【正文】 的特點，傳動效率高，一般達到90%以上，通過預(yù)緊力可消除絲杠間隙，運動平穩(wěn)，傳動精度高，有可靠性，磨損小，使用壽命長，但制造復(fù)雜，成本高。要使系統(tǒng)指令好，有能滿足精度要求，本次改造采用滾動螺旋機構(gòu)。（3）齒輪傳動 考慮步進電動機步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選擇，縱、橫向均采用錯齒調(diào)隙的齒輪做減速運動。（1）保留原車床的主傳動鏈。 為了保證機床加工螺紋的功能，在主軸外端安裝一個YGM脈沖發(fā)生器，使其與主軸轉(zhuǎn)速相一致是1:1的關(guān)系，用它來發(fā)出脈沖發(fā)生器，使微機處理機根據(jù)主軸的脈沖信號，使刀架通過絲杠的轉(zhuǎn)角產(chǎn)生進給運動。（2）縱向進給機構(gòu)的改造,拆除原機床的進給箱和溜板箱利用原機床的安裝孔銷釘孔安裝齒輪箱體,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置,兩端仍利用原固定方式,這樣可減少改裝工作量。（3）橫向進給機構(gòu)的安裝：保留原手動機構(gòu)。用于微機進給和機床對零件操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，電動機、齒輪箱安裝在機床后側(cè)。 （4）縱、橫向進給機構(gòu)采用齒輪減速，并且用雙齒輪錯齒法消除間隙，雙片齒輪間采用消除彈簧，布量成互為120的位置。當(dāng)螺釘松開時，由于各個彈簧所受力不同而自動調(diào)節(jié)間隙，再用螺釘緊固。 　縱向齒輪箱和溜板箱均加外罩,以保持機床原外觀，起到美化機床的效果,溜板箱上安裝了縱向快速進給按鈕,以適應(yīng)機床調(diào)整時的操作需要和遇到意外時緊急處理。 本次設(shè)計將一臺CA6140普通機床改造成微機數(shù)控機床，采用MCS51型系列單片機控制系統(tǒng)，步進電機開環(huán)控制，具有直線和圓弧插補功能,具有降速控制功能,其他設(shè)計參數(shù)如下:最大回直徑: 400 mm電機功率: 快速進給: 切削速度: 定位精度: 移動部件重量: 縱向:800N 橫向600N加速時間: 30ms機床效率: 0 .8根據(jù)機床精度要求脈沖當(dāng)量,，1主切削力（Fz）計算由《金屬切削原理》可知切削率：P： n:主傳動系統(tǒng)總效率?。害?Pc切削功率Pc==又∵Pc=FzV ∴Fz=式中: V 切削速度 V=100m/minFzPc/V=60Pc1000/v=3510N 橫切端面 主切削力F, 可取縱切的1/2 F=1/2Fz1/23510=1755N又F: :F=1::==1755=702NF==1755=Fx==1755=Fy==3510=1404N1．計算進給牽引力Fm 縱向進給的綜合型導(dǎo)軌 采用三角型或綜合導(dǎo)軌: Fm=kFx+ (Fz+G) （） 式中:Fx,Fy,Fz, —切削分力(N):G移動部件的重量(N)—導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù),隨導(dǎo)軌形式而不同K考慮顛復(fù)力距影響的實驗系數(shù). f=則Fm=+(3510+800)=2．計算最大動負載C C=fwFm （）,在它的滾道上不產(chǎn)生點蝕負載C可用C= （）L= （）n= （） 式中滾珠絲杠導(dǎo)程L=(1/2~1/3)此處VS==T: 使用壽命按15000h計算L: 壽命以106轉(zhuǎn)為1單位Fw: 運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)取fw:12~ 取fw=N==42r/minL===38小時C=.C== 3．滾珠絲杠螺母的選型查精密機床配件系列山東濟寧選取滾珠絲杠公稱直徑為φ40選用的型號為 其額定動載荷15470N,所用強度足夠用４．效率計算η= （）式中摩擦角r=2176。, φ=10式中:r絲杠螺旋升角 r—摩擦角滾珠副的滾動摩擦系數(shù) ,f=~ R摩擦角約為10分式中:r螺旋角 CDM4006 r =r:摩擦角取10分n==%5．剛度驗算先畫出縱向進給滾珠絲杠支承方式如圖圖3—1縱向進給計算簡圖, 支承間距L=1700mm絲杠螺母及軸承均采用預(yù)緊,.ΔL= （）式中: Fm工作負載(N)L.:滾珠絲杠L=6mmE:材料彈性模數(shù)對鋼E=10(N/mm)F:滾珠絲杠面積mmF=1/4πD=1/4π40=1256m△L=104mm再算滾珠絲杠總長度上拉伸或壓縮的變形量δmmδ=104L/6=對滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉拉伸,拉壓剛度可提高4倍其實際變量=1/4=10mm=1．計算進給牽引力Fm橫向?qū)к墳檠辔残螌?dǎo)軌其計算公式如下:Fm=KFx+ (Fz+2Fy+G)式中K:考慮顛復(fù)力矩的影響實驗系數(shù)K=:導(dǎo)軌上摩擦系數(shù)為=,移動部件重量G=600NFm=702+(1755+2+600)=2．計算最大動負載(N)n=.==L==C==3．選擇滾珠絲杠螺母副 查精密機床配件系列叢書 山東濟寧 其額定的動載荷為6638d=25mm = 循環(huán)列數(shù)為12 Coa=16826 螺旋導(dǎo)程角 r==arctan r=2176。 選擇精度等級為3級4．傳動效率的計算 η==tg2176。/tg(2176。+)= 5．剛度計算橫向進給絲杠方式, 支承間距L=450mm 因絲杠長度較短不需要預(yù)緊圖3—2橫向進給系統(tǒng)計算簡圖1滾珠絲杠的拉伸或壓縮變形量△L===10滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉伸=1/4==已確定縱向脈沖當(dāng)量δ= ,滾珠絲杠導(dǎo)程L=,可計算出ii===可選定齒輪的齒數(shù)為i=z1/z2=32/40 或20/25d=mz=64 z1=32 z2=40 或z1=20 z2=35 d2=70已確定橫向脈沖當(dāng)量δ=,滾珠絲杠導(dǎo)程L=4mm ,可計算出傳動比ii=== z1=21 ,z2=35軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 ()由此式計算 =J+(z1/z2){Js+J2+G/g(L/2E)} （）式中:J—齒輪z1的轉(zhuǎn)動慣量.J2—齒輪z2的轉(zhuǎn)動慣量Js—絲杠的轉(zhuǎn)動慣量G—工作臺及工件等移動部件的重量(N)L—絲杠的導(dǎo)程J1=10d1b = 102=J2=10d2b=1082=Js=07810DL=104170=G=800N代入式中J=+(32/40){++800/()}=電機力矩的計算機床在不同工況下,其所需要的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各階段計算快速空載啟動時所需要的力矩=Mmax+Mf+M0 （）式中:M起快速空載啟動力矩()Mmax折算到電機軸上的加速力矩()Mf折算到電機軸上的附加摩擦力矩()起動加速時間ta=30msMmax=.e=10nmax=—傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量()ε—電機最大角加速度nmax電機最大轉(zhuǎn)速 (r/min)—脈沖當(dāng)量—步進電機的步距角nmax===500r/minMmax==摩擦力矩Mf()Mf==F.—導(dǎo)軌摩擦力(N)了發(fā) G運動部件總重量(N)i —齒輪降速比按i=Z1/Z2計算η—傳動鏈總效率一般η=~ Mf==附加摩擦力M0M0=式中 FP0滾珠絲杠預(yù)加載荷一般取1/3F mFm為進給牽引力(N)L0—滾珠絲杠導(dǎo)程(cm)N—%M0==M0=∴=Mmax+Mf+M0=++=(2)快速移動時所需力矩=M+M0M===(3)最大切削力負載時所需力矩 =M+M0+Mt Mt=式中 Fmax進給方向上的切削力取Fx= Mt折算到電機軸上的切削負載力矩() Mt=`=() =Mt+M0+Mt=++= 從上面可以看出, ,三種情況下,以快速空載時 所需力矩最大,以此項工作為初選步進電機的依據(jù) (4)計算電機空載轉(zhuǎn)動和切削堵的工作頻率fk===4000Hz ==1000=833Hz(5) 步進電機的選擇 對于工作方式為五相十拍的步進電機 Mjmax== ，滿足其要求: (1).步進電機的計算 橫向計算簡圖見滾珠絲杠選擇中的簡圖,傳動系統(tǒng)折算到電機 電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 ()可由此式計算:=J1+(z1/z2){JS+J2+G/g(L0/2π) }式中:J1齒輪z1的轉(zhuǎn)動慣量 J2齒輪z2的轉(zhuǎn)動慣量 JS絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 G工作臺及工件等移動部件的重量(N) L0絲杠的導(dǎo)程 J1=10d1L1=102= J2=10d2L1=1072= G=600N, Js=1045= =J1+(Z1/Z2){Js+J2+G/g(L0/2π)} =+(){++600/10()} =(2) 電機力矩的計算:機床在不同工況下其所需的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各段計算=Mmax+Mf+M0Mmax=.e=nmax===500r/minMmax==折算電機軸上的摩擦力力矩MfMf===附加摩擦力矩M0 M0=)=) ==Mmax=++=(3)快速進給時所需力矩M快 =+M0 Mf== M0=1/3Fm/2paini(1n2)= =+=(4)最大切削負載所需力矩M切=Mf+M0+MtMt===Mf=== M切=++= 上面計算可以看出,和三種工況下,以最大切削負載所需力矩作為選用電機的依據(jù)當(dāng)步進電機為五相十拍時=/Mmax Mjmax=/=步進電機三相四相五相六相3648510