【正文】 ，這就是所謂同步性好。因此，在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠絲杠副時(shí)，必須設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置。所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)無顫 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 動(dòng)，低速時(shí)無爬行。改造后機(jī)床的啟動(dòng)、停機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。 (5) 拖板箱 采用數(shù)控系統(tǒng)控制。 ③ 采用滾珠絲杠代替原滑動(dòng)絲杠，提高傳動(dòng)靈敏性和降低功率、步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。但將影響其傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且這種調(diào)整法的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低。 ① 在傳動(dòng)裝置的布局上采用減速齒輪箱來提高傳動(dòng)扭矩和傳動(dòng)精度(分 辨率為 )。 (3) 拖板 拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是連續(xù)控制，對(duì)被加工零件的最后坐標(biāo)精度將受拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。而導(dǎo)軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高 5 至 10 倍。選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶的要求 ,所以依據(jù)改造的具體要求選用上海通用數(shù)控公司 KT400T 經(jīng)濟(jì)型車床數(shù)控系統(tǒng)和 KT300 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置 . 3 機(jī)械部分的改造 6 3 機(jī)械部分的改造 為了充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能，保證改造后的車床在系統(tǒng)控制下重復(fù)定位精度，微機(jī)進(jìn)給無爬行，使用壽命長(zhǎng)、外型美觀，機(jī)械部分作了如下改動(dòng)。 /直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。 (4) 技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 (4)其他元件的選擇。 至 ，已能滿足 CW6140 車床改造后加工零件的精度要求。因此合理選擇數(shù)控系統(tǒng)是改造得以成功的主要環(huán)節(jié)。 研究意義 企業(yè)要在當(dāng)前市場(chǎng)需求多變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場(chǎng)需求的不斷變化。從事再生業(yè)的著名公司有： Bertsche 工程公司、 ayton 機(jī)床公司、DevliegBullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、 US 設(shè)備公司等。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè) 永恒 的課題。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。 我國目前機(jī)床總量 380 余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 萬臺(tái)，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到 3％。 1 緒論 1 1 緒論 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。近 10 年來，我國數(shù) 控機(jī)床年產(chǎn)量約為 ～ 萬臺(tái)，年產(chǎn)值約為 18億元。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國際、國內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的 生存和發(fā)展。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。美國得寶公司已在中國開辦公司。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù) 、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 (1)縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核。 機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造主要解決的問題 (1) 恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 4 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選 擇。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱該之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。 (1) 床身 為了使改造后的機(jī)床有較高的開動(dòng)率和精度保持性，除盡可能地減少電器和機(jī)械故障的同時(shí)，應(yīng)充分考慮機(jī)床零件、部 件的耐磨性，尤其是機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性。據(jù)此，在改造中利用舊床身，采用 淬火 制成導(dǎo)軌 ，貼塑 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。對(duì)于應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)作拖動(dòng)元件的開環(huán)系統(tǒng)尤其是這樣。傳動(dòng)比計(jì)算公式為： i=θ bL0/360δ p （ 31） 式中： θ 為步進(jìn)電機(jī)的步距角 (度 )； L0為絲杠螺距， mm； δ 為脈沖當(dāng)量，即要求的分辨率， mm。剛性調(diào)整法是指調(diào)整之后齒輪側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法，它要求嚴(yán)格控制齒輪的齒厚及齒距誤差，否則傳動(dòng)的靈活性將受到影響。 (4) 自動(dòng)換刀裝置 為了滿足在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾完成多工序加工，可 采用自動(dòng)刀架。拆除原拖板箱，利用此位置安裝新拖板箱，新拖板箱除固定 在 滾珠絲杠的螺母 上 。 滾珠絲杠的選擇 滾珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲 杠副具有與滾動(dòng)軸承相似的特征。 （ 3） 傳動(dòng)可逆性 與滑動(dòng)絲杠副相比，滾動(dòng)絲杠副突出的特點(diǎn)是具有運(yùn)動(dòng)的可 逆性。 （ 4） 可以預(yù)緊 通過對(duì)螺母施加預(yù)緊力能消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度，但摩擦力矩卻增加不大。 （ 7） jmaxM 使用壽命長(zhǎng) 滾珠絲杠和螺母的材料均為合金鋼，螺紋滾道經(jīng)過熱處理，并淬硬至 HRC5862,經(jīng)磨削達(dá)到所需的精度和表面粗糙度。 . 縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 (1)最大工作載荷計(jì)算 滾珠絲杠上的工作載荷 Fm (N) 是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。 GFvfK F lFm ??? （ 32） 1）車削抗力分析 車削外圓時(shí)的切削抗力有 Fx、 Fy、 Fz，主切削力Fz 與切削速度方向一致，垂直向下，是計(jì)算車床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。 GFvfK F lFm ??? =? 1340+? (5360+90? ) =(N) 對(duì)于三角形導(dǎo)軌 K= ， f ′ =~,選 f ′ =(因?yàn)槭琴N塑導(dǎo)軌 )， G 是縱向、橫向溜板箱和刀架的重量，選縱向、橫向溜板箱的重量為 75kg,刀架重量為 15kg. (2) 最大動(dòng)載荷 C的計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 Ca選用，可用式 35 計(jì)算： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 C= fmFmL3 (35) L 為工作壽命，單位為 10 6 r,L=60nt/10 6 。L0 為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得 L。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 Coa 是否充分地超過了滾珠絲杠的工作載荷 Fm,一般使Coa/Fm=2~3. 初選滾珠絲杠為：外循 環(huán)，因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝。19180。19180。 = 2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 δ 2 采用有預(yù)緊的方式， 因此用公式 δ 2= ?3 2?DwFyjZFm (38) =3 ??? = 在這里 yjF =1/3Fm=1/3? =597N Z=π dm/Dw=? 63/= ZΣ =? ? 1= 絲杠的總變形量 δ =δ 1+δ 2=+= 查表知 E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差為 ,故所選絲杠合格。fz 為絲杠的支撐方式系數(shù)由表 31 查得。 11180。/tg(2176。 Fm? L/EA = 177。 減速器箱體的設(shè)計(jì) 一般機(jī)床數(shù)控改造后，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量是一不可改變的值，為了實(shí)現(xiàn)多脈沖當(dāng)量的任意選擇，我們可在步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間加一個(gè)減速機(jī)構(gòu)，下面即是對(duì)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。軸材料為 45 號(hào)鋼，精度 5級(jí)。 圖 32 齒輪結(jié)構(gòu)圖 則由上列數(shù)據(jù)可知 l = da= d=18mm ha=mn= 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 hf== 輸出軸用圖 32結(jié)構(gòu) 則由公式得 d=25mm 1D ==40mm 0D =(57+40)= 0? = ? = da= d。 =? = D。 極限轉(zhuǎn)速（脂潤(rùn)滑） 1000803 18 26 5 1700N 1050N 19000r/min （ 2）減速器輸出端的軸承選擇： d=25mm則其型號(hào)為：， 深溝球軸承型號(hào) d D B 額定動(dòng)負(fù)荷 C 額定靜負(fù)荷 C。 =d3+（ 1~2） mm D≤ 100mm 時(shí) n=4 D100mm 時(shí) n=6 m 由結(jié)構(gòu)確定，在這里均取 3,d3 為螺釘直徑 . （ 1） D=26 時(shí)的尺寸 3d =nd31 則 d3= 取 M4的螺釘 0D =26+? = 2D =+3? = 4D ==? 26= m=3mm （ 2） D=37d3= 取 M4 的螺釘 0D =37+= 2D =+= 4D =? 37= m=3mm 通蓋 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 36 通蓋 0D =D+(2~)d3+2S2(有套環(huán) ) 2D =D。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。不同可靠度，特殊軸承性能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱為修正額定壽命 。徑向基本額定動(dòng)載荷 Cr 對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 當(dāng)量動(dòng)載荷 P的計(jì)算公式是： P= raF yf? （ 314） 表 軸承滾動(dòng)當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的 X,Y值 軸承類型 Fa/Cor e 單向軸承 雙 列軸承 Fa/Fr≤e Fa/Fre Fa/Fr≤ e Fa/Fre X Y X Y X Y X Y 角 接 觸 球 軸 承 α = 15176。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) Fa/Fr≤ e時(shí)， Y=0,P=Fr,即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。 的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當(dāng)量動(dòng)載荷Pr