c616普通車(chē)床的數(shù)控改造-橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE1前言1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床1.1.1數(shù)字控制與數(shù)字控制（NumericalControlNC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法。數(shù)控技術(shù)（NumericalControlTechnology）采用數(shù)字控制的方法對(duì)某一工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）是采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類(lèi)機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControlCNC）以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控化技術(shù)就是以數(shù)字程序的形式實(shí)現(xiàn)控制的一門(mén)技術(shù)，它是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，綜合了各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域里的新成就，具有廣泛的通用性，是高自動(dòng)化程度的工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)所涉及到的技術(shù)領(lǐng)域、學(xué)科很多，范圍較廣，需要信息技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。計(jì)算機(jī)在數(shù)控技術(shù)方面的應(yīng)用，出現(xiàn)于70年代，突出的應(yīng)用產(chǎn)品就是CNC。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)多以通用的小型或微型計(jì)算機(jī)為核心，再增加適當(dāng)?shù)慕涌陔娐芳巴鈬O(shè)備，來(lái)代替NC數(shù)控柜中的專(zhuān)用電子計(jì)算裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)不僅比原來(lái)的NC數(shù)控系統(tǒng)使用范圍廣、功能全，而且還有相當(dāng)大的通用性，改善了對(duì)機(jī)床操作的控制。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：靈活性強(qiáng),這是CNC系統(tǒng)的突出特點(diǎn)，對(duì)于傳統(tǒng)的NC系統(tǒng)，一旦提供了某些控制，就不能改變，除非改變相應(yīng)的硬件。而對(duì)于CNC系統(tǒng)，硬件是通用的、標(biāo)準(zhǔn)化的，對(duì)于各種不同的機(jī)床進(jìn)行控制的要求，只需改變相應(yīng)的控制程序即可，不必制造新的硬件；通用性好；可靠性高，在CNC系統(tǒng)中，加工程序常常是一次送入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)，避免了在加工過(guò)程中由于紙帶輸入機(jī)的故障而產(chǎn)生的停機(jī)現(xiàn)象，由于許多功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，硬件系統(tǒng)所需元器件數(shù)目大為減少，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大改善，特別是隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的采用，系統(tǒng)的可靠性大為提高；易于實(shí)現(xiàn)多功能、高復(fù)雜程度的控制，由于計(jì)算機(jī)有豐富的指令系統(tǒng)，能高速的進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，所以實(shí)現(xiàn)多功能高復(fù)雜程度控制比用硬件系統(tǒng)方便的多；使用維修方便；具有通信功能。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成如圖1所示，它可分為六個(gè)部分。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)操作面板PLC機(jī)床I/O電路和裝置主軸伺服單元主軸驅(qū)動(dòng)裝置操作面板PLC機(jī)床I/O電路和裝置主軸伺服單元主軸驅(qū)動(dòng)裝置輸入輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置進(jìn)給伺服單元測(cè)量裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)床主進(jìn)輔運(yùn)給助動(dòng)傳控機(jī)動(dòng)置構(gòu)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)（1）操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列和顯示器，它是數(shù)控車(chē)床特有部件。（2）控制介質(zhì)與輸入輸處設(shè)備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介。輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過(guò)輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。（3）CNC裝置組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板、通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊的進(jìn)行工作的，CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。1）伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī)2）測(cè)量裝置位置和速度測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用：保證靈敏、準(zhǔn)確的跟蹤C(jī)NC裝置指令。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)。主軸運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)。（5）PLC、機(jī)床I/O電路和裝置PLC：用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O控制，它由硬件和軟件組成。機(jī)床I/O電路和裝置：實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件，由繼電器、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路。功能：接受CNC的M、S、T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開(kāi)關(guān)操作。接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的工作。（6）機(jī)床機(jī)床：數(shù)控機(jī)床的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。組成：主要由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、托板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置(刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)、工件自動(dòng)交換系統(tǒng))和輔助裝置（如排屑裝置等）組成。1.1.3(1)數(shù)控車(chē)床的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)：1）加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；2）可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；3）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；4)機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有力的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3～5倍）；5)機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；6)對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。（2）數(shù)控車(chē)床的適用范圍c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。1)多品種小批量生產(chǎn)的零件；2)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件；3)需要頻繁改變的零件；4)價(jià)格昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件；5)需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。1.2數(shù)控化改造的內(nèi)容普通車(chē)床的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：(1)恢復(fù)原功能：對(duì)機(jī)床存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；(2)NC化：在普通車(chē)床上增加豎線裝置，或者增加數(shù)控系統(tǒng)，將其改造成NC車(chē)床、CNC車(chē)床；(3)翻新：為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC盡行更新；(4)技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新:為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度大地提高水平和檔次的更新改造。本次設(shè)計(jì)的主要指導(dǎo)思想是將原車(chē)床原來(lái)純機(jī)械結(jié)構(gòu)改造為有數(shù)控裝置控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，改造費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好，加工精度高，生產(chǎn)效率高。改造后的簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床既能保持原普通車(chē)床的功能，又能使小批量，多品種復(fù)雜的零件的加工精度和生產(chǎn)率得到提高。其中主要應(yīng)解決的問(wèn)題是如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成單片機(jī)控制的刀架，自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給的自動(dòng)加工車(chē)床?？v橫向進(jìn)給部件，采用微機(jī)數(shù)控裝置進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。1.3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r1.3.1產(chǎn)生背景從工業(yè)化革命以來(lái)人們實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化的手段由：自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、專(zhuān)用自動(dòng)生產(chǎn)線。這些設(shè)備的使用大大提高了機(jī)械加工自動(dòng)化的程度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)了制造業(yè)地發(fā)展。但它也存在固有的缺點(diǎn)：1）初始投資大；2）準(zhǔn)備周期長(zhǎng)；3）柔性差。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。數(shù)可能高技術(shù)正是在正是背景下誕生和發(fā)展起來(lái)的。它的產(chǎn)生給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，推動(dòng)了加工自動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。1.3從我國(guó)的基本國(guó)情出發(fā)，以我國(guó)的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需要，選擇能夠主導(dǎo)我國(guó)21世紀(jì)初期制造裝備業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)以及能夠支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)與配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨越發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需要為導(dǎo)向，以數(shù)控的終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)與相關(guān)功能部件的可能性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可能性產(chǎn)品；沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品；沒(méi)有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備就最終難以有出頭之日。在競(jìng)爭(zhēng)數(shù)控技術(shù)前，要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。1.3.進(jìn)入九十年代以來(lái)，隨著國(guó)際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向發(fā)展:運(yùn)行高速化、加工高精化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開(kāi)放化、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化、交互網(wǎng)絡(luò)化。[1](1)運(yùn)行高速化、加工高精化速度和精度是數(shù)控設(shè)備的兩個(gè)重要指標(biāo)，它們是數(shù)控技術(shù)永恒追求的目標(biāo)。因?yàn)橹苯雨P(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，新一代數(shù)控設(shè)備在運(yùn)行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)水平的提高，數(shù)控裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置的性能也隨之提高，使得現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備在新的技術(shù)水平下，可同時(shí)具備運(yùn)行高速化、加工高精化的性能。（2）功能復(fù)合化復(fù)合化是指在一臺(tái)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)多工藝手段加工的方法。（3）控制智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)、加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇和智能故障與自修復(fù)技術(shù)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。（4）體系開(kāi)放化具有在不同的工作臺(tái)上均能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與其它的系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行互操作的系統(tǒng)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)：系統(tǒng)的構(gòu)件（軟件和硬件）具有標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化和互換性的特征。允許通過(guò)對(duì)構(gòu)件的增減來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“積木式c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。（5）驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化并聯(lián)加工中心（又稱(chēng)6條退數(shù)控化機(jī)床、虛軸機(jī)床）是數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上取得的重大突破。其特點(diǎn)是：并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)器人與傳統(tǒng)加工技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物；由于它沒(méi)有傳統(tǒng)機(jī)床所必需的床身、立柱、導(dǎo)軌等制約機(jī)床性能提高的結(jié)構(gòu)；具有現(xiàn)代機(jī)器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。（6）交互網(wǎng)絡(luò)化支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足FMC、FMS、CIMS對(duì)基層設(shè)備集成要求的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是形成“全球制造”的基礎(chǔ)單元。網(wǎng)絡(luò)資源共享、數(shù)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制、數(shù)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程培訓(xùn)與教學(xué)、數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。2設(shè)計(jì)方案的確定C616型車(chē)床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車(chē)床。實(shí)踐證明，把這種車(chē)床改造為數(shù)控車(chē)床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。2.1設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)是對(duì)c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，數(shù)控車(chē)床的改造一般是對(duì)某些部位做一定的改造，配上數(shù)控裝置，從而使車(chē)床有數(shù)控加工的能力。此次設(shè)計(jì)的基本要求是：工作臺(tái)重w=30kgf=300n,時(shí)間常數(shù)t=25ms,行程s=190mm,基本導(dǎo)程：l0=4mm,脈沖當(dāng)量sp=0.005mm/step,步距角a=0.75d/step,快速進(jìn)給速度Vmax=1m/min2.2總體設(shè)計(jì)方案的確定總體方案的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式，伺服系統(tǒng)的類(lèi)型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。（1）車(chē)床數(shù)控化改造屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證其加工精度的前提下，應(yīng)該簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，降低其成本。所以，橫向進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制。（2）為保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小和傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠副，并加有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，從而提高剛度和消除間隙。（4）縱、橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立傳動(dòng)鏈，它們是由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副和滾珠絲杠副組成，其傳動(dòng)比要滿足機(jī)床所需要的分辨率。（5）刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。（6）根據(jù)普通車(chē)床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度和經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車(chē)床一般采用8位的微機(jī)。在8位微機(jī)中，優(yōu)先考慮MCS-51系列單片機(jī)，因?yàn)樗募啥雀?、功能?qiáng)、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、速度快，還具有很高的性能價(jià)格比。所以可選擇MCS-51系列單片機(jī)的擴(kuò)展系統(tǒng)。綜上所述，數(shù)控改造的方案圖如下圖所示：c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。圖2.1數(shù)控改造方案圖其工作的原理是：由MCS-51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪箱減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，從而使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.1.1齒輪的設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，C616機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。齒輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則：精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快。為了保證其傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床的要高，以保證機(jī)床加工精度。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中常用齒輪副來(lái)達(dá)到一定的傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)矩要求。由于齒輪加工不可能達(dá)到理想齒面的要求，總是存在著一定的誤差，因此一對(duì)嚙合齒輪，總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常的工作。但是齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動(dòng)量，并產(chǎn)生反向死區(qū)從而影響加工精度，因此必須采取措施消除齒輪傳動(dòng)中的間隙。常用的有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法：剛性調(diào)整法又包括偏心套調(diào)整法和軸向墊片調(diào)整法，柔性調(diào)整又包括軸向彈簧調(diào)整法和周向調(diào)整法?？v、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用了一級(jí)齒輪減速，并用雙片齒輪錯(cuò)齒法消除間隙，雙片齒輪間沒(méi)有加彈簧自動(dòng)消除間隙，因?yàn)閺椈傻膹椓茈y適應(yīng)負(fù)載的變化情況。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)彈簧的彈力顯小，起不到自動(dòng)消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，彈簧的彈力顯大，則加速齒輪的磨損。為此采用人工定期調(diào)整螺釘緊固的辦法來(lái)消除間隙。3.1.2滾珠絲杠的設(shè)計(jì)滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠及滾珠循環(huán)返回裝置等組成。（1）滾珠絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，摩擦損失??；定位精度高，剛度好；啟動(dòng)力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高；有可逆性；磨損小使用壽命長(zhǎng)，精度保持性好；制造工藝復(fù)雜；不能自鎖。（2）滾珠絲杠副的支撐：滾珠絲杠采用推力軸承支承，以提高軸向剛度。安裝支撐的方式有：1）一端裝推力軸承，這種方式承載能力小，軸向剛度低，適用于短絲杠；2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承，適用于較長(zhǎng)的絲杠；3）兩端裝推力軸承，這種方式有助于提高剛度但對(duì)絲杠的熱變形較為敏感；4）兩端裝推力軸承及向心球軸承，但這種方式不能預(yù)先測(cè)定預(yù)緊力不能提高其承載能力和支架的剛度。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。3.1.3數(shù)控機(jī)床改造的設(shè)計(jì)步驟將普通機(jī)床改造成為數(shù)控機(jī)床，是一件技術(shù)要求很高的工作，必須根據(jù)加工對(duì)象實(shí)際情況，確定改造的方案，故改造設(shè)計(jì)的一般過(guò)程如下：（1）．對(duì)加工的對(duì)象進(jìn)行工藝分析，并確定工藝方案被加工的工件既是機(jī)床改造的依據(jù)，也是機(jī)床改造后的加工對(duì)象。不同的形狀，不同的技術(shù)要求工件，其加工的方法也不同，對(duì)機(jī)床的要求也不盡不同。如，對(duì)于圓柱形的零件可用車(chē)削與外圓磨等方法加工，而平面則一般用銑削或平面磨等方法加工；對(duì)精度和表面粗糙度要求不高的外圓柱表面，常用車(chē)削加工；對(duì)于精度高和表面粗糙度要求低的則可在外圓磨床上加工。在工藝分析的基礎(chǔ)上，繪制了工序圖，初步選定了切削用量和刀具運(yùn)動(dòng)路線，并計(jì)算生產(chǎn)率。最后計(jì)算切削力和切削功率，從而計(jì)算得出進(jìn)給系統(tǒng)需要的功率和力矩。這是選擇方案和驅(qū)動(dòng)部件的依據(jù)，現(xiàn)在多用類(lèi)比法或測(cè)定法完成。（2）.分析被改造的機(jī)床，確定被改造機(jī)床的類(lèi)型改造機(jī)床和設(shè)計(jì)機(jī)床是大不相同的，機(jī)床的設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)，對(duì)機(jī)床整機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將機(jī)床各組成零、部件逐一制造，最后裝成機(jī)床；而機(jī)床的改造則是圍繞著某臺(tái)機(jī)床進(jìn)行工作得，不僅要考慮機(jī)床本身結(jié)構(gòu)改造，還要考慮工藝系統(tǒng)中刀具、夾具和其它輔具的改進(jìn)，以滿足生產(chǎn)需要。在制定機(jī)床改造的方案時(shí)，可現(xiàn)根據(jù)制定的工藝方案，初步選定改造機(jī)床的類(lèi)型，然后對(duì)被選定的機(jī)床進(jìn)行認(rèn)真的分析，了解被改造機(jī)床的技術(shù)規(guī)格，技術(shù)狀況，各部聯(lián)系尺寸等，分析機(jī)床的強(qiáng)度和剛度，分析被改造機(jī)床能否適應(yīng)改造的要求以和經(jīng)濟(jì)性等。最后確定被改造機(jī)床型號(hào)。（3）.擬定技術(shù)措施制定改造的方案根據(jù)加工對(duì)象要求和被改造機(jī)床實(shí)際情況，擬定應(yīng)采取的技術(shù)措施，制定出機(jī)床的改造方案，選用外購(gòu)件時(shí)一定要保證質(zhì)量。在擬定技術(shù)措施，制定改造方案的過(guò)程中，應(yīng)充分進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，力求是改造的機(jī)床不僅能滿足技術(shù)性能的要求，還要獲得最佳的的經(jīng)濟(jì)效益，是技術(shù)的先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)的合理性較好的統(tǒng)一起來(lái)。（4）.設(shè)計(jì)或選用數(shù)控裝置在滿足加工零件要求的同時(shí)，盡量使設(shè)計(jì)的數(shù)控裝置功能強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，通用性好，價(jià)格低，或選用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)較好的專(zhuān)用數(shù)控裝置。（5）.進(jìn)行機(jī)床改造的技術(shù)設(shè)計(jì)。（6）.繪制機(jī)床改造的工作圖。（7）.整機(jī)安裝調(diào)試。以上七步，并非一成不變，而是依據(jù)實(shí)際的情況而定。3.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。（1）導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛度大、耐磨、運(yùn)動(dòng)靈活和平穩(wěn)。（2）滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，接觸剛度大；缺點(diǎn)是摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別大，低速易產(chǎn)生爬行。（3）滑動(dòng)導(dǎo)軌間隙的調(diào)整：為保證導(dǎo)軌的正常運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)件之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)小會(huì)增加摩擦力，使運(yùn)動(dòng)不靈活；間隙過(guò)大，會(huì)使導(dǎo)向精度降低。調(diào)整的方法有：1）采用磨、刮相應(yīng)的結(jié)合面或加墊片的方法，以獲取適當(dāng)?shù)拈g隙。2)鑲條的調(diào)整，這是側(cè)向間隙常用的調(diào)整方法，鑲條有直鑲條和斜鑲條兩種。(4)滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差小，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，摩擦發(fā)熱少、磨損小，精度保持性好。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、制造比較困難、成本比較高、抗振性較差。對(duì)贓物比較敏感，還必須要有良好的防護(hù)裝置。（5）導(dǎo)軌的選擇：數(shù)控機(jī)床上，常使用滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，因而運(yùn)動(dòng)靈活輕便，低速運(yùn)行時(shí)不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價(jià)格貴。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控一般不使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，尤其數(shù)控改造，若使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，將大大增加機(jī)床床身的改造工作量和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動(dòng)導(dǎo)軌。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，能承受傾側(cè)力矩，選用滑動(dòng)燕尾形導(dǎo)軌。如圖3.1所示：圖3.1燕尾形導(dǎo)軌（6）導(dǎo)軌材料：滑動(dòng)導(dǎo)軌常用材料是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵。灰鑄鐵通常以HT200或HT300做固定導(dǎo)軌，以HT150或HT200做動(dòng)導(dǎo)軌。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。3.3自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)是普通機(jī)床的數(shù)控改造方面的關(guān)鍵。由微機(jī)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架具有工作剛性好、性能可靠、重復(fù)定位精度高、使用壽命長(zhǎng)和工藝性好等特點(diǎn)。這類(lèi)刀架由控制系統(tǒng)直接控制，刀架能自動(dòng)完成抬起回轉(zhuǎn)、選位、下降、定位和壓緊這樣一系列的動(dòng)作。（1）刀架的抬起利用壓縮彈簧的恢復(fù)力來(lái)完成刀架的抬起或者是利用螺紋傳動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成軸向直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到抬起刀架的目的。（2）刀架的回轉(zhuǎn)和選位刀架由一個(gè)微電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)帶動(dòng)。刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是豎直的，而轉(zhuǎn)速比起電機(jī)來(lái)要慢的多。刀架轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后要選位，即看一看轉(zhuǎn)到這個(gè)位置的刀具是符合加工要求。這一功能是由微機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體地說(shuō)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)到此位置是，程序自動(dòng)的將該位置的編碼與所需刀具編碼加以比較。若相同，該刀具就選定此位；否則，再轉(zhuǎn)動(dòng)重復(fù)上述過(guò)程。（3）刀架的下降、定位和壓緊刀架選定位置后，斜面銷(xiāo)插入斜面槽中，使之粗定位。然后由微機(jī)控制使微電機(jī)正反轉(zhuǎn)。由于斜面銷(xiāo)的棘輪作用，只是下降，再由精定位元件來(lái)精確定位。定位完畢，需要壓緊刀架壓緊力是由刀架下降到底后，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)后所產(chǎn)生的。壓緊力的大小應(yīng)是切削力大小的兩倍以上，而且能調(diào)整，當(dāng)達(dá)到調(diào)整數(shù)值時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)?？紤]到重復(fù)定位精度高、工作剛性好、使用壽命長(zhǎng)、工藝性好等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床一般選用-I型四工位自動(dòng)刀架。3.4開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床所采用的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，大都采用了步進(jìn)電機(jī)作為工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制器件，所以，也可稱(chēng)為開(kāi)環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)之分。采用閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差、傳動(dòng)間隙及干擾等對(duì)加工精度的影響。但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難，造價(jià)高。所以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的必要性不大。采用半閉環(huán)控制，其性能介于開(kāi)環(huán)和閉環(huán)之間，由于調(diào)速范圍寬，過(guò)載能力強(qiáng)，又具有反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制。由于反饋調(diào)節(jié)不包括大部分機(jī)械傳動(dòng)元件，調(diào)試比閉環(huán)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證，所以比閉環(huán)容易實(shí)現(xiàn)。但是，采用半閉環(huán)控制，調(diào)試比開(kāi)環(huán)控制要復(fù)雜得多，設(shè)c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。計(jì)上有其自身的特點(diǎn)，技術(shù)難度較大。由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，通常情況下均采用以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制。因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)圖如下c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。機(jī)床機(jī)床工作臺(tái)數(shù)控裝置步進(jìn)電機(jī)指令輸入圖3.2開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的圖c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。4設(shè)計(jì)計(jì)算4.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般是將步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大托板上，用法蘭盤(pán)將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大托板連接起來(lái)，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。4.1.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件：工作臺(tái)重w=30kgf=300n，時(shí)間常數(shù)t=25ms，行程s=190mm,基本導(dǎo)程l0=4mm,脈沖當(dāng)量sp=0.005mm/step,步距角a=0.75d/step,快速進(jìn)給速度Vmax=1m/min（1）切削力計(jì)算由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，切削功率（4.1）式中N——電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，N=4kW；——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.6～0.7取K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96所以=4×0.65×0.96=2.5kW又因?yàn)椋?.2）所以式中v——切削線速度，取v=100m/min。主切削力=6120×2.5/100=1530（N）由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》得，主切削力（4.3）c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。查表得：=187kgf/㎡=187c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。=1=0.75=1則可計(jì)算如下表所示：表4.12223330.20.30.40.20.30.4112515241891168722872837把=1520N時(shí)，切削深度=2mm，走刀量=0.3mm，作為下面計(jì)算的依據(jù)。由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，在一般外圓車(chē)削時(shí)：=（0.1～0.6）=（0.15～0.7）所以=0.5Fz=0.5×1530=765(N)=0.6Fz=0.6×1530=918(N)則橫向進(jìn)給系統(tǒng)的切削力為:=1/2×1530=765(N)在切斷工件時(shí):=0.5×765=383(N)（2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1)強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌：（4.4）取K=1.4=0.2則P=1.4×38.3+0.2×（76.5+30）=74.92(kgf)=749.2（N）壽命值：c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。 （4.5）=最大動(dòng)負(fù)載：Q=（4.6）根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，可選取系列，滾珠絲杠公稱(chēng)直徑為φ20mm，基本導(dǎo)程為4mm,負(fù)荷總?cè)?shù)為5圈，型號(hào)為20×4-5-E2左，其額定動(dòng)負(fù)荷為5393N，故強(qiáng)度滿足。2)效率計(jì)算：螺旋升角=3o38ˊ，摩擦角=10ˊ則傳動(dòng)效率由公式（3-7）得（4.7）=0.963)剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量由公式（3-8）得（4.8）所以滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略，即：所以，導(dǎo)程變形總誤差為（4.9）c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。即=100/0.4=14.9(um/m)c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。表4.2絲杠彈性變形允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）絲杠精度等級(jí)允許誤差(um/m)絲杠精度等級(jí)允許誤差(um/m)C5F30D10G60E15H100查表4.2可得E級(jí)精度絲杠彈性變形允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m，故剛度滿足。4)穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來(lái)的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭ǎ欢藦较蛑С?，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故穩(wěn)定性也滿足。（3）齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪的計(jì)算傳動(dòng)比（4.10）=1.67取2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。（4.11）絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略，因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（4.12）3）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需的力矩最大切削負(fù)載時(shí)所需的力矩快速進(jìn)給時(shí)所需力矩式中——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)?！猚616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)?！鬯愕诫姍C(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。（4.13）（4.14）（4.15）（4.16）=（4.17）c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。(4.18)所以，快速空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩(4.19)切削時(shí)所需力矩：(4.20)快速進(jìn)給時(shí)所需轉(zhuǎn)矩：(4.21)以上計(jì)算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)4.2傳動(dòng)軸的校核4.2.1軸的強(qiáng)度校核（1）徑向支撐力：由圓柱齒輪的圓周力可知c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。由材料力學(xué)可得c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。解得:（2）水平支撐力：解得：故M=（4.22）(4.23)校核軸的強(qiáng)度(4.24)軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)淬火處理，查表=故：即強(qiáng)度滿足。4.2.2軸的剛度校核軸的扭轉(zhuǎn)變形用扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示，圓周扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式：c616普通車(chē)床的數(shù)控改造c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。(4.25)經(jīng)查表得，即，故滿足要求要求。4.3步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)也叫脈沖電機(jī)，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，是一種輸出與輸入數(shù)字脈沖對(duì)應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件。當(dāng)給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)便轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。如按一定規(guī)律給步進(jìn)電機(jī)一串連續(xù)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)便一步一步的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)可廣泛用于數(shù)模轉(zhuǎn)換速度控制和位置控制系統(tǒng)中，是開(kāi)換控制系統(tǒng)的理想執(zhí)行元件。4.3.1選用的基本原則步進(jìn)電機(jī)的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，要根據(jù)電機(jī)的工作情況，經(jīng)分析后正確選用。（1）步距角α步距角應(yīng)滿足：(4.26)式中——傳動(dòng)比；——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。（2）轉(zhuǎn)矩為了保證步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行，正常啟動(dòng)并能滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的需要，必須考慮：1）啟動(dòng)力矩一般啟動(dòng)力矩選取為：c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。式中——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩；——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，啟動(dòng)力矩選取如表4.3所示。為步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，是步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。表4.3步進(jìn)電機(jī)相數(shù)、拍數(shù)、啟動(dòng)力矩表運(yùn)行方式相數(shù)33445566拍數(shù)36485106120.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.8662）在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。（3）精度步進(jìn)電機(jī)的精度可用積累誤差或步矩誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開(kāi)始，經(jīng)過(guò)任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用積累誤差衡量精度比較實(shí)用。所選用的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足：(4.27)式中——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。（4）啟動(dòng)頻率由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足：c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。式中——c616普通車(chē)床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)全文共26頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。4.3.2步進(jìn)電機(jī)(4.28)則仍選用三相六拍工作方式，查表知：(4.29)所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：（4.30）步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率