車床的數(shù)控改造畢業(yè)論文----ca6140車床的數(shù)控改造

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計）</p><p>　　題 目 CA6140車床的數(shù)控改造 </p><p>　　——進給系統(tǒng)的改造 </p><p>　　英文題目 The numerical control transformation </p><p>　　of CA6140lat

2、hs </p><p>　　院 系 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　年

3、 級 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　二零零七年六月</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　企業(yè)要在當(dāng)前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中

4、生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價格、最好的質(zhì)量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。而普通機床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)等先進技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。</p><p>　　如果將機床設(shè)備全部更新?lián)Q代，不

5、僅資金投入太大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費。所以最經(jīng)濟的辦法就是進行普通機床的數(shù)控改造。采用數(shù)控改造技術(shù)，不但可以使改造后的機床滿足了技術(shù)發(fā)展的需要，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度，增大了設(shè)備適應(yīng)能力和型面加工范圍，還可以彌補定購新的數(shù)控機床交貨周期長的不足。所以采用此方法對中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。</p><p>　?。茫?140型車床具有性能良好、結(jié)構(gòu)先進、操作輕便等特點 ,在我國機械制

6、造行業(yè)中使用非常廣泛。本設(shè)計就取其為例，主要介紹其數(shù)控化改造的方案、以及改造部位的選型與設(shè)計計算。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】： CA6140車床 數(shù)控化改造 進給系統(tǒng) 刀架</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The enterprise must be changeable in the curr

7、ent market demand, competes in the intense environment the survival and the development needs rapidly the renewal and the development new goods come into the market the product, by the lowest price, the best quality, the

8、 shortest time satisfies the market demand the unceasing change. But the ordinary engine bed unsuitable multi- varieties, the small volume production request, the numerical control engine bed synthesized the numerical co

9、ntrol technolog</p><p>　　If engine bed equipment completely renewal, not only fund investment is too big, the cost is too high, moreover the original equipment will leave unused creates the enormous waste.

10、Therefore the most economical means are carry on the ordinary engine bed the numerical control transformation. Use the numerical control transformation technology, not only was allowed to cause the transformation of the

11、 engine bed to meet the technological development needs, enhanced the productivity and the produc</p><p>　　CA 6140 is the conventional lathe that has the good performance, the advanced structure, and the op

12、eration of it is very easy.So the uses of it in our country machine manufacture profession are extremely wide. The design takes it is the example, mainly introduces the plan of its numerical control transformation , as w

13、ell as the spot shaping of the transformation and the design calculation.</p><p>　　【Keywords】: CA6140laths , the numerical control transformation, design</p><p><b>　　目錄</b></p>

14、<p><b>　　前 言1</b></p><p>　　一 CA6140臥式車床的簡介3</p><p>　　1．機床的特點與用途3</p><p>　　2. 機床的主要結(jié)構(gòu)3</p><p>　　3．傳動系統(tǒng)的分析4</p><p>　　二 總體改造方案7<

15、/p><p>　　三 進給系統(tǒng)的主要設(shè)計計算10</p><p>　　1.縱向進給運動的負(fù)載分析10</p><p>　　2．步進電機的匹配選擇12</p><p>　　3．滾珠絲杠的校核12</p><p>　　四 刀架的選型14</p><p><b>　　結(jié)束語16<

16、;/b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　謝辭18</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中具有十分重要的地位和作用。機械制造業(yè)提供的裝備水平對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步

17、有著很大的和直接的影響。機械制造業(yè)的規(guī)模的水平是反映國民經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因而，世界各地都把發(fā)展機械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。</p><p>　　20世紀(jì)70年代以后，由于微電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、機電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計算機的廣泛應(yīng)用，不僅給機械制造領(lǐng)域帶來了許多新工藝、新技術(shù)、新觀念，而且使機械制造技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，走上了一個新的臺階。我國是制造業(yè)大國，

18、但不是強國。雖然機械制造業(yè)取得了很大的成績，但與國家經(jīng)濟發(fā)展需要和世界先進水平相比還是存在著較大的差距，必須迎頭趕上。</p><p>　　機械制造生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機械制造裝備的先進程度。機械制造裝備的核心為金屬加工機床。一個國家的機床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。改革開放后，我國的機械制造裝備業(yè)獲得迅速發(fā)展，目前我國已能生產(chǎn)出多種精密、自動化、高效率的機床及自動生產(chǎn)線

19、，例如已能生產(chǎn)100多種數(shù)控機床和加工中心等，并達(dá)到一定的技術(shù)水平，但與世界先進水平相比還有很大的差距，并且在我國企業(yè)中，大多真正投入生產(chǎn)中的還是普通機床。</p><p>　　隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,機床的數(shù)控化已經(jīng)成為現(xiàn)實。以數(shù)控機床為代表的現(xiàn)代基礎(chǔ)機械是制造業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要設(shè)備,數(shù)控技術(shù)的水平高低和機床的數(shù)控化率是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。我國是一個發(fā)展中國家,無論從數(shù)控技術(shù)水平和機床的

20、數(shù)控化率都落后于先進的西方發(fā)達(dá)國家,特別是從上個世紀(jì)后期,國家采取了積極的財政政策和擴大內(nèi)需的方針后,作為現(xiàn)代基礎(chǔ)機械的數(shù)控機床就滿足不了工廠逐年增加的生產(chǎn)需求。</p><p>　　根據(jù)我國機床擁有量大、生產(chǎn)規(guī)模小的具體國情,采用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)對普通機床進行數(shù)控化改造,對提高我國機械加工的數(shù)控化率,提升擁有大量普通機床的國有企業(yè)的加工能力,具有重要的意義。本文便以CA6140 型車床進行為例，利用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)

21、對其進行數(shù)控化改造。</p><p>　　第一章 CA6140臥式車床簡介</p><p>　　1．機床的特點與用途</p><p>　　CA6140型臥式車床，其結(jié)構(gòu)具有典型的臥式車床布局，它的通用性程度較高。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類和盤套類零件的加工；能車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、各種環(huán)槽、成形面及端面；能車削常用的米制、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺

22、紋，也可以車削加大螺距螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)螺距及較精密的螺紋；還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。</p><p>　　2. 機床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。</p><p>　　圖1-1 CA6140外形結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1、11．

23、床腿 2.進給箱 3.主軸箱 4.床鞍 5.中滑板 6.刀架</p><p>　　7．回轉(zhuǎn)盤 8.小滑板 9.尾座 10.床身 12.光杠 13.絲杠 14.溜板箱</p><p>　　主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。</p>&l

24、t;p>　　進給箱：又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構(gòu)，調(diào)整其變速機構(gòu)，可得到所需的進給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削。</p><p>　　絲杠與光杠：用以聯(lián)接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進行工件的其他表面車削時，只用光杠，不用絲杠。</p><p>　　溜板箱：是車床進

25、給運動的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變成刀架直線運動的機構(gòu)，通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。</p><p><b>　　3．傳動系統(tǒng)的分析</b></p><p>　　該機床的傳動系統(tǒng)可以分解為主運動傳動鏈和進給運動傳動鏈。進給運動傳動鏈又可分解為螺紋進給傳動鏈、縱向機動相橫向機動進給

26、傳動鏈，同時還有刀架的快速移動傳動鏈。</p><p><b>　?。?）主運動傳動鏈</b></p><p>　　① 傳動路線 CA6140型臥式車床主運動，是由主電動機經(jīng)三角皮帶傳至主軸箱中的軸I，軸I上裝有一個雙向多片式摩擦離合器M1，用以控制主軸的啟動停止和換向。軸I的運動經(jīng)離合器M1和軸II--III間變速齒輪傳至軸III，然后分兩路傳遞給主軸。<

27、;/p><p>　　a高速傳動路線 主軸VI上的滑移齒輪Z50處于左邊位置，運動經(jīng)齒輪副直接傳給主軸。</p><p>　　b中低速傳動路線 主軸VI上的滑移齒輪Z50處于右邊位置，且使齒式離合器M2接合，運動經(jīng)軸III-IV-V間的背輪機構(gòu)和齒輪副傳給主軸。</p><p>　?、?主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)與轉(zhuǎn)速計算 根據(jù)傳動系統(tǒng)圖和傳動路線表達(dá)式，主軸正轉(zhuǎn)可獲得

28、23(221)23=24級不同轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)12級。</p><p>　?。?）螺紋進給運動傳動鏈</p><p>　　CA6140型臥式車床螺紋進給運動傳動鏈，可以保證機床車削公制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋。此外，還可以車削大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)和較精密的螺紋。不同標(biāo)準(zhǔn)的螺紋用不同的參數(shù)表示其螺距。無論車削哪一種螺紋，都必須在加工中保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具準(zhǔn)確地移動被加工螺紋一個導(dǎo)程

29、的距離。</p><p>　?。?）機動進給傳動鏈</p><p>　　實現(xiàn)一般車削時刀架機動進給的縱向和橫向進給傳動鏈，由主軸至進給箱中軸XVII的傳動路線與車公制或英制常用螺紋的傳動路線相同，其后運動經(jīng)齒輪副傳至光杠XIX（此時離合器M5脫開，齒輪Z28與軸XIX 齒輪Z56 嚙合)，再由光杠經(jīng)溜板箱中的傳動機構(gòu)，分別傳至光杠齒輪齒條機構(gòu)和橫向進給絲杠XXVII。

30、 溜板箱中的雙向牙嵌式離合器M8、M9和齒輪傳副組成的兩個換向機構(gòu)，分別用于變換縱向和橫向進給運動的方向。利用進給箱中的基本螺距機構(gòu)和增倍機構(gòu)，以及進給傳動鏈的不同傳動路線，可獲得縱向和橫向進給量各64種。</p><p>　?。?）刀架的快速移動傳動路線</p><p>　　刀架的快速移動是使刀具機動地快速退離或接近加工部位，以減輕工人的勞動強度和縮短輔助時間。當(dāng)需要快速移動時，可

31、按下快速移動按鈕，裝在溜板箱中的快速電動機（0.25kW，2800r/min）的運動便經(jīng)齒輪副傳至軸XX，然后再經(jīng)溜板箱中與機動進給相同的傳動路線傳至刀架，實現(xiàn)縱向和橫向的快速移動。</p><p>　　圖1-2 CA6140傳動結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第二章 總體改造方案</p><p>　　根據(jù)實際工況，CA6140型車床的數(shù)控化改造方案如下：</p

32、><p>　　1 數(shù)控系統(tǒng)選用南京產(chǎn)J WK - 15T 型數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　一般小型機床的數(shù)控化改造多半采用開環(huán)控制方式。數(shù)控系統(tǒng)多數(shù)為以單板機為主控制單元的簡易數(shù)控系統(tǒng)。因為該控制方式投資少，安裝調(diào)試方便。這里我們選用南京產(chǎn)J WK -15T 型機床數(shù)控系統(tǒng)安裝到CA6140車床上。經(jīng)過改裝后的數(shù)控機床工作原理框圖如圖1 所示。</p><p>　　圖

33、2-1 數(shù)控機床工作原理圖</p><p>　　本系統(tǒng)由數(shù)控單元雙 8031機、步進驅(qū)動單元、專用控制程序、功率驅(qū)動、步進電機、步進電機減速裝置或轉(zhuǎn)位機構(gòu)和絲杠等組成。在加工零件時, 編制的數(shù)控程序數(shù)據(jù)輸入 RAM(62256)中,專用控制程序 EPRAM (27256 .2764) 在中央處理單元的支持下,按照所輸入的加工程序數(shù)據(jù), 經(jīng)過計算處理 , 發(fā)出一系列的組合脈沖,經(jīng)過驅(qū)動功放,驅(qū)動步進電動機,拖動機械

34、負(fù)載分別控制縱、橫兩個方向的運動方向、運動速度、位移長度,實現(xiàn)車床的微機控制。當(dāng)程序執(zhí)行到換刀指令時,指令只給四個霍爾元件中的一個提供電源, 并同時接通電機電源使電機正轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)位完成,霍爾元件反饋, 控制電機反轉(zhuǎn),夾緊完成;然后執(zhí)行下面的加工程序。</p><p>　　我們選用的J WK - 15T型機床數(shù)控系統(tǒng),采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程,能自動完成車削端面、內(nèi)外圓柱面、倒角、任意錐面、球面、圓弧逼近的任意

35、曲面以及公英制的螺紋加工,并配有完備的S、M、T功能。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,內(nèi)部設(shè)有計算機、電源、接口、驅(qū)動等模塊,具有體積小、重量輕、功耗低、功能多、速度高、操作維修方便等特點。</p><p>　　2 保留原機床的主軸旋轉(zhuǎn)運動，在主軸安裝一個脈沖發(fā)生器</p><p>　　圖2-2 主軸箱改造圖</p><p>　　在改造時，一般不改造主軸箱。因為若改造主軸箱

36、，必然使機床改造的總費用加大，改造周期也將延長，這樣會降低中、小型普通機床的改造的經(jīng)濟價值。在主軸加脈沖發(fā)生器，是為了保證車螺紋時嚴(yán)格的運動關(guān)系，在主抽上安裝GD7072光電脈沖發(fā)生器，通過主軸—脈沖發(fā)生器—數(shù)控系統(tǒng)—步進電機的信息交換系統(tǒng)，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架縱向進給一個螺紋導(dǎo)程的車螺紋運動。</p><p><b>　　3 進給系統(tǒng)的改造</b></p><p>

37、　　取消原進給箱，將原絲杠換成滾珠絲杠，并在其尾端聯(lián)結(jié)一對齒輪進行減速, 然后與步進電機相聯(lián)。普通車床的進給傳動多半為齒輪傳動，隨著進給變換級數(shù)的增多，齒輪對數(shù)和操縱機構(gòu)顯著增加。傳動鏈的增長，不僅使進給箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還因齒輪間隙的多個累積，反向間隙增大，急驟地降低了反向定位精度。進給系統(tǒng)的改造主要是減少進給箱內(nèi)的齒輪對數(shù)，縮短進給傳動鏈。所以一般改造時，是去掉進給箱。 用滾珠絲杠副代替普通絲杠副是因為滾珠絲杠副具有傳動精度高、效率高、運

38、動平穩(wěn)、壽命長以及可以預(yù)緊以消除間隙并提高系統(tǒng)剛度，反向定位精度高等特點。</p><p><b>　　4 導(dǎo)軌副設(shè)計</b></p><p>　　在導(dǎo)軌上粘接軟帶?；瑒訉?dǎo)軌的靜摩擦因數(shù)大，動摩擦因數(shù)隨速度變化而變化，摩擦損失大，在低速時易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，直接影響運動部件的定位精度。在原移動部件的導(dǎo)軌L粘接聚四氟乙烯軟帶，該軟帶具有下述優(yōu)點：摩擦因數(shù)小，動、靜摩擦因數(shù)差

39、別小，部件運行平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，定位精度高。沒有振動，提高了工件表面加工質(zhì)量，延長了刀具使用壽命。軟帶耐磨損，且嵌入性能好，與其配合的金屬導(dǎo)軌面不會拉傷。軟帶有自潤滑性，當(dāng)機械潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，導(dǎo)軌不會拉傷。</p><p><b>　　5 刀架選型</b></p><p>　　綜上所述，CA6140 普通車床數(shù)控化改造后的總圖如下：</p><

40、;p>　　圖2-3 CA6140 車床數(shù)控化改造方案圖</p><p>　　第三章 進給系統(tǒng)主要設(shè)計計算</p><p>　　縱向(Z)進給絲杠改用滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程l0＝6mm；縱向溜板箱及橫向工作臺與刀架等可移動部件的總質(zhì)量為400kg(實際設(shè)計時應(yīng)根據(jù)圖紙進行計算或拆卸稱量)；脈沖當(dāng)量δ取為0.01mm／step,(δ應(yīng)根據(jù)被加工零件的最高精度的尺寸公差來選定，一般取

41、其公差的二分之一);這里取工進速度為V溜＝60mm/min；快進速度取為V溜＝2m/min；步進電機的步距角0.75。/step。</p><p>　　1 縱向進給運動的負(fù)載分析</p><p>　　步進電機的負(fù)載有外力負(fù)載(切削力)、摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載，所選步進電機必須克服這些負(fù)載才能作正常的進給驅(qū)動。</p><p>　　(1) 切削負(fù)載。假設(shè)采用的切削用量范圍

42、：v＝1.75m／s；ap＝5mm；f＝0.3mm/r，則其主切削力(可根據(jù)切削原理近似公式計算)Fz＝3000N(垂直向)，取Fx＝0.6 Fz＝1800N(縱向)，F(xiàn)y＝0.5 Fz＝1500N(橫向)(根據(jù)機床設(shè)計手冊在一般車外因時只，F(xiàn)x＝(0.1～0.6) Fz，F(xiàn)、＝(0.15～0.7) Fz。設(shè)計時，也可根據(jù)主電機的功率來計算能承受的最大主切削力Fzmax。但這樣計算，F(xiàn)zmax往往很大，因原機床主電機功率是按最大原則選取

43、的。還可根據(jù)機床的限用最大切削用量進行計算。</p><p>　　(2) 摩擦阻力。當(dāng)溜板箱導(dǎo)軌為滑動摩擦?xí)r，取其摩擦系數(shù)＝0.1，因主切削力壓向?qū)к?，則摩擦阻力F 摩＝(400×l0十3000)×0.1＝700N(g＝10m／s2時)，(其它摩擦阻力這里未計算)。</p><p>　　(3) 等效轉(zhuǎn)動調(diào)量計算。根據(jù)理論力學(xué)公式計算進給系統(tǒng)中各回轉(zhuǎn)零部件的轉(zhuǎn)動損量。設(shè)減

44、速比為i，則</p><p>　　i＝·l0/360·δ=0.75×6/360×0.01=1.25</p><p>　　故可取Z1＝20、Z 2＝25; m＝1.5(模數(shù))，b＝20(mm)＝2(cm)(齒寬)，＝20。；df1＝mZ1=30(mm)，df2＝mZ2＝37.5(mm)，de1＝df1十26＝33(mm)，de2＝df2十2h＝40.5

45、(mm)。</p><p>　　則齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為(齒輪為45號鋼，并將齒輪近似看作圓柱體)</p><p>　　JZ1＝7.8d4e1×b×10-4=7.8×3.34×2×10-4=0.185(Kgcm2)=1.85×10 -5(Kgm2)</p><p>　　JZ2＝7.8d4e2×b&#

46、215;10-4=7.8×4.054×2×10-4=4.2×10 -5(Kgm2)</p><p>　　若根據(jù)類比法，選用CMFZD40×6—3.5—C3／1200絲杠其長度為1.2m(鋼材)，直徑d0＝40mm，則絲杠的轉(zhuǎn)動慣量近似為</p><p>　　JZ＝7.8×44×120×10-4＝23.96(Kg

47、cm2)＝2.4×10-3(Kgm2)</p><p>　　設(shè)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量為4.6×10-4 (Kgm2)(當(dāng)?shù)刃У诫姍C軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量大于電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動調(diào)量一個數(shù)量級時，可以忽略，但當(dāng)?shù)刃У诫姍C軸上的負(fù)載慣量較小時，就不能輕易地忽略它?，F(xiàn)預(yù)選電機為110BF003，其電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為4.6×10-4 (Kgm2)*</p><p>　　根據(jù)文獻【

48、1】式(6—4)可知</p><p>　　[J]k=1/42i(Vi/nk)2+j(nj/nk)2</p><p>　　式中Vi采用最不利于機床起動時速度，這里選用快進給速度V溜＝2m／min；</p><p>　　則nk=nm(電機)＝V溜／(360×δ)＝4l 6.67(r／min)；Mi＝400Kg(全部直線運動部件的總質(zhì)量)；nz1＝nm；nz2＝

49、nz1/i＝333.34(r／min)。</p><p>　　則[J]m＝1/42×400×(2／416.67)2十Jz1十Jm十(Jz2十Js)／i2</p><p>　　＝2.34×l0-4十4.6×10-4十1.85×10-5十(4.2×10-5十2.4×10-3)／1.252</p><p&g

50、t;　?。?.28×l0-3(Kgm2)</p><p>　　(4) 絲杠摩擦阻力矩(Tsm)的計算。由于絲杠承受袖向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會產(chǎn)生摩擦阻力矩。但由于滾珠絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對于其它負(fù)載力矩小得多，故一般不予考慮。</p><p>　　(5) 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩[T] m。由文獻【1】式(6—8)得</p><p>　

51、　[T] m＝(F摩十Fx)×V溜／nm十0</p><p>　　＝(1800十700)×2／416.67＝1.9l(Nm)</p><p>　　(6) 啟動慣性阻力矩(T慣)的計算。以最不利于啟動的快進速度計算時，設(shè)啟動加速(或制動減速時間為＝0.3s(一般在0.1～1s之間選取)，由于電機轉(zhuǎn)速m＝nm/60＝×416.67／60＝43.63[1／s]，取加

52、速曲線為等加(減)速梯形曲線，故角加速度為</p><p>　　m＝m/＝43.63／0.3＝145.4(1/s2)</p><p>　　則 T慣＝[J]mm＝2.28×10-3×145.4＝0.332(Nm)</p><p>　　(7) 步進電機輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算</p><p>　　T∑＝[J]

53、m十T慣＝1.91+0.322=2.242(Nm)</p><p>　　2 步進電機的匹配選擇</p><p>　　上述計算均未考慮機械系統(tǒng)的傳動效審，當(dāng)選擇機械傳動總效率＝0.7時：</p><p>　　T1∑＝T∑／=2.242／0.7=3.2(Nm)</p><p>　　在車削時，由于材料的不均勻等因素約影響，會引起負(fù)載轉(zhuǎn)短突然增大，為

54、避免汁算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進電機丟步，從而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)。</p><p>　　安全系數(shù)一般可在1.2～2之間選取。如果取安全系數(shù)尺＝1.5，則步進電機可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩選取</p><p>　　T2∑＝K T1∑＝1.5×3.2＝4.8(Nm)</p><p>　　若選用上述預(yù)選的電機110BF003，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tj

55、max＝7.84Nm。在三相六拍驅(qū)動時，其步距角為0.75。／step，為保證帶負(fù)載能正常加速起動和定位停止，電機的起動轉(zhuǎn)矩Tq必須滿足</p><p><b>　　Tq＞T2∑</b></p><p>　　由文獻【1】表3—7可知，Tq／Tjmax＝0．87，則Tq＝0．87×7．84＝6．82(Nm)，故選用合適。</p><p>

56、;　　3 滾珠絲杠的校核</p><p>　　如在選擇滾珠絲杠時是根據(jù)原絲杠直徑大小按類比法選的名義直徑，就要對其負(fù)載能力進行必要的校核；若是根據(jù)承載能力選出的，則應(yīng)對壓桿穩(wěn)定及其剛度進行必要的校核。</p><p>　　由于在選擇絲杠時，是根據(jù)類比法選的，故應(yīng)進行相應(yīng)項目的進一步校核。</p><p>　　(1) 承載能力的校核。根據(jù)文獻【1】公式(2—1)&l

57、t;/p><p>　　Q＝ fH fw Pmax＞C0。</p><p>　　式中 L=60nT／106,取T＝15000,n＝ns＝416.67/i＝333. 3(r／min);fH=1.0</p><p>　?。℉RC為58時),fw＝1.2(平穩(wěn)或輕度沖擊時)，Pmax＝Fx十F摩＝1800+700＝2500(N)</p><p>　　則

58、 Q＝ fH fw Pmax=20082(N)</p><p>　　查有關(guān)滾珠絲杠額定載荷C0＝79339＞Q。</p><p>　　(2) 壓桿穩(wěn)定性驗算。根據(jù)文獻【1】公式(2—2)</p><p>　　Pk＝fk2EI/(Kl)2> Pmax</p><p>　　式中 fk＝2(雙推一簡支)，E＝2.1

59、×108(Pa)，</p><p>　　I＝/32d14＝/32×3.544 =14.7(cm)4 (d1＝35mm)</p><p>　　取K＝4，l＝ls＝120cm</p><p>　　則 Pk＝2×3.14162×2.1×108×14.7／(4×1202)=1.06×106&

60、gt;> Pmax</p><p>　　(3) 剛度的驗算。根據(jù)根據(jù)文獻【1】公式(2—3)</p><p>　　=Pl0/ES+Ml0/2IE (均取拉伸時)</p><p>　　式中 l0＝0.6cm,E＝2.1×108Pa,S＝d21＝3.1416×3.52＝38.5(cm2)</p><p>　　I＝1

61、4.7cm4，M＝Tjmax i＝7.84×1.25＝9.8(Nm)＝980(Ncm)</p><p>　　P=Pmax＝2500N</p><p>　　則 ＝2500×0.6/（2.1×108×38.5）＋980×0.62/（14.7×2.1×108×2）</p><p>　　＝

62、2.04×10－7mm (滿足使用要求)</p><p><b>　　第四章 刀架的選型</b></p><p>　　采用南京大地數(shù)控有限公司生產(chǎn)的LD4－ck0620四方刀架, 安裝在原機床小刀架的位置上較為合適。刀架的動作順序如下:電動機(三相異步微型電動機)→減速機構(gòu)(蝸輪蝸桿)→上升機構(gòu) (螺旋機構(gòu))→刀架旋轉(zhuǎn)→電器信號確定(霍爾元

63、件)→電機反轉(zhuǎn)→粗定位(反靠盤)→刀架下降→精定位→刀架鎖緊→換刀終了信號→執(zhí)行加工程序。</p><p>　　其原理圖與螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架相似</p><p>　　圖4-1螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架圖</p><p>　　圖4-2 LD4－ck0620四方刀架外形及結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖4-3 LD4－ck0620四方刀架參數(shù)表圖</p&

64、gt;<p>　　LD4型系列立式電動刀架采用渦輪蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的優(yōu)點。發(fā)信轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位采用霍爾元件，使用壽命長。并且完全滿足刀架設(shè)計使用的要求，即A夾緊力在4000N 以上,B需要進行四個方位的轉(zhuǎn)換選擇,C重復(fù)定位精度不大于0.005mm。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p&

65、gt;　　改造此種車床的目的：一是提高原車床的精度和自動化程度, 達(dá)到快速調(diào)整而且仍能保持車床的通用性；二是提高原車床的功能，利用數(shù)控方法準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。</p><p>　　本設(shè)計的優(yōu)點在于改造成本相對較低，操控起來相對比較簡便，并且在精度上已能滿足普通車床改造后加工零件的精度要求。不足之出在于：1.機床改造部分不是很全面，比如主軸箱就沒進行改造；2.機床采用的是開環(huán)步進控制系統(tǒng)，功率步進電機為驅(qū)動元

66、件，無檢測反饋機構(gòu)。這樣就使得在精度上沒能更進一步。</p><p>　　隨著自動控制技術(shù)，計算機及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，普通車床的改造將進一步完善，加工范圍將進一步擴展。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】張建民 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 北京：北京理工出版社 1996.8 256～264</p>

67、<p>　　【2】陳立德 機械制造裝備設(shè)計 北京：高等教育出版社 2006.4 98～112</p><p>　　【3】張新義 經(jīng)濟型數(shù)控機床的系統(tǒng)設(shè)計[M] 北京：機械工業(yè)出版社 1994</p><p>　　【4】王潤孝 機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M] 西安：西北工業(yè)出版社 1993 77～85</p><p>　　【5】中華人民共和國云南機床廠編CA6

68、140使用說明書 220～261</p><p>　　【6】王愛玲 現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M] 北京：兵器工業(yè)出版社 1999</p><p>　　【7】王文熙主編 機床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)</p><p>　　【8】機械工業(yè)出版社編 機床設(shè)計手冊</p><p>　　【9】上海機械學(xué)院主編 機械設(shè)計基礎(chǔ)</p><p>　

69、　【10】化學(xué)工業(yè)出版社主編 機械設(shè)計手冊</p><p>　　【11】機械工業(yè)出版社主編 金屬切削原理 8～12</p><p>　　【12】丁明軍 C6132普通車床的數(shù)控化改造[J] 機電一體化 2003 152～174</p><p>　　【13】許鎮(zhèn)宇等編.機械零件.人民教育出版社 1981.7 11～21</p><p>　　【1

70、4】唐寶寧 高滿編 機械設(shè)計與制造簡明手冊 163～191</p><p>　　【15】唐宗軍 機械制造基礎(chǔ) 北京：機械工業(yè)出版社 1996.7 57～62</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師$%老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深

71、深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，xx老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。半年多來，xx老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向xx老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。    在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的班各位同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。    在論文即將完成之