1092-CA6140臥式車床的數(shù)控改造

1092-CA6140臥式車床的數(shù)控改造,ca6140,臥式,車床,數(shù)控,改造 大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） C6140臥式車床的數(shù)控改造 文獻(xiàn)綜述機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。數(shù)控化加工是機(jī)械加工行業(yè)朝高質(zhì)量，高精度，高成品率，高效率發(fā)展的趨勢(shì)。結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是我國(guó)從普通車床向數(shù)控車床發(fā)展的及其重要的臺(tái)階。利用現(xiàn)有的普通車床，對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造是一條低成本，高效益的途徑。我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上） ?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。作為數(shù)控機(jī)床的重要功能部件，伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標(biāo)。圍繞伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來(lái)發(fā)展了多種伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)?？梢灶A(yù)見(jiàn)隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動(dòng)機(jī)及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的關(guān)注的熱點(diǎn)，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文針對(duì)普通車床C6140的結(jié)構(gòu)，以及數(shù)控加工的基本理論進(jìn)行研究后，采用了Inter公司的生產(chǎn)的單片機(jī)MCS-51T系統(tǒng)的8031作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機(jī)進(jìn)行對(duì)機(jī)床各部件的控制。內(nèi)容包括：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定等內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出系統(tǒng)的總體方案，對(duì)方案進(jìn)行分析，比較和論證，最后確定總體方案。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文件清單畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： C6140 臥式車床的數(shù)控改造姓名：　 王遠(yuǎn)東　　班 　級(jí)：　 機(jī)自 07-1（本） 編號(hào) 名稱 件數(shù) 頁(yè)數(shù)1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 1 312 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 1 13 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào) 告 1 14 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì) 劃 1 15 文獻(xiàn)綜述 1 16 外文文獻(xiàn)翻譯 1 97畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）附件畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作總結(jié) 1 18 A0 1 39 A110 A2 1 211 A312圖紙A413 電子文檔 1 1014 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題報(bào)告 1 115其它 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)記錄 1 1大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)216 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 1 1備注圖紙：數(shù)控機(jī)床拆主軸零件圖、主軸箱展開(kāi)圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、軸（橫向）圖、轉(zhuǎn)數(shù)圖和扭矩圖。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目錄1目 錄摘 要 .......................................................ⅠAbstract ....................................................II第一章 前言 .................................................11.1 研究目的和意義 ...................................................11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................................1第 2 章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定 .................................................................32.1 數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .............................................32.2 具體設(shè)計(jì)方案 ....................................................32.3 縱向伺服進(jìn)給部分的計(jì)算與校核 ....................................42.4 橫向伺服進(jìn)給部分的計(jì)算與校核 .....................................92.5 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì) ............................................14第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) ...........................................................................173.1 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 ...........................................173.2 主電路控制設(shè)計(jì) ..................................................173.3 執(zhí)行電路控制設(shè)計(jì) ...............................................183.4 輔助電路控制設(shè)計(jì) ..............................................18Metal Cutting...............................................................................................20結(jié) 論 ...............................................................................................................29致 謝 ...........................................................................................................30參考文獻(xiàn) .........................................................................................................31大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 摘要2摘 要我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力在國(guó)際市場(chǎng)中仍處于較低水平，即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)：一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國(guó)外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，嚴(yán)重影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢(shì)頭。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品質(zhì)量上和促銷手段上等的原因外，一個(gè)最主要的原因就是新產(chǎn)品（包括基型、變型和專用機(jī)床）的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。普通機(jī)床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾，在我國(guó)目前形式下將大批故障機(jī)床尤其是一大批閑置的普通機(jī)床進(jìn)行改造、升級(jí)，以較小的投入盡快使這批設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益，的確是許多企業(yè)的一項(xiàng)不可忽視的課題。關(guān)鍵詞: 脈沖發(fā)生器，滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母副，自動(dòng)刀架，塑料導(dǎo)軌軟帶大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） AbstractIIAbstractMy national yes machine output mos statet state in the world,the product competitive power at international market suffer still get off to inferiority level , of the therefor numerically-controlled machine , granted that at home market too be faced with austere posture:on the one hand domestic market versus all manner of tool product especially numerically-controlled machine be covered with demand,whereas on the other hand refuse have got not a little made in one's country tool dull sale overstock,abroad tool product overflow market,had a strong impact on me national numerically-controlled machine independence extend momenta into.show such phenomenal face,except to have got manage upper, product quality upper sum sales promotion instrument good cause besides,the development cycle length of the both one upmost cause namely novelty（include fundamental mode, derivative and special machine）,be be incapable of in season aim at user's demand supply satisfied product.General machine tool 'numerical control melt reclaim undertaking be in the ascendant from, upratein our country for the moment form down move in bulk malfunction tool above all crowd idle general machine tool proceed rebuild, up upgrade,withal lesser project into as soon as possible gotten these batch EQUIPment at economic development exert EFFiciency, create benefit,the one term nonnegligible problem of the forsooth yes heap enterprise.Keywords: Impulse generator，Ball screw，Ball screw nut deputy，Automatism knife rest Plastic rack soft strap大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第一章 前言1第一章 前言1.1研究目的和意義1.1.1 車床數(shù)控改造的目的機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對(duì)局部加以改進(jìn)而成。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求?，F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無(wú)論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此，我們?cè)趯?duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過(guò)程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近。1.1.2 車床數(shù)控改造的意義1、 節(jié)省資金。 機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。2、 性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。3、 提高生產(chǎn)效率。 機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第一章 前言21.2.2 我國(guó)的研究現(xiàn)狀我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上） ?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定3第 2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定2.1數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定等內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出系統(tǒng)的總體方案，對(duì)方案進(jìn)行分析，比較和論證，最后確定總體方案。2.1.1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)位直線系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對(duì)于刀具移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削，可選用點(diǎn)位控制方式。例如，數(shù)控銑床在工作臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中銑床并不進(jìn)行鉆孔加工，因此數(shù)控裝置可選用點(diǎn)位控制方式。對(duì)點(diǎn)位系統(tǒng)的要求是快速定位，保證定位精度。如果工作臺(tái)或刀具沿個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有精確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，應(yīng)選用連續(xù)控制方式。連續(xù)控制方式系統(tǒng)應(yīng)具有一個(gè)插補(bǔ)器進(jìn)行各坐標(biāo)軸進(jìn)給脈沖的分配，要求伺服元件有較強(qiáng)的軌跡跟隨能力。數(shù)控銑床，車床等要求加工復(fù)雜輪廓零件的機(jī)床，應(yīng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。2.1.2伺服系統(tǒng)的確定開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)荷太大時(shí)采用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由于沒(méi)有檢測(cè)反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，但開(kāi)環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整維修容易。在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合得到廣泛的應(yīng)用。閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有裝在機(jī)床部件上的檢測(cè)元件來(lái)檢測(cè)實(shí)際位移量，能插補(bǔ)系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，因而伺服傳動(dòng)精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。閉環(huán)系統(tǒng)造價(jià)高，結(jié)構(gòu)和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場(chǎng)合。2.1.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)專動(dòng)方式的確定為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平衡性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝配時(shí)通常提出低摩擦，低慣量，高剛度，無(wú)間隙，高諧振以及有適宜阻尼比的要求。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮一下幾點(diǎn)：1、盡量考慮低摩擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件，如采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副貼塑導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌。2、盡量消除傳動(dòng)間隙。2.2 具體設(shè)計(jì)方案2.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)的任務(wù)是：數(shù)控車床能加工工件的最大回轉(zhuǎn)直徑：φ500mm數(shù)控車床能加工工件的最大長(zhǎng)度：1200mm刀架溜板重量；G 縱 =800N；G 橫 =500N大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定4進(jìn)給速度；V 縱 MAX=0.2m/min;V 橫 MAX=0.15m/min刀架快速速度；V 縱 MAX=2m/min;V 橫 MAX=1.5m/min脈沖當(dāng)量；δ 縱 =0.01mm; δ 橫 =0.005mm2.2.2 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)由于數(shù)控車床可對(duì)復(fù)雜回轉(zhuǎn)類零件進(jìn)行加工，所以采用連續(xù)控制系統(tǒng)，考慮到機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，降低成本，采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。由于自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架只有幾個(gè)刀位，故采用普通交流電機(jī)控制。2.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定為了保證一定的傳動(dòng)精度與平穩(wěn)性，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，選用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加載荷的機(jī)構(gòu)?？紤]經(jīng)濟(jì)性和提高承載能力，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)面間采用貼塑可減小振動(dòng)。考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取。為達(dá)到要求的脈沖當(dāng)量，采用齒輪降速傳動(dòng)，同時(shí)為了保證正反饋時(shí)的精度，齒輪采用消除間隙結(jié)構(gòu)。滾珠絲杠在機(jī)床上的支撐方式與安裝，正確的安裝與支撐方式可以使進(jìn)給系統(tǒng)獲得較高的傳動(dòng)剛度。因此，螺母座的孔與螺母之間必須保持良好的配合，以提高螺母座局部剛度與接觸剛度。支撐如下圖所示。圖1該支持方式兩端都裝有推力球軸承和向心軸承。為了使絲杠具有較大的剛度，在它的一端裝有蝶形彈簧和調(diào)整螺母，這樣既對(duì)滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又能在補(bǔ)償絲杠的熱變形后保持近乎不變的預(yù)緊力。2.3 縱向伺服進(jìn)給部分的計(jì)算與校核2.3.1 負(fù)載計(jì)算1、車削力計(jì)算車床縱向切消時(shí)，車削力 可由公式得到Y(jié)XZP,大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定5)(67.0max1.5NDPZ?Dmax為車床最大的加工直徑。D max=500mm則 ..=0.67*5001.5=7360（N）又∵車床縱向車削時(shí)， 存在YXZP?4.0:251:?yxzPPx=1/4Pz=1840NPy=2/5Pz=2944N2.3.2 進(jìn)給牽引力的計(jì)算在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的需要的牽引力，可由指導(dǎo)書(shū)表3-3中公式計(jì)算。經(jīng)實(shí)地觀測(cè)，C6140車床導(dǎo)軌多采用三角形與矩形導(dǎo)軌相結(jié)合的形式，所以查表3-3可得：)(GPfKzx???牽其中 K取值為1.15∵貼塑導(dǎo)軌 04.?f又∵縱向進(jìn)給,則G=800N(P10,表3-4) )(fzx???牽=1.15*1840+0.04(7360+800)=2116+326.4=2442.6N2.3.3 滾珠絲杠副選型計(jì)算在設(shè)計(jì)選用滾珠絲杠副時(shí)，首先進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)結(jié)果確定絲杠副的公稱直徑d0，鋼球直徑Dw，導(dǎo)程Ph，選擇滾珠絲杠螺母的類型及型號(hào)，再進(jìn)行校核計(jì)算。1、強(qiáng)度計(jì)算（1）原則 滾珠絲杠強(qiáng)算原則與滾動(dòng)軸承相似，以防止疲勞點(diǎn)蝕為主。（2）計(jì)算 一般情況下，滾珠絲杠副的強(qiáng)度條件下是當(dāng)量動(dòng)載荷Cm，在工作中，應(yīng)小于所選用的滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷C a，即C a≥C m。則滾珠絲杠副當(dāng)量動(dòng)載荷C m為（W）aHwmfLF??3式中L：壽命 （百萬(wàn)轉(zhuǎn)） 其中610nTtvns10?vs：最大切削力下的進(jìn)給速度（m/min）,(見(jiàn)表3-6)t：絲杠螺距 t取6㎜T：壽命時(shí)間，取值在10000-15000 小時(shí)，這里T＝12000小時(shí)大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定6：軸向平均截荷（N） mF牽PFm?fa：精度系數(shù)： 1、2、3級(jí)滾珠絲杠，f a=1； 4、5、6級(jí)滾珠絲杠 fa=0.9fw：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.0-1.5 一般f w=1.2fH：硬度系數(shù) （取值見(jiàn)表 3-7 取60HRC 所以f H＝1）上式中v s由表3-6查取 in/127.0vs?計(jì)算n與L如下：∴ mi/.6.10rts??∴ 6nT）百 萬(wàn) 轉(zhuǎn)(24.15017.6?又∵數(shù)控車床導(dǎo)軌精度高∴取2級(jí)精度 fa=1fH=1 .w又∵ 牽PFm?∴ aHwmfLC?312.45.783?=5318.07N則選擇絲杠,CDM4006-2.5-3為外循環(huán)插管式，雙螺母墊片預(yù)緊，導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠副，尺寸如下：公稱直徑 d 0=40mm 外徑d=39.5mm導(dǎo)程 Ph=6mm 螺旋角 42????)14.36(sin0dr?鋼球直徑 動(dòng)載荷mDw96.3?NCa158靜載荷 NCoa4785注釋:滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)滾珠的循環(huán)方式,可分為兩大類:1)內(nèi)循環(huán),即滾珠回路中始終于絲杠接觸.這種結(jié)構(gòu)由于一個(gè)循環(huán)只有一圈滾珠,因而回路短,工作滾珠數(shù)目少,流暢性好,摩擦損失少,效率較高,徑向尺寸緊湊,承載能力較大,剛度也好.缺點(diǎn)是反向器的加工較難,加工成本提高.2)外循環(huán)，即滾珠在循環(huán)回路中與絲杠脫離接觸的?？煞譃椋荷w板式，螺旋槽式，插管式，三種常用結(jié)構(gòu)。由于回程道的制造簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)析比較平緩，便于滾珠返回，因此應(yīng)用較為廣泛，缺點(diǎn)是螺旋本身蚰通孔連接不易準(zhǔn)確，擋珠器剛性差，本設(shè)計(jì)是用外循環(huán)滾珠絲杠。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定72、傳動(dòng)效率計(jì)算)'01(/??rtg?為螺旋角 ?42???∴ 5?=0.973、剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在軸向載荷的作用下引起單個(gè)螺距t的變化量為 ：t?EAtFmt???A為滾珠絲桿截面積∴ EtFmt???401.3.2625?牽P=4.06×10-5mm通常用300mm長(zhǎng)絲桿螺距的變化量△小于允許的螺距誤差[△]，作為驗(yàn)算依據(jù)?！?t30???61.45??=2.03μm < [△]＝8μm絲桿剛度合格.4.滾珠絲杠螺母副的軸向間隙消除該間隙通常是指絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，絲杠和螺母間的最大軸向竄動(dòng)。常用雙螺母結(jié)構(gòu)消除間隙，調(diào)整是只要擰動(dòng)圓螺母就能將滾珠螺母沿軸向移動(dòng)一個(gè)距離。在消除間隙后將其鎖緊。該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)整精度較差。5.滾珠絲杠的潤(rùn)滑：滾珠絲杠的潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑，充填在螺母的內(nèi)部及涂在絲杠螺紋的滾道上。導(dǎo)軌及齒輪仍采用油潤(rùn)滑。6.滾珠絲杠的保護(hù)滾珠絲杠對(duì)贓物的磨損特別敏感。通常采用毛墊圈對(duì)螺母進(jìn)行密封，與絲杠直接接觸，因此，預(yù)防效果較好。對(duì)于暴露在外面的絲杠采用折壘式人造革的防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒黏附到絲杠表面。一端連接到滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支撐座上。7.滾珠絲杠的支撐及軸承選型由于支持方式兩端都裝有推力球軸承和向心球軸承。前支撐預(yù)選擇向心球軸承為兩個(gè)6006型號(hào)軸承，d＝30mm，D=55mm，B=13mm，d1＝38.4mm,D1=47.7mm，da＝36mm，Da＝49mm，cr＝10.2KN，c0r＝6.88KN。經(jīng)校驗(yàn)計(jì)算，合格。預(yù)選擇推力球軸承為兩個(gè)51206型號(hào)軸承，大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定8d＝30mm，D＝52mm，T＝16mm，d1＝32mm，D1=52mm，ca＝21.5KN，c0a＝43.2KN。經(jīng)驗(yàn)算合格。后支撐預(yù)選擇向心球軸承兩個(gè)6006型號(hào)軸承，d＝30mm，D=55mm，B=13mm，d1＝38.4mm,D1=47.7mm，da＝36mm，Da＝49mm，cr＝10.2KN，c0r＝6.88KN。經(jīng)校驗(yàn)計(jì)算，合格。預(yù)選擇推力球軸承一個(gè)51206型號(hào)軸承，d＝30mm，D＝52mm，T＝16mm，d1＝32mm，D1=52mm，ca＝21.5KN，c0a＝43.2KN。經(jīng)驗(yàn)算合格。2.3.4步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算1、負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N.m）????210363牽PTm???式中 為脈沖當(dāng)量 ?r/.為步矩角 ??5為電機(jī)至絲杠傳動(dòng)效率?8.094..098???∴cmNTm .175.1.3263??2、啟動(dòng)力矩Tq .9324.0.5.0~???3、最大靜轉(zhuǎn)矩ajTmx取五相十拍∴ 951.0?∴cmNTqj .872.max4、步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率)(601axHZvf?快?V快見(jiàn)表3-6 ∴ν快＝2m/min∵ （N）3.1.2max?f∴由附錄2選擇90BF004步進(jìn)電機(jī)外徑90mm，長(zhǎng)度116mm，軸徑9mm，重量30N。5 確定齒輪傳動(dòng)比、模數(shù)、有關(guān)尺寸、1、確定齒輪傳動(dòng)比,模數(shù)因θ=1.5o齒輪副傳達(dá)室動(dòng)比與步距角、導(dǎo)程之間的關(guān)系為大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定921/4.065.1360zPih?????∵取m=2.5 齒寬系數(shù) 8d?取 21?Z2Zmb0齒輪各個(gè)參數(shù)如下:齒輪分度圓 d1=mz1=50mmd2=mz2=125mm齒頂圓直徑: da1=d1+2ha*m=55mmda2=d2+2ha*m=130mm齒根圓直徑: df1=d1-(2ha*+2c*)m=43.75mmdf2=d2-(2ha*+2c*)m=118.75mm中心距 : a=m(z1+z2)/2=87.5mm2.3.5開(kāi)環(huán)傳動(dòng)的中間間隙消除措施及絲杠穩(wěn)定校核1開(kāi)環(huán)傳動(dòng)的中間間隙消除措施由于傳動(dòng)副存在間隙，會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滯后；后向時(shí)，會(huì)造成反向沖擊，直接影響到加工精度。因此，要采取較小的間隙措施。齒輪傳動(dòng)間隙流水作業(yè)除的措施本設(shè)計(jì)采用雙片薄齒輪的間隙消除的方法。在一對(duì)相對(duì)吻合的圓柱齒輪中,一個(gè)做成寬齒輪,另一個(gè)由兩個(gè)薄片齒輪組成.通過(guò)一個(gè)彈簧裝置，使一個(gè)薄片齒輪的齒和另一個(gè)薄片齒輪錯(cuò)齒一定的角度，再與寬齒輪相嚙合，使其與寬齒輪的齒槽左右兩側(cè)相接觸，這樣可以消除嚙合間隙。2、絲杠穩(wěn)定校核由于采用兩端固定的安裝方式，此時(shí)絲杠的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)穩(wěn)定性最好，軸向剛度最大，因此，無(wú)需進(jìn)行絲杠穩(wěn)定性校核，但為日后考慮，故對(duì)一端固定，一端簡(jiǎn)支的情況校核。2.4橫向伺服進(jìn)給部分的計(jì)算與校核2.4.1 負(fù)載計(jì)算1、車削力計(jì)算車床縱向切消時(shí)，車削力 可由公式得到Y(jié)XZP?)(67.0max1.5NDPZ?Dmax為車床最大的加工直徑。Dmax=400mm則 ..=0.67*5001.5=7360（N）又∵車床在橫向車削時(shí)，切削力取1/2的縱向切削力，即ZzPp2/1?=3680N大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定104.0:251:1?yxzPPx1=3680/4=920NPy1=2/5*3680=1472N2.4.2 進(jìn)給牽引力的計(jì)算在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的需要的牽引力，可由指導(dǎo)書(shū)表3-3中公式計(jì)算。經(jīng)實(shí)地觀測(cè)，C6140車床導(dǎo)軌多采用三角形與矩形導(dǎo)軌相結(jié)合的形式，所以查表3-3可得：)(GPfKxx???牽其中 K取值為1.15∵貼塑導(dǎo)軌 04.?f又∵橫向進(jìn)給,則G=450N )(fxx???牽=1.15*920+0.04*(3680+500)=1058+167.2=1225.2N2.4.3 滾珠絲杠副選型計(jì)算在設(shè)計(jì)選用滾珠絲杠副時(shí)，首先進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)結(jié)果確定絲杠副的公稱直徑d0，鋼球直徑Dw，導(dǎo)程Ph，選擇滾珠絲杠螺母的類型及型號(hào)，再進(jìn)行校核計(jì)算。1、強(qiáng)度計(jì)算（1）原則 滾珠絲杠強(qiáng)算原則與滾動(dòng)軸承相似，以防止疲勞點(diǎn)蝕為主。（2）計(jì)算 一般情況下，滾珠絲杠副的強(qiáng)度條件下是當(dāng)量動(dòng)載荷Cm，在工作中，應(yīng)小于所選用的滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷C a，即C a≥C m。則滾珠絲杠副當(dāng)量動(dòng)載荷C m為（W）aHwfLF??3式中L：壽命 （百萬(wàn)轉(zhuǎn)） 其中610nTtvns10?vs：最大切削力下的進(jìn)給速度（m/min）,(見(jiàn)表3-6)t：絲杠螺距 t取6㎜T：壽命時(shí)間，取值在10000-15000 小時(shí)，這里T＝12000小時(shí)：軸向平均截荷（N） mF牽PFm?fa：精度系數(shù)： 1、2、3級(jí)滾珠絲杠，f a=1； 4、5、6級(jí)滾珠絲杠 fa=0.9fw：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.0-1.5 一般f w=1.2fH：硬度系數(shù) （取值見(jiàn)表 3-7 取60HRC 所以f H＝1）上式中vs由表3-6查取 in/0.vs?計(jì)算n與L如下：大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定11∴ min/106.10rtvns???∴TL）百 萬(wàn) 轉(zhuǎn)(2.7106?又∵數(shù)控車床導(dǎo)軌精度高∴取2級(jí)精度 fa=1fH=1 .1w又∵ 牽PFm?∴ aHwmfLC?312.7.8953?=2074.4N則選擇絲杠,CDM2005-5為外循環(huán)插管式，雙螺母墊片預(yù)緊，導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠副，尺寸如下：公稱直徑 d 0=20mm 外徑d=19.5mm導(dǎo)程 P h=5mm 螺旋角 λ=4.59 °)14.35(sin0dr?鋼球直徑 動(dòng)載荷mDw175.3?NCa158靜載荷 NCoa604注釋:滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)滾珠的循環(huán)方式,可分為兩大類:1)內(nèi)循環(huán),即滾珠回路中始終于絲杠接觸.這種結(jié)構(gòu)由于一個(gè)循環(huán)只有一圈滾珠,因而回路短,工作滾珠數(shù)目少,流暢性好,摩擦損失少,效率較高,徑向尺寸緊湊,承載能力較大,剛度也好.缺點(diǎn)是反向器的加工較難,加工成本提高.2)外循環(huán)，即滾珠在循環(huán)回路中與絲杠脫離接觸的?？煞譃椋荷w板式，螺旋槽式，插管式，三種常用結(jié)構(gòu)。由于回程道的制造簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)析比較平緩，便于滾珠返回，因此應(yīng)用較為廣泛，缺點(diǎn)是螺旋本身蚰通孔連接不易準(zhǔn)確，擋珠器剛性差，本設(shè)計(jì)是用外循環(huán)滾珠絲杠。2、傳動(dòng)效率計(jì)算)'01(/??rtg?為螺旋角 ??59.4?∴ )7..2??=0.963、剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在軸向載荷的作用下引起單個(gè)螺距t的變化量為 ：t?大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定12EAtFmt???A為滾珠絲桿截面積∴ EtFmt???4201.3.25789?=6.79×10-5mm通常用300mm長(zhǎng)絲桿螺距的變化量△小于允許的螺距誤差[△]，作為驗(yàn)算依據(jù)?！?t30???=6.79×10-5×300/5=4.07μm < [△]＝8μm絲桿剛度合格.4.滾珠絲杠螺母副的軸向間隙消除該間隙通常是指絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，絲杠和螺母間的最大軸向竄動(dòng)。常用雙螺母結(jié)構(gòu)消除間隙，調(diào)整是只要擰動(dòng)圓螺母就能將滾珠螺母沿軸向移動(dòng)一個(gè)距離。在消除間隙后將其鎖緊。該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)整精度較差。5.滾珠絲杠的潤(rùn)滑：滾珠絲杠的潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑，充填在螺母的內(nèi)部及涂在絲杠螺紋的滾道上。導(dǎo)軌及齒輪仍采用油潤(rùn)滑。6.滾珠絲杠的保護(hù)滾珠絲杠對(duì)贓物的磨損特別敏感。通常采用毛墊圈對(duì)螺母進(jìn)行密封，與絲杠直接接觸，因此，預(yù)防效果較好。對(duì)于暴露在外面的絲杠采用折壘式人造革的防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒黏附到絲杠表面。一端連接到滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支撐座上。7.滾珠絲杠的支撐及軸承選型由于支持方式兩端都裝有推力球軸承和向心球軸承。前支撐預(yù)選擇向心球軸承為兩個(gè)6202型號(hào)軸承，d＝15mm，D=35mm，B=11mm，d1＝21.6mm,D1=29.4mm，da＝20mm，Da＝30mm，cr＝5.88KN，c0r＝3.48KN。經(jīng)校驗(yàn)計(jì)算合格。預(yù)選擇單向推力球軸承為兩個(gè)51102型號(hào)軸承，d＝15mm，D＝30mm，T＝10mm，d1＝17mm，D1=30mm，ca＝11KN，c0a＝19.8KN。經(jīng)驗(yàn)算合格。后支撐預(yù)選擇向心球軸承兩個(gè)6202型號(hào)軸承，d＝15mm，D=35mm，B=11mm，d1＝21.6mm,D1=29.4mm，da＝20mm，Da＝30mm，cr＝5.88KN，c0r＝3.48KN。經(jīng)校驗(yàn)計(jì)算合格。預(yù)選擇推力球軸承一個(gè)51102型號(hào)軸承，d＝15mm，D＝30mm，T＝10mm，d1＝17mm，D1=30mm，ca＝11KN，c0a＝19.8KN。經(jīng)驗(yàn)算合格。2.4.4步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定131、負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N.m）????210363牽PTm???式中 為脈沖當(dāng)量 ?r/.為步矩角 ??5為電機(jī)至絲杠傳動(dòng)效率?8.094..098???∴33617.62.5.mTNcm??2、啟動(dòng)力矩8..3520.3~.0qT???3、最大靜轉(zhuǎn)矩ajmx取五相十拍Ta∴ 951.0?T∴max8.34.qj Ncm4、步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率)(601axHZvf?快?V快見(jiàn)表3-6 ∴ν 快 ＝1.5m/min∵max.5f N?∴由附錄2選擇90BF002步進(jìn)電機(jī)參數(shù)如下：外徑90mm，長(zhǎng)度148mm，軸徑9mm,重量45N.5 確定齒輪傳動(dòng)比、模數(shù)、有關(guān)尺寸、1、確定齒輪傳動(dòng)比,模數(shù)因θ=1.5o齒輪副傳達(dá)室動(dòng)比與步距角、導(dǎo)程之間的關(guān)系為12360.05.41h ziP?????∵取m=2 齒寬系數(shù) 8d?取 18Z72mbd6齒輪各個(gè)參數(shù)如下:齒輪分度圓 d 1=mz1=36mm大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定14d2=mz2=150mm齒頂圓直徑: d a1=d1+2ha*m=40mmda2=d2+2ha*m=154mm齒根圓直徑: d f1=d1-(2ha*+2c*)m=31.5mmdf2=d2-(2ha*+2c*)m=145.5mm中心距 : a=m(z1+z2)/2=93mm2.4.5開(kāi)環(huán)傳動(dòng)的中間間隙消除措施及絲杠穩(wěn)定校核1開(kāi)環(huán)傳動(dòng)的中間間隙消除措施由于傳動(dòng)副存在間隙，會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滯后；后向時(shí)，會(huì)造成反向沖擊，直接影響到加工精度。因此，要采取較小的間隙措施。齒輪傳動(dòng)間隙流水作業(yè)除的措施本設(shè)計(jì)采用雙片薄齒輪的間隙消除的方法。在一對(duì)相對(duì)吻合的圓柱齒輪中,一個(gè)做成寬齒輪,另一個(gè)由兩個(gè)薄片齒輪組成.通過(guò)一個(gè)彈簧裝置，使一個(gè)薄片齒輪的齒和另一個(gè)薄片齒輪錯(cuò)齒一定的角度，再與寬齒輪相嚙合，使其與寬齒輪的齒槽左右兩側(cè)相接觸，這樣可以消除嚙合間隙。2、絲杠穩(wěn)定校核由于采用兩端固定的安裝方式，此時(shí)絲杠的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)穩(wěn)定性最好，軸向剛度最大，因此，無(wú)需進(jìn)行絲杠穩(wěn)定性校核，但為日后考慮，故對(duì)一端固定，一端簡(jiǎn)支的情況校核。2.5 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)在零件的加工過(guò)程中，大量的時(shí)間用于更換刀具等非切削工作。設(shè)計(jì)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的目的在于提高效率?；剞D(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度。由于數(shù)控機(jī)床在加工中刀具位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此需要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后盡可能高的重復(fù)定位精度。1.刀架的工作原理1)轉(zhuǎn)位刀架的組成 ????????????壓 緊 發(fā) 訊 開(kāi) 關(guān)編 碼 開(kāi) 關(guān)粗 定 位 發(fā) 訊 開(kāi) 關(guān)控 制 系 統(tǒng) 大 螺 母拔 塊方 刀 架刀 架 體 組 件 下 齒 輪 盤(pán)蝸 輪 副底 盤(pán)刀 架 底 盤(pán) 組 件32)1(表42)刀架的提升定位刀架的抬升高度是由端齒盤(pán)來(lái)決定的,為保證刀架抬升后可以旋轉(zhuǎn)，抬升高度為壓緊時(shí)上齒盤(pán)頂高與下齒頂高之間的距離，本刀架此距離為5mm，加之螺紋導(dǎo)程為10mm。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定15則有 ∴x=180度10536?x∴旋轉(zhuǎn)180度，刀架上升5mm，便可脫離。3）轉(zhuǎn)位刀架工作與原理計(jì)算機(jī)發(fā)出換刀信號(hào)，刀架控制箱繼電器動(dòng)作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)升降機(jī)將上升至一定位置時(shí)離合轉(zhuǎn)盤(pán)作用，帶動(dòng)上刀體至所選刀位。發(fā)迅盤(pán)轉(zhuǎn)，初定位，上刀體下降，端齒嚙合，完成精定位，并通過(guò)蝸輪、蝸桿、鎖緊螺母、固定刀架并施加一定預(yù)緊力。2.降速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比及其分配初選CA6140車床刀架轉(zhuǎn)速為28r/min電機(jī)轉(zhuǎn)速為1400r/min281405ni?刀電傳動(dòng)比較大，所以選蝸輪蝸桿傳動(dòng)，預(yù)選單線蝸桿，蝸輪齒數(shù)為50齒，齒形角為20度。3.由刀架的夾緊力確定提升絲杠的蝸輪傳動(dòng)力矩T由公式 計(jì)算。/2ps??P=12KNS=10mm f=0.1 β=15°=2.730s1=arctnarctd?????=5.91f.nosos5??31.)(???tg/261.TpsKNm??4.由傳動(dòng)力矩T確定蝸輪輻m，q值。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷（化工出版社）由公式 ??32250TzqH????????取蝸輪材料為錫青銅 =50 =200Mpa m=2mm k=12??H?由上式確定q為17.5，可遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求。∴蝸桿分度圓直徑 d 1=m·q=35.5mm齒頂圓直徑 d a1=d1+2ha*m=39.5mm齒根圓直徑 d f1=d1-z(ha*m+c*)=31mm蝸輪分度圓直徑 d 2=mz=100mm喉圓 d a2=104mm大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第2章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定16齒根圓直徑 d f2=95.2mm中心距 a= =67.7mm??1035.2?5.計(jì)算電機(jī)功率蝸輪夾緊所需要的功率： 由 計(jì)算。90TnN????蝸 輪電 蝸 輪= =0.98·0.99·0.7=0.68??電 蝸 輪 齒 軸 承 蝸 輪 副61.2865.9505nKW?????蝸 輪電 蝸 輪由于電機(jī)停轉(zhuǎn)采用過(guò)載電流繼電器，過(guò)載系數(shù)為1.8-2.2之間，則選用電機(jī)功率N電機(jī)=N/2 =133 （KW）試選擇三相異步交流電機(jī)YSH6314 則功率為 180W大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 外文翻譯17第 3章 數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成任何一個(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)，其性能的好壞，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來(lái)由以下四部分組成。(1)中央處理單元 CPU(2)總線。包括數(shù)據(jù)總線（DB） 、地址總線（AB）和控制總線（ CB） 。(3)存貯器。包括只讀可編程存貯器和隨機(jī)讀寫(xiě)存貯器。(4)I/O 輸入 /輸出接口電路。其中 CPU 是數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各部分電路直協(xié)調(diào)工作。存貯器用于存放系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)。I/O 接口是系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息交換的橋梁?？偩€則是 CPU 與存貯器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的紐帶，是 CPU 與部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必由之路。數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖如 6—1 所示。根據(jù)機(jī)床加工的零件的設(shè)計(jì)要求，其確定了具體從四方面來(lái)進(jìn)行考慮: 主電路控制設(shè)計(jì)、執(zhí)行電路控制設(shè)計(jì)、輔助電路控制設(shè)計(jì)、繪制電氣原理圖。3.2主電路控制設(shè)計(jì)3.2．1 主電路設(shè)計(jì)根據(jù)電氣傳動(dòng)的要求，由接觸器 KM1、KM2 、KM3 分別控制電動(dòng)機(jī) M1、M2、M3 ，機(jī)床的三相電源由電源引入開(kāi)關(guān) QS 引入。主電動(dòng)機(jī) M1 的過(guò)載保護(hù)，由熱繼電器 KR1 實(shí)現(xiàn)，它的短路保護(hù)可由機(jī)床的前一級(jí)配電箱中的熔斷器充任。冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 的過(guò)載保護(hù)，由熱繼電器 KR2 實(shí)現(xiàn)。進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 由于是短時(shí)工作，不設(shè)過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)機(jī) M3 設(shè)短路保護(hù)------熔大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 外文翻譯18斷器 FU1。主軸電動(dòng)機(jī) M1------M1 的功率較大，超過(guò) 10KW，但是由于插刀/ 去刺在電氣系統(tǒng)啟動(dòng)后才進(jìn)行，所以電路中采用了接觸器 KM1、KM4 來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和制停的動(dòng)作（Y- △降壓?jiǎn)?dòng)） 。用接觸器 KM1、KM4 進(jìn)行控制。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到過(guò)載保護(hù)，就采用熔斷器 FU1 來(lái)限制M1 的電流及電壓。進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 和冷卻電動(dòng)機(jī) M3------由于電動(dòng)機(jī) M2 和 M3 的功率都較小，額定電流分別為 2.7A 和 0.43A，為了節(jié)省成本和縮小體積，可分別用接觸器 KM2 和 KM3（額定電流都為 5A） ，其 M3 則用熔斷器 FU2 作為過(guò)載保護(hù)。3.2.2中間繼電器 考慮到輸出部分會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)一系列故障，如過(guò)載，過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)將可編程控制器的觸點(diǎn)或保險(xiǎn)絲燒壞，所以在 PLC 輸出點(diǎn)與閥之間使用一個(gè)中間繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣做可以保證在過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)負(fù)荷等情況下，不至于將 PLC 燒壞，中間繼電器在這起到保護(hù) PLC 的作用。3.3 執(zhí)行電路控制設(shè)計(jì)3.3.1機(jī)床電氣傳動(dòng)的特點(diǎn)及控制要求(1) 機(jī)床主運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī) M1 集中傳動(dòng)，旋轉(zhuǎn)零件（滿足零件加工要求）是靠主軸運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。(2) 主軸電動(dòng)機(jī) M1 制動(dòng)采用接觸器反接制動(dòng)器。(3) 刀架快速移動(dòng)、加工由進(jìn)給油泵電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)，而液壓缸的前后運(yùn)動(dòng)由電磁閥控制。(4) 冷卻泵由電動(dòng)機(jī) M3 拖動(dòng)。(5) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的縱向左右運(yùn)動(dòng)，橫向前后運(yùn)動(dòng)，以及快速移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)都由手動(dòng)/自動(dòng)（PLC）操縱。電動(dòng)機(jī)型號(hào)：( GB 755-81《電機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)要求》)主軸電機(jī) M1：Y160M-4 11KW 380V 23.0A 1460r/min進(jìn)給電機(jī) M2：Y90S-4 1.1KW 380V 2.7A 1400r/min 冷卻電機(jī) M3：JCB-22 0.15KW 380V 0.43A 2790r/min3.3.2控制電路電源考慮安全可靠及照明指示燈的要求，采用變壓器供電，控制線路 127V，照明 36V，指示燈6.3V。3.4 輔助電路控制設(shè)計(jì)3.4.1 控制箱設(shè)計(jì)一個(gè)控制箱，其主要目的是用來(lái)存放可編程控制器 PLC 與電線。其技術(shù)要求：①玻璃窗的玻璃厚 5mm。②玻璃窗的四周包覆橡皮框。③箱體下底板由兩塊可拆卸的薄鋼板拼成，以便安裝地腳螺絲。④前后門和觀察窗均安裝門鎖。3.4.2信號(hào)指示與照明電路大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 外文翻譯19可設(shè)電源指示燈 HL2（綠色） ，在電源開(kāi)關(guān) QS 接通后，立即發(fā)光顯示，表示機(jī)床電氣線路已處于供電狀態(tài)。設(shè)指示燈 HL1（紅色）表示主電機(jī)是否遠(yuǎn)行。這兩個(gè)指示燈可由接觸器 KM1 的動(dòng)合和動(dòng)斷兩對(duì)輔助觸電進(jìn)行切換通電顯示。如電氣原理圖右上方所示。在操作板上設(shè)有交流表 A，它串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)主回路中（附圖 控制柜面板） ，用以指示機(jī)床的工作電流。這樣可根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作情況調(diào)整切削用量使主電動(dòng)機(jī)盡量滿載運(yùn)行，提高生產(chǎn)率，并能提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)。大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 外文翻譯20金屬切削磨削、鉆削、鏜削和齒輪滾洗法機(jī)床生產(chǎn)廠家一直在為顧客尋找更快、更高效的切削時(shí)期、更快的工作速度、更低的循環(huán)次數(shù)、以及增加金屬切削精度的方法。機(jī)床生產(chǎn)者花了許多他們的費(fèi)用在高速加工設(shè)備上去提高他們的生產(chǎn)效益，比如在 IMTS 2000 上你將會(huì)看到最新的磨削、鉆削、樘削和齒輪滾洗方法。更快、更可靠的心軸和和提高機(jī)床的控制是提高加工產(chǎn)量和生產(chǎn)力的主要因素。 “更快的心軸，提高生產(chǎn)力，是在一個(gè)堅(jiān)果殼里”Chris Hetzer 說(shuō)，Hrafton,WI 工程部代理總工程師，也就是說(shuō)未來(lái)將出現(xiàn)新的心軸并且在 IMTS 上會(huì)有多軸。Hetzer 說(shuō)：“你不得不正確的去做心軸的設(shè)計(jì)，并且心軸不僅要在高速下操作，而且它也要具備能夠隨著生產(chǎn)的要求增加速度的特性，這也意味著動(dòng)態(tài)的心軸要能確保能在不同的速度、不同的載荷，不同的刀具下能正常工作；這樣，心軸不得不具備一定的硬度，同時(shí)他也要具備一定的韌性以便他能夠經(jīng)得起摩擦、不同程度的撞擊，包括刀具”一個(gè)可調(diào)心軸所能套的齒輪內(nèi)孔直徑范圍比較大，即一個(gè)“可調(diào)心軸”能適用于多個(gè)內(nèi)孔直徑不同的齒輪，代替多根普通心軸，能減少心軸的磨損，所需心軸長(zhǎng)度相對(duì)比較短，省材。心軸屬于斜楔夾緊裝置，用于機(jī)械加工中的產(chǎn)品檢測(cè)作輔助裝置，主要作為齒輪測(cè)量時(shí)的支承件。一套“可調(diào)徑心軸”可代替多跟規(guī)格不同的現(xiàn)有“普通心軸”的作用，所以“可調(diào)徑心軸”比現(xiàn)有的“普通心軸”更有使用價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。Hetzer 記錄，Gilman 的心軸設(shè)計(jì)需要用 FEA 確保單元與單元之間的粘合力，其實(shí)這是生產(chǎn)一個(gè)快速運(yùn)轉(zhuǎn)心軸過(guò)程中的一小部分，我們真正想要尋找這些高速的心軸就是在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中它的穩(wěn)定性，比如說(shuō)，一個(gè) 170mm 的心軸在 30KW 的情況下，它的轉(zhuǎn)速是 24000rpm，我們的顧客想要他們的第一個(gè)心軸是這樣，第二個(gè)是這樣，第三個(gè)是這樣，第四個(gè)也是這樣……Hetzer 說(shuō)，真正要確保每個(gè)單元之間的粘合力是非常困難的，它需要廣大的 FEA 分析，這就包括了許多東西，例如生產(chǎn)公差、軸承質(zhì)量，但是剩下的是你的設(shè)計(jì)和分析?！坝脩粼谏a(chǎn)環(huán)境中用這種高速旋轉(zhuǎn)的心軸去操縱一個(gè)機(jī)器，他們想要持續(xù)的工作，但是如果心軸達(dá)不到這種要求” ，Hetzer 說(shuō)， “人們將會(huì)把它報(bào)廢掉—這是典型的在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器上可能發(fā)生的事情，這時(shí)這個(gè)心軸將要被換掉，但是如果被換上來(lái)的那個(gè)心軸和原來(lái)的那個(gè)心軸沒(méi)有同樣的切削特性，顧客們將不得不花許多的時(shí)間、許多的金錢去讓這臺(tái)機(jī)器像原來(lái)一樣運(yùn)轉(zhuǎn)。 ”在 IMTS 中， Gilman 將介紹他的 15000 轉(zhuǎn)/分鐘，高速的帶驅(qū)動(dòng)的心軸，這種裝置主要呈現(xiàn)一根尼龍帶和一個(gè)交叉的齒狀構(gòu)造。Gilman 也將介紹一個(gè)新的揉性的生產(chǎn)空間，這個(gè)系統(tǒng)是重新建造的 3 軸空間，X-Y-Z 模塊出現(xiàn)在 400×400×400 工作空間內(nèi)。多軸模塊能夠使用帶驅(qū)動(dòng)的大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 外文翻譯21心軸，然而這種心軸使用了 Gilman ’Swedish 的母公司 SKF 生產(chǎn)的陶瓷圓柱滾筒軸承，Hetzer說(shuō)它的主要特點(diǎn)是心軸能夠忍受由高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生能量而帶動(dòng)心軸的自由運(yùn)動(dòng)。Hurco 新的 VMCS 提供了標(biāo)準(zhǔn)的 10000 轉(zhuǎn)/分鐘的心軸，但是它也可以通過(guò)軸系轉(zhuǎn)變?yōu)?30000轉(zhuǎn)/分鐘，這樣就形成了很高的在 X 和 Y 軸方向的橫向速度 30 米/分鐘，當(dāng)被配置 Hurco 提高的UltiPro Ш 在持續(xù) 5.1—6.4 米/分鐘的進(jìn)給過(guò)程中精度和表面粗糙度不受影響的高速運(yùn)動(dòng)控制軟件，那么這個(gè)單元將會(huì)勝過(guò) 3—D 周線工作法。在磨削設(shè)備中，許多的擁護(hù)對(duì)加快磨削速度有一種特別的期待，現(xiàn)在最新的碳化物工具正在幫助解決這個(gè)問(wèn)題， “更快的速度，更快的吞吐量，更快的循環(huán)次數(shù)是每一個(gè)人都期待的”磨削執(zhí)行副總裁 Jon Wolf 和機(jī)器工具制造商 Sugino Corp,說(shuō)“提高磨削速讀的關(guān)鍵是提高磨床的進(jìn)給量，例如，在 3 軸的磨床加工中，它第一提供最小的循環(huán)次數(shù)（36—51 米/分鐘） ，但是你這必須有相應(yīng)的進(jìn)給量，它可以是 8 米/分鐘，可以是 20—23 米/分鐘。“技術(shù)在不斷的變化中，碳化物公司正在制造更好的工具，能夠忍受更高的進(jìn)給量和更快速度的碳化物”Wolf 追加道“刀具的尺寸也是邊得越來(lái)越多樣化，有很多的技術(shù)在刀具尺寸上，，它可以讓你工作更快，散熱更快” 。增加刀具的壽命是每一個(gè)碳化物公司都尋找的，它會(huì)使機(jī)器具有更高，更快的進(jìn)給量和加工速度。我們機(jī)器工具公司總是在刀具曲線研究技術(shù)的后面，因?yàn)槲覀兛偸窍胍蠙C(jī)加工，機(jī)加工人們引導(dǎo)著這個(gè)工業(yè)。速度和精度是金屬加工過(guò)程中兩個(gè)關(guān)鍵的因素，但是在孔的加工過(guò)程中，快速的心軸旋轉(zhuǎn)速度并不意味著高效的切削速度，Zagar 副總裁 Randy Toberts 提出了證明，用他的多軸鉆頭或齒輪箱，Zagar Inc 主張同時(shí)對(duì)一組孔進(jìn)行高速加工，而不是一次只加工一個(gè)孔。“我們現(xiàn)在會(huì)看到 Cpk 率和 1.33—2.0 的 Ppk 率，這些參數(shù)對(duì)于產(chǎn)品的使用者來(lái)說(shuō)是非常重要的，比如一個(gè) OEM 或者一個(gè)自動(dòng)控制室”Roberts 說(shuō)， “例如對(duì)于一兩車來(lái)說(shuō) GM 可能需要一個(gè)輪子控制中心，然而輪子控制中心有 5~6 個(gè)要鉆的孔并且是沉頭孔，他們中的每一個(gè)都必須保持 1.67Cpk，每一個(gè)孔的公