C6132普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)說明書及CAD圖紙資料

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 班級 專業(yè) 機(jī)電一體化一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 c6132普通車床數(shù)控化改造二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) 學(xué)院內(nèi)四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求1、x、z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造設(shè)計(jì)（脈沖當(dāng)量為0.005和0.01mm）2、典型零件加工工藝五、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量1、設(shè)計(jì)工作量不少于a0圖紙1.5張2、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1份（含數(shù)控加工程序）、約2萬字3、所有設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說明書和加工工藝須交打印稿 指導(dǎo)老師 教研室 批準(zhǔn)日期 目錄引言- 1 -1.緒論- 2- 2數(shù)控機(jī)床優(yōu)勢概述- 2 -2.1數(shù)控機(jī)床改造的意義- 6 -2.2 車床數(shù)控化改造的特點(diǎn)- 8 -2 車床數(shù)控改造的總體構(gòu)思與

2、技術(shù)方案- 8 -2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)- 9 -2.2 總體方案的論證- 9 -2.3 總體改造方案的確定- 9 -2.6 機(jī)械部分的改造- 10 -2.7 數(shù)控部分的改造- 10 -3數(shù)控化改造的內(nèi)容- 11 -3.1進(jìn)給軸- 11 -3.2主軸- 13 -3.3刀架- 16 -3.4 潤滑- 17 -3.5 機(jī)床防護(hù)- 18 - 18 -4 光柵尺安裝與調(diào)試- 19 -4.1 光柵尺的安裝- 19 -4.2 光柵尺的校正- 19 -5 參考點(diǎn)的建立- 19 -6 如何提高數(shù)控機(jī)床精度?精度不夠如何改進(jìn)?- 20 -7 結(jié)論- 22 -引言 數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著

3、巨大的作用，很好的解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精密，批量小，多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的和、加工質(zhì)量。大幅度的提高生產(chǎn)效率。但從目前企業(yè)面臨的情況看，因數(shù)控機(jī)床間隔較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。另外從目前國內(nèi)機(jī)床使用的現(xiàn)狀來看，普通機(jī)床擁有量巨大，在生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床相對于普通機(jī)床的優(yōu)勢較為明顯，而由于數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，所以有必要對普通機(jī)床加以數(shù)控改造，使之能完成數(shù)控機(jī)床能完成的部分生產(chǎn)任務(wù)。因此，我大膽的提出了對普通c6132車床的數(shù)控化改造。 c6132普通車床是普通機(jī)床中比較有代表性的機(jī)床，它在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有其先天性的不足。如剛度低、抗振動(dòng)性差、滑動(dòng)摩擦阻力較大及傳動(dòng)元件

4、存在間隙等，因此需要有目的地改造，以滿足數(shù)控機(jī)床最基本的要求，這也是本文主要討論的問題。對要改裝成通常加工用的數(shù)控機(jī)床，一般只在進(jìn)給系統(tǒng)作改進(jìn)。 1.緒論 數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機(jī)床，而去購買昂貴的數(shù)控機(jī)床，勢必造成巨大的浪費(fèi)。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造大有可為。

5、金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的一個(gè)主要設(shè)備。它擔(dān)負(fù)的工作量，約占機(jī)器總制造量的40-60%。機(jī)床的計(jì)術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 金屬切削機(jī)床是人類在改造自然的長起生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。近些年來我國機(jī)床工業(yè)已取得很大成就。但和世界先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。主要表現(xiàn)在大部分高精度和超密機(jī)床的性能還不能滿足要求。精度保持性也很差。特別是高效自動(dòng)化和數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量，技術(shù)水平和質(zhì)量等方面都明顯落后。我國的技術(shù)人員素質(zhì)還跟不上現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)飛速發(fā)展的需要。 通過寫這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用機(jī)械課程設(shè)計(jì)和其它課程地理論和實(shí)際知識，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般能力，樹立了正確

6、的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了分析和解決問題的能力。 學(xué)會(huì)了從機(jī)械功能的要求出發(fā)，會(huì)合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型，制定設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算的工作能力。確定它的尺寸，形狀，結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝，使用，維護(hù)，經(jīng)濟(jì)和安全等問題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力，機(jī)床設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識，所進(jìn)行的創(chuàng)造性的勞動(dòng)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，使用部門對機(jī)床的要求也在不斷地提高，而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，又為制造部門創(chuàng)造了實(shí)現(xiàn)使用要求的條件，從而使機(jī)床的設(shè)計(jì)與制造獲得了迅速的發(fā)展。 機(jī)床設(shè)計(jì)也是從低級到高級發(fā)展的。在開始設(shè)計(jì)機(jī)床的最初階段，主要考慮這樣兩點(diǎn)：首先，為了加工出一定形狀的工件，必

7、需保證刀具與工件之間具有一定的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系；其次是機(jī)件要有足夠的強(qiáng)度。過了一段時(shí)間以后，又提出對機(jī)床幾何精度的要求。這時(shí)的機(jī)床設(shè)計(jì)與制造是在滿足機(jī)床幾何精度要求的前提下，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者用類比的方法進(jìn)行的，可統(tǒng)稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 隨著科學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)展和工藝水平的提高，尤其是先進(jìn)刀具的出現(xiàn)，使機(jī)床向高速，大功率的方向發(fā)展。因此，對機(jī)床的精度和生產(chǎn)率等方面要求也就越來越高。于是，又相繼提出了一些設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)必須考慮的問題，如機(jī)床的精度問題，剛度，抗?fàn)幮?，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，熱變形，噪音，磨損等等。對于這些問題的研究主要是通過機(jī)床性能實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的。通過實(shí)驗(yàn)，分析它們的規(guī)律性，分析影響機(jī)床性能的主要原因和尋求解決問

8、題的方法。這時(shí)的機(jī)床設(shè)計(jì)是以實(shí)物測試和模型實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行的。與此同時(shí)，把技術(shù)科學(xué)中的理論應(yīng)用到機(jī)床設(shè)計(jì)中來，初步建立起機(jī)床的基礎(chǔ)理論。對于機(jī)床設(shè)計(jì)，顯著地提高了機(jī)床的性能。 近些年來，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就，為機(jī)床設(shè)計(jì)提供了大量的測試數(shù)據(jù)，理論研究也進(jìn)入了新的階段，尤其是電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使機(jī)床設(shè)計(jì)開始進(jìn)入計(jì)算機(jī)輔助(cad)和優(yōu)化的間斷。 通過寫這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)工作的基本技能的訓(xùn)練，提高了分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一定條件2數(shù)控機(jī)床優(yōu)勢概述2.1數(shù)控車床改造的意義我國現(xiàn)在擁有數(shù)量多達(dá)300多萬臺的通用機(jī)床，其中大部分機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度與先進(jìn)設(shè)備相

9、比不高，要想在幾年內(nèi)大量地用數(shù)控機(jī)床來更新，無論在資金上還是技術(shù)力量上都是難以實(shí)現(xiàn)的。但如果利用數(shù)控技術(shù)根據(jù)需要對現(xiàn)有機(jī)床加以改造，不僅能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)化，提高機(jī)床的加工精度，而且投資少、見效快，適合我國的生產(chǎn)力水平。因此，利用數(shù)控技術(shù)改造舊設(shè)備已成為我國推廣全功能數(shù)控機(jī)床的過渡手段。2.2普通車床數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn) 機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控

10、機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。 數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)： (1) 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件

11、或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。 (2) 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； (3) 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；(4) 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間； (5)機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)效率高（一般為普通機(jī)床的35倍）；(6) 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度改善勞動(dòng)條件； (7) 對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成： (8) 主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種

12、切削加工的機(jī)械部件。(9) 數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、crt顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 (10) 驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。(11)輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺、

13、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。(12) 編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。 還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；數(shù)控改造費(fèi)用低；機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限；可充分利用現(xiàn)有的條件；可以采用最新的控制技術(shù)；交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需等優(yōu)點(diǎn)。 數(shù)控機(jī)床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。 我國是一個(gè)機(jī)床大國，有三百多萬臺普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)

14、差，性能落后，單臺機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、pc技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國經(jīng)濟(jì)資源有限，國家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，

15、又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國的國情。 1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性和實(shí)用性。3數(shù)控化改造的內(nèi)容車床數(shù)控化改造的主要內(nèi)容和主要結(jié)構(gòu)形式如下：3.1進(jìn)給軸的改造 普通車床的x軸和z軸均由同一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，走刀運(yùn)動(dòng)經(jīng)走刀箱傳動(dòng)絲杠及溜板箱，獲得不同的工件螺距即z軸運(yùn)動(dòng)；走刀運(yùn)動(dòng)經(jīng)走刀箱傳動(dòng)光桿及溜板箱，獲得不同的進(jìn)刀量即x軸運(yùn)動(dòng)。普通車床數(shù)控化改造時(shí)一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用進(jìn)給伺服（或步進(jìn)）傳動(dòng)鏈分別代替，具體體現(xiàn)為： z軸：縱

16、向電機(jī)減速箱（或聯(lián)軸器）縱向滾珠絲杠大拖板，縱向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量和螺距。x軸：橫向電機(jī)減速箱（或聯(lián)軸器）橫向滾珠絲杠橫滑板，橫向按數(shù)控指令獲得不同的走刀量。 改造后整個(gè)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度在保證機(jī)床剛性的前提下，與滾珠絲杠副的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式、機(jī)床導(dǎo)軌的精度情況等有很大的關(guān)系。 (1) 滾珠絲杠副的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式 普通車床大多采用的是t型絲杠等滑動(dòng)絲杠副，與滾珠絲杠副相比摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低，不能適應(yīng)于高速運(yùn)動(dòng)。另外由于磨損快，造成其精度保持性和壽命低等等，在進(jìn)行普通機(jī)床數(shù)控化改造時(shí)往往都將其更換為滾珠絲杠副。滾珠絲杠副有以下一些特點(diǎn)：摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.900.96

17、；若使用的絲杠螺母預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高傳動(dòng)剛度；摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，動(dòng)靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；磨損小、壽命長、精度保持性好。但應(yīng)注意，由于滾珠絲杠副不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此絲杠立式和傾斜使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置或平衡裝置。 滾珠絲杠副根據(jù)其滾珠的回轉(zhuǎn)方式可以分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)形式又可以分為雙螺母和單螺母。在進(jìn)行改造時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況和結(jié)構(gòu)形式來定，由于外循環(huán)式絲杠副螺母回珠器在螺母外邊，所以很容易損壞而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，而內(nèi)循環(huán)式的回珠器在螺母副內(nèi)部，不存在卡死和脫落現(xiàn)象

18、。由于雙螺母不僅裝配、預(yù)緊調(diào)整等比單螺母方便，而且其傳動(dòng)剛性比單螺母也好，所以只要結(jié)構(gòu)和機(jī)床空間滿足要求，在普通機(jī)床數(shù)控化改造中多選內(nèi)循環(huán)式雙螺母結(jié)構(gòu)。 改造時(shí)各軸滾珠絲杠的直徑一般都是與原t型絲杠直徑相近，對有特殊要求的機(jī)床還應(yīng)根據(jù)桿系的穩(wěn)定性計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速，最終確定滾珠絲杠的直徑。絲杠導(dǎo)程在滿足機(jī)床改造后性能的前提下越小，對機(jī)床的傳動(dòng)精度越有利。機(jī)床的傳動(dòng)精度在保證機(jī)床剛性的情況下，與絲杠副本身的精度和軸承布置形式有很大的關(guān)系，一般在普通機(jī)床改造中絲杠副選p4級即可滿足要求，特殊精密機(jī)床選p3級甚至更高。絲杠副軸承常見的布置形式根據(jù)不同的需要可以分為以下幾種.圖a中為雙推自由式。這種安裝方

19、式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲杠，如數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)中。 .圖b中為雙推簡支式。其軸向剛度較低，使用時(shí)應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。c為雙推雙推式。這種布置方式絲杠副得支承剛性最好，通過軸承的預(yù)緊力預(yù)拉伸絲杠，以減少絲杠熱變形的影響。這種方式多用在絲杠長度不大得情況，但設(shè)計(jì)時(shí)要注意提高平面球軸承的承載能力、支承剛度以及絲杠裝配時(shí)的預(yù)拉伸量，否則會(huì)影響軸承壽命，同時(shí)也會(huì)因?yàn)轭A(yù)加負(fù)載得不易控制而增加電機(jī)的附加扭矩。d為單推-單推式，推力軸承分別安裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力

20、。特點(diǎn)是軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推-雙推式低。 (2）機(jī)床導(dǎo)軌 普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時(shí)間后都會(huì)有不同程度的磨損，對機(jī)床傳動(dòng)精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對其進(jìn)行數(shù)控化改造的同時(shí)必須針對機(jī)床導(dǎo)軌狀況進(jìn)行必要的檢修處理，對于磨損較嚴(yán)重的更要進(jìn)行大修，即進(jìn)行磨削、淬火、貼塑、配刮等處理，同時(shí)采用合理的潤滑，充分保證其精度。 (3）電機(jī)與絲杠的聯(lián)接 在滿足機(jī)床要求的前提下，為減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動(dòng)誤差，我們多將電機(jī)與絲杠副通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接，這要根據(jù)改造中實(shí)際情況來定。一般對于小型車床如c6116型，由于空間尺寸有限，特別

21、是x軸，電機(jī)與絲杠副不能直聯(lián)，多采用齒輪副或同步帶論來傳動(dòng)；對于大型車床如c6150，床身長5米的車床，由于絲杠較長，直徑較大，除了要考慮傳動(dòng)力的問題，還要考慮其低速性能及加減速慣量匹配的問題，往往電機(jī)都要通過幾級減速來傳動(dòng)。無論是采用齒輪還是同步帶論來傳動(dòng)，其傳動(dòng)間隙的消除是比較關(guān)鍵的。齒輪傳動(dòng)中常用的方法有錯(cuò)齒消隙法、偏心軸調(diào)整法等等，同步帶論傳動(dòng)中多采用調(diào)整中心距或張緊輪消隙法。 3.2主軸部分的改造 車床主軸帶動(dòng)工件以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)是車削加工中的主運(yùn)動(dòng)，消耗機(jī)床大部分動(dòng)力。普通車床由主電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)，經(jīng)主軸變速箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸箱經(jīng)手動(dòng)或自動(dòng)變速獲得（924）級轉(zhuǎn)速，通過電磁或液壓離

22、合器操縱主軸的變速和正反轉(zhuǎn)；而數(shù)控車床主軸箱由電主軸或傳統(tǒng)機(jī)械主軸單元加變頻電機(jī)和變頻器組成。普通車床在數(shù)控化改造時(shí)大部分情況下保留原主軸箱，不做改動(dòng)或少做改動(dòng)。如需改動(dòng)則要注意以下幾點(diǎn)： 如原主軸含液壓操縱主軸的變速、正反轉(zhuǎn)和潤滑功能，則需對其增裝單獨(dú)普通電機(jī)加以驅(qū)動(dòng)，避免液壓系統(tǒng)受到主電機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變換而失靈。 如不需要原有機(jī)械變速換擋時(shí)，則需將主軸箱內(nèi)齒輪組固定在一恒定的速度鏈上，摩擦片也應(yīng)焊死以免因?yàn)檎`操作出現(xiàn)事故。 機(jī)床能否進(jìn)行螺紋加工是主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一重要部分，傳統(tǒng)車床加工螺紋時(shí)往往是通過掛輪組來完成，加工不同的螺紋則需不同的掛輪組，操作起來十分麻煩。改造時(shí)如圖2，我們通

23、常在主軸末端或掛輪架處增裝一光電編碼器，其轉(zhuǎn)速與主軸轉(zhuǎn)速一致，主軸轉(zhuǎn)一周，光電碼盤轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，通過反饋給系統(tǒng)控制進(jìn)給軸與主軸的同步性，從而加工出理想螺距的螺紋。根據(jù)其編碼方式的不同，光電碼盤可分為增量式光電碼盤和絕對式光電碼盤，目前國內(nèi)常用的為增量式光電碼盤。根據(jù)光電碼盤上刻線條數(shù)可分為1024線、2048線等，我們常用的為1024線即可滿足要求。3.3刀架部分的改造 目前數(shù)控車床刀架基本為電動(dòng)刀架，其特點(diǎn)是定位更準(zhǔn)確、迅速。老式傳統(tǒng)車床刀架多為手動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或少部分的電動(dòng)，改造時(shí)可以根據(jù)需要對其加以更換。 電動(dòng)刀架可分為臥式轉(zhuǎn)塔刀架（一般安裝812把刀）和立式電動(dòng)刀架，立式電動(dòng)刀架有四工位（或六

24、工位），其中每一種刀架又有抬刀刀架-+（兩端齒盤）和免抬刀刀架（三端齒盤）之分。臥式轉(zhuǎn)塔刀架價(jià)格相對較貴，改造中常用立式四工位電動(dòng)刀架。 4、潤滑部分的改造 老式傳統(tǒng)車床除主軸箱外，導(dǎo)軌、絲杠副、光桿等多用油槍定期注油潤滑和油脂潤滑，這對機(jī)床的導(dǎo)軌、絲杠副等的精度保持很不利，在同等驅(qū)動(dòng)下機(jī)床運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、靈活性也差一些。 在對這些機(jī)床改造時(shí)一般都要對其潤滑部分進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，采用稀油集中定量、定時(shí)供油潤滑的方式，可分為手控潤滑和編程自動(dòng)潤化兩種，在機(jī)床導(dǎo)軌、絲杠副布置好油路后可根據(jù)需要任選一種。 絲杠支承軸承一般采用油脂潤滑，如特殊需要和供油充分的條件下也可采用稀油潤滑。 5、機(jī)床防護(hù) 機(jī)床改

25、造后整個(gè)防護(hù)分局部防護(hù)、半防護(hù)和全防護(hù)三種。 局部防護(hù)只對絲杠副、電機(jī)、走線等采取防護(hù)措施。半防護(hù)是在局部防護(hù)的基礎(chǔ)上增加切削的保護(hù)，即增加擋屑裝置。全防護(hù)即在局部防護(hù)的基礎(chǔ)上對整個(gè)機(jī)床加以封閉，此種防護(hù)最難處理，考慮的因素也很多如安裝位、防水、美觀等。實(shí)際操作起來以前兩種最多，也最易操作。 4總體方案 4.1控制部分總體方案對于普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)考慮在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，對機(jī)床的改動(dòng)應(yīng)盡可能少，以降低成本。數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求c6132車床加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采

26、用兩軸聯(lián)動(dòng)連續(xù)控制系統(tǒng)。伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(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。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。在設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置中，cpu的選擇是關(guān)鍵，選擇cpu應(yīng)考慮以下要素： (1) 時(shí)鐘頻率和字長與被控對象的運(yùn)動(dòng)速度和精度密切相關(guān)； (2) 可擴(kuò)展存儲器的容量與數(shù)控功能的強(qiáng)弱相關(guān)； (3) i/o口擴(kuò)展的能力與對外設(shè)控

27、制的能力相關(guān)。 除此之外，還應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用場合、控制對象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來考慮以確定cpu。在我國，普通機(jī)床數(shù)控改造方面應(yīng)用較普遍的是z80cpu和mcs-51系列單片機(jī)，主要是因?yàn)樗鼈兊呐涮仔酒阋?，普及性、通用性?qiáng)，制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的改造需要。本設(shè)計(jì)中是以mcs-51系列單片機(jī)，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價(jià)格更便宜，51系列中，是無rom的8051，8751是用eprom代替rom的8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是8031單片機(jī)。本設(shè)計(jì)以8031芯片為核心，增加存儲器擴(kuò)展電路、接口和面板操作開關(guān)組成的控制系統(tǒng)。4.2 機(jī)械

28、部分總體方案 (1)主傳動(dòng)系統(tǒng)，保留原有的主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速機(jī)構(gòu)，這樣既保留了機(jī)床原有的功能，又降低了改造工作量，如果要自動(dòng)改變切削速度，可采用交流變頻調(diào)速，這樣改造成本較高，本次改造主傳動(dòng)系統(tǒng)不做任何改動(dòng)。(2)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)改造 縱、橫向傳動(dòng)全部用滾珠絲杠（傳動(dòng)效率高，達(dá)到90%）。（拆除原有的掛輪系統(tǒng)、進(jìn)給箱、溜板箱、光桿），在溜板下加裝滾珠絲杠螺母托架，在滾珠絲杠的頭、尾部加裝接套、接桿及支承。(3)刀架部分不做改動(dòng)，一次裝夾一把刀，不能自動(dòng)換刀。5機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的改造5.1 改造思路絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。被加工件精度要求不高時(shí)可采

29、用滑動(dòng)絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對滾珠絲杠價(jià)格較低，但難以滿足精度較高的零件加工?？v向進(jìn)給系統(tǒng)由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)大拖板左右縱向移動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)安裝在縱向絲杠的右端。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造應(yīng)保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速器后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝在大拖板后端，用法蘭盤將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與大拖板連接起來，一保證其同軸度和提高傳動(dòng)精度。 5.2數(shù)控部分下圖，為用mcs51系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用

30、8031作cpu，擴(kuò)展了兩片2764芯片、一片6264芯片 、兩片8155可編程并行i/o接口。1、 控制系統(tǒng)的功能（1） z向和x向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)（2） 鍵盤顯示（3） 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架控制（4） 螺紋加工控制（5） 面板管理（6） 行程控制（7） 其他功能 報(bào)警電路 急停電路 復(fù)位電路 光隔離電路 功能電路等。2、 cpu、存儲器和i/o接口cpu采用8031芯片，選用6mhz晶體振蕩器。它的p0口作為數(shù)據(jù)總線和地址總線共用。16位地址總線有p0經(jīng)地址鎖存器74ls373提供低8位a0a7，高8位地址a8a15由8031的p2口直接提供。ale為地址鎖存允許。psen為低電平時(shí)選用外部存儲器（e

31、prom），相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在eprom的數(shù)據(jù)線（d0d7）上，輸出到p0口，8031將指令讀入。reset為復(fù)位控制，當(dāng)reset輸入輸出端出現(xiàn)高電平時(shí)，8031被初始化復(fù)位，在復(fù)位有效期向ale、psen也輸出高電平。當(dāng)reset輸入端返回低電平后，cpu從o地址開始執(zhí)行程序。（故設(shè)計(jì)中一定有一片2764芯片連到74ls138的y0）設(shè)計(jì)中采用上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。另外，兩片8155的reset也與8031的reset管腳相連，它們可同時(shí)復(fù)位。8031的t0是片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷申請，由主軸后面的光電編碼器輸入。當(dāng)車床車螺紋時(shí)，主軸光電編碼器向8031t0發(fā)出進(jìn)給脈沖，用以控制不同

32、導(dǎo)程的螺紋加工。光電編碼器還發(fā)出一個(gè)零位螺紋信號，輸入到8255的pb6口，用以防止車螺紋亂扣。p3.0和p3.1分別控制回x軸原點(diǎn)和z軸原點(diǎn)。p3.2接越程限位控制電路，當(dāng)床鞍或托板在z向或x向越程時(shí)，即向計(jì)算機(jī)輸入此信號，使進(jìn)給系統(tǒng)停止。 8255主要用于功能鍵的控制。其中pb口為輸入口，pb0pb5作為功能鍵控制管理，分別控制x+向、x-向、z+向、z-向進(jìn)給、起動(dòng)和回零。pc0pc5也是輸入口，分別控制編輯、單步運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)1、手動(dòng)2和單段運(yùn)行。pa1pa6為輸出口，用于控制z向、x向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，x、z向步進(jìn)電機(jī)均為五相。鍵盤和顯示器我采用的是8279芯片，由于此芯片課程當(dāng)中接觸

33、較少，故特將此芯片引腳功能歸納如下： 8279引腳說明 db0db7：雙向數(shù)據(jù)總線。在cpu與8279間做數(shù)據(jù)與命令傳送。 clk：8279的系統(tǒng)時(shí)鐘，100khz為最佳選擇。 reset：復(fù)位輸入線。輸入hi時(shí)可復(fù)位8279。 cs：芯片選擇信號線。當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)。 a0：緩沖器地址選擇線。a0=0時(shí)，讀寫一般數(shù)據(jù)；a0=1時(shí)，讀取狀態(tài)標(biāo)志位或?qū)懭朊睢?rd：讀取控制線。rd=0時(shí)，8279輸送數(shù)據(jù)到外部總線。 wr：寫入控制線。wr=0時(shí)，8279從外部總線接收數(shù)據(jù)。 irq：中斷請求。平常irq為lo，在鍵盤模式下，每次讀取fifo/

34、sensor ram的數(shù)據(jù)時(shí)，irq變?yōu)閔i，讀取后轉(zhuǎn)為lo；在傳感器模式下，只要傳感器一有變化，就會(huì)使irq變?yōu)閔i，讀取后轉(zhuǎn)為lo。 sl0sl3：掃描按鍵開關(guān)或傳感器矩陣及顯示器，可以是編碼模式(16對1)或解碼模式(4對1)。 rl0rl7：鍵盤/傳感器的返回線。無按鍵被按時(shí)，返回線為hi；有按鍵被按時(shí)，該按鍵的返回線為lo。在激發(fā)輸入模式時(shí)，為8位的數(shù)據(jù)輸入。 shift：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與其它按鍵的狀態(tài)一同儲存(在bit6)，內(nèi)部有上拉電阻，未按時(shí)為hi，按時(shí)為lo。 cntl/stb：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與shift以及其它按鍵的狀態(tài)同一儲存，內(nèi)部

35、有上拉電阻，未按時(shí)為hi，按時(shí)為lo。在激發(fā)輸入模式時(shí)，作為返回線8位數(shù)據(jù)的使能引腳。 outa0outa3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(高4位)。 outb0outb3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(低4位)。 bd：消隱輸出線。電路圖中所示為8位顯示器，4x8鍵盤和8279的接口電路。途中鍵盤的行線接8279的rl0rl3，8279選用外部譯碼方式，sl0sl2經(jīng)74ls138（1）譯碼輸出y0y7，接鍵盤的列線，sl0sl2又由74ls138（2）譯碼輸出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)后輸出到顯示器各位的公共陰極，輸出線、作為8位段數(shù)據(jù)輸出口，控制74ls138（2）的譯碼，當(dāng)位切換時(shí)，輸出低電平，74ls138（2）全為

36、高電平，當(dāng)鍵盤上出現(xiàn)有效的閉合鍵時(shí)，鍵輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)地進(jìn)入8279的fifo ram存儲器，并向8031請求中斷，讀取fifo ram中的輸入鍵值，更新顯示器輸出，僅需改變8279中顯示緩沖器ram中的內(nèi)容。圖中8279命令/狀態(tài)口地址為7ffh，數(shù)據(jù)口地址為7ffehpc4用于報(bào)警顯示，系統(tǒng)正常工作時(shí)，輸出低電平是，綠色發(fā)光二極管亮，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)輸出高電平，經(jīng)反向后，紅色發(fā)光二極管亮，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。8155（2）控制步進(jìn)電機(jī)，行程控制，以及鍵盤、顯示電路。其中pa0pa7為輸出口，用于控制z向、x向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，z向步進(jìn)電機(jī)為五相，x為三相。此系統(tǒng)采用軟環(huán)分配。鍵盤顯示電路為4x6鍵和

37、6位顯示器。pc0pc5作為鍵盤的6條列線，是鍵盤掃描線，是輸出口。pb0pb3接行線作為鍵盤輸入口。pc0pc5是6位數(shù)碼顯示器的選位信號，8031的p1口是數(shù)碼顯示器的段選信號。pb4pb7接越程限位控制電路，當(dāng)床鞍或托板在z向或x向越程時(shí)，即向計(jì)算機(jī)輸入此信號，使進(jìn)給系統(tǒng)停止。3、存儲器及i/o芯片地址分配芯片接74ls138引腳地址選擇線片內(nèi)地址單元地址編碼2764(1)000xxxxxxxxxxxxx8k0000h1ffh2764(2)001xxxxxxxxxxxxx8k2000h3ffh6264(1)010xxxxxxxxxxxxx8k4000h5ffh6264(2)011xxxx

38、xxxxxxxxx8k6000h7ffh8279100xxxxxxxxxxxxx8000h9ffh8255101xxxxxxxxxxxxx0a000h0bffh5.3 機(jī)械部分一、選擇脈沖當(dāng)量根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求確定脈沖當(dāng)量，縱向：0.01mm/step，橫向：0.005 mm/step二、計(jì)算切削力1、縱車外圓主切削力fz （n）按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： fz =0.67 =（0.67x）n=4200n按切削力各分力比例：fx ：fy ：fz =1：0.25:4 fx =4200x0.25n=1050n fy =4200x0.4n=1680n 2、橫切端面主切削力（n）可取切削力的1/2 =0.5fz

39、=2100n此時(shí)走到抗力為（n），吃刀抗力為（n）。仍按上述比例粗略計(jì)算： ：=1:0.25：0.4 =2100x0.25n=525n =2100x0.4=840n三、滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（一）縱向進(jìn)給絲杠1、計(jì)算進(jìn)給牽引力（n）縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌 =k fx +（）=1.15x1050+0.16(4200+1500)n=2119.5n 式中k考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，k=1.15。 滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：0.150.18 g溜板及刀架重力，取1500n2、計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載c c= n=式中滾珠絲杠導(dǎo)程初選6mm；最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的1/21/3.，此處為0.5m/m

40、in；t使用壽命，按15000h；運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.21.5；l壽命以轉(zhuǎn)為1單位。n= r/min=41.67r/min=37.5 c= 3、滾珠絲杠螺母副的選型查表，采用w1l3506外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈，其額定動(dòng)負(fù)載為15400n，精度等級選3級。4、傳動(dòng)效率計(jì)算式中螺旋升角，w1l3506 =摩擦角取 滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.0030.004=0.95 5、先畫出此縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖，如圖所示。最大牽引力2119.5n。支承間距l(xiāng)=1500mm，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量查表，根據(jù)=2119

41、.5n， =35mm，查出/l=0.25x，可算出：=/lx1500=（0.25xx1500）mm=3.75xmm 由于兩端都采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了軸向預(yù)拉伸，故其抗拉剛度可以提高4倍，其實(shí)際變形量（mm）為：=0.9375xmm（2）滾珠和螺紋滾道間接觸變形查圖，w系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量：=6因進(jìn)行了預(yù)緊，=0.5x6=3（3）支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用8206型推力軸承，d=30mm，滾動(dòng)體直徑=6.35mm，滾動(dòng)體數(shù)量z=18，=0.00052=0.00052 =0.0067mm注意，此公式中單位應(yīng)為n因施加預(yù)緊力，故=x0.0067mm=0.003

42、4mm根據(jù)以上計(jì)算：=0.016mm6、穩(wěn)定性校核。滾珠絲杠兩端采用推力軸承，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需做穩(wěn)定性校核。（二）橫向進(jìn)給絲杠1、計(jì)算進(jìn)給牽引力橫向?qū)к墳檠辔残?，?jì)算如下：=1.4x+（+2+） =1.4x525+0.2（2100+2x840+800）n =1651n2、計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載cn= =25=22.5c=（）n=5593n3、從附錄表中查得，w1l2005 1列2.5圈外螺紋預(yù)緊滾珠絲杠副，額定動(dòng)載荷為8800n，可滿足要求，選定精度等級為3級。4、傳動(dòng)效率計(jì)算=0.9655、剛度驗(yàn)算橫向進(jìn)給絲杠最大牽引力為1651n， 支承間距l(xiāng)=350mm，因絲杠長度較短，不需預(yù)緊。螺母及軸

43、承預(yù)緊。計(jì)算如下：（1）絲杠的拉伸或壓縮變形量 =20mm，查出/= ，可算出：=/xl=（x350）mm= mm（2）滾珠和螺紋滾道間接觸變形查圖，w系列1列3.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量：=5因進(jìn)行了預(yù)緊，=0.5x5=2.5（3）支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用8203型推力軸承，d=17mm，滾動(dòng)體直徑=4.763mm，滾動(dòng)體數(shù)量z=12，=0.00052=0.00052 =0.0082mm考慮到進(jìn)行了預(yù)緊，故=x0.0082mm=0.0041mm根據(jù)以上計(jì)算：=0.015mm四、齒輪傳動(dòng)比計(jì)算1、縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量=0.01，滾珠絲杠導(dǎo)程=6mm，若步

44、進(jìn)電機(jī)與絲杠直接相連，不需要齒輪，則： i=1，得=2、橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量=0.005，滾珠絲杠導(dǎo)程=5mm，初選步進(jìn)電機(jī)步距角?？捎?jì)算傳動(dòng)比i：i=0.48可選定齒輪齒數(shù)為：i=因傳遞的扭距較小,取模數(shù)m=1mm則:分度圓直徑: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 齒寬: 取 中心距: 分度圓壓力角: 大小齒輪均采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪小齒輪采用兩片薄齒輪錯(cuò)齒排列以消除間隙.雙片齒輪錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)圖如下:1、2-薄齒輪, 3彈簧, 4、8凸耳, 5調(diào)節(jié)螺釘, 6、7螺母雙片齒輪錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)圖五、步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型（一）縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)1、初選步進(jìn)電機(jī)（1）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)

45、矩= = ncm =219.69 ncm式中脈沖當(dāng)量（mm/step）進(jìn)給牽引力（n）步距角，初選雙拍制為電機(jī)-絲杠的傳動(dòng)效率，為軸承、絲杠效率之積，分別為0.99、0.99、0.94；（2）估算步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩=732.3 ncm（3）計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩查表，如取五相十拍，則=/0.951=770 ncm（4）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率和最高啟動(dòng)頻率= hz=833.3hz= hz=4000hz式中，最大切削進(jìn)給速度（m/min），這取0.5m/min最大切削進(jìn)給速度（m/min），這里取2.4m/min脈沖當(dāng)量，取0.01mm/step（5）初選步進(jìn)電機(jī)型號根據(jù)估算的最大靜轉(zhuǎn)矩在表中查出130bf0

46、01最大靜轉(zhuǎn)矩為931 ncm可以滿足要求?？紤]到此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有可能使用較大的切削用量，應(yīng)該選稍大的轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)，以留有一定的余量。另一方面，與國內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比，與國內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比，決定采用150bf002步進(jìn)電機(jī)。但從表中看出150bf002步進(jìn)電機(jī)最高空載起動(dòng)頻率為2800hz，不能滿足（4000hz）的要求，此項(xiàng)指標(biāo)可暫不考慮，可以采用軟件升降速程序來解決。2、校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩前面所述初選步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，均為估算，初選之后，應(yīng)該進(jìn)行校核計(jì)算。（1） 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）可由下式計(jì)算：=+式中步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）、齒輪、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（

47、）滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150bf，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=10=0.78xx=（0.78xxx2）=2.62=0.78xx=（0.78xxx2）=6.39=（0.78xxx150）=29.952g=1500n代入上式：=+=10+29.952+=41.348考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題./=10/41.348=0.242基本滿足慣性匹配的要求。（2）電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需的轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：1） 快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩m在快速空載起動(dòng)階段，加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下：m=+=x=x=將數(shù)據(jù)代入，=400r/min起動(dòng)加速時(shí)間=

48、30ms=x=36.355x xncm =634.5 ncm折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩= = = ncm=104.8 ncm附加摩擦轉(zhuǎn)矩= = ncm=(83.99x0.19) ncm=15.96 ncm上述三項(xiàng)合計(jì)：m=+=634.5+104.8+15.96=755.26 ncm2） 快速移動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩=+=104.8+15.96 ncm=120.76 ncm3） 最大切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩=+=+= ncm=（104.8+15.96+127.96）ncm=248.72ncm從上面計(jì)算可以看出，m、三種工況下，以快速快速空載起動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩最大，即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。從表中查出，當(dāng)步進(jìn)

49、電機(jī)為五項(xiàng)十拍時(shí)=0.951，則最大靜轉(zhuǎn)矩為=（755.26/0.951）ncm=794.2 ncm從表中查出150bf002型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為13.72 ncm，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可以滿足此項(xiàng)要求。（2） 校核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性前面已經(jīng)計(jì)算出此機(jī)床最大快速移動(dòng)時(shí)所需的步進(jìn)電機(jī)最高起動(dòng)頻率為4000hz，切削進(jìn)給時(shí)所需步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率為833hz。從表中查出150bf002型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為2800hz運(yùn)行頻率為8000hz，再從圖中查出150bf002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性如下圖所示?？闯?，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，f=2500hz時(shí)，m=100 nc

50、m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所需的空載起動(dòng)力矩（755.26 ncm）直接使用則會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（用軟件時(shí)間），將起動(dòng)頻率降到1000hz時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可增高到588.4 ncm，然后在電路上上再采取高低壓驅(qū)動(dòng)電路，還可將步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大一倍左右。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，150bf002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性，完全可以滿足要求。（二）橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)1、初選步進(jìn)電機(jī)（1）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩= = ncm =69.85 ncm式中脈沖當(dāng)量（mm/step）進(jìn)給牽引力（n）步距角，初選雙拍制為電機(jī)-絲杠的傳動(dòng)效率，為齒輪、軸承、絲杠效率之積，分別為0.98、0.99、0.99、

51、0.94；（2）估算步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩=232.8 ncm（3）計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩查表，如取五相十拍，則=/0.951=244.8ncm（4）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率和最高啟動(dòng)頻率= hz=833.3hz= hz=4000hz式中，最大切削進(jìn)給速度（m/min），這取0.25m/min最大切削進(jìn)給速度（m/min），這里取1.2m/min脈沖當(dāng)量，取0.005mm/step（5）初選步進(jìn)電機(jī)型號根據(jù)估算的最大靜轉(zhuǎn)矩在表中查出90bf001最大靜轉(zhuǎn)矩為392 ncm可以滿足要求?？紤]到此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有可能使用較大的切削用量，應(yīng)該選稍大的轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)，以留有一定的余量。另一方面，與國內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比

52、，與國內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比，決定采用130 bf001步進(jìn)電機(jī)。但從表中看出130 bf001步進(jìn)電機(jī)最高空載起動(dòng)頻3000hz，不能滿足（4000hz）的要求，此項(xiàng)指標(biāo)可暫不考慮，可以采用軟件升降速程序來解決。2、校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩前面所述初選步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，均為估算，初選之后，應(yīng)該進(jìn)行校核計(jì)算。（1）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）可由下式計(jì)算：=+式中步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）、齒輪、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)130bf，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=4.7=0.78xx=（0.78xxx3）=0.078=0.78xx=（0.78xxx2.5）=1.22=（0.78xxx35）=0.437g=1500n代入上式：=+=4.7+0.078+=5.279考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題./=4.7/5.279=0.89基本滿足慣性匹配的要求。（2）電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需的轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：4） 快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩m在快速空載起動(dòng)階段，加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下：m=+=x=x=將數(shù)據(jù)代入，=500r/min起動(dòng)加速時(shí)間=30ms=x=36.355x xncm =634.5 ncm折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩=