【正文】 lculation of muted to the motor shaft load moment of inertia 27 A single rotary part of the moment of inertia calculation 27 The moment of inertia of moving parts, converted to motor shaft 27 Increase the total load on the motor rotation inertia calculation 28 Calculate the load torque converted to motor shaft 28 Converted to a motor shaft of the cutting load torque calculation 28 Converted motor shaft friction load torque calculation 29 Generated by the ball screw preload and calculation of load torque converted to motor shaft 29 Converted to motor shaft load moment of calculation 30 Calculation of converted to electric on the shaft of the accelerating torque 30 Select the model of the drive motor 31 Select the model of the drive motor 31 Determine the maximum static torque 32 Checking the inertia match 32Chapter 5 Mechanical system dynamic analysis 34 Calculation of the lowest natural frequency of the screw Longitudinal vibration system 34 Calculation of the lowest natural frequency of torsional vibration system 34 Calculate the mechanical transmission of the reverse dead zone 35 The mechanical transmission system by the integrated pressive and tensile stiffness changes caused by positioning error 35 The calculation of ball screw error to reverse the deformation 36 The calculation of the amount of deformation of the Torque caused by the ball screw pair 36Conclusion 37Thanks 38References 3940 / 48第1章 緒論 選題的意義我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應(yīng)變能力差[1]。因此，現(xiàn)在國內(nèi)的主要先進的數(shù)控機床都是進口的，即使自己做的車床中的精密部件如精密絲杠都是靠進口的，價格昂貴，沒法靠自己的技術(shù)來制造。對現(xiàn)有老機床進行數(shù)控化改造費用低廉，符合我國的國情，并可普遍提高我國數(shù)控人員的制造水平[2]。 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床[3]。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了五代的發(fā)展。第一代數(shù)控： 1952—1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置(NC)。 第二代數(shù)控：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。 第三代數(shù)控：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。 第四代數(shù)控： 從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機控制的系統(tǒng)(CNC)。第五代數(shù)控：從1974年開始采用微型電子計算機控制的系統(tǒng)(MNC)[4]。 國內(nèi)數(shù)控狀況分析目前我國數(shù)控金切機床市場上高、中、低檔機床消費比重，在消費量上約為5:50:45，在消費額上約為15:70:15[5]?！　鴥?nèi)對高中檔機床的需求無論在消費量還是消費金額方面都已超過了低檔機床。相應(yīng)地，國產(chǎn)機床產(chǎn)品調(diào)整步伐仍不夠快速和及時，國產(chǎn)床的國內(nèi)市場占有率僅為27%[6]，且產(chǎn)品構(gòu)成大多以低檔為主，如數(shù)控車床中70%是由單板機控制的經(jīng)濟型數(shù)控車床，電加工機床中80%以上是經(jīng)濟型的，這兩類床占了我國床產(chǎn)量的一半以上。　　軸聯(lián)動床、數(shù)控超重型機床等高檔機床以及加工中心雖也有生產(chǎn)，但數(shù)量不足千臺，且制造成本較高[35]。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了半個世紀歷程。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強大，與此同時加工技術(shù)以及一些其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進步提出了新的要求。1. 數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；2. 數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展；3. 數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展；4. 數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；5. 數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展；6. 數(shù)控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展； 7. 數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展。 最近，國外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯(lián)動控制系統(tǒng)的研究上已經(jīng)取得和很大進展，在6軸聯(lián)動加工中心上可以使用非旋轉(zhuǎn)刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化[7]。 普通機床進行數(shù)控化改造的必要性我國現(xiàn)有機床320多萬臺[8]，這些機床技術(shù)狀況老化嚴重，據(jù)統(tǒng)計，全國30%左右設(shè)備在16年以上，其中近30%的役齡超過26年[9]，這些都說明目前我國還沒有走上主要依靠科技進步對機床進行改造的軌道。另外，隨著科技的進步，生產(chǎn)依賴于設(shè)備的程度日益增大，企業(yè)的產(chǎn)量、質(zhì)量、效率、成本、安全及環(huán)境保護和勞動情緒都受設(shè)備的制約，實現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)代化己勢在必行。但據(jù)資料介紹，我國的金屬切削機床年產(chǎn)量僅占同類設(shè)備擁有量的1/28，如將每年生產(chǎn)的全部機床用來更換舊機床需要28年所以，我國目前解決設(shè)備技術(shù)進步的主要途徑是機床改造[410]。第２章 總體方案的設(shè)計1. 車身上最大加工直徑320mm。2. 撤掉進給箱、溜板箱，改用步進電機驅(qū)動縱、橫向進給[8]。 總體方案的擬定本篇設(shè)計研究的對象為CM6132車床，適用于車削精密零件，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。該車床具有分離運動，加工精度高等特點，進行數(shù)控改造更有實際意義[911]。普通車床在進行數(shù)控化改造時，應(yīng)盡量達到具有高的靜動態(tài)剛度、運動副之間的摩擦系數(shù)小、傳動無間隙、功率大、便于操作和維修等要求。不能簡單地認為將數(shù)控裝置與普通車床聯(lián)接在一起就達到了數(shù)控車床的要求，應(yīng)該對主要部件進行相應(yīng)的改造使其達到一定的設(shè)計要求，才能獲得預期的改造目的。數(shù)控改造對機械傳動系統(tǒng)的要求：1. 采用低摩擦的傳動副[12]；2. 最佳的降速比，為了達到數(shù)控機床所要求的速度，使刀架的運動盡可能的加速，以跟蹤數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令；3. 縮短傳動鏈以及用預緊的辦法提高傳動系統(tǒng)的剛度；4. 消除傳動間隙，以減小返向行程誤差；5. 滿足低振動和高可靠性方面的要求。為此應(yīng)選擇間隙小，傳動精度高，運動平穩(wěn)，效率高以及傳遞扭矩大的傳動元件。機械系統(tǒng)改造方案主要涉及提高移動部件的靈活性，減少和消除傳動間隙，特別是減少反向間隙，其改造工作量大。通常的改造部位有導軌副、傳動元件及聯(lián)軸器等。為滿足盡可能減少改動量的要求，采用步進電機經(jīng)接口箱驅(qū)動絲杠，帶動刀具縱向和橫向移動，用滾珠絲杠螺母機構(gòu)代替普通的滑動絲杠螺母機構(gòu)，具有摩擦力小，運動靈敏，無爬行現(xiàn)象的特點，也可以進行預緊，以實現(xiàn)無間隙傳動，以使傳動剛度好，反向時無空程死區(qū)[13]。在使用滾珠絲杠副時應(yīng)注意，由于滾珠絲杠副具有可逆?zhèn)鲃犹匦裕瑳]有自鎖能力，在高速大慣量系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置制動機構(gòu)。應(yīng)用滾珠絲杠替換原車床的普通絲杠進行改造時的注意事項如下： [14]。保證橫向、縱向脈沖當量之比恒定為1：2，以方便編程。 ，由于傳動運動中增加了一級齒輪，故走刀方向與原系統(tǒng)設(shè)定的方向相反，調(diào)整步進電機的接線使其方向變反，即可恢復系統(tǒng)約定的運行方向。,其結(jié)構(gòu)可采用調(diào)隙式齒輪[15]?？v向進給機構(gòu)的改造：拆去原機床的溜板箱、光杠與絲杠以及安裝座，配上滾珠絲杠及其相應(yīng)的安裝裝置，縱向驅(qū)動的步進電機及其和絲杠的連接部分在主軸箱之下，并不占據(jù)絲杠空間，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進給的整體剛度優(yōu)于以前；橫向進給機構(gòu)的改造：由于原橫向進給的絲杠空間有限，所以拆除橫向絲杠換上滾珠絲杠。由于現(xiàn)在的步進電機的驅(qū)動能力很強，步距角也比原來小了很多，所以步進電機和絲杠之間用聯(lián)軸器連接，1:1傳動。當電動機與滾珠絲杠之間傳遞的扭矩較大時，由于伺服電動機優(yōu)越的力矩特性，可以采用電動機與滾珠絲杠直接連接的方法，這不僅可以簡化結(jié)構(gòu)、減少噪音，而且對減少傳動鏈的間隙、提高傳動剛度也有打的好處。1—電機軸；12—螺釘；3—法蘭；4—外錐環(huán)；5—左本體；13—螺栓；116—墊片；9—右本體；10—法蘭；11—絲杠。圖2