【正文】 。卡盤的夾緊與松開由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)信控制。 換裝自動回轉(zhuǎn)刀架 為了提高加工精度，實現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動刀架換成自動回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達機床數(shù)控設備有限公司生產(chǎn)的 LD4BCK6140型四工位立式電動刀架。實現(xiàn)自動換刀需要配置相應的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成 螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。數(shù)控車床加工螺紋時，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車床主軸位置信號的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動 本例中，改造后的車床能夠加工的最大螺紋導程是 24 mm， Z 向的進給脈沖當量是 mm/脈沖，所以螺紋編碼器每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)應不少于 24 mm /（ mm/脈沖） =1200 脈沖?？紤]到編碼器的輸出有相位差為 90186。 的 A、 B 相信號， 可用 A、 B 異或后獲得 1200 個脈沖（一轉(zhuǎn)內(nèi)），這樣編碼器的線數(shù)可降到600 線（ A、 B 信號）。另外，為了重復車削同一螺旋槽時不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個的零位脈沖 Z。 基于上述要求，本例選擇螺紋編碼器的型號為： ZLF1200Z05V015CT。電源電壓 +5V，每轉(zhuǎn)輸出 1200 個 A/B 脈沖與 1個 Z脈沖，信號為電壓輸出，軸頭直徑 15 mm，生產(chǎn)廠家為長春光機數(shù)顯技術有限公司。 螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式 結(jié)構(gòu)簡單，但它堵住了主軸的通孔。異軸安裝是指將編碼器安裝在床頭箱的后端，一般盡量裝在與主軸同步旋 7 轉(zhuǎn)的輸出軸，如果找不到同步軸，可將編碼器通過一對傳動比為 1： 1 的同步齒形帶與主軸聯(lián)接起來。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無間隙柔性聯(lián)接，且車床主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。 進給系統(tǒng)的改造與設計方案 （ 1）拆除掛輪架所有齒輪，在此尋找主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。 （ 2）拆除進給箱總成，在此位置安裝縱向進給步進電動機與同步帶減速箱總成。 （ 3） 拆除溜板箱總成與快走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝縱向滾珠絲杠的螺母座與螺母座托架。 （ 4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式電動刀架 （ 5）拆除橫溜板下的滑動絲桿螺母副，將滑動絲桿靠刻度盤一段（長 216 mm，見書后圖 62）鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄，保留刻度盤附近的兩個推力軸承，換上滾珠絲杠副。 （ 6）將橫向進給步進電動機通過法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。 （ 7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。 改造后的橫向、 縱向進給系統(tǒng)分別見 圖紙 。 4. 進給傳動部件的計算和選型 縱、橫向進給傳動部件的計算和選型主要包括：確定脈沖當量、計算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、設計減速箱、選擇步進電動機等。以下詳細介紹縱向進給機構(gòu)，橫向進給機構(gòu)與縱向類似，在此從略。 脈沖當量的確定 根據(jù)設計任務的要求， X方向（橫向）的脈沖當量為 x? = mm/脈沖， Z方向（縱向）為 z? = 脈沖。 切削力的計算 切削力的分析和計算詳見相關教材。以下是縱向車削力的詳細計算過程 設工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼， b? ＝ 650 Mpa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金 YT15； 8 刀具幾何參數(shù)為：主偏角 rk ＝ 60176。 ，前角 0? ＝ 10176。 ，刃傾角 s? ＝－ 5176。 ；切削用量為：背吃刀量 pa ＝ 3 mm，進給量 f = mm/r，切削速度 cv ＝ 105 m/min。 查 參考文獻 1 表 31，得： FCC ＝ 2795， FCx ＝ ， FCy ＝ ， FCn ＝－ 。 查 參考文獻 1 查表 33，得：主偏角 rk 的修正系 krFCk ＝ ；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為 。 由經(jīng)驗公式（ 32），算得主切削力 cF ＝ N。由經(jīng)驗公式 cF : fF : pF＝ 1： ： ，算得縱向進給切削力 fF ＝ N，背向力 pF = N。 滾珠絲杠螺母副的計算和選型（縱向） （ 1）工作載荷 mF 的計算 已知移動部件總重量 G=1300 N；車削力 cF = N， pF = N， fF = N。如圖 320 所示，根據(jù) zF =cF ， yF = pF ， xF = fF 的對應關系，可得 ： zF = N， yF = N， xF = N。 選用矩形－三角形組合滑動導軌，查表 329，取 K= ， ? = ， 代入 mF ＝ )( GFKF zx ??? , 得工作載荷 mF ≈ 1712 N 。 （ 2）最大動載荷 QF 的計算 設本車床 Z向在承受最大切削力條件下最快的進給速度 V= m/min，初選絲杠基本導程 hP = 6 mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速 n = 1000V/ hP ≈ 133 （ r/min）。 取滾珠 絲杠的使用壽命 T=15000 h，代入 0L = 60 n T / 610 ，得絲杠壽命系數(shù) 0L = （單位為： 610 r）。 查 參考文獻 1 表，取載荷系數(shù) wf =，再取硬度系數(shù) Hf =1，代入式（ 3—23），求得最大動載荷 NfffLF mHwaQ 9 7 0 33 ?? 。 （ 3） 初選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷，查表 331，選擇啟東潤澤機床附件有限公司生產(chǎn)的 FL4006 型滾珠絲杠副。其公稱直徑為 40 mm，基本導程為 6 mm，雙螺母滾 9 珠總?cè)?shù)為 3 179。 2 = 6 圈，精度等級取 4 級 ，額定動載荷為 13200 N，滿足要求。 （ 4）傳動效率 的計算 將公稱直徑 0d =40 mm，基本導程 6?hP mm，代入λ = arctan[ hP / ( π0d ) ]，得絲杠螺旋升 角λ = 442? ′。將摩擦角 ? =10′，代入 ? = tanλ / tan(λ+ ? )，得傳動效率 ? = %。 （ 5） 剛度的驗算 1） Z 向滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡支的方式，見書后圖63。固定端采取一對推力角接觸球軸承，面對面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為 a=1497 mm；鋼的彈性模量 E＝ ? Mpa；查表 333，得滾珠直徑 wD = mm，算得 :絲杠底徑 2d =公稱直徑 0d －滾珠直徑WD = mm，則絲杠截 2dS ?? /4 = （ 2mm ） 2）根據(jù)公式 Z＝ ( WDd /0? )－ 3，求得單圈滾珠數(shù)目 Z= 29；該型號絲杠為雙螺母，滾珠總?cè)?shù)為 3179。 2 = 6，則滾珠總數(shù)量 ?Z ＝ 29179。 6 =174。滾珠絲杠預緊時，取軸向預緊力 YJF = mF /3≈ 571 N。則由（ 327）式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2? ≈ mm。 因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的 1/3，所以實際變形量可減小一半，取 2? = mm。 3）將以上算出的 1? 和 2? 代入 21 ??? ??總 ,求得絲杠總變形量（對應跨度 1497 mm） 總? = mm= m。 由表 327 知， 4 級精度滾珠絲杠任意 300 mm 軸向行程內(nèi)行程的變動量允許 16μ m，而對于跨度為 1497 mm 的滾珠絲杠，總的變形量 總? 只有 m，可見絲杠剛度足夠 。 （ 6）壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（ 328）計算失穩(wěn)時的臨界載荷 kF 。查表 331，取支承系數(shù) kF = 2；由絲杠底徑 2d = , 得截面慣性矩 64/42dI ?? ≈ 10 4mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 取 3（絲杠臥式水平安裝 )；滾動螺母至軸向固定處的距離。取最大值 1497 mm。代入式（ 328） ,得臨界載荷 kF ≈ 51012 N，遠大于工作載荷 mF （ 1712N） 故絲杠不會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。 同步帶減速箱的設計（ 縱向） 為了滿足脈沖當量的設計要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時也為了使傳動系統(tǒng)的負載慣量盡可能地減小，傳動鏈中常采用減速傳動。本例中， Z向減速箱選用同步帶傳動，同步帶與帶輪的計算和選型參見第三章第三節(jié)相關內(nèi)容。 設計同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳遞的功率 P；主動輪轉(zhuǎn)速 n和傳動比i；傳動系統(tǒng)的位置和工作條件等。 根據(jù)改造經(jīng)驗， C6140 車床 Z向步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩通常在 1525 N178。 m之間選擇。今初選電動機型號為 130BYG5501，五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為 20 N178。 m，十拍驅(qū)動時步距角為 。該電動機的詳細技術參數(shù)見表 45，運行矩頻性曲線見圖 41。 圖 41 130BYG5501 步進電機運行矩頻特性 （ 1）傳動比 i的確定 已知電動機的步距角α = ，脈沖當量 z? = mm/脈沖，滾珠絲杠導程 hP = 6 mm。根據(jù)公式（ 312）算得傳動比 i = 。 （ 2）主動輪最高 轉(zhuǎn)速 1n 由 Z向拖板的最快移動速度 maxzv =6000mm/min，可以算出主動輪最高轉(zhuǎn)速 1n =（ maxzv / z? ）179。 α / 360 =1200（ r/min）。 （ 3）確定帶的設計功率 dP 預選的步進電動機在轉(zhuǎn)速為 1200 r/min 時，對應的步進脈沖頻率為： maxf = 1200179。 360 / ( 60179。α ) = 10000（ Hz）。 11 從圖 64查得，當脈沖頻率為 10000 Hz時，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩約為 N178。 m，對應的輸出功率為 OUTP = n179。 T / = 1200179。 / ≈ 478（ W）。同步帶傳遞的負載功率應該小于 W，今取 P = kW，從表 318 中取工作情況系數(shù) AK = ，則由式（ 314），求得帶的設計功率 dP = AK =179。 kW= 4kW。 （ 4）選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設計功率 bP = kW 和主動輪最高轉(zhuǎn)速1n =1200 r/min，從圖 314 中選擇同步帶，型號為 XL型，節(jié)距 bP = mm。 （ 5） 確定 小帶輪齒數(shù) 1Z 和小帶輪節(jié)圓直徑 1d 取 1Z =15，則小帶輪節(jié)圓直徑1d = ?1ZPb =。當 1n 達最高轉(zhuǎn)速 1200r/min 時，同步帶的速度為 v= 100060 11?nd? =（ m/s），沒有超過 XL型帶的極限速度 35 m/s。 （ 6）確定大帶輪齒數(shù) 2Z 和大帶輪節(jié)圓直徑 2d 大帶輪齒數(shù) 2Z =i 1Z =18,節(jié)圓直徑 2d =。 （ 7）初選中心距 0a 、帶的節(jié)線長度 OPL 、帶的齒數(shù) ZbZ 初選中心距 0a =（ 1d + 2d ） = mm ，圓整后取 0a =110mm. 則帶的節(jié)線長度為mma ddddaL OP )()(22 0 12210 ?????? ? 。選取接近的標準節(jié)線長度pL =381mm，相應齒數(shù) 40?bZ 。 （ 8） 計算實際中心距 a 實際中心距 mmLLaa OPP 0 ????。 （ 9） 校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) mZ mZ = 7)](22[12