C620-3型普通車床數(shù)控化改造（橫向與縱向進(jìn)給系統(tǒng)）含開題及5張CAD圖

C620-3型普通車床數(shù)控化改造（橫向與縱向進(jìn)給系統(tǒng)）含開題及5張CAD圖,c620,普通,車床,數(shù)控,改造,橫向,縱向,進(jìn)給,系統(tǒng),開題,cad C620-3型普通車床數(shù)控化改造（橫向與縱向進(jìn)給系統(tǒng)） 摘　要 伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，企業(yè)想要在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展，就必須用更高的品質(zhì)，更短的時(shí)間和更普惠的價(jià)格去占領(lǐng)市場(chǎng)，滿足市場(chǎng)的要求?，F(xiàn)今，普通機(jī)床已經(jīng)很難滿足多品種、高效率的生產(chǎn)要求，而數(shù)控機(jī)床不論是在生產(chǎn)效率，還是加工精度上都優(yōu)于普通車床，能夠更好地滿足產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求。目前我國(guó)有存有大量老舊的普通車床，這是一批很好的可再用資源，利用數(shù)控系統(tǒng)改造這些機(jī)床后，可極大的提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，節(jié)約成本。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)C620-3型普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，為保證傳動(dòng)的精度，使傳動(dòng)能夠準(zhǔn)確且高效，橫向和縱向?qū)к壘x用貼塑導(dǎo)軌。傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠，并通過對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行拉伸以保證傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。采用調(diào)隙齒輪來消除間隙，用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。為保證加工螺紋時(shí)，主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)所加工螺紋的螺距或?qū)С?，在主軸上安裝脈沖編碼器，并對(duì)橫向和縱向進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制，使之成為一個(gè)可獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)。 改造完成后的機(jī)床具有定位，直線插補(bǔ)，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，自動(dòng)化程度提高，零件加工適應(yīng)性更強(qiáng)。 關(guān)鍵詞：車床；改造；數(shù)控；滾珠絲桿；單片機(jī) I Abstract Along with the rapid development of market economy, enterprises want to survive and develop in the competitive environment, it must be with higher quality, shorter time and more pratt &whitney price to occupy the market, meet the requirements of the market. Today, general machine tools is hard to meet production requirements, many varieties, high efficiency and nc machine tools both in production efficiency, is better than the ordinary lathe and machining precision, better able to meet the requirements of product design. At present our country has being a large number of old ordinary lathe, this is a group of very good reusable resources, use these machine tool numerical control system, can greatly increase the production efficiency and machining quality, cost savings. The main content of this graduation design is on C620-3 type engine lathe numerical control transformation, to ensure the accuracy of transmission, the drive can be accurate and efficient, horizontal and vertical guide model was used for the guide. The drive system adopts ball screw and ensures the rigidity of the drive system by stretching the ball screw. The gap gear is used to eliminate the gap and the stepping motor is used as the driving element. In order to ensure thread machining spindle each turn a turn, tool post processed by moving a thread pitch or lead, pulse encoder installed on the main shaft, and the transverse and longitudinal feed system realize the single-chip microcomputer control, make it become an independent movement of the open loop servo system. After the transformation, the machine tool has the functions of positioning, linear interpolation, circular processing, and male inch screw thread processing. The automation degree is improved, and the processing adaptability of parts is stronger. Key words：lathe； Transformation； Numerical control； Ball screw； Single chip microcomputer II 目　錄 摘　要 I Abstract II 第1章　概 述 - 1 - 1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 - 1 - 1.2設(shè)計(jì)任務(wù) - 1 - 1.3設(shè)計(jì)的必要性 - 1 - 第2章　總體方案設(shè)計(jì) - 3 - 2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式和伺服系統(tǒng)的選擇 - 3 - 2.2機(jī)械結(jié)構(gòu)改造方式 - 3 - 2.2.1橫向滾珠絲杠 - 3 - 2.2.2 縱向滾珠絲杠 - 3 - 2.2.3 導(dǎo)軌副 - 3 - 2.2.4主軸脈沖發(fā)生器 - 3 - 2.2.5安裝電動(dòng)卡盤 - 4 - 2.3總體方案 - 4 - 第3章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 5 - 3.1縱向進(jìn)給私服系統(tǒng) - 6 - 3.1.1計(jì)算進(jìn)給牽引力（N） - 6 - 3.1.2計(jì)算最大動(dòng)載荷C - 6 - 3.1.3滾珠絲杠螺母副的選型 - 7 - 3.1.4計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 - 7 - 3.1.5剛度驗(yàn)算 - 7 - 3.1.6校核穩(wěn)定性 - 9 - 3.2橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng) - 9 - 3.2.1計(jì)算進(jìn)給牽引力 - 9 - 3.2.2計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C - 9 - 3.2.3滾珠絲杠螺母副的選型 - 10 - 3.2.4計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 - 10 - 3.2.5剛度驗(yàn)算 - 10 - 3.2.6穩(wěn)定性計(jì)算 - 11 - 3.2.7滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù) - 12 - 3.3計(jì)算齒輪傳動(dòng)比 - 12 - 3.3.1計(jì)算縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比 - 12 - 3.3.2計(jì)算橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比 - 13 - 3.4步進(jìn)電機(jī)選型 - 14 - 3.4.1步進(jìn)電機(jī)介紹 - 14 - 3.4.2縱向步進(jìn)電機(jī)選擇計(jì)算 - 15 - 第4章 車床數(shù)控化進(jìn)給軸的改造 - 23 - 4.1滾珠絲杠的選擇和布置結(jié)構(gòu)形式 - 23 - 4.2機(jī)床導(dǎo)軌 - 24 - 4.3電機(jī)與絲杠的聯(lián)接 - 25 - 第5章 車床保養(yǎng)的內(nèi)容和要求 - 26 - 5.1日常保養(yǎng) - 26 - 5.2定期保養(yǎng) - 26 - 第6章 結(jié)論 - 28 - 參考文獻(xiàn) - 29 - 致　謝 - 30 - iii 第1章　概 述 1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)綜合的應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能去解決實(shí)際的工程問題，進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的知識(shí)，通過實(shí)踐檢驗(yàn)自己的能力，并在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的不足，查漏補(bǔ)缺。培養(yǎng)調(diào)查研究，查閱資料，合理構(gòu)想，科學(xué)布局，規(guī)范操作的意識(shí)和能力，養(yǎng)成嚴(yán)格，嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)肅的工作態(tài)度，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 對(duì)C620-3型普通車床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造，利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向和縱向進(jìn)給系統(tǒng)的開環(huán)控制，選用直流步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，傳動(dòng)系統(tǒng)選用滾珠絲杠。 1.3設(shè)計(jì)的必要性 隨著全球科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，對(duì)機(jī)床的適應(yīng)性提出了更高的要求，生產(chǎn)的需要催生了數(shù)控機(jī)床的問世。 伴隨數(shù)控改造行業(yè)興起，數(shù)控化在生產(chǎn)制造業(yè)的廣泛應(yīng)用已是大勢(shì)所趨。而我國(guó)在數(shù)控行業(yè)方面的起步相對(duì)較晚一些，與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，總體水平偏低，這直接影響到我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量以及我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。除卻技術(shù)上的問題外，企業(yè)所能承擔(dān)的有限經(jīng)濟(jì)投入也是一大障礙，極少有企業(yè)擁有足夠的資金去完成大批量設(shè)備的換新，使用的大多為老舊的普通機(jī)床和生產(chǎn)線。 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，大幅度的提高生產(chǎn)效率。但因數(shù)控機(jī)床的價(jià)格昂貴，一次性投資較大，使很多企業(yè)心有余而力不足。 為解決這一問題，使我國(guó)的數(shù)控行業(yè)有更廣闊的發(fā)展空間，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)減少企業(yè)的資金投入，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造便顯得尤為重要。 我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，對(duì)普通機(jī)床數(shù)控化改造不但提高了機(jī)床的加工精度，擴(kuò)大了機(jī)床的使用范圍，提高了生產(chǎn)率，而且降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了新產(chǎn)品的試制周期，減少對(duì)工件夾具的投資和數(shù)量，非常適合我國(guó)現(xiàn)在的國(guó)情。普通機(jī)床的數(shù)控化改造的重要性，可從以下方面來體現(xiàn)： （1） 從提高資本效率的角度來看，對(duì)閑置的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，進(jìn)一步提升了資本的利用率，延續(xù)了其使用價(jià)值。 （2） 從生產(chǎn)加工能力的角度來看，數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種產(chǎn)品的加工，具有更強(qiáng)的加工適應(yīng)性和靈活性。 （3） 從企業(yè)資本投入角度來看，同直接購(gòu)進(jìn)新的數(shù)控機(jī)床比較，改造機(jī)床可以節(jié)省很大一部分資金，有益于中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)控生產(chǎn)。 數(shù)控改造具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1） 改造的周期較短且投入的資金少。 （2） 降低了設(shè)備維修和員工培訓(xùn)操作的經(jīng)費(fèi)投入。 （3） 合理的選用數(shù)控功能，能夠發(fā)揮出資源的最大效能。 （4） 機(jī)床完成數(shù)控化改造后，經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升。 改造完成后，機(jī)床的優(yōu)越性： （1） 機(jī)床在完成數(shù)控化改造后，可以提高零件加工時(shí)的精度和效率。 （2） 機(jī)床在完成數(shù)控化改造后，可以提升機(jī)床的各方面性能和加工質(zhì)量。 （3） 機(jī)床在完成數(shù)控化改造后，可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，效率相對(duì)于傳動(dòng)機(jī)床約提高了3～6倍。 （4） 可集中多道加工工序，減少因零件多次搬運(yùn)而使工件定位誤差降低的情況。 （5） 擁有多種自檢功能，如自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)龋箼C(jī)床的加工狀態(tài)更佳。 （6） 數(shù)控加工降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力，減少了工裝，同時(shí)縮短了新產(chǎn)品的試制周期及生產(chǎn)周期，使企業(yè)可以根據(jù)市場(chǎng)的需求做出快速反應(yīng)。 - 39 - 第2章　總體方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式和伺服系統(tǒng)的選擇 選用連續(xù)控制系統(tǒng)。由于本機(jī)加工精度要求不高，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)同時(shí)降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)沒有反饋電路和檢測(cè)裝置，指令信號(hào)為單方向傳送，輸入裝置把信號(hào)發(fā)送給數(shù)控裝置，經(jīng)數(shù)控裝置運(yùn)算后分配出指令脈沖，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。由于該系統(tǒng)沒有速度和位置檢測(cè)裝置，因此它的精度主要由步進(jìn)電機(jī)的步距角以及相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度決定。 2.2機(jī)械結(jié)構(gòu)改造方式 為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，可以選擇讓步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過齒輪對(duì)減速后傳動(dòng)絲杠，為保證傳動(dòng)精度及平穩(wěn)性，要盡可能的減小摩擦，選用滾珠絲杠螺母副作為傳動(dòng)系統(tǒng)。此外，，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)來達(dá)到提高傳動(dòng)剛度并消除間隙的目的，選用調(diào)隙齒輪消除齒側(cè)間隙。 2.2.1橫向滾珠絲杠 在橫向進(jìn)給系統(tǒng)中采用滾珠絲杠替換原有的滑動(dòng)絲杠，齒輪減速箱和步進(jìn)電機(jī)可安裝在床鞍右端，并用蓋板對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行保護(hù)，用自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架替換原來的刀架，由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)其自動(dòng)夾緊和轉(zhuǎn)位。電動(dòng)機(jī)由兩對(duì)齒輪減速后傳動(dòng)滾珠絲杠螺母副，在這里選用3205-3型外循環(huán)插管式滾珠螺母副，絲杠左端選用一對(duì)深溝球軸承支承，右端選用一對(duì)深溝球軸承和一對(duì)推力球軸承支承。 2.2.2 縱向滾珠絲杠 在縱向進(jìn)給系統(tǒng)中，拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱、溜板箱、光杠以及滑動(dòng)絲杠，并在絲杠的任意一端安裝縱向滾珠絲杠的電機(jī)。選用4006-3型外循環(huán)插管式滾珠螺母副，在滾珠絲杠的左端設(shè)計(jì)一個(gè)專用軸承支承座，在絲杠托架處布置步進(jìn)電機(jī)和減速箱。滾珠絲杠的兩端各采用一對(duì)深溝球軸承和一對(duì)推力球軸承作為支承。 2.2.3 導(dǎo)軌副 為降低運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力帶來的影響，特別是靜摩擦阻力的影響，可以通過在刀架移動(dòng)部件的導(dǎo)軌上粘貼聚四氟乙烯軟帶來解決。 2.2.4主軸脈沖發(fā)生器 改造后的簡(jiǎn)易數(shù)控車床需要自動(dòng)加工螺紋時(shí)，為了檢測(cè)主軸轉(zhuǎn)角的位置，可以在主軸后端同安裝主軸脈沖發(fā)生器作為主軸位置的信號(hào)反饋元件，并將其變化情況輸送給數(shù)控裝置，使其能按照設(shè)定的螺距數(shù)值進(jìn)行處理。 2.2.5安裝電動(dòng)卡盤 為了進(jìn)一步提高車床的加工效率，減少工件安裝調(diào)整時(shí)間，可以用電動(dòng)三爪自定心卡盤裝置代替原有的手動(dòng)夾緊裝置，這種裝置能夠和數(shù)控裝置的收發(fā)信好電路相互配合，實(shí)現(xiàn)夾具的自動(dòng)夾緊和松開，以此來提高機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化程度。 2.3總體方案 如圖2-1所示 圖2-1 總體方案 第3章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) C620普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 最大加工直徑：400mm 最大加工長(zhǎng)度：3000mm 主軸轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn) 10～1400 r/min 反轉(zhuǎn) 14～1580 r/min 車螺紋范圍：米制 1-192mm 英制 4-24牙/in 進(jìn)給量：縱向標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量 0.08-1.59mm/r 橫向標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量 0.04-0.795mm/r 縱向快移速度：2.4m/min 橫向快移速度：1.2m/min 主電動(dòng)機(jī)功率：7.5 kw 機(jī)床定位精度：±0.015mm 縱向脈沖當(dāng)量：0.01mm/脈沖 橫向脈沖當(dāng)量：0.005mm/脈沖 啟動(dòng)加速時(shí)間：30ms 切削力計(jì)算： （1）縱向 主切削力(N)按經(jīng)驗(yàn)公式估算： (3-1) -車床床身加工最大直徑。 按切削力各力比例： (3-2) -走刀抗力； -吃刀抗力。 （2）橫向 主切削力(N)取縱向的12 -走刀抗力； -吃刀抗力。 3.1縱向進(jìn)給私服系統(tǒng) 3.1.1計(jì)算進(jìn)給牽引力（N） 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力Fx以及溜板、刀架和切削分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力?？v向進(jìn)給的導(dǎo)軌屬于綜合型導(dǎo)軌，計(jì)算公式如下： (3-3) N k-考慮顛力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取1.15； f'-滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，0.15~0.18，取0.17； G-工作臺(tái)重力，取1000N。 3.1.2計(jì)算最大動(dòng)載荷C 選用滾珠絲杠副的直徑，必須保證在一定的軸負(fù)荷作用下，絲桿在回轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即為該絲杠所承受的最大動(dòng)載荷C。 (3-4) (3-5) (3-6) L-壽命以轉(zhuǎn)為1單位； n-滾珠絲桿轉(zhuǎn)速； -最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的~，取1.2mm/s； -滾珠絲杠導(dǎo)程，取6mm； T-使用壽命，取15000h； -硬度系數(shù)，取1； -運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)見表3-1，取1.2。 表3-1 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) 一般運(yùn)轉(zhuǎn) 有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) 所以： n==200 r/min L==180 C==17766 3.1.3滾珠絲杠螺母副的選型 查表可知，選用FF2D4006-3型外循環(huán)螺紋的雙螺母滾珠絲杠副1列3圈，其公稱直徑為40mm，額定動(dòng)載荷為23500N，精度等級(jí)取3級(jí)。 3.1.4計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 (3-7) -絲杠螺旋升角，??； -摩擦角，約為10′。 則 =0.942 3.1.5剛度驗(yàn)算 由于滾珠絲杠的軸向變形將會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此考慮以下引起軸向變形的因素： （1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量。 滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程的變化量按下式計(jì)算： （3-8） -工作負(fù)載，取2622.2N； -絲杠導(dǎo)程，取0.6cm； -材料彈性模數(shù)，取； -滾珠絲杠橫截面積，取，式中d為絲杠內(nèi)徑，取35.9mm。 “+”用于拉伸，“－”用于壓縮。 則 mm 由于滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略，因此滾珠絲杠總長(zhǎng)度在拉伸或壓縮的變形量按下式計(jì)算 (3-9) -有效行程，取3500mm。 則 由于兩端都用了推力球軸承，且對(duì)絲杠進(jìn)行過預(yù)拉伸處理，所以拉壓剛度可提高為之前的四倍，其實(shí)際變形量為 （2）滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。 此項(xiàng)在總變形量中所占比重較大，當(dāng)對(duì)絲杠施加軸向最大負(fù)載的的軸向力時(shí)，的值變?yōu)樵瓉淼?。查閱資料可知，滾珠和螺紋滾道接觸變形量為。 則 （3）支撐滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。 (3-10) 采用51106推力球軸承，滾動(dòng)體直徑=6.3mm,滾動(dòng)體數(shù)量=14，軸向力=2622.2N=267.6kgf，帶入計(jì)算： 因施加了預(yù)緊力，故 根據(jù)以上計(jì)算 已知精度等級(jí)為三級(jí)，行程為3500mm,查閱資料可得，允許絲杠行程變動(dòng)量偏差為50，滿足剛度要求。其次，滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形對(duì)導(dǎo)程產(chǎn)生的影響較小，可忽略不計(jì)。滾珠絲杠螺母副的易受損部位常常在螺母及軸承支座上，但螺母和軸承支座的變形計(jì)算過于復(fù)雜，一般選擇省略。 3.1.6校核穩(wěn)定性 由于在滾珠絲杠兩端安裝了推力球軸承，絲杠沿軸向有874.1N的預(yù)緊力，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需要進(jìn)行驗(yàn)算。 3.2橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng) 3.2.1計(jì)算進(jìn)給牽引力 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力、移動(dòng)部件的重量和切削分力在導(dǎo)軌上產(chǎn)生的摩擦力。故其參數(shù)取決于導(dǎo)軌類型，橫向進(jìn)給的導(dǎo)軌屬于燕尾形導(dǎo)軌，計(jì)算公式如下： (3-11) k-考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，取1.4； -移動(dòng)部件重量，取600N； -導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，取0.2； -橫向走刀抗力，取670N； -切削端面的主切削力，取2680 N； -橫向吃刀抗力，取1072N； 則 3.2.2計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C 預(yù)選導(dǎo)程為5mm，在選用滾珠絲杠副直徑的時(shí)候，要確保在一定的軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)10000轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即為該絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載C。最大動(dòng)負(fù)載按式（3-4）計(jì)算，壽命值按式（3-5）計(jì)算，其中取5mm，取0.6m/min，T取15000h，取1.2，取1，L以轉(zhuǎn)為一單位。 帶入數(shù)據(jù)可得： 3.2.3滾珠絲杠螺母副的選型 依據(jù)上述數(shù)據(jù)，可選擇FF2D3205-3外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副1列3圈，其公稱直徑為32mm，額定動(dòng)載荷為11700N，精度等級(jí)為3級(jí)。 3.2.4計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 傳動(dòng)效率按式（3-7）計(jì)算，其中取，取，則 3.2.5剛度驗(yàn)算 （1）絲杠的拉伸或壓縮變形量。 滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程的變化量按式（3-8）計(jì)算，其中取為2022.8N，為0.5cm，取，，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略，因此滾珠絲杠總長(zhǎng)度在拉伸或壓縮的變形量按式（3-9）計(jì)算，有效行程L取為250mm。 則 由于采用了推力球軸承，且對(duì)絲杠進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高四倍，實(shí)際變形量為： （2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形。 查閱資料可知，滾珠和螺紋滾道接觸變形量為，施加了預(yù)緊力，取為原數(shù)值的，則： （3）支撐滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。 采用51105推力球軸承，其滾動(dòng)體直徑=6.3mm，滾動(dòng)體數(shù)量=14,軸向力=2022.8N=206.4kgf，按式（3-10）計(jì)算： 因施加了預(yù)緊力，故： 根據(jù)以上計(jì)算： 已知精度等級(jí)為3級(jí)，行程為250mm，參照相關(guān)資料可知，允許的絲杠偏差值為12，故滿足剛度要求。 3.2.6穩(wěn)定性計(jì)算 對(duì)已選定尺寸的絲杠，在給定的支承條件下承受最大軸向負(fù)載時(shí)，要對(duì)絲杠是否會(huì)發(fā)生縱向彎曲進(jìn)行驗(yàn)算。 臨界負(fù)載按下式計(jì)算： （3-12） 式中-絲桿材料彈性模量，??； -截面慣性矩，絲杠截面慣性矩，取28.9mm； -絲杠兩支承端距離，取600mm； -絲杠的支承方式系數(shù)，取2，見表3-2。 表3-2 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 方式 一端固定 一端自由 兩端簡(jiǎn)支 一端固定 一端簡(jiǎn)支 兩端固定 0.25 1.00 2.00 4.00 帶入數(shù)據(jù)得： 穩(wěn)定性系數(shù)：，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。 （式中為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般） 3.2.7滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù) 具體參數(shù)見表3-3。 表3-3 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù) 名稱 符號(hào) 型號(hào) FF2D4006-3 FF2D3205-3 螺紋滾道 公稱直徑 導(dǎo)程 接觸角 鋼球直徑 滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 40 6 30° 4 2.08 0.04 2°43′ 32 5 30° 3.5 1.82 0.035 2°50′ 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 39.2 35.92 36.5 31.3 28.43 30.0 螺母 螺母螺紋直徑 螺母內(nèi)徑 35.92 40.8 28.43 32.7 3.3計(jì)算齒輪傳動(dòng)比 齒輪傳動(dòng)是一種常見的嚙合傳動(dòng)，具有傳動(dòng)效率高、工作可靠、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、嚙合穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但也存在需要較高的制造精度，振動(dòng)和噪音較大等缺點(diǎn)。由于電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和工作臺(tái)的實(shí)際所需速度存在差異，所以在電機(jī)和滾珠絲杠螺母副之間安裝齒輪減速箱，改變轉(zhuǎn)速。齒輪傳動(dòng)在降低輸出軸轉(zhuǎn)速的同時(shí)，增大了輸出軸扭矩，用來滿足工作需求。 3.3.1計(jì)算縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比 初選步進(jìn)電機(jī)步距角為0.75°，脈沖當(dāng)量，絲杠導(dǎo)程，傳動(dòng)比按下式計(jì)算： （3-13） 帶入數(shù)據(jù)可得： 可選齒數(shù)為，考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，取，。 因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大，所以齒輪模數(shù)取2，齒寬取20mm，具體齒輪參數(shù)見表3-4。 表3-4 縱向傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù) （單位：mm） 齒數(shù) 32 40 齒頂圓 68 84 分度圓 64 80 齒根圓 59 75 齒寬 20 中心距 72 3.3.2計(jì)算橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比 初選步進(jìn)電機(jī)步距角為0.75°，脈沖當(dāng)量，絲杠導(dǎo)程，傳動(dòng)比按式（3-13）計(jì)算，則帶入數(shù)據(jù)得： 考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，齒輪的直徑不宜過大，以免影響到橫向溜板的有效行程， 因此，采用兩級(jí)齒輪降速，，因進(jìn)給齒輪受力較小，所以齒 輪模數(shù)取2，齒寬取20mm，相關(guān)參數(shù)見表3-5。 表3-5 橫向傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù) （單位：mm） 齒數(shù) 24 40 20 25 齒頂圓 52 84 44 54 分度圓 48 80 40 50 齒根圓 43 75 35 45 齒寬 20 中心距 64 45 3.4步進(jìn)電機(jī)選型 3.4.1步進(jìn)電機(jī)介紹 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，即步距角，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。角位移量由脈沖個(gè)數(shù)決定，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位；同時(shí)通過改變脈沖頻率進(jìn)行調(diào)速，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)，工作方式與普通電機(jī)不同，由驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出電脈沖，之后按脈沖步調(diào)輸出增量式轉(zhuǎn)角或直線位移。它的工作狀態(tài)受電源、外界環(huán)境和負(fù)載的波動(dòng)影響較小，有步進(jìn)狀態(tài)和連續(xù)狀態(tài)兩種。改變脈沖相序和頻率可以調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，它的調(diào)速范圍較寬且平滑性較好，步距誤差無積累現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，尤其是作為數(shù)字控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。 步進(jìn)電機(jī)按構(gòu)造分，有反應(yīng)式、永磁式、和混合式三種。按工作方式分類，有功率式和伺服式兩種。 （1）功率式：輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動(dòng)較大負(fù)載（一般使用反應(yīng)式、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）。 （2）伺服式：輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動(dòng)較小負(fù)載（一般使用永磁式、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）。 選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： （1） 由于步進(jìn)電機(jī)過負(fù)載運(yùn)行時(shí)，便有可能發(fā)生失步、停轉(zhuǎn)或不規(guī)則的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為保證電機(jī)工作時(shí)不發(fā)生過載，所選用的電機(jī)的力矩應(yīng)超出實(shí)際所需要力矩50%~100%，使設(shè)備能夠平穩(wěn)運(yùn)行。 （2） 為保證光電耦合器能夠穩(wěn)定導(dǎo)通，不發(fā)生失步現(xiàn)象，需要上位控制器輸入合適的脈沖電流量（通常取<10mA）。此外，為了避免由于接受不到脈沖式電機(jī)發(fā)生失步，輸入的脈沖頻率要合理。 （3） 如果電機(jī)的起動(dòng)頻率過高，就很難保證其穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^在規(guī)定的起動(dòng)頻率和設(shè)定頻率的加速過程中設(shè)置相應(yīng)的程序編碼來解決。 （4） 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)當(dāng)固定好，防止因?yàn)楣舱袷闺姍C(jī)發(fā)生失步現(xiàn)象。 3.4.2縱向步進(jìn)電機(jī)選擇計(jì)算 （1）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 （3-14） -脈沖當(dāng)量，取0.01； -進(jìn)給牽引力，取2622.2N； -步距角，取0.75°； -電機(jī)至絲杠間的傳動(dòng)效率，為齒輪、軸承和絲杠效率之積，分別為0.98、0.99、0.99、0.94。 帶入數(shù)據(jù)得： （2）估算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 齒輪傳動(dòng)慣量： 絲杠折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 由表3-6可得出公稱直徑為40mm，導(dǎo)程為6mm，1m長(zhǎng)的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為15.45，則縱向進(jìn)給絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 表3-6 滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 絲杠名義直徑/mm 導(dǎo)程/mm 1m長(zhǎng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/() 20 4 0.94 5 0.84 25 5 2.24 6 2.00 30 5 4.91 6 4.47 35 5 9.26 6 8.72 8 8.30 40 5 16.29 6 15.45 45 6 26.13 8 25.54 10 22.63 50 6 39.75 8 37.64 10 35.76 12 31.98 60 8 81.58 10 78.02 12 74.96 70 8 157.35 10 150.47 12 145.13 80 10 263.49 12 255.84 90 10 420.31 12 392.75 100 12 649.56 16 615.16 20 562.44 120 20 1233.93 24 1144.60 絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按下式計(jì)算： （3-15） -齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）； -齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）； -工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量，取1000N； -滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）； -絲杠導(dǎo)程，取0.6cm； -電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取。 帶入數(shù)據(jù)得： （3）電機(jī)力矩的計(jì)算 快速空載起動(dòng)所需力矩： （3-16） -快速空載起動(dòng)力矩（N·cm）； -空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速力矩（N·cm）； -折算得到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩（N·cm）； -絲杠預(yù)緊時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力矩（N·cm）。 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： （3-17） 通過比較式（3-16）和式（3-17）可得出>的結(jié)論。 采用絲杠螺母副傳動(dòng)時(shí)，各種力矩可按下式計(jì)算： （3-18） -電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）； -運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度，取2400mm/min； -脈沖當(dāng)量，取0.01； -步進(jìn)電機(jī)步距角，取0.75°。 帶入數(shù)據(jù)可得： 空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速力矩按下式計(jì)算： （3-19） -傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上對(duì)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，??； -電動(dòng)機(jī)的最大角加速度（mm/min）； -運(yùn)動(dòng)部件從起動(dòng)到加速到最大快進(jìn)速度所需時(shí)間，取0.03s。 帶入數(shù)據(jù)可得： 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩： （3-20） 摩擦力矩按下式計(jì)算： （3-21） -絲杠導(dǎo)程，取0.6cm； -傳動(dòng)鏈總效率，一般可取0.7~0.85，此處取為0.8； -齒輪降速比，取0.8。 導(dǎo)軌的摩擦力（N）按下式計(jì)算： （3-22） -導(dǎo)軌摩擦因數(shù)，綜合導(dǎo)軌取0.15； -垂直方向的切削力，取5360N； -工作臺(tái)重量，取1000N。 帶入數(shù)據(jù)到式（3-22）中得： 帶入數(shù)據(jù)到式（3-21）中得： 附加摩擦力矩按下式計(jì)算： （3-23） -滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷，取874.1N； -滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取，此處取為0.9。 其余參數(shù)同上。 帶入數(shù)據(jù)到式（3-23）中得： 折算到電機(jī)軸上的切削力按下式計(jì)算： （3-24） -進(jìn)給方向上的最大切削力，取1340N，其余參數(shù)同上。 帶入數(shù)據(jù)到式（3-24）得： 綜上可得： 快速空載起動(dòng)所需力矩： 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩： 分析以上數(shù)據(jù)可知，所需最大力矩發(fā)生在快速起動(dòng)時(shí)，為 （4）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 （5） 步進(jìn)電機(jī)的選擇 對(duì)于工作方式為五相十拍的步進(jìn)電機(jī)： 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)型號(hào)選擇150BF003型步進(jìn)電機(jī)，最大靜轉(zhuǎn)矩為1568，選擇廣州數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備郵箱公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DF3A-06實(shí)現(xiàn)對(duì)該步進(jìn)電機(jī)的有效驅(qū)動(dòng)。 3.4.3橫向步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算 （1）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 -脈沖當(dāng)量，取0.005； -進(jìn)給牽引力，取2022.8N； -步距角，取0.75°； -電機(jī)至絲杠間的傳動(dòng)效率，為齒輪、軸承和絲杠效率之積，分別為0.98、0.99、0.99、0.94。 帶入數(shù)據(jù)到式（3-14）中得： （2）估算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 齒輪傳動(dòng)慣量： 絲杠折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 由表3-6可得出公稱直徑為32mm，導(dǎo)程為5mm，1m長(zhǎng)的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為9.26，則縱向進(jìn)給絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按下式計(jì)算： （3-25） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可忽略不計(jì)。 帶入數(shù)據(jù)到式（3-24）中得： （3）電機(jī)力矩的計(jì)算 快速空載起動(dòng)所需力矩： 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： 通過比較上式，可得出>的結(jié)論。 采用絲杠螺母副傳動(dòng)時(shí)，各種力矩可按下式計(jì)算： 根據(jù)式（3-18）可得： -運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度，取1200mm/min； -脈沖當(dāng)量，取0.005； -步進(jìn)電機(jī)步距角，取0.75°。 空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速力矩根據(jù)式（3-19）可得： 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩： 導(dǎo)軌的摩擦力（N）根據(jù)式（3-22）可得： -導(dǎo)軌摩擦因數(shù)，燕尾形導(dǎo)軌取0.2； -垂直方向的切削力，取2680N； -工作臺(tái)重量，取600N。 摩擦力矩根據(jù)式（3-21）計(jì)算： -絲杠導(dǎo)程，取0.5cm； -傳動(dòng)鏈總效率，一般可取0.7~0.85，此處取為0.8； -齒輪降速比，取0.48。 附加摩擦力矩根據(jù)式（3-23）可得： -滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷，取674.3N； -滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取，此處取為0.9。 其余參數(shù)同上。 折算到電機(jī)軸上的切削力根據(jù)式（3-24）計(jì)算： -進(jìn)給方向上的最大切削力，取670N，其余參數(shù)同上。 根據(jù)（3-16）可得快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩為： 根據(jù)（3-20）可得最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩為： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，所需最大力矩發(fā)生在快速起動(dòng)時(shí)，為。 （4）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 （5）步進(jìn)電機(jī)的選擇 對(duì)于工作方式為三相六拍的步進(jìn)電機(jī)： 選擇90B004型步進(jìn)電機(jī)，最大靜轉(zhuǎn)矩為245，選擇廣州數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備郵箱公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DF3A-06實(shí)現(xiàn)對(duì)該步進(jìn)電機(jī)的有效驅(qū)動(dòng)。 第4章 車床數(shù)控化進(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)光杠及溜板箱，獲得不同的進(jìn)刀量即X軸運(yùn)動(dòng)。對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，選用進(jìn)給伺服或步進(jìn)傳動(dòng)鏈代替原車床的走刀箱和溜板箱，具體傳動(dòng)過程如下： Z軸：縱向電機(jī)→齒輪減速箱→縱向滾珠絲杠→大拖板，依據(jù)數(shù)控指令獲得不同的走刀量。 X軸：橫向電機(jī)→齒輪減速箱→橫向滾珠絲杠→橫滑板，依據(jù)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。 4.1滾珠絲杠的選擇和布置結(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，不能適用于高速運(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)行普通車床數(shù)控化改造時(shí)往往都將其更換為滾珠絲杠副。滾珠絲杠副具有以下優(yōu)點(diǎn)：摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.90～0.96；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(zhǎng)、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)化為旋轉(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)其滾珠回轉(zhuǎn)形式可以分為外循環(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。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)剛性比單螺母要好，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)控化改造中多選用內(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型絲杠直徑接近，對(duì)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(duì)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)床剛性的前提下，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(jí)即可滿足要求，特殊精密機(jī)床選p3級(jí)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： a b c d 圖4-1 絲杠軸承的布置 圖中a為一端固定，一端懸空的布置方式。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度第，僅適應(yīng)于短絲杠，如數(shù)控車床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)中。 圖中b為一端固定，一端支承的布置方式。這種安裝方式多在絲杠較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合，在受力較大時(shí)還得增加角接觸軸承的數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承。 圖中c為兩端支承的布置方式。 圖中d為兩端固定的布置方式。這種布置方式絲杠副的支承剛性最好，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(zhǎng)度不大的情況，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)預(yù)加負(fù)載的不易控制而增加電機(jī)的附加扭矩。 4.2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(duì)機(jī)床傳動(dòng)精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對(duì)其進(jìn)行數(shù)控化改造的同時(shí)必須針對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌狀況進(jìn)行必要的檢修處理，對(duì)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(rùn)滑，充分保證其精度。 4.3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)改造中的實(shí)際情況來定。一般對(duì)于小型車床，如床身長(zhǎng)5米的車床，由于絲杠較長(zhǎng)，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(jí)減速來傳動(dòng)。無論是采用齒輪還是同步帶輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)間隙的消除都是很關(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，同步帶輪傳動(dòng)中采用調(diào)整中心距或張緊輪消隙法。 第5章 車床保養(yǎng)的內(nèi)容和要求 5.1日常保養(yǎng) 1、外觀保養(yǎng) （1）擦清機(jī)床表面，下班后，所有的加工面涂上機(jī)油防銹。 （2）清除切屑（內(nèi)部和外部）。 （3）檢查機(jī)床內(nèi)外有無磕碰、拉傷現(xiàn)象。 2、主軸部分 （1）液壓夾具運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 （2）主軸運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 3、潤(rùn)滑部分 （1）各潤(rùn)滑油箱的油量。 （2）各手動(dòng)加油點(diǎn)、按規(guī)定加油，并旋轉(zhuǎn)濾油器。 4、尾座部分 （1）每周一次，移動(dòng)尾座清理底面、導(dǎo)軌。 （2）每周一次拿下頂尖清理追空。 5、電氣部分 （1）檢查三色燈、開關(guān)。 （2）檢查操縱板上各部分位置。 6、其他部分 （1）液壓系統(tǒng)無滴油，發(fā)熱現(xiàn)象。 （2）切削液系統(tǒng)工作正常。 （3）工件排列整齊。 （4）清理機(jī)床周圍，達(dá)到清潔。 （5）認(rèn)真填寫交接班記錄及其他記錄。 5.2定期保養(yǎng) 1、外觀部分 清除各部件切削、油垢，做到無死角，保持內(nèi)外清潔，無銹蝕 2、液壓及切削油箱 （1）清洗濾油器。 （2）油管暢通、油窗明亮。 （3）液壓站無油垢、灰塵。 （4）切削液箱內(nèi)加5-10cc防腐劑。 3、機(jī)床本體及清屑器 （1）卸下刀架尾座的擋屑板，進(jìn)行清洗。 （2）掃清清屑器上的殘余鐵屑，每3-6個(gè)月卸下清屑器，清掃機(jī)床內(nèi)部，具體依據(jù)工作量大小而定。 （3）掃清回轉(zhuǎn)刀架上的全部鐵屑。 4、潤(rùn)滑部分 （1）各潤(rùn)滑油管要暢通無阻。 （2）各潤(rùn)滑點(diǎn)加油，并檢查油箱內(nèi)有無沉淀物。 （3）實(shí)驗(yàn)自動(dòng)加油器的可靠性。 （4）每月用紗布擦拭讀帶機(jī)各部位，每半年對(duì)各運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)至少潤(rùn)滑一次。 （5）每周檢查一下濾油器是否干凈，若較臟，必須洗凈，最長(zhǎng)時(shí)間不能超過一個(gè)月。 5、電氣部分 （1）對(duì)電機(jī)碳刷每年要檢查一次，如果不合要求，應(yīng)立即更換。 （2）熱交換器每年至少檢查清理一次。 （3）擦拭電器箱內(nèi)外清潔無油垢、無灰塵。 （4）各接觸點(diǎn)良好，不漏電。 （5）各開關(guān)按鈕靈活可靠。 第6章 結(jié)論 經(jīng)過了近三個(gè)月的努力，在指導(dǎo)老師的諄諄教導(dǎo)以及同學(xué)們的熱心幫助下，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作得以順利完成。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年來所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用和實(shí)測(cè)檢驗(yàn)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我們把理論和實(shí)際相互關(guān)聯(lián)，把自己內(nèi)心的構(gòu)想轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w可行的工序流程和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并以具體的數(shù)據(jù)論證和支持自己的觀點(diǎn)。同時(shí)鍛煉了自己獨(dú)立思考的能力和解決問題的能力，使自己對(duì)四年來的個(gè)人所得有了一個(gè)更加清楚全面的認(rèn)識(shí)，知道了自己的不足，為以后的學(xué)習(xí)提供了參照和借鑒。 經(jīng)過思考和選擇，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇的設(shè)計(jì)題目為C620-3型普通車床數(shù)控化改造，限于時(shí)間和個(gè)人能力，此次設(shè)計(jì)僅對(duì)車床的機(jī)械部分中的橫向和縱向進(jìn)給系進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造。在查閱相論文、期刊和參考資料后，我完成了一下具體工作： 1. 了解國(guó)內(nèi)外普通車床向數(shù)控車床改造的歷史發(fā)展過程和現(xiàn)狀 2. 查閱相關(guān)資料認(rèn)識(shí)和理解C620-3型車床的工作原理和主要的零部件 3. 對(duì)車床的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行確定。 4. 對(duì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)和縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得到各零部件的尺寸參數(shù)，包含電動(dòng)機(jī)、齒輪、滾珠絲杠螺母副，軸承等。 5. 對(duì)所選部件進(jìn)行校核驗(yàn)算，保證其滿足工作需求。 6. 運(yùn)用CAD軟件完成零件圖和橫向進(jìn)給裝配圖的繪制，并按照制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。 7. 編寫設(shè)計(jì)說明書，完成后續(xù)工作，準(zhǔn)備參加答辯。 在設(shè)計(jì)過程中存在的問題和不足之處： 1. 查詢資料的渠道較少，部分需要的資料查詢不到。 2. 對(duì)所學(xué)知識(shí)不能夠做到融會(huì)貫通，沒有將其聯(lián)接起來，需要時(shí)間進(jìn)行梳理和鞏固。 3. 零件結(jié)構(gòu)存在少許缺陷，未能考慮實(shí)際加工難度。 4. 繪圖技巧有所生疏，部分零件的標(biāo)準(zhǔn)畫法忘記了，需要重新翻閱制圖書。 5. 說明書排版格式存在部分問題，需要進(jìn)行調(diào)整。 參考文獻(xiàn) [1]文懷興、夏田.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.6 [2]周開勒.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社，2001.1 [3]明興祖.數(shù)控機(jī)床與系統(tǒng).北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2000.10 [4]龔桂義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2001 [5]王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003.4 [6]張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [7]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995.3 [8]趙玉剛.數(shù)控技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6 [9]吳孜越.The Numerical Control Improvement on C620 Lathe.2005.10 [10]畢承恩、乃建.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：機(jī)械工程出版社，1991 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另外感謝同我一起做設(shè)計(jì)的同學(xué)們，他們的勤奮努力，刻苦鉆研，不恥下問，都深深的影響著我。有他們的鼓勵(lì)和幫助，讓我在設(shè)計(jì)的過程中克服一個(gè)又一個(gè)的困難，最終完成了設(shè)計(jì)。 最后要感謝呂梁學(xué)院四年來對(duì)我的栽培，我在此致以誠(chéng)摯的感謝！