 簽評審意見名 簽答辯評估名 簽主考院校簽章年 月 日摘要企業(yè)要想在現(xiàn)在市場中得到穩(wěn)定的發(fā)展，想要很好的牛存下來，就必須保證 以高質(zhì)量低成本的理念來創(chuàng)造出適合市場需要的，性能合適的產(chǎn)品。而產(chǎn)品品質(zhì) 的好壞，生產(chǎn)成本的高低，生產(chǎn)周期的長短，又極大的會(huì)受到現(xiàn)有加工條件的制約。 從長遠(yuǎn)來看，先進(jìn)數(shù)控機(jī)床的普及，已經(jīng)成為我國制造業(yè)興起不可或缺的重要元 素。先進(jìn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口能提高我國數(shù)字控制的擁有率，但其耗資大。所以，數(shù) 控機(jī)床的革新也就成為了提高機(jī)床數(shù)控性能的有效途徑。從而減少成木

2、，提高牛 產(chǎn)量的產(chǎn)出率。數(shù)控機(jī)床因加工精度高，適應(yīng)不同加工條件及需求等方面的長 處，越來越能顯示岀它在制造產(chǎn)業(yè)中的地位。因而，如何將一般機(jī)床革新成為數(shù) 控機(jī)床成為了我國未來制造業(yè)發(fā)展的重要課題。關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造；機(jī)械加工；普通機(jī)床；abstractenterprises to obtain the stable development in the market now, want to good to survive, you must guarantee to the philosophy of high quality low cost to create suitable for t

3、he market need, performanee suitable products and the quality of the product, the production cost, the length of the production cycle, and greatly will be restricted by the existing processing conditions in the long run, the popularization of advaneed cnc machine tools has become an indispensable el

4、ement in china，s manufacturing industry. the import of advanced cnc machine tools can improve the rate of control of digital controlin china, but it is expensive. therefore, the irmovation of ncmachine tool has become an effective way to improve the nc performance of machine tools to reduce the cost

5、 and increase the output rate of production. numerical control machine tool is more and more able to show its position in the manufacturing industry because of its high machining accuracy and the advantages of different processing conditions and requirements. therefore, how to turn the general machi

6、ne tool innovation into cnc machine tool becomes an important issue in the future inanufacturing development of chinakeywords: numcrical control transformation; mechanical processing; ordinary machine tools;目錄 緒論61.1數(shù)控機(jī)床的組成61. 1. 1程序介質(zhì)61.1.2輸入裝置71.1.3數(shù)控裝置71.1.4輔助控制裝置81.1.5伺服的驅(qū)動(dòng)裝置及檢測裝置 81.1.6機(jī)床本身81.2

7、機(jī)床數(shù)控化改造的意義81.3機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和前景 91.3. 1必要性91.3.2 前景9二.ca6140臥式車床的改造102. 1 機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)102.2數(shù)控車床的特點(diǎn) 112. 3傳動(dòng)系統(tǒng)的分析122.3.1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈132. 3. 2螺紋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈132.3.3機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈132.3.4刀架的快速移動(dòng)傳動(dòng)路線 142.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的改造152. 4. 1數(shù)控機(jī)床的主軸設(shè)計(jì)152.4.2改造主軸箱152. 4. 3選擇主傳動(dòng)形式152.4.4脈沖發(fā)生器152.4.5進(jìn)給系統(tǒng)的改造162.4.6導(dǎo)軌副設(shè)計(jì)162. 4. 7選擇絲杠后支承軸承172.4.8刀架選型182.4.9

8、滾珠絲杠副19三機(jī)械計(jì)算部分203. 1選擇脈沖當(dāng)量203. 2計(jì)算切削力203. 3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型213. 3. 1縱向進(jìn)給絲杠213.3.2橫向進(jìn)給絲杠243. 4齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算263. 4. 1縱向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 263. 4. 2橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算263. 5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 263. 5. 1縱向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算 263.5.2橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型30微機(jī)控制部分324.1總體設(shè)計(jì)324. 2主控制器334. 2.1主控器的選擇334. 2. 28031對片外存儲(chǔ)器的選擇334. 2.38031并行 i/o口擴(kuò)展34一緒論1-1數(shù)控機(jī)床的組成如圖1. 1所示，

9、數(shù)控機(jī)床主要是由程序介質(zhì)、輸入裝置、數(shù)控裝置、輔助控 制裝置、伺服檢測系統(tǒng)、機(jī)床木身等構(gòu)成的。數(shù)控機(jī)味的基本結(jié)構(gòu)圖1.11.1.1程序介質(zhì)數(shù)字代碼的編寫是數(shù)控化機(jī)床自主加工工件的任務(wù)z-o通過對加工零件的 工藝分析，確定機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的零件的相對位置，對刀具和工件的尺寸參 數(shù)在機(jī)器零件的安裝位置；相對運(yùn)動(dòng)；過程和加工零件的加工順序；主運(yùn)動(dòng)，開 始到結(jié)束，速度和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度；尺寸和位移數(shù)據(jù)參數(shù)，以及輔助裝置的動(dòng)作。 在明確加工工件的詳細(xì)信息（表面粗糙度、定位尺寸、公差尺寸等）后，依照程 序編寫的標(biāo)準(zhǔn)，完成相應(yīng)的程序編寫任務(wù)。編寫的數(shù)控程序應(yīng)儲(chǔ)存在可以隨時(shí)使用的存儲(chǔ)器上，它可以是硬盤、usb等

10、 可移動(dòng)裝置。而使用何種儲(chǔ)存裝置，這要取決于我們設(shè)計(jì)何種數(shù)控裝置。1丄2輸入裝置輸入裝置的功能是將已編寫的數(shù)控代碼傳輸?shù)匠绦騼?chǔ)存器上，并把它導(dǎo)入到 數(shù)控系統(tǒng)。依照不同的存儲(chǔ)形式，輸入設(shè)備可以是工業(yè)用計(jì)算機(jī)、激光掃描儀或 軟盤驅(qū)動(dòng)器等。數(shù)控程序也可以由人輸入nc系統(tǒng)中，通過網(wǎng)絡(luò)通信方式編程， 也可以將數(shù)控程序傳輸?shù)絚nc系統(tǒng)。加工程序的輸入有兩種不同的操作方式：一種是邊輸入邊處理，這是因?yàn)閮?chǔ) 存裝置的內(nèi)存較小；另一種是通過使用已儲(chǔ)存的程序，來讀取從內(nèi)部存儲(chǔ)器段處 理過程中的所有數(shù)控設(shè)備。1.1.3數(shù)控裝置數(shù)控裝置是整個(gè)機(jī)床設(shè)備的核心，已編寫完成的數(shù)控程序通過各種各樣的方 式導(dǎo)入到其屮，并運(yùn)用其系

11、統(tǒng)軟件的快速編譯、信息處理能力將控制命令傳輸?shù)?執(zhí)行設(shè)備上使其完成相應(yīng)的指令動(dòng)作。標(biāo)準(zhǔn)件的外形大多是由直線構(gòu)成的，而對不規(guī)則零件，曲線和非曲線也經(jīng)常 會(huì)出現(xiàn)。在加工工件的過程中，刀尖必須按照程序編碼來進(jìn)行移動(dòng)，這樣才能滿 足加工工件的外形要求。但我們所看到的只有起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)，不能知道具體 的軌跡路線，所以需要插補(bǔ)，也就是在路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值之間，分成距離 相等的若干個(gè)段，并計(jì)算相應(yīng)的中點(diǎn)坐標(biāo)值，然后根據(jù)相應(yīng)的坐標(biāo)值輸出相應(yīng)的 脈沖信號(hào)，使機(jī)床的各執(zhí)行部件運(yùn)作起來。1.1.4輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖信號(hào)，通過對脈沖信號(hào) 的識(shí)別、信息處理，然后由功率放大器

12、放大之后，驅(qū)動(dòng)液壓、氣壓等元件完成相 應(yīng)的指令動(dòng)作。這些動(dòng)作指令包括工件的自動(dòng)裝夾指令，刀具的選擇裝夾指令， 還有轉(zhuǎn)速的調(diào)整等等。1.1.5伺服的驅(qū)動(dòng)裝置及檢測裝置驅(qū)動(dòng)裝置通過接收已處理的脈沖信號(hào)，又經(jīng)pwm放大后，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件嚴(yán)格 按照說明書的要求進(jìn)行加工，以滿足圖紙要求的零件加工。所以，伺服系統(tǒng)的精 度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性往往是加工工件表面品質(zhì)，尺寸合格，公差合格的重要保證。 驅(qū)動(dòng)裝置大多數(shù)是開環(huán)式設(shè)備，它由控制器（含功率放大器）和執(zhí)行器組成。而 現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的大多數(shù)機(jī)床都使用交流伺服電機(jī)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。檢測裝置是將位置、 速度、壓力等參數(shù)進(jìn)行分析處理后，依照相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件的運(yùn)作。1.1

13、.6機(jī)床本身數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本身與傳統(tǒng)機(jī)床差不多，都是由床身、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給 傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓或氣壓執(zhí)行裝置、冷卻潤滑裝置等組成，而差別在于數(shù)控機(jī)床存 在參數(shù)檢測裝置。除此之外，數(shù)控機(jī)床的整體布局、外觀造型以及機(jī)構(gòu)的分配等 方面相較于傳統(tǒng)機(jī)床來說都有明顯改變，而這種變化的差異與現(xiàn)實(shí)市場的需求以 及零件的加工需要是分不開的。1.2機(jī)床數(shù)控化改造的意義1促進(jìn)科技進(jìn)步。我國制造業(yè)落后于歐美國家很多年，技術(shù)體系不成熟，各方面都有待加強(qiáng)，機(jī) 床的數(shù)字化改造不僅能提高生產(chǎn)率，而且述能促進(jìn)科技的進(jìn)步和創(chuàng)造力的提升。 2節(jié)約成本因?yàn)槲覈丝诨鶖?shù)較大，每年需要消耗人量的產(chǎn)品，其中與人們生活息息相關(guān) 的鍋，水壺，

14、汽車等消耗很多，機(jī)床的更新不僅能使這些成木降到最低，還能進(jìn)行外貿(mào)出口。3能加工曲線、曲而等復(fù)雜零件，不經(jīng)傳統(tǒng)機(jī)床加工，可以加工。4生產(chǎn)效率高，縮短了一般機(jī)床的生產(chǎn)周期；5加工岀來的零件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，符合加工要求，從而使它的壽命 延長；6使多道工序集中在一起，避免了因搬運(yùn)帶來的一系列問題。7安裝有紅外線裝置，傳感器的組合應(yīng)用可保證機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行。8不僅能夠降低工作強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可同時(shí)看著多臺(tái)機(jī)床)，減 少和縮短了新產(chǎn)品的嘗試生產(chǎn)周期和生產(chǎn)吋間，還能夠快速解決市場的需求。1.3機(jī)床數(shù)控化改造的必要性和前景131必要性在20世紀(jì)70年代末80年代初這段時(shí)期，發(fā)達(dá)國家率先使用數(shù)控

15、機(jī)床并應(yīng)用 于軍用、民用方面，從根本上來說，這是一次技術(shù)層次與實(shí)踐層次的結(jié)合使用。 信息技術(shù)使外軍和民用機(jī)械工業(yè)發(fā)生了深刻的變革，軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品在國際 市場上的競爭得到了極大的提高。而在中國，信息技術(shù)起步較晚，各方面技術(shù)不 成熟導(dǎo)致落后于發(fā)達(dá)國家很多年。例如，在中國的模具制造方面，數(shù)控機(jī)床的擁 有率僅為1.9% (1995),而日本己達(dá)到20. 8% (1994)。而中國制造業(yè)若想取得 重大突破，只靠從國外進(jìn)口機(jī)床設(shè)備是不可行的，只有在根本上解決問題，對機(jī) 床進(jìn)行革新改造，才能促使中國制造業(yè)飛速發(fā)展。這也恰恰表明了機(jī)床數(shù)控化的 必要性和迫切性。從本質(zhì)上來講，數(shù)控機(jī)床是一種高科技產(chǎn)品，它的發(fā)

16、展離不開各方面的進(jìn)步 發(fā)展，這也意味著中國在制造業(yè)全而的改革，意味著中國制造業(yè)整體水平的提高。1.3.2前景近幾年，我國機(jī)床行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長迅速，生產(chǎn)機(jī)床的數(shù)控化率有所提升。但是我國有 機(jī)床4000000左右，1/4臺(tái)機(jī)器是30多歲，的味沒有改造的價(jià)值，更換剩下的的味大 約有70%是數(shù)控改造。一般機(jī)床的革新和改造，都會(huì)使市場的需求量產(chǎn)生變化，對一個(gè) 國家的經(jīng)濟(jì)有指導(dǎo)性的作用。數(shù)控機(jī)床的革新可能會(huì)帶動(dòng)國家的騰飛，老舊機(jī)床的再 倉ij造不僅能起到環(huán)境保護(hù)的作用,還能激發(fā)人的創(chuàng)造性的潛力。目前，我國的數(shù)控機(jī)床很少，大部分是一般機(jī)床（含廢棄）。i般的機(jī)床數(shù)量巨大， 工人的安全隱患比較突出。安全己成為其發(fā)展

17、的主要障礙。安全隱患，機(jī)床內(nèi)在安全， 操作的簡化這些問題需要放在首位去解決。一般的機(jī)床經(jīng)數(shù)控化更新后，操作系統(tǒng)和 操作界而比傳統(tǒng)機(jī)床更簡便，而且操作者的操作過程大量減少，從而減少了因操作不 當(dāng)帶來的一系列事故。減少機(jī)床成本，提高加工效率相對與從國外購買新機(jī)床，一般機(jī)床的革新改造不僅能節(jié)約大量資金，而且在技術(shù) 方面有所加強(qiáng)。其次，機(jī)床的維護(hù)費(fèi)用以及特種機(jī)床的改造更適應(yīng)我國現(xiàn)階段的發(fā)展 需求。依照從前的變革經(jīng)歷，一般機(jī)床數(shù)字化更新之后機(jī)床產(chǎn)出率顯著得到了進(jìn)步。 從前的機(jī)床只需要一個(gè)人來操縱。而變革z后，一名工人最少能同時(shí)操控兩臺(tái)機(jī)床其 至更多臺(tái)機(jī)床。同吋，大大提高了機(jī)床的加工精度，大大減少了人為誤

18、差造成的廢品 率。從國外成熟的經(jīng)驗(yàn)來看，革新改造是處理利用一般機(jī)床最好的方法。數(shù)控機(jī)床的 革新改造是把創(chuàng)新理念與技術(shù)改造結(jié)合起來，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)，突出重點(diǎn)， 全而提高，把安全生產(chǎn)作為技術(shù)改造的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。從中國現(xiàn)況來講，再創(chuàng)造、制 作領(lǐng)域才剛剛起航，而未來的市場前景是非常廣闊的。二.ca6140臥式車床的改造2.1機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)如下圖所示，ca6140型普通車床主要是由主軸箱、進(jìn)料箱、滑箱、刀架、尾 座、傳動(dòng)桿、床身等部件構(gòu)成的。圖1-1 ca6140外形結(jié)構(gòu)圖1、11.床腿2.進(jìn)給箱3.主軸箱4床鞍5屮滑板6刀架7.回轉(zhuǎn)盤 &小滑板9.尾座10床身12.光杠13絲杠14.

19、溜板箱 主軸箱：又稱流漿箱，它是通過電機(jī)的傳動(dòng)扭矩將動(dòng)力作用在主軸上，使其 具有兩種不同方向的轉(zhuǎn)速。他還能將動(dòng)力傳遞到進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。進(jìn)給箱：它包含變速機(jī)構(gòu)，主軸傳遞的動(dòng)力帶動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，來獲取位移量， 從而將刀架進(jìn)行移動(dòng)，完成對加工工件的切割。所述的螺桿和光桿連接進(jìn)料箱和滑箱，將送料箱的動(dòng)力傳遞給滑箱，這樣滑 箱就可以做垂肓育線運(yùn)動(dòng)。光桿是用來加工工件的表面而存在的；相對的，螺桿 被用來加工各式各樣的螺紋。尾座：控制箱車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是在進(jìn)給桿和旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中布置成直線 運(yùn)動(dòng)，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀通過進(jìn)給桿帶動(dòng)橫向運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過螺桿驅(qū) 動(dòng)工具進(jìn)行垂直直線運(yùn)動(dòng)，使車削螺紋。2.2數(shù)控

20、車床的特點(diǎn)由于數(shù)控加工是程序化自主加工的一種加工方法，所以具備下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a自動(dòng)化水平高，能減緩工人的疲勞指數(shù)。數(shù)控車床的加工是依據(jù)編好的車床 程序主動(dòng)實(shí)現(xiàn)加工進(jìn)程的，執(zhí)行的人一邊使用鍵盤、裝配零件、裝配刀具、結(jié)束 主要工序的程序以及運(yùn)行過程，不需要多次反復(fù)的操作加工，疲勞指數(shù)與壓力程 度都能夠大大緩解，勞動(dòng)狀況也可以相應(yīng)的優(yōu)化。b加工水平高、品質(zhì)優(yōu)越可靠，加工誤差均可以掌控在0. 001mm ±下波動(dòng)。數(shù) 控車床傳運(yùn)動(dòng)的相反方向的間隔和絲杠之間的誤差一般可以用數(shù)控配置來施行 補(bǔ)償。所以，數(shù)控車床能夠做到非常較精確的加工。相同規(guī)格的零件加工的規(guī)格 高度統(tǒng)一性精準(zhǔn)，產(chǎn)品優(yōu)良程度高，加

21、工過程十分優(yōu)越，誤差少。c加工速率高。零件的加時(shí)間一般是由數(shù)控化車床的主動(dòng)時(shí)間與協(xié)助時(shí)間兩種 組成。數(shù)控車床能夠大大地降低這兩種加工時(shí)間，所以加工生產(chǎn)速率比普通車床 高很多，精確的多。又因?yàn)檠b配在簡單的位置孔位配置中，可以停止機(jī)器施行零 件的裝配來調(diào)節(jié)加工的時(shí)間可，從而大大降低加工時(shí)間。d零件的加工一般靈敏性能高、準(zhǔn)確度高度化，能夠加工出各種構(gòu)早復(fù)雜的部 件。e數(shù)控化車床有利于加工掌控的時(shí)代化。數(shù)控化車床加工出來的零件，能夠精 確地算出部件的加工時(shí)間，還可以優(yōu)化檢測和加工工具、完成品的護(hù)理任務(wù)。 此外，普通數(shù)控化車床還有下面的優(yōu)點(diǎn)：f車床結(jié)構(gòu)構(gòu)成簡化、操作簡單、加工自動(dòng)化水平高，普通數(shù)控化車床

22、一般按 照系統(tǒng)的命令，自動(dòng)的加工，并且完所需要的進(jìn)給加工速度、車床主軸的工作轉(zhuǎn) 速，加工刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和其他的車床協(xié)助功能。g超高強(qiáng)度的靜止，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和優(yōu)良的高抗指標(biāo)。h使用高效的、優(yōu)良的精度無間隔地傳動(dòng)配置數(shù)控車床來加工的高速、超精度 的過程，在優(yōu)化車床結(jié)構(gòu)的時(shí)侯，對車床傳動(dòng)配置和結(jié)構(gòu)元件也做出了高標(biāo)準(zhǔn)的 要求。i普通化數(shù)控車床適和沒有人的管理的自動(dòng)化加工，這也是普通數(shù)控化車床最 顯著的優(yōu)點(diǎn)和目前的發(fā)展趨勢。“數(shù)控自動(dòng)化”是目前數(shù)控車床發(fā)展的又一個(gè)重 要的目標(biāo)方向。2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的分析機(jī)床傳遞運(yùn)動(dòng)的部分可以分成主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈兩個(gè)大版塊。進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)鏈除了有螺紋進(jìn)給、縱向和橫向驅(qū)動(dòng)

23、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)鏈外，還有刀架傳動(dòng)鏈。2.3.1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈傳輸線ca6140臥式車床主運(yùn)動(dòng)軸我是傳遞到主軸箱由主電機(jī)通過三角皮 帶。在軸i配備了雙向多芯片摩擦離合器mi,這是用來控制主軸的啟動(dòng)，停止 和減刑。軸的運(yùn)動(dòng)i通過離合器ml和軸iiiii傳動(dòng)齒輪到軸iii,然后通過兩條 路線的主軸。滑動(dòng)齒輪z50的高速傳輸線主vi在左邊的位置，和運(yùn)動(dòng)通過齒輪直接主軸。b低速滑動(dòng)齒輪傳動(dòng)路線z50 vi對主軸的右側(cè)，和齒輪離合器m2正，副通 過背輪機(jī)構(gòu)的齒輪運(yùn)動(dòng)主軸束iii-iv-v.之間其次，根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)線表達(dá)式計(jì)算主軸的速度級(jí)數(shù)和速度，主軸可 得到23 (221) 23 = 24個(gè)不同轉(zhuǎn)速。同理，

24、主軸反轉(zhuǎn)12級(jí)。2.3.2螺紋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈ca6140型臥式車床的進(jìn)給傳遞運(yùn)動(dòng)部分，保證機(jī)床車削的四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋、 英制、模數(shù)和直徑的控制。另外，大規(guī)格、非標(biāo)準(zhǔn)、更精密的螺紋可以轉(zhuǎn)動(dòng)。不 同標(biāo)準(zhǔn)螺紋代表不同參數(shù)螺紋的螺距。無論哪種螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)，都必須保證加工過程 中主軸的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)，刀具能精確地移動(dòng)加工螺紋導(dǎo)軌的距離。2.3.3機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈縱向和橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈刀移動(dòng)進(jìn)給實(shí)現(xiàn)通用車削，傳輸線進(jìn)給箱主軸十七傳 輸線和同車公制或英制普通螺紋，然后通過齒輪在十九光桿(同時(shí)，m5和z28 齒輪離合器軸齒輪嚙合十九z56脫離)，然后通過光杠通過溜板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別 對齒輪齒條和橫向進(jìn)給絲杠二十七。兩換向機(jī)構(gòu)，

25、這是由m8,在幻燈片盒m9 和齒輪傳動(dòng)副，用來改變縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別橫向方向。利用饋電機(jī)構(gòu)中的基本節(jié) 距機(jī)構(gòu)和乘法器機(jī)構(gòu)，以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈的不同傳輸線，可獲得64種縱向和橫向 進(jìn)給量。2.3.4刀架的快速移動(dòng)傳動(dòng)路線刀架能快速響應(yīng)是為了使刀具快速移動(dòng)并接近加工位置，從而降低工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度，縮短工人的輔助時(shí)間。當(dāng)操作者需要使刀架快速移動(dòng)時(shí)，可以按操作界 面的按鈕，通過安裝在溜板箱上的刀架來回的移動(dòng)，使刀具的刀尖快速的做橫向 和縱向運(yùn)動(dòng)。x妄也sffi cm : 44寧-a5 鳥導(dǎo)5»£口»s圖1-2 ca6140傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖2.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的改造依照實(shí)際的工時(shí)情況，ca6

26、140普通車床的數(shù)字化變革部分方案是：2.4.1數(shù)控機(jī)床的主軸設(shè)計(jì)一般情況車床的主軸系統(tǒng)使用普通車床的電動(dòng)極提供動(dòng)力，不過裝配了一類 光屯編碼計(jì)算器，主要是由軸的編碼計(jì)算器來進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的信息 傳遞而實(shí)現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)，加工刀具在進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程的關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)，從而完成車削螺 紋的加工。2.4.2改造主軸箱1) 由數(shù)控傳動(dòng)帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；2) 把普通的雙方向摩擦片普通車床離合器轉(zhuǎn)換成數(shù)控離合器；3) 使用不同軸裝配主軸的脈沖編碼計(jì)算器。2.4.3選擇主傳動(dòng)形式由于車床帶傳動(dòng)的主軸傳動(dòng)在小型數(shù)控化車床中，因而能夠避開齒輪的傳動(dòng) 時(shí)造成的局部震動(dòng)與噪音，然而這只適和低轉(zhuǎn)矩的特性要求的數(shù)控主軸中。同

27、時(shí), 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)它利用傳動(dòng)帶上的齒輪按次序嚙合，帶動(dòng)車床帶傳動(dòng)，此輪傳動(dòng) 有相對的摩擦力，因此傳動(dòng)比較精確，傳動(dòng)準(zhǔn)確度高；同時(shí)帶傳動(dòng)的強(qiáng)度高，厚度 薄，質(zhì)量較輕,用于非常高速的傳動(dòng)(傳動(dòng)速度一般50m/s);齒輪傳動(dòng)帶沒必要非 常壓緊，作用在主軸和數(shù)控軸承上的載荷力，傳動(dòng)加工效率高，并且傳動(dòng)的時(shí)候穩(wěn) 定，噪音小，在維修護(hù)理的時(shí)候簡單，同時(shí)不需要潤滑劑潤滑，在普通數(shù)控化車 床上使用范圍廣。2.4.4脈沖發(fā)生器保留原機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在主軸安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器進(jìn)給箱圖2-2主軸箱改造圖當(dāng)數(shù)控車床再進(jìn)行車削螺紋的時(shí)后，車床主軸每轉(zhuǎn)一周車刀就挪動(dòng)一個(gè)螺紋 矩，車床主軸和絲杠同一時(shí)間運(yùn)作，為了確保每

28、次背吃刀量都不亂計(jì)算，所以必 須在車床主軸后端裝配一個(gè)軸作為主軸位置信息的反饋單元。軸脈沖車窗編碼器 計(jì)算器，同軸裝由于然簡單所以不能使加工零件做出原車床的主軸加工孔，因此此次改造普通車床采用不同軸裝配。不同軸裝配時(shí)應(yīng)該注意主軸脈沖編碼計(jì) 算器的引導(dǎo)軸與數(shù)控車床主軸按1 ：1無間隔的柔性傳動(dòng)帶聯(lián)接操作。操作過程 屮車床主軸平穩(wěn)運(yùn)行。2.4.5進(jìn)給系統(tǒng)的改造原料箱被取消，原來的螺絲是用滾珠絲杠代替，和一對齒輪減速，在其結(jié)束， 然后與步進(jìn)電機(jī)連接。一般車床的進(jìn)給傳遞大多數(shù)是由齒輪來傳導(dǎo)完成的。隨著 進(jìn)給轉(zhuǎn)變級(jí)別的增長，齒輪的對數(shù)和齒輪的操控結(jié)構(gòu)數(shù)有明顯的增多。傳動(dòng)鏈過 長，不僅會(huì)使進(jìn)料箱結(jié)構(gòu)變得復(fù)

29、雜，而1還會(huì)因齒輪間隙的累積，反向間隙增大， 降低了反向定位精度。進(jìn)給系統(tǒng)的改換主要是為了減少進(jìn)給箱內(nèi)齒輪的成對數(shù)目, 縮短進(jìn)給傳動(dòng)鏈，使其定位精度有所加強(qiáng)。因此大多數(shù)的變動(dòng)是去除飼料盒。而 滾珠絲杠副替換成普通絲杠副，是因?yàn)闈L珠絲杠副具備傳動(dòng)精度高、轉(zhuǎn)速高、調(diào) 整較靈活、壽命長，能夠消除裝配帶來的間隙等優(yōu)點(diǎn)。2.4.6導(dǎo)軌副設(shè)計(jì)導(dǎo)軌上栓有一條塑料帶，滑動(dòng)導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)大，由于動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度 變化頻繁，致使摩擦損耗大，低速時(shí)容易岀現(xiàn)緩慢移動(dòng)的現(xiàn)象，間接使工件的精 度不準(zhǔn)確和出現(xiàn)大的偏差。原移動(dòng)部件l采用聚四氟乙烯軟帶粘接。該軟帶具有 摩擦系數(shù)小、動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差小、元件運(yùn)行平穩(wěn)、無爬行現(xiàn)彖

30、、定位精度高的 優(yōu)點(diǎn)。避免了振動(dòng)出現(xiàn)，降低了加工工件的表面粗糙度，從而使刀具的使用壽命 得以延長。該軟帶耐磨，具有良好的包埋性能，和它搭配的金屬導(dǎo)軌面不會(huì)受到 它的牽引。并且該軟帶表面光滑，具有自潤滑性，一旦機(jī)械岀現(xiàn)故障，導(dǎo)軌不會(huì) 因此發(fā)生事故。2.4.7選擇絲杠后支承軸承車床后支承軸應(yīng)采納能夠主動(dòng)調(diào)心的雙列向心的球面型球軸承拆卸，雙列向 心的球面型球軸承不僅能夠承受橫向載荷和經(jīng)向載荷力，最重要的是可以消除由 于裝配中造成的誤差，直線測量誤差，加工過程中的因切削力變形而造成的主軸 和軸承兩者間的互相干預(yù)，所以主動(dòng)調(diào)節(jié)各自的部位，從而保障了絲杠的精確 度2.4.8刀架選型木設(shè)計(jì)的車床刀架可以安裝

31、4把車刀，數(shù)控機(jī)床所有運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)都是通 過計(jì)算機(jī)的指令來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)幽指令后，電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，在蝸桿軸的 傳動(dòng)下渦輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架體、絲杠、渦輪都是連接在一起的，于是刀架體升高 與底座z間的嚙合分開，與此同時(shí)轉(zhuǎn)位套剛好轉(zhuǎn)動(dòng)160度，球頭銷進(jìn)入轉(zhuǎn)位套的 槽中帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)動(dòng)到計(jì)算機(jī)指定的車刀時(shí)，組定位銷與粗定位盤進(jìn) 行定位，固定刀架使其無法轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)信體負(fù)責(zé)發(fā)信，屯刷負(fù)責(zé)判斷位置，它們構(gòu) 成譯碼器，這種刀架結(jié)構(gòu)是我們現(xiàn)在最常用，此刀架的轉(zhuǎn)位是通過液壓缸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn) 位1電機(jī)；2-安全離合器；3-蝸輪蝸桿副；4-內(nèi)裝信號(hào)盤；5-刀架；6-螺母；7-端齒盤圖4t螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架圖圖4-2

32、ld4-cko62o四方刀架外形及結(jié)構(gòu)圖外形尺寸及安裝尺寸:型號(hào)尺寸a |e e d |d】bd4-ckd620 122 48 22 80 15 8 52 64 94 8 78 9 248 138 80 26.5 60»*#»：型號(hào)電動(dòng)功率w電機(jī)轉(zhuǎn)速 r/minld4-ckd6203014000.2壽命換刀時(shí)間6)欲)90°180°270*>3000002.533.5圖4-3 ld4-ck0620四方刀架參數(shù)表圖ld,型系列立式電動(dòng)刀架采用渦輪蝸桿傳動(dòng)的嚙合上下牙齒及工作原理螺旋夾緊。它在轉(zhuǎn)位速度、定位精度、扭矩等方面得到數(shù)量性的改變?；魻栐?

33、于信件的移位，使用壽命長。充分滿足和使用工具的載體，是設(shè)計(jì)的要求，對其 要求的夾緊力須超過4000n。b需要轉(zhuǎn)型的四個(gè)方向和c重復(fù)定位精度不超過0. 005mm2.4.9滾珠絲杠副滾珠絲杠副一但被污染或者有其他的東西進(jìn)入都會(huì)加快滾珠絲杠副的磨損。 所以，必須用防塵裝置把其他異物隔離到外面，以此保障滾珠絲杠軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 其他方面，即便是無其他的雜質(zhì)，浮塵岀現(xiàn)的時(shí)候，滾珠的螺母的兩面也必須添 加防塵圈。加不加是根據(jù)使用者自己的使用需求所決定的。(1) 滾珠絲杠副應(yīng)用屮的注意事項(xiàng)：滾珠絲杠副的滾珠螺母必須在有效行程內(nèi)來冋移動(dòng)。特殊情況吋需要在行程 的兩面加上限位。這種情況是為了防止螺母與絲杠軸分開

34、，以至于滾珠掉落。 滾珠絲杠副有優(yōu)點(diǎn)，就是傳動(dòng)的效率特別好，但是缺點(diǎn)是沒有自鎖功能。常常是 在垂直的方位上使用的。就像部件的重量沒有添加平衡，所以為了避免電動(dòng)機(jī)沒 電或者電動(dòng)機(jī)損壞后無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致部件因?yàn)楸旧淼闹亓砍霈F(xiàn)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。為 了解決這一問題，我們通常采取蝸輪蝸桿傳動(dòng)。另外有時(shí)采用液壓式電器制動(dòng)器, 特殊時(shí)用超越離合器。(2) 滾珠絲杠副安裝期間應(yīng)注意問題滾珠絲杠副的作用是承載軸向的載荷。但是徑向的力和彎矩會(huì)使它產(chǎn)生一些 不好的負(fù)荷。例如，在滾珠絲杠副的的附加表面上的接觸力，這些負(fù)荷有可能讓 滾珠絲杠副徹底的壞掉，不能使用。所以滾珠絲杠副在安裝期間必須注意問題。第一就是兩條線必須平行，

35、即絲杠的軸線和相適應(yīng)的導(dǎo)軌軸線。另外還必須 達(dá)到三點(diǎn)一線，即銃床上的兩面的軸承座和螺母形成直線。第二螺母必須與軸承靠的特別近，但是螺母的安裝必須注意以下的問題首先 起到輔助作用的外套不能比絲杠的底徑0.10. 2mm,其次是起到輔助作用的外 套在應(yīng)用是必須緊緊的與絲杠螺紋軸肩在一起，在安裝與卸下時(shí)不能用特別大的 力氣防止損壞。三.機(jī)械計(jì)算部分本次設(shè)計(jì)將一臺(tái)ca6140普通機(jī)床改造成微機(jī)數(shù)控機(jī)床，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制, 具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，具有降速控制功能，其他設(shè)計(jì)參數(shù)如下：最大回直徑:400 mm電機(jī)功率:7.5kw快速進(jìn)給:縱向 2.4m/min切削速度:定位精度:0.015mm移動(dòng)部件重量

36、:縱向:800n橫向600n加速時(shí)間:機(jī)床效率:3.1選擇脈沖當(dāng)量根據(jù)機(jī)床精度要求脈沖當(dāng)量，縱向0.01mm/脈沖,橫向?yàn)?.005mm/脈沖3.2計(jì)算切削力 3.2.1縱切外圓1主切削力(fz)計(jì)算由金屬切削原理可知 切削率：p：電機(jī)功率7.5kwn:主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率取：n =0.78pc切削功率 pc=0.78x7.5=5.85kw又/ pc=fzv fz=v式中:v切削速度v=100m/minfzpc/v 二 60 xpcxl 000/v=351 on3.2.2橫切端面主切削力fz',可取縱切的1/2fzz = l/2fzl/2x3510=1755n又 vx fz :fy =1:

37、0.4:0.25fx 二0.4 fz =0.4 x 1755=702nf y' =0.25 fz =0.25 x 1755=438.75nfx=025fz=0.25x 1755=877.5nfy=0.4fz=0.4 x3510=1404n3.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 3.3縱向進(jìn)給絲杠1 計(jì)算進(jìn)給牽引力fm縱向進(jìn)給的綜合型導(dǎo)軌采用三角型或綜合導(dǎo)軌：(fz+g)fm=kfx+f(3.1)g 移動(dòng)部件的重量(n)廣一導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌形式而不同k考慮顛復(fù)力距影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù).仁0.16則 fm= 1.15x877.5+0.16(3510+800)= 1698.75n2 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)

38、載cc=vtfwfm選用滾珠絲杠副的直徑d.時(shí)必須保證在一定軸向負(fù)載作用下絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象.這個(gè)軸向負(fù)載的最大值稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù) 載 c 可 用 c= vz(3.3)l=(3.2)fw.fm60nt106(3.4)1000vsl0(3.5)式屮滾珠絲杠導(dǎo)程l=6mm.可取最高進(jìn)給速度的(1/2- 1/3)此處vs=0.5x0.5=0.25m/mint:使用壽命按15000h計(jì)算l:壽命以1()6轉(zhuǎn)為1單位fw:運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取fw: 121.5 取 fw=1.3n=1000x0.256=42r/min60x42x1500010"=

39、38小時(shí)c=vz .fw.fmc=v38 x 1.3x 1698.75=7508.473 滾珠絲杠螺母的選型查vv精密機(jī)床配件系列山東濟(jì)寧選取滾珠絲杠公稱直徑為1)40選用的型號(hào)為cdm4006-2.5其額定動(dòng)載荷15470n,所用強(qiáng)度足夠用4 .效率計(jì)算tan rtan （廣 + 0）n二(3.6)式中摩擦角r=2° 44'6",式中:i絲杠螺旋升角r摩擦角滾珠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)， f=().()()3().004 r摩擦角約為1()分 式中:r 螺旋角 cdm4006r=2c44z6#r:摩擦角取10分tan2°44'. . _n=-=94.24

40、%tan(2°44, + 10)5 剛度驗(yàn)算先畫出縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式如圖圖31縱向進(jìn)給計(jì)算簡圖最大牽引力為1698.75n,支承間距l(xiāng)= 1700mm絲杠螺母及軸承均采用預(yù)緊，預(yù)緊力為最大牽引力為1698.75n.l=fm.l0ef(3.7)式屮：fm工作負(fù)載(n)l.:滾珠絲杠l=6mme:材料彈性模數(shù)對鋼e=20.6x 106(n/mm2)f:滾珠絲杠面積mm?f=l/4nd2=l/4 ji x402=1256mal=1698.73x620.6 xl()6x 1256.0=0.394 x 104mm2再算滾珠絲杠總長度上拉伸或壓縮的變形量5 mm8=0.394x10-4xl

41、/6=0.011對滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉拉伸，拉壓剛度可提高4倍其實(shí)際變量夕二 1/4x0.011=2.75 x io-3mm36 =0.00756mmv定位精度 0.015mm 3.3.2橫向進(jìn)給絲杠1 計(jì)算進(jìn)給牽引力fm橫向?qū)к墳檠辔残螌?dǎo)軌其計(jì)算公式如下：fm=kfx+ f (fz+2fy+g)式中k:考慮顛復(fù)力矩的影響實(shí)驗(yàn)系數(shù)k=l4廣:導(dǎo)軌上摩擦系數(shù)為/，=0.2,g，移動(dòng)部件重量g二600nfm= 1.4 x 702+0.2(1755+2 x 438.75+600)= 1629.3n2 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載(n)1000vs n=:1000x0.25x0.5二=31.25lo4=28.125t

42、60x31.25x15000l=106c=v28.125 x1.2x1629.3=5865.48n3. 選擇滾珠絲杠螺母副查vv精密機(jī)床配件系列 >> 叢書山東濟(jì)寧選用滾珠絲杠為cdm2504-2.5其額定的動(dòng)載荷為6638d=25mm dx =24.5mm 循環(huán)列數(shù)為 ix2.5x2 coa= 16826 螺旋導(dǎo)程角 r=arctan =arctan r=2° 55 選擇精度等級(jí)為 3 級(jí)兀d34 x254. 傳動(dòng)效率的計(jì)算tanr =tg2° 55z/tg(2° 55' + 10')二0.945 tan(r + )5. 剛度計(jì)算橫向

43、進(jìn)給絲杠方式，如圖所示最大牽引力為2612.1n支承間距l(xiāng)=450mm因絲杠長度較短不需要預(yù)緊圖32橫向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡圖1滾珠絲杠的拉伸或壓縮變形量二0.6448 x 10 yfml 二 1629.3x4"ef20.6x106x/4x252滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉伸=1/4x0.007254=0.00183=0.0054小于定位精度定位精度為0.0153.4齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算 341縱向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算已確定縱向脈沖當(dāng)量s =0.01 ,滾珠絲杠導(dǎo)程l=6mm和步距角0.75, 可計(jì)算出i.360莎 360x0.01 no,=z6-=-65r=0-8可選定齒輪的齒數(shù)為i=zl/z2=32/40或

44、20/25d=mz=64 zl=32 z2=40 或 zl=20 z2=35d2=70 3.4.2橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算已確定橫向脈沖當(dāng)量s =0.005mm/step,滾珠絲杠導(dǎo)程l二4mm和步距角0.75，可計(jì)算岀傳動(dòng)比izl=21 ,z2=35.36()血 360x0.005 0b 丄 00.75x43.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型3.5縱向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算計(jì)算簡圖見滾珠絲杠選擇中簡圖.傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量丿£ (kg.cm2)由此式計(jì)算je =j 1+(zl/z2)2js+j2+g/g(l/2e)2(3.7)式屮:j齒輪zl的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.j2齒輪z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量js絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)

45、慣量g工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量(n)l絲杠的導(dǎo)程jl=0.78x10_3xdl4 xb= 0.78x10"3x6.44 x2=2.62kg.cmj2=0.78x10_3xd24 xb=0.78x 10_3 x84 x2=6.39kg.cm2js=078x10_3xd4 xl=0.78x10_3 x44 x 170=339946kg.cmg=800n代入式中j=2.62+(32/40)2 33.946+6.39+800/9.8(0.6/2 兀)2 =28.91kg.cm2電機(jī)力矩的計(jì)算機(jī)床在不同工況下,其所需要的轉(zhuǎn)距不同，下面分別按各階段計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需要的力矩m起m 起二

46、mmax+mf+m0(3.8)式中:m起快速空載啟動(dòng)力矩(n.m)mmax-折算到電機(jī)軸上的加速力矩(n.m)mf折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩(m.m)起動(dòng)加速時(shí)間ta=30msmmax= je .e= jex 10 -60血_ v max .ohnmax=和360比一傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgcm2)£ 一電機(jī)最大角加速度nmax電機(jī)最大轉(zhuǎn)速(r/min)血一脈沖當(dāng)量%步進(jìn)電機(jī)的步距角v max .3bnmax=血.3602400x0.750.01x360=500r/minmmax=28.9x500_ xj0-2 =504.4n.cm(60/2x30xl03)mf

47、二f0l0_fgl02兀"i2切f.導(dǎo)軌摩擦力(n)了發(fā)g運(yùn)動(dòng)部件總重量(n)i 齒輪降速比按i=zl/z2計(jì)算n 傳動(dòng)鏈總效率一般n二0.70.85取0.8mf二0.16x800x0.62x0.8x125= 12.22n.cm附加摩擦力m0皿0="0.厶0(_于)、2勿式中fp0滾珠絲杠預(yù)加載荷一般取l/3fmfm為進(jìn)給牽引力(n)l0滾珠絲杠導(dǎo)程(cm)n滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)傳動(dòng)效率94.24%m0=fp0.l02md-72) =l/3f0x")2兀mmo 二x(l-0.92)1/3x169&73x062 x 0.8x1.25: m起=mmax+mf+m0

48、=504.4+1222+1028=5269ncm(2) 快速移動(dòng)時(shí)所需力矩m快a=m f+mo“ 廣(fz + g) “ 06x(3510 + 800)“a mqqzm f = xlo =xo.6=65.88n.cm2兀爪2,tx 0.8x1.25(3) 最人切削力負(fù)載時(shí)所需力矩m切m 切二m/'+m0+mtmt=f max 厶02 兀r)i式中fmax-進(jìn)給方向上的切削力取fx=877.5nmt 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩(n.cm)mt 二877.5x062x0.8xl.25v=83.84(nxm)m 切二mt+m0+mt=65.88+10.28+83.84= 160n.cm從上

49、面可以看出m起，m快，m切，三種情況下，以快速空載時(shí)所需力矩最大，以此項(xiàng)工作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)(4) 計(jì)算電機(jī)空載轉(zhuǎn)動(dòng)和切削堵的工作頻率=4000hz門 looovmax 1000x2.4t|z 60血-60x0.01/<t)=1000vs60劭= 1000x 0.5/60 x 0.0 l=833hz(5) 步進(jìn)電機(jī)的選擇對于工作方式為五相十拍的步進(jìn)電機(jī)mjmax=m max=526.9/0951=554.048查表選用130bf001型直流步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)距為930n.cm,滿足其要求:3.5.2橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型(1) .步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算橫向計(jì)算簡圖見滾珠絲杠選擇中的簡圖

50、,傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量丿£ (kg.cm2)可由此式計(jì)算：后j1+/z2)2 js+j2+g/g(l0/2 兀)2式屮:j1 齒輪zl的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j2齒輪z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量js 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量g 工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量(n)l0 絲杠的導(dǎo)程jl=0.78x10-3 xdl4 xli =0.78x 10x4.22 x2=0.485kg.cm2j2=0.78x 10_3xd24 xli =0.78x io-3 x74 x2=3.746kg.cm2g=600n, js=0.78x10-3 x2.52 x45=1.37kgcm2j£=j1+(z1 億 2) js+j

51、2+g/g(l()/2 ji)2 =0.465+(0.6)2 1.37+3.746+600/10(0.4/6.28)2 je =2.414kg.cm2(2) 電機(jī)力矩的計(jì)算：機(jī)床在不同工況下其所需的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各段計(jì)算1快速空載起動(dòng)時(shí)所需的力矩m起m, =mmax+mf+mommax= je.e= je x '"max ()-26()他vmaxxob 1200x0.75 _.w.nmax=500r/min血 x3600.005x360mmax=2414x 60x30x10- m21n-cm折算電機(jī)軸上的摩擦力力矩mfmf=f0l02兀m0.16x600x(x42x3.

52、14x5/3=4.58n.cm附加摩擦力矩mom0=fpo.lo2切(1!3fm2xo.8x5/3(1-7=x(l-0.92)=11.07ncm2-xo.8x5/3mmax=42.1+4.58+11.07=57.75n.cm(3) 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩m快m快二+m0w fqlq fg a contmf=4.58n.cm2切2加mo 二 1 /3fm/2paini(l -n2)= 11.07n.cmm 快=4.58+11.07=1565ncm(4) 最大切削負(fù)載所需力矩m切m 切二 mf+mo+mt“ f&o702x0.4mt 二一-二二 33.4n.cm2 切 2x 3.14x 0.8

53、x5/3m仁如如=wz + g)二 0.16(1755 + 600) = , ? %n cm2 兀皿2龍2x34x0.8x5/3m 切=33.4+17.96+11.07=62.43n.cm上面計(jì)算可以看出m起，m快，和m切三種工況下，以最大切削負(fù)載所需力矩m切作為選用電機(jī)的依據(jù)當(dāng) 步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)a = m切/mmaxmjmax 二 m / a =62.43/0.951 =6564fk=1000v max60血_ 1000x1260x0.005m000hz1000x0.2560x0.025=833hz步進(jìn)電機(jī)數(shù)三相四相五相六相數(shù)3648510612芯m起叫0.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.866選用90bf002其最大靜轉(zhuǎn)距為400滿足要求:四微機(jī)控制部分在普通車床ca6140基礎(chǔ)上加數(shù)控部分，以使其成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,以完成