C6140車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造

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1、論文題目：CA6140車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造 目錄 序言----------------------------------------------------------------------------------- 2 一、 設(shè)計(jì)方案的確定-----------------------------------------------------------3 （一） 設(shè)計(jì)任務(wù)--------------------------------------------------------------------3 （二） 總體設(shè)計(jì)方案的確定------------

2、-----------------------------------------3 二、機(jī)械部分改造與設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------- 4 （一） 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算--------------------------------------------4 （二） 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算--------------------------------------------10 三、步進(jìn)電機(jī)的選擇---------------------------------------------

3、------------------13 （一）步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則------------------------------------------------13 （二）步進(jìn)電機(jī)的選擇------------------------------------------------------------14 四、機(jī)床導(dǎo)軌改造------------------------------------------------------------------15 五、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用---------------------------------------------

4、------------16 六、小結(jié)------------------------------------------------------------------------------17 七、參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------------17 序言 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，

5、且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。但從目前企業(yè)面臨的情況看，因數(shù)控機(jī)床價(jià)格較貴，一次性投資較大使企業(yè)心有余而力不足。我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，對(duì)普通機(jī)床數(shù)控化改造不失為一種較好的良策。 中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，常希望對(duì)原有舊機(jī)床進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、自動(dòng)化。目前機(jī)床數(shù)控化改造就是結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和我國(guó)國(guó)情，在滿足實(shí)際加工需求的前提下，盡可能降低成本。經(jīng)過大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。因此特別適合在生產(chǎn)設(shè)備中普通機(jī)床占有較大比重的企業(yè)，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。 數(shù)控機(jī)床由機(jī)床主體、主軸傳動(dòng)、伺服進(jìn)給、數(shù)控裝置、輔助裝置等組成。所以機(jī)床數(shù)控化改造的主

6、要內(nèi)容有主軸傳動(dòng)改造、進(jìn)給系統(tǒng)改造、加裝數(shù)控裝置等。其中進(jìn)給系統(tǒng)改造對(duì)機(jī)床的改動(dòng)最多，是機(jī)床數(shù)控化改造中最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響到改造后的機(jī)床的加工精度?？梢娺M(jìn)給系統(tǒng)改造是機(jī)床數(shù)控化改造成功的關(guān)鍵所在。 本設(shè)計(jì)題目主要圍繞機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造而展開，其改造的機(jī)床是針對(duì)普通車床。CA6140型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把此類車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)得到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。C6140車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造主要內(nèi)容如下： 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)是經(jīng)進(jìn)給箱傳動(dòng)絲杠到溜板箱，獲得不同的工件螺距即Z軸運(yùn)動(dòng)；走刀運(yùn)動(dòng)是經(jīng)進(jìn)給箱

7、傳動(dòng)光桿到溜板箱，獲得不同的進(jìn)刀量即Z軸運(yùn)動(dòng)和X軸運(yùn)動(dòng)。車床進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控化改造要拆除進(jìn)給箱總成、溜板箱總成，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：縱向電機(jī)→減速箱（或聯(lián)軸器）→縱向滾珠絲杠→溜板箱，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。 一、設(shè)計(jì)方案的確定 （一）設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)任務(wù)是CA6140型普通車床進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)控化改

8、造。利用微機(jī)對(duì)縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制，縱向脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械改造設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度，改動(dòng)盡量少，且保證加工精度的要求，運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)。 （二）總體設(shè)計(jì)方案的確定 考慮到該數(shù)控系統(tǒng)是開環(huán)控制，沒有位置反饋，故進(jìn)給系統(tǒng)盡可能的要減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)。本車床的縱向、橫向兩軸進(jìn)給系統(tǒng)去掉了原來的進(jìn)給系統(tǒng)的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，直接采用了步進(jìn)電機(jī)＋減速箱（或聯(lián)軸器）＋滾珠絲桿的傳動(dòng)方案。拆除原來的進(jìn)給箱、絲桿等，增加少量的機(jī)械附件，就可安裝步進(jìn)電機(jī)及滾珠絲桿螺

9、母副。 二、機(jī)械部分改造與設(shè)計(jì) （一）縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 車床的縱向進(jìn)給改造設(shè)計(jì)一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架臺(tái)左右移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對(duì)車床改造來說，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求那么高，而從改造方便、實(shí)用方面來考慮，現(xiàn)把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的左端，即進(jìn)給箱部位。 2、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺(tái)重量： W=90kgf=900N (根據(jù)圖紙粗略計(jì)算) 時(shí)間常數(shù)： T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程： L0=6mm

10、 行程： S=1130mm 脈沖當(dāng)量： δp=0.01mm/step 步距角： α=0.75/step 快速進(jìn)給速度： Vmax=2m/min （1）切削力計(jì)算 由〈〈實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉可知： 切削功率： Nc=NηK 式中 N—電機(jī)功率，查機(jī)床說明書，N=7.5KW η—主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.75～0.85 取η=0.8 K—進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取K=0.96。 則： Nc=7

11、.50.80.96=5.76KW 又因?yàn)椋? NC= 則： FZ= 式中 v—切削線速度，取v=100m/min 所以： FZ =352.512(kgf)=3525.12(N) 由〈〈金屬切削原理〉〉可知： 主切削力 FZ=CFz apx Fz fYFz KFz 查表得： CFz=188kgf/mm2 XFz=1 YFz=0.75 KFz=1 則可計(jì)算FZ 如表（1）所示： 表（1）

12、 FZ計(jì)算結(jié)果 ap(mm) 2 2 2 8 8 8 f(mm) 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 FZ(N) 1125 1524 1891 1687 2287 2837 當(dāng)FZ=1520N 時(shí)，切削深度ap=2mm, 走刀量f=0.3mm，以此參數(shù)做為下面計(jì)算的依據(jù)。 從〈〈實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉中可知，在一般外圓車削時(shí)： FX =（0.1～0.6）FZ FZ=(0.15～0.7) FZ ?。? FX=0.5 FZ=0.53525=1762.5N

13、 FY=0.6 FZ=0.63525=2115N （2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。 綜合車床導(dǎo)軌絲杠的軸向力： P=KFX+f′(FZ+W) 式中 由于使用的是矩形導(dǎo)軌，根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查出 K=1.15，f′=0.15～0.18，取為0.16。 則： P=1.151762.5+0.16(3525.12+900)=2734.9N 強(qiáng)度計(jì)算 壽命值： L1= 所以： n1== 取工件直徑： D=80 mm, 查表得

14、： T I=15000h（自動(dòng)控制機(jī)床及機(jī)床通常的取值） 所以： n1==20r/min L1==18 最大動(dòng)負(fù)載： Q= 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)值表 查表取： 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.2 硬度系數(shù) fH=1 則： Q=2734.91.21=8598.5N 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值和原機(jī)床參數(shù)，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，選擇型號(hào)為FC1B326—5—B 的滾珠絲杠，公稱直徑為φ32mm，導(dǎo)程為6 mm，滾珠列數(shù)為5列，額定動(dòng)載荷是10689N，所以強(qiáng)度夠用。 效率計(jì)算 根據(jù)〈〈機(jī)械原

15、理〉〉的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為： η= 式中： 摩擦角ψ=10′　　 螺旋升角γ=325′ tg＝＝＝0.0597 則： η==0.96 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠受到工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 △L1= 式中： L0=6mm=0.6cm E=20.6166N/ cm2。 滾珠絲杠截面積： F=()2π=（）23.14 則： △L1==1.310-5㎝ 滾珠

16、絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很小,可忽略,即：△L=△L1。 所以： 導(dǎo)程變形總誤差△為 △ ==1.310-5㎝=21.67μm/m 查表知B級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為25μm/m，故剛度足夠。 穩(wěn)定性驗(yàn)算 由于機(jī)床原絲杠直徑為φ32mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為φ32 mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。 （3）齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算 有關(guān)齒輪計(jì)算 傳動(dòng)比：i===1.25 故取齒輪齒數(shù)： Z1=32 Z2=40 模數(shù)： m=2mm b=20mm α=20 分度圓直徑： d1=m Z1=232=64mm

17、 d2= m Z2=240=80mm 齒頂圓直徑： dα1 =d1 +2ha*=68mm dα2=d2+2ha*=84mm 中心距： 同步帶輪XL型，設(shè)計(jì)中心距α=112mm 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J1=()2W=()290=0.526㎏㎝2=5.26N㎝2 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JS=7.810-4D4L1 式中： D—絲杠的名義直徑，D=3.2cm L1—絲杠兩固定端的間距，L1=150cm 則： JS=7.810-43.24150=

18、12.268㎏㎝2=122.68N㎝2 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JS=7.810-4(mz)42 則： JZ1=7.810-46.442=2.617㎏㎝2=26.17 N㎝2 JZ2=7.810-4842=6.39㎏㎝2=63.9 N㎝2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略，因此總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J=(JS+JZ2)+ JZ1+ J1 =(12.268+6.39)+2.617+0.526 =15.084㎏㎝2=150.84N㎝2 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩： M=Mamax＋Mf＋M0 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩： M=Mat＋Mf＋M0＋Mt 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： M= M

19、f＋M0 式中： Mamax —空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； Mf —折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； M0 —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； Mat —切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； Mt —折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。 Ma=10-4Nm 式中：T為時(shí)間常數(shù)，T=2510-3S 當(dāng)n=nmax時(shí)，Mamax =Ma nmax===416.7r/min Mamax=10-4=2.619Nm=26.19㎏f

20、㎝ 當(dāng)n=nt時(shí) Ma=Mat nt====24.88r/min Mat=10-4=0.1563Nm=1.563㎏f㎝ Mf == 當(dāng)η0=0.8 f′=0.16時(shí) Mf ==1.376㎏f㎝ M0 =(1-η02) 當(dāng)η0=0.9時(shí)，預(yù)加載荷P0=Fx M0===1.066㎏f㎝=10.66N㎝ Mt===16.839㎏f㎝=168.39 N㎝ 所以, 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩： M=Mamax＋Mf＋M0 =26.19＋1.376＋1.066=28.632㎏f㎝ =286.32N㎝ 切削時(shí)所需力矩： M=Mat＋Mf＋M0＋Mt =1.

21、563＋1.376＋1.066＋16.839=20.844㎏f㎝ = 208.44N㎝ 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： M= Mf＋M0 =1.376＋1.066=2.442㎏f㎝ = 24.42N㎝ 由以上分析計(jì)算可知，所需最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)： Mmax=28.632㎏f㎝=286.32 N㎝ （二）橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 1、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 車床的橫向進(jìn)給改造設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。 2、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 由于

22、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算與縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只計(jì)算結(jié)果。 已知條件： 工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=40㎏f=400N 時(shí)間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L0=4mm 左旋 行程 S=330mm 脈沖當(dāng)量 δp=0.005mm/step 步距角 α=0.75/ step 快速進(jìn)給速度 vmax=1m/m

23、in （1）切削力計(jì)算 橫向進(jìn)給量為縱向的1/2～1/3，取1/2，則切削力約為縱向的1/2： FZ=0.5352.5=176.25㎏f=1762.5N 在切斷工件時(shí)： Fy=0.5 FZ=0.5176.25=88.125㎏f=881.25N （2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌： P=KFy＋f′(Fz＋W) ?。? K=1.4 f′=0.2 則： P=1.488.125＋0.2(176.25＋40) =166.625㎏f=1666.25N 取工件直徑： D=80 mm 走刀量：f=0.3mm 則： n1====30r/min

24、 壽命值： L1===27 最大動(dòng)負(fù)載：Q= ==599.85㎏f=5998.5N 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠公稱直徑為φ20㎜，型號(hào)為FC1B204—5—E2左，其額定動(dòng)負(fù)載為8393N，所以強(qiáng)度足夠用。 效率計(jì)算 螺旋升角：γ=338′ 摩擦角：ψ=10′　　 則傳動(dòng)效率： η===0.956 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠截面積：F=()2π=（）23.14=2.017cm2 滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量： △L1===1.60410-6㎝ 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很

25、小，可忽略，即：△L=△L1，所以導(dǎo)程變形總誤差為： △= 查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺旋誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m，故剛度足夠。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，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，一端固定，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不再驗(yàn)算。 (3)轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算 傳動(dòng)慣量計(jì)算 由于聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可以忽略，此不進(jìn)行計(jì)算。 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J1=㎏㎝2 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JS=7.810-4D4L1=7.810-42450=0.624㎏㎝2 由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可以忽略，此不進(jìn)行計(jì)算。 因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

26、J=0.624+0.058=0.682㎏㎝2 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 nmax= Mamax=Nm=0.71㎏f㎝ nt==29r/min Mat==0.0076 Nm=0.076㎏f㎝ 當(dāng)η0=0.8 f′=0.2時(shí)： Mf===0.637㎏f㎝=6.37 Nm 當(dāng)η0=0.9時(shí)： M0=0.44㎏f㎝=4.4 Nm Mt=7.02㎏f㎝=70.2 Nm 所以，快速空載啟動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩： M=Mamax＋Mf＋M0 =0.71＋0.637＋0.44=1.787㎏f㎝=17.87N㎝ 切削時(shí)所需力矩： M=Mat＋Mf＋M0＋Mt =0.076＋

27、0.637＋0.44＋7.02 =8.173㎏f㎝=81.73N㎝ 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： M= Mf＋M0 =0.637＋0.44=1.077㎏f㎝=10.77 N㎝ 從以上計(jì)算可知，最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生切削時(shí)： Mmax=8.173㎏f㎝=81.73N㎝ 三、步進(jìn)電機(jī)的選擇 （一）步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原則 合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下： 1、 步距角α　步距角應(yīng)滿足：α≤ 式中 i——傳動(dòng)比 αmin——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)

28、角。 2、精度 步進(jìn)電機(jī)的精度可用步矩誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，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。所以選用步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足 △Q≤i[△θs] 式中 △Q——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差； [△θs]——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件允許的角度誤差。 3、轉(zhuǎn)矩 為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步、不越步），正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮： （1）啟動(dòng)力矩 一般啟動(dòng)力矩選取為： Mq≥ 式中 Mq——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩； ML0——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相

29、數(shù)和拍數(shù)，啟動(dòng)力矩選取如表（2）所示。Mjm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(2) 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) 3 3 4 4 5 5 6 6 拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 12 Mg /Mjm 0.5 0.866 0.707 0.707 0.809 0.951 0.866 0.866 （2）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。 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

30、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： ft≥[fcp]m 式中 ft——極限啟動(dòng)頻率； [fcp]m——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。 （二）步進(jìn)電機(jī)的選擇 1、縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 Mq = 715.8N㎝ 為滿足最小步矩要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為： Mjm=826.56N㎝ 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 fmax=Hz 綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 2、橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 Mq =N㎝ 電動(dòng)機(jī)仍選用

31、三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為： Mjm=N㎝ 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 fmax==3333.3 Hz 為了便于設(shè)計(jì)和采購，仍選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 四、機(jī)床導(dǎo)軌改造 臥式車床上的運(yùn)動(dòng)部件，如刀架、工作臺(tái)都是沿著機(jī)床導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的。導(dǎo)軌就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用性能。 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

32、，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，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，將太大增加機(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。 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。普通機(jī)床的導(dǎo)軌一般是鑄鐵或鑄鐵—淬火鋼導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動(dòng)導(dǎo)軌的上述缺點(diǎn)，數(shù)控改造一般是將原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修整后貼塑，使其成為貼塑導(dǎo)軌。 貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，且 有良好的自

33、潤(rùn)滑性和抗振性，加工簡(jiǎn)單，成本低。 目前應(yīng)用較多的聚四氟乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國(guó)生產(chǎn)的Twrcite—B和我國(guó)生產(chǎn)的TSF軟帶材料，次、此種軟帶厚度為0.8㎜、1.6㎜、3.2㎜等幾種規(guī)格。考慮承載變形，宜厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為1.6㎜為宜。 貼塑軟帶粘貼工藝非常簡(jiǎn)單，可直接粘結(jié)在原有的滑動(dòng)導(dǎo)軌面上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對(duì)金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長(zhǎng)度放大3～4㎜，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進(jìn)行修整加工。作為導(dǎo)軌面的表面，根據(jù)需

34、要可進(jìn)行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。 五、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用是普通機(jī)床數(shù)控改造機(jī)械方面的關(guān)鍵，而由數(shù)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，具有重復(fù)定位精度高，工件剛性好，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)以及工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的自動(dòng)刀架，在生產(chǎn)中最常用的是常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的系列刀架，具有重復(fù)定位精度高，工作剛性好，使用壽命長(zhǎng)，工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，在生產(chǎn)中大量使用。現(xiàn)選用常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4—工型系列四工位自動(dòng)刀架，來作為CA6140的適配刀架。 刀架技術(shù)參數(shù)： 刀位數(shù)：4 電動(dòng)功率：60W 電機(jī)轉(zhuǎn)速：1

35、400r/min 夾緊力：1t 上刀體尺寸：152152 下刀體尺寸：161171 刀架技術(shù)指標(biāo)： 重復(fù)定位精度：≤0.005㎜ 工作可靠性：＞30000次 換刀時(shí)間：90 180 270 2.9s 3.4s 3.9s 六、小結(jié) 三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而又全新的的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)。 經(jīng)過幾個(gè)多月的忙碌后，終于初步

36、完成了本設(shè)計(jì)課題的任務(wù)，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了我的自學(xué)能力和收集使用資料的能力，同時(shí)全面系統(tǒng)地鞏固和總結(jié)大學(xué)三年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更好的把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了綜合、鞏固，加深了對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)還接觸了一些在原來知識(shí)基礎(chǔ)上更為深層的知識(shí)。當(dāng)然，也使我體會(huì)到設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)艱苦任務(wù)，必須具備吃苦耐勞的精神。總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，為我將來工作打好了良好的基礎(chǔ)。 感謝指導(dǎo)老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的給予的指導(dǎo)和同學(xué)們提供的幫助！ 七、參考文獻(xiàn) 張新義 《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 余英良 《機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社 何銘新 《機(jī)械制圖》 高等教育出版社 徐 灝 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2版 第4卷 機(jī)械工藝出版社 張續(xù)紅 劉揚(yáng) 《普通車床的數(shù)控化改造》 2001年2期 羅永順 《機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 17