【正文】 。 27 第六章 數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng) 29 潤滑的作用 29 數(shù)控銑床的潤滑系統(tǒng) 29 小結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 二 00 八年南通紡院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 共 31 頁 [摘要 ］ 本文對 一臺 普通銑床進(jìn)行數(shù)控 化 改造 ， 在改造后 要達(dá)到高的靜、動剛度；傳動副之間的摩擦 系 數(shù)小， 反向 傳動無間隙； 輸出轉(zhuǎn)矩 大等要求。 對 主傳動部分不作太大的變動 ，保留原有傳動鏈 ， 為了滿足調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性，采用調(diào)速電機(jī)的無級變速和機(jī)械的有級變速相結(jié)合的配置方式。進(jìn)給傳動需作 較大 改動才能滿足 數(shù)控加工 的要求， 文中 對滾珠絲杠、電機(jī)的選 用 等方面 進(jìn)行了詳細(xì)的 設(shè)計 分析。通過對銑床的 數(shù)控 改造設(shè)計， 對機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)有了 進(jìn)一步的 感性認(rèn)識，為以后的發(fā)展作了鋪墊。 [關(guān)鍵字 ］ 數(shù)控 改造 主 運動 伺服進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 全套圖 紙，加 153893706 二 00 八年南通紡院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 共 31 頁 第一章 前言 概述 隨著現(xiàn)代 工業(yè)的迅猛發(fā)展，普通機(jī)床已越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動生產(chǎn)率的要求，數(shù)控機(jī)床已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。目前大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大多數(shù)是普通機(jī)床，機(jī)床數(shù)控化比較低。如果大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，不僅資金投入量大、成本高， 而且又會造成原有設(shè)備的閑置浪費。把普通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床則不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床的數(shù)控化改造，就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自 動化能力，以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費少，改造針對性強(qiáng)，時間短，改造后的機(jī)床大多能克服原有機(jī)床的缺點和存在 的問題，生產(chǎn)效率高。 在實際生產(chǎn)中銑床的應(yīng)用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。例如，在立式銑床上加工圓弧、凸輪一類的平面曲線時，就要借助于圓工作臺、分度頭等機(jī)床附件，并對機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。加工精度較低，機(jī)床調(diào)整困難。所以對銑床進(jìn)行數(shù)控化改造的實際應(yīng)用有很多，改造的目的一方面提高加工精度，另一方面可以利用數(shù)控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。 普通銑床數(shù)控化改造的條件 并不是所有的 舊機(jī)床都適合于數(shù)控改造。改造的機(jī)床應(yīng)具備如下幾個條件： （ 1）機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度 數(shù)控機(jī)床屬于高精度機(jī)床，要求有很高的移動精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 ，開環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 或 。高的定位精度和輪廓加工精度要求機(jī)床的基礎(chǔ)件具有很高的動、靜剛度。基礎(chǔ)件剛性不好則受力后容易變形，且 這種變形具有很大的不確定性，無法用數(shù)控系統(tǒng)中的補償功能進(jìn)行補償。因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機(jī)床不適宜改造為數(shù)控機(jī)床。 （ 2）改造費用合適、經(jīng)濟(jì)性好 機(jī)床改造費用分為機(jī)床和電氣兩部分。一方面是維 修和改動原有機(jī)床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原有機(jī)床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電裝置代替。改造費用與原有 機(jī)床零件的利用多少有關(guān)，也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)上的考慮，目前通常采用步進(jìn)驅(qū)動的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床改造。改造總費用多少才算合適要因用戶而異。一般來說，不超過同類規(guī)格設(shè)備價格的一半，在經(jīng)濟(jì)上就算合適。 普通銑床數(shù)控化改造的一般步驟 二 00 八年南通紡院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5 頁 共 31 頁 （ 1）舊機(jī)床的設(shè)備選型 通常對一臺舊機(jī)床，是否需要進(jìn)行數(shù)控化改造，首先應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)估價，這也就是設(shè)備選型。以判斷該設(shè)備是否具有改造價值，改造后 能不能滿足要求，改造成功的可能性等，這些都與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，所以選型是設(shè)備改造的首要環(huán)節(jié)。 （ 2）確定改造的技術(shù)方案 設(shè)備選擇確定后，就要制定、落實明確的技術(shù)改造方案。通常需要從以下兩個方面論證；一是明確該設(shè)備改造后的加工對象及預(yù)期目標(biāo)；二是資金投入的估算。上述兩項的確定，最好綜合考慮 ，因為投入的改造費用主要與以下幾點有關(guān)。 ①數(shù)控系統(tǒng)的選擇 。 ②機(jī)床本身固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng) 。 ③機(jī)床電器及附件的更換 。 ④機(jī)床輔助系統(tǒng)（主軸系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）的維修及保養(yǎng) 。 ⑤機(jī)床外 觀質(zhì)量的修復(fù)。 ⑥ 機(jī)床改 造的技術(shù)勞務(wù)費用。 ⑦ 機(jī)床改造后的綜合調(diào)試、檢測、參數(shù)補償?shù)取? （ 3）改造前的準(zhǔn)備工作 技術(shù)改造方案確定以后，應(yīng)對機(jī)床進(jìn)行檢測，若機(jī)床精度低，就必須對機(jī)床本身的精度進(jìn)行恢復(fù)。主要有兩方面：一是機(jī)械進(jìn)度的恢復(fù)；二是電氣部分的恢復(fù)。如主軸精度的恢復(fù)、機(jī)床導(dǎo)軌精度的恢復(fù)（平行度、垂直度等），以提高傳動精度和效率。對機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械接口進(jìn)行測繪、設(shè)計、制造、修復(fù)、保養(yǎng)。同時要做好對改造機(jī)床機(jī)械及電氣部分的準(zhǔn)備工作，如數(shù)控系統(tǒng)及相應(yīng)配置的準(zhǔn)備、機(jī)械改造條件（傳動箱連接件、滾珠絲杠等）的準(zhǔn)備。 （ 4）機(jī)床的改造 包括對機(jī)床改造部分的現(xiàn)場施工、安裝和連接；機(jī)床聯(lián)調(diào)實驗；機(jī)床及控制系統(tǒng)各部分功能聯(lián)動實驗；工作可靠性運行；機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、各種補償功能的調(diào)試；機(jī)床的加工切削實驗。 （ 5）改造完成后的驗收 一般驗收要做以下工作：外觀檢查、機(jī)床及系統(tǒng)的各種功能檢測、機(jī)床精度檢測（定位精度、重復(fù)定位精度等）、機(jī)床的負(fù)荷實驗、標(biāo)準(zhǔn)試件的切削、典型零件的加工等。 二 00 八年南通紡院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 共 31 頁 第二章 總體方案的確定 將一臺 X5025 型立式升降臺銑床改造成數(shù)控銑床，改造目的主要能完成銑、鏜、鉆等切削運動，能在沒有模板的情況下完成凸輪、樣板、模具等 形狀復(fù)雜零件加工。 所要達(dá)到的技術(shù)要求：主軸轉(zhuǎn)速 80 r/min5440 r/min， 為提高 其自動化程度，或者批量相對集中，需在加工過程中自動變換切削速度。 如何將機(jī)械傳動的進(jìn)給改造成數(shù)控系統(tǒng)控制的自動進(jìn)給，還應(yīng)具有更好的精度要求。 驅(qū)動部件具有高性能， 伺服電機(jī) 要可靠 ，輸出力矩 要 大，高低速性能 要 好，系統(tǒng)具備手動回機(jī)械零點功能，機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度 要 高， 能在 不需要模具 的情況下能確保零件的加工精度 。 為了滿足主傳動的要求，需更換原有的主軸電機(jī) ；對進(jìn)給系統(tǒng)而言， 將原來的手 動進(jìn)給的手柄、刻度盤、軸承、軸承支座、 普通絲杠、螺母支座等零件拆除。為了滿足高的定位精度和重復(fù)定位精度，需將在原來的導(dǎo)軌 表面粘接聚四乙烯軟帶 ，對其表面還要進(jìn)行鏟、刮，才能到達(dá)所需的精度要求。 二 00 八年南通紡院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 31 頁 第三章 主傳動系統(tǒng) 改造 設(shè)計 對普通銑床進(jìn)行數(shù)控改造時， 為提高其自動化程度，或者批量相對集中，需在加工過程中自動變換切削速度，可用雙速電機(jī)代替原銑床的主電動機(jī)。 一般采用由直流或交流調(diào)速電動機(jī)作為驅(qū)動的電氣無級調(diào)速。 但 由于數(shù)控銑床的運動調(diào)速范圍較大，單靠調(diào)速電機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機(jī)的功率扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹 配。 為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也可以用齒輪有級調(diào)速和電動機(jī)的無級調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式 ，以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。 確定主軸傳動功率 數(shù)控銑床的加工范圍一般都比較大，所傳動的額定功率可以根據(jù)典型切削工藝的情況計算，根據(jù)設(shè)計的銑床主要的加工范圍，查機(jī)床設(shè)計手冊確定如下典型加工工藝：用高速剛圓柱平刀銑削灰鑄鐵工件平面，刀具直徑 D=100 ㎜ ，刀齒數(shù)為 5，工件材料為 HT200，硬度 190HBS，切削速度 v = minm ，進(jìn)給速度為 120 minm ，背吃刀量 ap＝ 5㎜ ，切 削 寬 度 為 65㎜ 。 n= Dv?1000 式中 n— 主運動的轉(zhuǎn)速（ sr ） v— 切削速度（ sm ） D— 刀具的最大直徑（㎜） 代入 數(shù)值 得 ： n =65r／ min 則每齒進(jìn)給量 ???? 390010 120znFSz ㎜ 根據(jù)典型切削工藝公式： P 切 ＝ 102? B z n 190HB 式中： t— 切削厚度，即被吃刀量 （ ㎜ ） sz — 每齒進(jìn)給量 （ ㎜ ） B— 切削寬度 （ ㎜ ） 二 00 八年南通紡院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 頁 共 31 頁 Z— 刀 具 齒數(shù) HB— 材料硬度 代入數(shù)值得 ： P 切 = 102? 5 65 10 3200 190190 =1760W= 主傳動的總效率一般可取為η =～ ,數(shù)控機(jī)床的主傳動多用調(diào)速電機(jī)和有限的機(jī)械變 速傳動實現(xiàn)，傳動鏈較短，因此效率可取較大值，由此可求得主軸傳遞的功率為 ： P=?p切 = = 主軸 電動機(jī)的選擇 現(xiàn)在數(shù)控銑床常用的無級變速機(jī)構(gòu)為直流或交流調(diào)速電動機(jī)。 本設(shè)計中采用交流調(diào)速電動機(jī)，它是靠調(diào)節(jié)供電頻率的辦法調(diào)速。因此，常稱為調(diào)頻主軸電動機(jī)。這種電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩特性見圖 31。通常，額定轉(zhuǎn)速