【正文】 ，這就是所謂同步性好。因此，在某些機構中，特別是垂直升降機構中使用滾珠絲杠副時，必須設置防止逆轉的裝置。所以滾珠絲杠副運動平穩(wěn)，啟動時無顫 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 8 動，低速時無爬行。改造后機床的啟動、停機均由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機床操縱桿，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絲杠，提高傳動靈敏性和降低功率、步進電機力矩損失。但將影響其傳動平穩(wěn)性，而且這種調整法的結構比較復雜，傳動剛度低。 ① 在傳動裝置的布局上采用減速齒輪箱來提高傳動扭矩和傳動精度(分 辨率為 )。 (3) 拖板 拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對象，不論是點位控制還是連續(xù)控制，對被加工零件的最后坐標精度將受拖板運動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。而導軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導軌高 5 至 10 倍。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機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 經濟型車床數(shù)控系統(tǒng)和 KT300 步進驅動裝置 . 3 機械部分的改造 6 3 機械部分的改造 為了充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的技術性能，保證改造后的車床在系統(tǒng)控制下重復定位精度，微機進給無爬行，使用壽命長、外型美觀，機械部分作了如下改動。 /直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。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)行部件運動的位移量、速度和運動方向。 (4) 技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(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)要在當前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產品，以最低價格、最好的質量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。從事再生業(yè)的著名公司有： Bertsche 工程公司、 ayton 機床公司、DevliegBullavd（得寶）服務集團、 US 設備公司等。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個 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、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機床。 我國目前機床總量 380 余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 萬臺，即我國機床數(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電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。近 10 年來，我國數(shù) 控機床年產量約為 ～ 萬臺，年產值約為 18億元。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益，影響企業(yè)的 生存和發(fā)展。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術為主的新的行業(yè)。美國得寶公司已在中國開辦公司。而普通機床已不適應多品種、小批量生產要求，數(shù)控機床則綜合了數(shù)控技術 、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產周期要求短的零件。 數(shù)控機床在機械加工行業(yè)中的應用越來越廣泛。 主要研究內容及技術路線 (1)縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核。 機床的經濟型數(shù)控化改造主要解決的問題 (1) 恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復。 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，應根據(jù)具體情況進行選 擇。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實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電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。設計和調試都比開環(huán)系統(tǒng)難。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán) 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 5 系統(tǒng)的精度低，但是它的結構與調試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。 (1) 床身 為了使改造后的機床有較高的開動率和精度保持性，除盡可能地減少電器和機械故障的同時，應充分考慮機床零件、部 件的耐磨性，尤其是機床導軌的耐磨性。據(jù)此，在改造中利用舊床身，采用 淬火 制成導軌 ，貼塑 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。對于應用步進電機作拖動元件的開環(huán)系統(tǒng)尤其是這樣。傳動比計算公式為： i=θ bL0/360δ p （ 31） 式中： θ 為步進電機的步距角 (度 )； L0為絲杠螺距， mm； δ 為脈沖當量，即要求的分辨率， mm。剛性調整法是指調整之后齒輪側隙不能自動補償?shù)恼{整方法，它要求嚴格控制齒輪的齒厚及齒距誤差，否則傳動的靈活性將受到影響。 (4) 自動換刀裝置 為了滿足在一臺機床上一次裝夾完成多工序加工，可 采用自動刀架。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 滾珠絲 杠副具有與滾動軸承相似的特征。 （ 3） 傳動可逆性 與滑動絲杠副相比，滾動絲杠副突出的特點是具有運動的可 逆性。 （ 4） 可以預緊 通過對螺母施加預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 滾珠絲杠和螺母的材料均為合金鋼，螺紋滾道經過熱處理，并淬硬至 HRC5862,經磨削達到所需的精度和表面粗糙度。 . 縱向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核步驟 (1)最大工作載荷計算 滾珠絲杠上的工作載荷 Fm (N) 是指滾珠絲杠副的在驅動工作臺時滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進給牽引力。 GFvfK F lFm ??? （ 32） 1）車削抗力分析 車削外圓時的切削抗力有 Fx、 Fy、 Fz，主切削力Fz 與切削速度方向一致，垂直向下，是計算車床主軸電機切削功率的主要依據(jù)。 GFvfK F lFm ??? =? 1340+? (5360+90? ) =(N) 對于三角形導軌 K= ， f ′ =~,選 f ′ =(因為是貼塑導軌 )， 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) 最大動載荷 C的計算 滾珠絲杠應根據(jù)額定動載荷 Ca選用，可用式 35 計算： 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（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)，因為內循環(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。 減速器箱體的設計 一般機床數(shù)控改造后，經濟型數(shù)控車床的脈沖當量是一不可改變的值，為了實現(xiàn)多脈沖當量的任意選擇，我們可在步進電機與滾珠絲杠間加一個減速機構，下面即是對減速機構的設計過程。軸材料為 45 號鋼，精度 5級。 圖 32 齒輪結構圖 則由上列數(shù)據(jù)可知 l = da= d=18mm ha=mn= 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 17 hf== 輸出軸用圖 32結構 則由公式得 d=25mm 1D ==40mm 0D =(57+40)= 0? = ? = da= d。 =? = D。 極限轉速（脂潤滑） 1000803 18 26 5 1700N 1050N 19000r/min （ 2）減速器輸出端的軸承選擇： d=25mm則其型號為：， 深溝球軸承型號 d D B 額定動負荷 C 額定靜負荷 C。 =d3+（ 1~2） mm D≤ 100mm 時 n=4 D100mm 時 n=6 m 由結構確定，在這里均取 3,d3 為螺釘直徑 . （ 1） D=26 時的尺寸 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)大學畢業(yè)設計（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轉，各軸承的實際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。不同可靠度，特殊軸承性能和運轉條件時其壽命可對基本額定壽命進行修正，稱為修正額定壽命 。徑向基本額定動載荷 Cr 對向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產生相對徑向位移時的載荷徑向分量。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 23 當量動載荷 P的計算公式是： P= raF yf? （ 314） 表 軸承滾動當量動載荷計算的 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 Fa/Fr≤ e時， Y=0,P=Fr,即軸向載荷對當量動載荷的影響可以不計。 的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當量動載荷Pr