臥式車床c6140數(shù)控化改造設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　臥式車床C6140數(shù)控化改造設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………1</p><p>　　第1章 緒論…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)

2、史…………………………………………………………1</p><p>　　1.2數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀………………………………………………………………2</p><p>　　1.3數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………… 3</p><p>　　1.4機(jī)床數(shù)控化改造的必要性………………………………………………… 4</p><p>　　

3、1.5主要技術(shù)指標(biāo)………………………………………………………………4</p><p>　　第2章 華中HNC-21數(shù)控車削系統(tǒng)介紹……………………………………………4</p><p>　　第3章 普通車床的數(shù)控改造可行性論證…………………………………………11</p><p>　　3.1技術(shù)可行性…………………………………………………………………11</p&g

4、t;<p>　　3.2機(jī)床本身……………………………………………………………………11</p><p>　　3.3加工對(duì)象分析………………………………………………………………12</p><p>　　3.4市場(chǎng)可供性…………………………………………………………………12</p><p>　　第4章 總體方案的確定……………………………………………………

5、………12</p><p>　　4.1總體方案設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………12</p><p>　　4.2設(shè)計(jì)參數(shù)……………………………………………………………………13</p><p>　　第5章 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型………………………………………………16</p><p>　　5.1 脈沖當(dāng)量的確定………………

6、……………………………………………16</p><p>　　5.2 切削力的計(jì)算………………………………………………………………17</p><p>　　5.3 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（縱向）……………………………………17</p><p>　　5.3.1 工作載荷Fm的計(jì)算……………………………………………………17</p><p>　

7、　5.3.2 最大動(dòng)載荷FQ的計(jì)算…………………………………………………17</p><p>　　5.3.3 初選型號(hào)………………………………………………………………17</p><p>　　5.3.4傳動(dòng)效率η的計(jì)算……………………………………………………18</p><p>　　5.3.5 剛度的驗(yàn)算……………………………………………………………18</p

8、><p>　　5.3.6 壓桿穩(wěn)定性校核………………………………………………………18</p><p>　　5.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型(縱向) ………………………………………18</p><p>　　5.4.1 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq……………………18</p><p>　　5.4.2 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)

9、矩Teq…………………19</p><p>　　5.4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定………………………………………21</p><p>　　5.4.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核………………………………………………21</p><p>　　5.5 主軸交流伺服電機(jī)的計(jì)算與選型…………………………………………22</p><p>　　5.5.1主軸的變

10、速范圍………………………………………………………22</p><p>　　5.5.2初選主軸電機(jī)的型號(hào)…………………………………………………22</p><p>　　5.5.3主軸電機(jī)的校核………………………………………………………22</p><p>　　第6章 繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖…………………………………………22</p><p&g

11、t;　　第7章 元件的選擇…………………………………………………………………23</p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………………………24</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………25</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………26</p

12、><p>　　臥式車床C6140數(shù)控化改造設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要 中國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械制造大國(guó)，但其裝備水平落后，特別是一些老的機(jī)械制造廠大多還是比較舊的機(jī)床，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工的要求。針對(duì)目前制造業(yè)的技術(shù)裝備現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)裝備進(jìn)行改造，解決機(jī)械制造業(yè)中的一些技術(shù)問(wèn)題，用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)舊的設(shè)備進(jìn)行改造和提升，是我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展方向。本課題是針對(duì)己報(bào)廢的C6140普通廢舊車床進(jìn)行數(shù)

13、控化改造，其現(xiàn)實(shí)意義在于如何尋找一種可行的、有推廣價(jià)值的設(shè)備改造方法，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)的技術(shù)裝備進(jìn)行技術(shù)提升，以解決目前設(shè)備老化所帶來(lái)的問(wèn)題。</p><p>　　本設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括：概論、總體設(shè)計(jì)方案的擬定和驗(yàn)證、主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì)、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇設(shè)計(jì)、編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分。改造后的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控控制，并要求達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為

14、0.01mm /脈沖，橫向最小運(yùn)動(dòng)單位0.005mm/脈沖，刀架要是自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)切削螺紋。</p><p>　　關(guān)鍵詞:機(jī)床改造 數(shù)控技術(shù) 進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 自動(dòng)刀架 </p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史</p><p>

15、　　1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6 年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。 </p><p>　　1.1.1 數(shù)控（ NC

16、 ）階段（ 1952 ～ 1970 年） 　　早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 “搭”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代——電子管；1959年的第二代——晶體管； 1965 年的第三代——小規(guī)模集成電路。 </p

17、><p>　　1.1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 　 到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC)階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的“通用”兩個(gè)字省略了）。到1971年，美國(guó) INTEL 公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件——運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROC

18、ESSOR),又可稱為中央處理單元（簡(jiǎn)稱CPU)。 　　到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 　　到了1990年，PC機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展

19、到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于 PC 的階段。 　　總之,計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即 1970 年的第四代</p><p><b>　　1.2數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀</b></p><p>　　近年來(lái)我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以F

20、MS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)?！?</p><p>　　2001年，我國(guó)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，達(dá)47.39億美元，僅次于美國(guó)的53.67億美元，消費(fèi)額比上一年增長(zhǎng)25%。但由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24.06億美元，比上年增長(zhǎng)27

21、.3%。 </p><p>　　近年來(lái)我國(guó)出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床狀況分析</p><p>　　1. 新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品

22、占據(jù)主導(dǎo)地位。 </p><p>　　例如：全長(zhǎng)33公里的上海磁懸浮快速列車線，是“十五”期間國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，其中組成列車線的2550根軌道梁是整個(gè)工程的最關(guān)鍵部分，對(duì)加工軌道梁的精度提出了相當(dāng)高的要求。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)機(jī)床股份有限公司中捷友誼廠以工期6個(gè)月、標(biāo)的6200萬(wàn)元在磁懸浮軌道專用數(shù)控機(jī)床項(xiàng)目公開招標(biāo)中折桂，并于當(dāng)年8月底將一次性驗(yàn)收合格的8臺(tái)數(shù)控鏜銑床組成的軌道梁生產(chǎn)線一次試車成功，目前這套銑鏜加工中心

23、已加工出軌道梁1100根，確保了軌道梁的加工精度和速度，為實(shí)現(xiàn)年底試車打下了良好的基礎(chǔ)。 </p><p>　　2. 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，數(shù)控化率顯著提高。 </p><p>　　2001年國(guó)內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)1.8萬(wàn)臺(tái)，比上年增長(zhǎng)28.5%。金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 </p><p>　　3. 數(shù)控機(jī)床

24、發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破。 </p><p>　　近年來(lái)通過(guò)政府的支持，數(shù)控機(jī)床配套生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。如北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)；煙臺(tái)第二機(jī)床附件廠開發(fā)了為數(shù)控機(jī)床配套的多種動(dòng)力卡盤和過(guò)濾排屑裝置；濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)公司的數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑床及數(shù)控鍛壓設(shè)備等30多個(gè)系列100多個(gè)品種的數(shù)控配套產(chǎn)品。</p><p>　　1.2

25、.2國(guó)外數(shù)控機(jī)床狀況分析</p><p>　　1. 國(guó)際機(jī)床市場(chǎng)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床</p><p>　　1998年世界機(jī)床進(jìn)口額中大部分是數(shù)控機(jī)床，美國(guó)進(jìn)口機(jī)床的數(shù)控</p><p>　　化率達(dá)70%，我國(guó)為60%。目前世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)趨勢(shì)己從初期以數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉(zhuǎn)向以加工中心、專用數(shù)控機(jī)床、成套設(shè)備為主。</p><p

26、>　　2. 國(guó)外數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化、集成化已成為必然的趨勢(shì)和方向，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入制造工廠的車間只是時(shí)間的問(wèn)題。從另一角度來(lái)看，目前流行的ERP即工廠信息化對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，僅僅局限于通常的管理部門(人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷)或設(shè)計(jì)、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，工廠、車間的最底層加工設(shè)備—數(shù)控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造

27、業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的ERP就比較“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問(wèn)題。所以，對(duì)于面臨日益全球化競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)代制造工廠來(lái)說(shuō)，第一是要大大提高機(jī)床的數(shù)控化率，即數(shù)控機(jī)床必須達(dá)到起碼的數(shù)量或比例;第二就是所擁有的數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無(wú)阻。以FANUC和西門子為代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商己在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的R

28、S232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。由于國(guó)外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)接口功能被定義為用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷。</p><p>　　1.3數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.3.1數(shù)控未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì) 1. 繼續(xù)向開放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展 　　基于 PC 所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走

29、上這條道路。至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。 PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。 2. 向高速化和高精度化發(fā)展 　　這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 3. 向智能化方向發(fā)展 　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。</p><p>　

30、?。?1 ） 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過(guò)程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。 </p><p>　　（ 2 ） 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 （ 3 ） 引入故障診斷專家系統(tǒng) （ 4 ） 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 　　可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，

31、而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。</p><p>　　1.4 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)的高度成熟,數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用,特別是近幾年來(lái)應(yīng)用比例越來(lái)越大,有效地保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,使得人們對(duì)其有了更清楚的認(rèn)識(shí),但由于產(chǎn)品零件的類型、形狀、尺寸和用途的差異很大,零件的加工批量相差懸殊,其質(zhì)量和精度的要求也有顯著的不

32、同,因此制造業(yè)需要不同類型的數(shù)控機(jī)床,在同一類型數(shù)控機(jī)床中需要高、中、低檔不同層次的數(shù)控機(jī)床,購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的途徑,對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造,也是提高數(shù)控化率的重要途徑。我國(guó)現(xiàn)有400多萬(wàn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床占有量約占2%,這些機(jī)床的結(jié)構(gòu)一般比較陳舊,操作部分復(fù)雜,控制系統(tǒng)落后,但如果把這些落后機(jī)床全部閑置或淘汰,全部購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床去代替,必然耗費(fèi)巨額資金,顯然不符合我國(guó)國(guó)情,因此,用數(shù)控這一高新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化

33、改造,是一條符合國(guó)家急需與產(chǎn)業(yè)政策且又可行的途徑,于是人民為了降低采購(gòu)數(shù)控設(shè)備的成本,開始嘗試將機(jī)械尚有70%以上殘留價(jià)值的一部分普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造,使老設(shè)備煥發(fā)青春,為企業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。而近幾年,美、日、德等先進(jìn)工業(yè)國(guó),在大量制造數(shù)控機(jī)床的同時(shí),十分重視對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造,</p><p>　　1.5 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1. 床身上最大加工直徑400mm；<

34、/p><p>　　2. 最大加工長(zhǎng)度1000mm；</p><p>　　3. X方向(橫向)的脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，Z方向（縱向）脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖；</p><p>　　4. X方向最快移動(dòng)速度Vxmax=3000/min，Z方向?yàn)閂zmax=6000mm/min；</p><p>　　5. X方向最快工進(jìn)速度Vxmaxf=

35、400mm/min，Z方向?yàn)閂zmaxf=800mm/min；</p><p>　　6. X方向定位精度±0.01mm，Z方向±0.02mm；</p><p>　　7. 可以車削柱面、錐面與球面等； </p><p>　　8. 安裝螺紋編碼器，可以車削米/英制的直螺紋與錐螺紋，最大導(dǎo)程為24mm；</p><p>　　9.

36、 安裝四工位立式電動(dòng)刀架，系統(tǒng)控制自動(dòng)選刀；</p><p>　　10. 自動(dòng)控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速信號(hào)；</p><p>　　11. 自動(dòng)控制冷卻泵的起/停；</p><p>　　12. 安裝電動(dòng)卡盤，系統(tǒng)控制工件的加緊與松開；</p><p>　　13. 縱、橫向安裝限位開關(guān)；</p>&

37、lt;p>　　14. 數(shù)控系統(tǒng)可與PC機(jī)串行通信；</p><p>　　15. 顯示界面采用LED數(shù)碼管，編程采用ISO數(shù)控代碼。</p><p>　　第2章 華中HNC-21數(shù)控車削系統(tǒng)介紹</p><p>　　“世紀(jì)星” HNC-21數(shù)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，配置8.4//彩色液品顯示屏和通用工程面板，集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、

38、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口于一體，采用電子盤程序存儲(chǔ)方式以及軟驅(qū)、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低價(jià)格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高的特點(diǎn)。</p><p>　　□最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為3軸。</p><p>　　□可選配各種類型的脈沖式交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（HSV-16系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)單元）。</p><p>　　□除標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板外，配置4

39、0路開關(guān)量輸入和32路開關(guān)量輸出接口、手持單元接口、主軸控制與編碼器接口。還可擴(kuò)展20路輸入/16路輸出。</p><p>　　□采用7.5//彩色液晶顯示器（分辨率為640x480），全漢字操作界面、障診斷與報(bào)警、加工軌跡圖形顯示和仿真，操作簡(jiǎn)便，易于掌握和使用。</p><p>　　□采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程，與各種流行的CAD/CAM自動(dòng)編程系統(tǒng)兼容，具有直線插補(bǔ)、圓</p>

40、;<p>　　弧插補(bǔ)、螺紋切削、刀具補(bǔ)償、宏程序、恒線速切削等功能。</p><p>　　□反向間隙和單、雙向螺距誤差補(bǔ)償功能。</p><p>　　□內(nèi)置RS232通訊接口，輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)據(jù)通訊。</p><p>　　□32MB  Flash  RAM(可擴(kuò)充至2GB)程序斷電存儲(chǔ)， 32MB RAM加工內(nèi)存緩沖區(qū)。</p&

41、gt;<p><b>　　系統(tǒng)選件</b></p><p><b>　　①軟驅(qū)單元</b></p><p><b>　　□全密封結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　□3.5//標(biāo)準(zhǔn)軟盤驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　□標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤轉(zhuǎn)接口</p><p

42、>　　□RS232、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接口</p><p><b>　　②DNC單元</b></p><p><b>　　□全密封結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　□標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤轉(zhuǎn)接口</p><p>　　□RS232、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接口</p><p><b>　　③以太網(wǎng)

43、</b></p><p>　　□10MB/100MB速度自適應(yīng)</p><p>　　□支持NT/NOVELL網(wǎng)絡(luò)</p><p><b>　　□支持文件網(wǎng)絡(luò)傳輸</b></p><p><b>　　④手持單元</b></p><p><b>　　□手搖脈

44、沖發(fā)生器</b></p><p><b>　　□坐標(biāo)選擇</b></p><p><b>　　□倍率選擇</b></p><p><b>　　□緊急停止按鈕</b></p><p><b>　　□手持使能按鈕</b></p>&l

45、t;p><b>　?、葺斎?輸出端子板</b></p><p><b>　　⑥繼電器輸出端子板</b></p><p><b>　　系統(tǒng)配置</b></p><p>　　□程序緩沖區(qū)：32MB</p><p>　　□零件程序和斷點(diǎn)保護(hù)區(qū)：基本32MB，可擴(kuò)展至2GB（選件

46、）</p><p>　　□進(jìn)給軸接口類型：脈沖接口（HSV-16系列）</p><p><b>　　□主軸驅(qū)動(dòng)單元接口</b></p><p><b>　　□主軸編碼器接口</b></p><p>　　□開關(guān)量輸入輸出接口：40輸入/32輸出，可擴(kuò)展20輸入/16輸出（選件）</p>

47、<p><b>　　□手持單元接口</b></p><p><b>　　□軟驅(qū)單元接口</b></p><p><b>　　□RS232接口</b></p><p>　　□以太網(wǎng)接口（選件）</p><p><b>　　□標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤接口</b>

48、</p><p><b>　　□手持單元（選件）</b></p><p><b>　　□軟驅(qū)單元（選件）</b></p><p>　　□I/Q端子板（支持NPN和PNP型開關(guān)量）(選件)</p><p><b>　　CNC功能</b></p><p>　

49、　□最大控制軸數(shù)：6進(jìn)給軸 1主軸</p><p><b>　　□聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：3軸</b></p><p>　　□最小分辨率：1微米</p><p>　　□最大移動(dòng)速度：24米/分鐘（與驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)床相關(guān)）</p><p>　　□直線、圓弧、螺紋功能</p><p>　　□自動(dòng)加減速控制（直線/拋物

50、線）</p><p><b>　　□參考點(diǎn)返回</b></p><p><b>　　□坐標(biāo)系設(shè)定</b></p><p><b>　　□MDI功能</b></p><p><b>　　□M、S、T功能</b></p><p>　　□

51、加工過(guò)程圖形靜態(tài)仿真和實(shí)時(shí)跟蹤</p><p><b>　　□內(nèi)部二級(jí)電子齒輪</b></p><p><b>　　□簡(jiǎn)單車削循環(huán)</b></p><p><b>　　□復(fù)合車削循環(huán)</b></p><p><b>　　CNC編程</b></p>

52、;<p>　　□編程最小單位：0.001毫米、度</p><p>　　□最大編程尺寸：99999.999</p><p>　　□最大編程行數(shù)：20億行</p><p><b>　　□公/英制編程</b></p><p>　　□絕對(duì)/相對(duì)指令編程</p><p><b>　　

53、□宏指令編程</b></p><p><b>　　□子程序調(diào)用</b></p><p><b>　　□工件坐標(biāo)系設(shè)定</b></p><p><b>　　□直徑/半徑編程</b></p><p>　　□自動(dòng)控制倒角（圓角、直角）</p><p&g

54、t;<b>　　□恒線速切削功能</b></p><p><b>　　編輯</b></p><p><b>　　□后臺(tái)編輯（選件）</b></p><p><b>　　□字符查找與替換</b></p><p><b>　　□文件刪除及拷貝<

55、/b></p><p><b>　　顯示</b></p><p><b>　　□中文菜單功能</b></p><p><b>　　□圖形顯示</b></p><p><b>　　□狀態(tài)顯示</b></p><p><b&

56、gt;　　□當(dāng)前位置顯示</b></p><p><b>　　□程序顯示</b></p><p><b>　　□程序錯(cuò)誤顯示</b></p><p><b>　　□操作錯(cuò)誤顯示</b></p><p><b>　　□坐標(biāo)軸設(shè)置顯示</b><

57、;/p><p><b>　　□主軸速度及修調(diào)</b></p><p><b>　　□進(jìn)給速度及修調(diào)</b></p><p><b>　　□快速進(jìn)給及修調(diào)</b></p><p><b>　　□自診斷功能</b></p><p><

58、b>　　插補(bǔ)功能</b></p><p><b>　　HNC-21</b></p><p><b>　　□直線插補(bǔ)</b></p><p><b>　　□螺紋切削</b></p><p><b>　　□圓弧插補(bǔ)</b></p>

59、<p><b>　　□螺旋線插補(bǔ)</b></p><p><b>　　□正弦線插補(bǔ)</b></p><p><b>　　刀具補(bǔ)償</b></p><p><b>　　□刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償</b></p><p><b>　　□刀尖半徑補(bǔ)償

60、</b></p><p><b>　　參考點(diǎn)功能</b></p><p><b>　　□參考點(diǎn)位置設(shè)定</b></p><p>　　□參考點(diǎn)開關(guān)偏差設(shè)定</p><p>　　□回參考點(diǎn)快移速度設(shè)定</p><p>　　□回參考點(diǎn)定位速度設(shè)定</p>

61、<p><b>　　數(shù)據(jù)交換</b></p><p><b>　　□RS232</b></p><p><b>　　□以太網(wǎng)（選件）</b></p><p>　　□3.5//軟驅(qū)（選件）</p><p><b>　　操作</b></p>

62、;<p>　　□7.5//彩色液晶顯示屏</p><p>　　□防靜電薄膜編程面板與機(jī)床操作面板</p><p><b>　　□PC標(biāo)準(zhǔn)鍵盤接口</b></p><p><b>　　□手持單元（選件）</b></p><p>　　□圖形顯示功能與動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真</p>&l

63、t;p>　　□網(wǎng)絡(luò)通訊功能（選件）</p><p><b>　　操作方式</b></p><p><b>　　□自動(dòng)</b></p><p><b>　　□單段</b></p><p><b>　　□MDI</b></p><p&

64、gt;<b>　　□點(diǎn)動(dòng)</b></p><p><b>　　□步進(jìn)增量進(jìn)給</b></p><p><b>　　□手搖增量進(jìn)給</b></p><p>　　□手動(dòng)/自動(dòng)回參考點(diǎn)</p><p><b>　　□進(jìn)給保持 </b></p>&l

65、t;p><b>　　□重新對(duì)刀</b></p><p><b>　　□空運(yùn)行</b></p><p>　　□保存斷點(diǎn)/返回?cái)帱c(diǎn)</p><p>　　2-1 HNC-21數(shù)控系操作面板</p><p><b>　　坐標(biāo)軸監(jiān)視</b></p><p>

66、<b>　　□機(jī)床坐標(biāo)系顯示</b></p><p><b>　　□工件坐標(biāo)系顯示</b></p><p><b>　　□跟蹤誤差顯示</b></p><p><b>　　□剩余進(jìn)給顯示</b></p><p><b>　　□進(jìn)給速度顯示<

67、/b></p><p><b>　　□主軸速度顯示</b></p><p><b>　　□指令位置顯示</b></p><p><b>　　□實(shí)際位置顯示</b></p><p>　　□工件坐標(biāo)系原點(diǎn)顯示</p><p><b>　　□運(yùn)

68、動(dòng)軌跡顯示</b></p><p><b>　　進(jìn)給軸功能</b></p><p><b>　　□無(wú)限制旋轉(zhuǎn)軸功能</b></p><p>　　□最高設(shè)定速度16000 mm/min</p><p>　　□進(jìn)給修調(diào)0%到150%</p><p>　　□快移修調(diào)0%

69、到150%</p><p>　　□每分鐘進(jìn)給/每轉(zhuǎn)進(jìn)給</p><p>　　□多種回參考點(diǎn)功能：?jiǎn)蜗?、雙向</p><p>　　□快移、進(jìn)給加減速設(shè)定</p><p><b>　　□最大跟蹤誤差設(shè)定</b></p><p><b>　　輔助功能</b></p>

70、<p><b>　　□主軸正反轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　□自動(dòng)換刀</b></p><p><b>　　□冷卻開/停</b></p><p><b>　　主軸功能</b></p><p>　　□主軸速度：可通過(guò)PLC編程控制（最大9

71、9999 rpm）</p><p>　　□主軸修調(diào)：從0%到150%</p><p>　　□主軸速度和修調(diào)顯示</p><p>　　□變速比和變速比級(jí)數(shù)可通過(guò)PLC編程控制</p><p><b>　　□編碼器接口</b></p><p><b>　　□螺紋功能</b><

72、;/p><p><b>　　□主軸定向</b></p><p><b>　　PLC功能</b></p><p><b>　　□內(nèi)嵌式PLC</b></p><p>　　□提供標(biāo)準(zhǔn)PLC例程</p><p><b>　　□PLC狀態(tài)顯示</b&

73、gt;</p><p><b>　　安全功能</b></p><p><b>　　□坐標(biāo)軸軟極限保護(hù)</b></p><p><b>　　□斷電保護(hù)區(qū)</b></p><p>　　□加工斷點(diǎn)保存/斷點(diǎn)恢復(fù)</p><p><b>　　□參數(shù)備份

74、與恢復(fù)</b></p><p><b>　　□參數(shù)權(quán)限保護(hù)</b></p><p><b>　　□加工統(tǒng)計(jì)</b></p><p><b>　　技術(shù)規(guī)格</b></p><p>　　□輸入電源：AC24V  50W DC24V≥50W或者DC24V≥100

75、W</p><p>　　□AC電源頻率：50Hz</p><p>　　□安裝方式：控制柜內(nèi)</p><p>　　□運(yùn)行、儲(chǔ)存環(huán)境（如下表）</p><p>　　□光電隔離開關(guān)量輸入接口（40位），可擴(kuò)展20位</p><p>　　□光電隔離開關(guān)量輸出接口（32位），可擴(kuò)展16位</p><p>

76、　　輸出電流范圍0-100mA</p><p>　　輸出電壓范圍DC24V</p><p>　　□主軸模擬量輸出接口</p><p><b>　　分辨率：12位</b></p><p>　　輸出電壓：DC10V或0- 10V</p><p>　　□主軸編碼器輸入接口</p><

77、p><b>　　方波差分接收</b></p><p>　　□手搖脈沖發(fā)生器輸入接口，TTL電平輸入</p><p>　　□進(jìn)給軸脈沖輸出接口/HSV-16伺服接口（最大6個(gè)）差分輸出，包括脈沖及方向信號(hào)，高</p><p><b>　　脈沖頻率2MHZ</b></p><p>　　□進(jìn)給軸碼盤

78、反饋輸入接口（最大6個(gè)）</p><p>　　RS422差分輸入 2-2 HNC-21數(shù)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第3章 普通車床的數(shù)控改造可行性論證</p><p><b>　　3.1技術(shù)可行性</b></p><p>　　機(jī)床改造的技術(shù)可行性論證就是對(duì)機(jī)床改造在技術(shù)

79、上是否能夠保障改造成功以及從改造后維護(hù)角度論證.具體的應(yīng)從機(jī)床本身、加工對(duì)象的要求和市場(chǎng)可供性三方面分析。</p><p><b>　　3.2機(jī)床本身</b></p><p>　　能否進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造主要取決于機(jī)床本身的條件,如:機(jī)床磨損程度、剛度以及機(jī)床的技術(shù)壽命等。</p><p>　　(1) 機(jī)床磨損程度、剛度。C6140是1995年5

80、月出廠，主要用于教學(xué)實(shí)習(xí)，機(jī)床本身折合使用年限小于5年，機(jī)床幾何精度仍等于原新機(jī)床的精度。普通機(jī)床結(jié)構(gòu)上有先天性不足，剛度低、抗振性差、滑動(dòng)摩擦阻力較大及傳動(dòng)元件存在間隙等。改造中將有目的改造其中部分結(jié)構(gòu)，以滿足數(shù)控機(jī)床最基本的要求。</p><p>　　(2) 技術(shù)壽命的計(jì)算?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床以其高自動(dòng)化、高精度化、高速化及復(fù)合化的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)控化率逐年提高，大有取代普通機(jī)床的趨勢(shì)，而且數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置（CNC）

81、技術(shù)壽命一般為2～3年，數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅猛。故為了改善原機(jī)床性能、滿足教學(xué)和加工要求，對(duì)原機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，同時(shí)也延長(zhǎng)了原機(jī)床的技術(shù)壽命。</p><p><b>　　3.3加工對(duì)象分析</b></p><p>　　機(jī)床的加工對(duì)象分析主要涉及被加工對(duì)象的幾何參數(shù)及公差要求。零件的幾何形狀決定了所選數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，公差范圍決定了數(shù)控系統(tǒng)的控制精度、脈沖當(dāng)量。<

82、;/p><p>　　改造后的數(shù)控車床，主要用于教學(xué)實(shí)習(xí)，其加工范圍為車外圓、內(nèi)孔、螺紋、錐形體、球體、切槽、切斷等及帶有復(fù)雜型面的卡盤類零件。加工精度要求小于0.01mm，現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)其脈沖當(dāng)量為0.005mm～0.01mm，能夠滿足上述型面的加工要求，在技術(shù)上是可行的。</p><p><b>　　3.4市場(chǎng)可供性</b></p>&

83、lt;p>　　所謂市場(chǎng)可供性就是研究市場(chǎng)是否能夠方便及時(shí)地提供改造用的各種備件，以保證備件的供應(yīng)。機(jī)床數(shù)控化改造計(jì)劃實(shí)施應(yīng)有本地區(qū)機(jī)電一體化供應(yīng)的基本條件，這樣不僅改造周期短，而且有利于保證維修及技術(shù)咨詢服務(wù)。就本機(jī)床改造而言，市場(chǎng)上已建立了一套機(jī)電一體化配套產(chǎn)品代理機(jī)構(gòu)，對(duì)于C6140改造而言市場(chǎng)可供性好。</p><p>　　綜上所述，對(duì)原機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造符合技術(shù)可行性要求。</p>&

84、lt;p>　　第4章 總體方案的確定</p><p>　　4.1總體方案設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?）臥式車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位,兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。</p><p>　?。?）臥式車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)

85、常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　?。?）為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙、提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。?）計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速輪副，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。?）采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)

86、軌的摩擦力。</p><p>　?。?）選擇四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，選擇螺紋編碼器等。</p><p>　　總體方案設(shè)計(jì)圖如下圖4-1所示：</p><p>　　進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖如圖4-2所示：</p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)參數(shù)包括車床的部分技

87、術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)。</p><p>　　現(xiàn)列出C6140臥式車床的技術(shù)數(shù)據(jù)：</p><p>　　名稱 技術(shù)參數(shù) </p><p>　　在床身上 400mm</p><p>

88、<b>　　工件最大直徑</b></p><p>　　在刀架上 210mm</p><p>　　頂尖間最大距離 650;900;1400;1900mm</p><p>　　宋制螺紋 mm

89、 1---12(20種)</p><p>　　加工螺紋范圍 英制螺紋 t/m 2---24(20種)</p><p>　　模數(shù)螺紋 mm 0.25---3(11種)</p><p>　　徑節(jié)螺紋 t/m7---96(24種)</p><p>　　最大通過(guò)直徑

90、 48mm</p><p>　　孔錐度 莫氏6#</p><p>　　主軸 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 24</p><p>　　正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍10—1400r/min</p><p>　　反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 12</p><p>　　反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍14-

91、--1580r/min</p><p><b>　　縱向級(jí)數(shù)64</b></p><p>　　進(jìn)給量縱向范圍0.028---6.33mm/r</p><p><b>　　橫向級(jí)數(shù)64</b></p><p>　　橫向范圍0.014---3.16mm/r</p><p&g

92、t;　　滑板行程 橫向320mm</p><p>　　縱向650;900;1400;1900mm</p><p>　　最大行程140mm</p><p>　　最大回轉(zhuǎn)角 ±90°</p><p>　　刀架刀杠支承面至中心的距離26mm</p><p>　　刀杠截面B×

93、;H25×25mm</p><p>　　頂尖套莫氏錐度5#</p><p><b>　　尾座</b></p><p>　　橫向最大移動(dòng)量±10mm</p><p>　　外形尺寸 長(zhǎng)×寬×高2418×1000×1267mm</p>

94、<p>　　圓度 0.01mm</p><p>　　工作精度圓柱度200:0.02</p><p>　　平面度0.02/φ300mm</p><p>　　表面粗糙度Ra1.6---3.2μm</p><p>　　主電動(dòng)機(jī)7.5kw</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)功率</b>

95、;</p><p>　　總功率7.84kw</p><p><b>　　改造設(shè)計(jì)參數(shù)如下:</b></p><p>　　最大加工直徑 在床面上 400mm</p><p>　　在床鞍上210mm</p><p>　　最大加工長(zhǎng)度 1

96、000mm</p><p>　　快進(jìn)速度 縱向2.4m/min</p><p>　　橫向1.2m/min</p><p>　　最大切削進(jìn)給速度 縱向0.5m/min</p><p>　　橫向0.25m/min</p><p>　　溜板及刀架重力 縱向800N</p>

97、<p><b>　　橫向600N</b></p><p><b>　　代碼制ISO</b></p><p>　　脈沖分配方式 逐點(diǎn)比較法</p><p>　　輸入方式 增量值、絕對(duì)值通用</p><p>　　控制坐標(biāo)數(shù) 2<

98、/p><p>　　脈沖當(dāng)量 縱向0.01mm/脈沖</p><p>　　橫向0.005mm/脈沖</p><p>　　機(jī)床定位精度±0.015mm</p><p>　　刀具補(bǔ)償量 0mm---99.99mm</p><p>　　進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向0.15mm&l

99、t;/p><p>　　橫向 0.075mm</p><p>　　自動(dòng)升降速性能 有</p><p>　　第5章 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型</p><p>　　縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。以下詳細(xì)介紹縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)與縱向類似，在此從略。<

100、;/p><p>　　5.1 脈沖當(dāng)量的確定</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的需要，X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為δx=0.005mm/脈沖，Z方向（縱向）為δz=0.01mm/脈沖。</p><p>　　5.2 切削力的計(jì)算</p><p>　　假設(shè)工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，δb=650MPa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角Κr

101、=60°，前角ｒ。=10°，刃傾角λZ=-5°；切削用量為：背吃刀量αp=3mm，進(jìn)給量f=0.6mm/r，切削速度νC=105m/min。</p><p>　　由《金屬切削原理》查表3-1得：CFC=2795,xfc=1.0，yfc=0.75，nfc=-0.15。</p><p>　　查表3-3得：主偏角Κr的修正系數(shù)KkrFc=0.94；刃傾角、前角和刀尖

102、圓弧半徑的修正系數(shù)值均為1.0。</p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式：</b></p><p>　　主切削力Fc=CFc.aPxFc.fyFc.vcnFc.KFc (1)</p><p>　　背向力 FP=CFP.aPxFO.fyFO.vcnFO.KF0 (2)</p><p>　　進(jìn)給力 Ff=CF

103、f.aPxFf.fyFf.vcnFf.KFf (3)</p><p>　　算得主切削力Fc=2673.4N。由經(jīng)驗(yàn)公式Fc：Ff：Fp=1:0.35:0.4，算得縱向進(jìn)給切削力Ff=935.69N，背向力=1069.36N。</p><p>　　5.3 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（縱向）</p><p>　　5.3.1 工作載荷Fm的計(jì)算

104、 </p><p>　　已知移動(dòng)部件總重G=1300N；車削力Fc=2673.4N，F(xiàn)p=1069.36N,Ft=935.69N。根據(jù)Fz=Fc，F(xiàn)y=Fp，F(xiàn)x=Ff的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得：Fz=2673.4N，F(xiàn)y=1069.36N，F(xiàn)x=935.69N。</p><p>　　選用矩形—三角形組合滑動(dòng)導(dǎo)軌，由公式Fm=K

105、Fx+μ（Fz+G），取K=1.15，μ=0.16，代入Fm=KFx+μ(Fz+G)，得工作載荷Fm≈1712N。</p><p>　　5.3.2 最大動(dòng)載荷FQ的計(jì)算</p><p>　　設(shè)本車床Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度v=0.8m/min，初選絲杠基本導(dǎo)程Ph=6mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速n=1000v/Ph≈133r/min。</p><p>　　取

106、滾珠絲杠的使用壽命T=15000h，代入Lo=60nT/106，得絲杠壽命系數(shù)Lo=119.7（單位為：106r）</p><p>　　取載荷系數(shù)fW=1.15，再取硬度系數(shù)fH=1，代入式FQ= fWFHFm，求得最大動(dòng)載荷FQ≈9703N。</p><p>　　5.3.3 初選型號(hào)</p><p>　　根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷，查FL系列滾珠絲杠副有關(guān)參數(shù)，選擇

107、啟東潤(rùn)澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL4006型滾珠絲杠副。其公稱直徑為40mm，基本導(dǎo)程為6mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為3x2圈=6圈，精度等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)載荷為13200N，滿足要求。</p><p>　　5.3.4傳動(dòng)效率η的計(jì)算</p><p>　　將公稱直徑d0=40mm，基本導(dǎo)程為6mm，代入λ=arctan[Ph/(πdo)]，得絲杠螺旋升角λ=2°44″。將摩擦角φ=1

108、0′，代入η=tanλ/ tan(λ+φ)，得傳動(dòng)效率η=94.2%。</p><p>　　5.3.5 剛度的驗(yàn)算</p><p>　?。?） 縱向滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式，固定端采取一對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為a=1497mm；鋼的彈性模量E=2.1x105MPa；查FL系列滾珠絲杠副有關(guān)參數(shù)得Dw=3.968

109、8mm，算得絲杠底徑d2=公稱直徑do-滾珠直徑Dw=36.0312mm，則絲杠截面積S=πd22/4=1019.64mm2。</p><p>　　忽略δ1=±±中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量δ1=Fm/3(ES) ≈0.01197mm。</p><p>　?。?） 根據(jù)公式Z=（πdo/Dw）-3，求得單圈滾珠數(shù)目Z=29；該型號(hào)絲杠為雙

110、螺母，滾珠總?cè)?shù)為3x2=6，則滾珠總數(shù)量Z∑=29x6=174。滾珠絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力FYJ=Fm/3≈571N。則由式 δ2=0.0013，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2≈0.00117mm。</p><p>　　因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可減少一半，取δ2=0.000585mm。</p><p>　?。?）

111、 將以上算出的δ1和δ2代入δ總=δ1+δ2，求得絲杠總變量（對(duì)應(yīng)跨度1497mm）δ總=0.012555mm=12.555μm。</p><p>　　查行程偏差和變動(dòng)量表知，4級(jí)精度滾珠絲杠任意300mm軸向行程內(nèi)行程的變動(dòng)量允許16μm，而對(duì)于跨度為1497mm的滾珠絲杠，總的變形量δ總只有12.555μm，可見絲杠剛度足夠。</p><p>　　5.3.6 壓桿穩(wěn)定性校核</

112、p><p>　　根據(jù)式Fk=≥Fm計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk。查絲杠支承系數(shù)表，取支承系數(shù)k=2；由絲杠底徑d2=36.0312mm，求得截面慣性矩I=πd24/64≈82734.15mm4；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離a取最大值1497mm。代入式Fk=≥Fm，得臨界載荷Fk≈51012N，遠(yuǎn)大于工作載荷Fm（1712N），故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。</p><p&

113、gt;　　綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。</p><p>　　5.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型(縱向)</p><p>　　5.4.1 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq</p><p>　　已知：滾珠絲杠的公稱直徑do=40mm，總長(zhǎng)（帶接桿）l=1560mm，導(dǎo)程Ph=6mm，材料密度ρ=7.85x10-3Kg.cm3；縱向移動(dòng)部件總重量G=13

114、00N；同步帶減速箱大帶輪寬度28mm，節(jié)徑54.57mm，孔徑30mm，輪外徑42mm，寬度14mm；小帶輪寬度28mm，節(jié)徑45.48mm，孔徑19mm，輪外徑29mm，寬度12mm；傳動(dòng)比i=1.2。</p><p>　　查常用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算表，可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過(guò)程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=30.78 Kg.cm2；床鞍折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jw=1.21 Kg.cm2；小帶輪

115、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz1=0.95 Kg.cm2；大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz2=1.99 Kg.cm2。 在設(shè)計(jì)減速箱時(shí)，初選的縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BY5501，從永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=33 Kg.cm2。</p><p>　　則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p>　　Jeq=Jm+Jz1+(Jz2+Jw+Js)/i2=57.55Kg

116、.cm2</p><p><b>　　5-1電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　5-2永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表</p><p>　　5.4.2 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq</p><p>　　分快速空載啟動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　1.

117、 快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1</p><p>　　由式Teq1=Tamax+Tf+To可知，Teq1包括三部分：快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩Tamax、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩To。以為滾珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)To=(FYJPh/2πηi)(1-ηo2) 式可知，To相對(duì)于Tamax和Tf很小，可以忽

118、略不計(jì)。則有：</p><p>　　Teq1=Tamax+Tf (4)</p><p>　　根據(jù)Tamax=Jeqε=2πJeqnm/60ta式，考慮縱向傳動(dòng)鏈的總效率η，計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　Tamax=（2πJeqnm/60ta）. 1/η (5)</p><p>　　式中nm---

119、-對(duì)應(yīng)縱向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；</p><p>　　ta ----步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm所需的時(shí)間，單位為s。</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　nm=Vmaxα/360°δ (6)</p><p>　　式中Vmax----縱向空載最

120、快移動(dòng)速度，任務(wù)書指定為6000mm/min；</p><p>　　α ----縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步矩角，為0.72°；</p><p>　　δ ----縱向脈沖當(dāng)量，本例δ=0.01mm/脈沖。</p><p>　　將以上各值代入式nm=Vmaxα/360°δ，算得nm=1200r/min。</p><p>　　設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

121、由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需時(shí)間Ta=0.4s，縱向傳動(dòng)鏈總效率η=0.7；</p><p>　　則由式Tamax=（2πJeqnm/60ta）.1/η求得：</p><p>　　Tamax=2πx57.55x10-4x1200/60x0.4x0.7 N.m≈2.58N.m</p><p>　　由式Tf=F擦Ph/2πηi可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦

122、轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　Tf=μ（Fc+G）Ph/2πηi (7)</p><p>　　式中μ----導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滑動(dòng)導(dǎo)軌取0.16；</p><p>　　Fc----垂直方向的工作負(fù)載，空載時(shí)取0；</p><p>　　η----縱向傳動(dòng)鏈總效率，取0.7。</p><p>　　則由式Tf=μ（Fc+G）

123、Ph/2πηi，得：</p><p>　　Tf=0.16x(0+1300)x0.006/2πx0.7x1.2 N.m≈0.24 N.m</p><p>　　最后由式Teq1=Tamax+Tf，求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　Teq1=Tamax+Tf=2.82 N.M </p><p>　　2. 最大

124、工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2</p><p>　　由式Teq2=Tf+Tt+To可知，Teq2包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩To。To相對(duì)于Tt和Tf很小，可以忽略不計(jì)。則有：</p><p>　　Teq2=Tf+Tt (8)</p>&

125、lt;p>　　其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt由式子Tt= Ff Ph/2πηi 計(jì)算。本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷Ff=935.69N，則有：</p><p>　　Tt= Ff Ph/2πηi=935.69x0.006/2πx0.7x1.2 N.m=1.06 N.m</p><p>　　再由式Tf=F擦Ph/2πηi計(jì)算承受最