【正文】 .............................................6 第三章 數(shù)改 C616 車 床傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) ................................ 8 滾珠絲杠螺母副 ...........................................................8 滾珠絲杠螺母副的工作原理、特點(diǎn)及類型 ................................8 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu) .....................................................9 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................11 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................11 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................13 齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算 ...............................................16 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................19 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................19 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................20 齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算 ..................................................21 第四章 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法 ....................... 23 滾珠絲杠副的軸向間隙 ....................................................23 滾珠絲杠副的安裝結(jié)構(gòu) ....................................................24 支承結(jié)構(gòu) ............................................................24 進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪間隙的消除 .............................................25 采用減速箱的目的及注意事項(xiàng) .........................................25 減少或消除空程的必要性和方法 .......................................25 第五章 結(jié) 論 .................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................ 28 謝 辭 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基 礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM 與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正 CAD/CAM 中的設(shè)定量，因而影響 CNC 的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。 (2)柔性化 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng) 進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (4)實(shí)時(shí)智能化 早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方 面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖 形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。 (3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化 多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、 2D+2 螺旋插補(bǔ)、 NANO 插補(bǔ)、 NURBS 插補(bǔ) (非均勻有理 B 樣條插補(bǔ) )、樣條插補(bǔ) (A、 B、 C 樣條 )、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。 (5)多媒體技術(shù)應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術(shù)，是 21 世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、 PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。我國(guó)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)。 (3) 減少投資額、交貨期短 同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省 60％～ 80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。但是受到原來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。 普通機(jī)床數(shù)控改造的必要性 1 微觀看改造的必要性 微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī) 5 定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。擁 有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。 2 宏觀看改造的必要性 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在 70 年代末、 80 年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。 機(jī)床數(shù)控改造的意義 1）節(jié)省資金。 2）性能穩(wěn)定可靠。對(duì) 復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。 如圖 2— 1 所 示 。這樣不僅提高了機(jī)床的性能和精度，還提高了機(jī)床的使用性能。改裝后，控制性能好，在一定的頻率下，能按控制脈沖的要求快速起、停和反轉(zhuǎn)。刀架改造的設(shè)計(jì)，包括其刀架體的設(shè)計(jì)和供能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該刀架體積小，重復(fù)定位精度高，適用于強(qiáng)力車削并安全可靠。本文中液壓系統(tǒng)的指令來(lái)源于 PLC裝置，在接到指令后，完成刀架的抬起放下及夾緊與松開等動(dòng)作，刀架體即為其執(zhí)行部件。主要內(nèi)容是分析原主電路和控制電路，編制輸入 /輸出分配表，選定PLC 的型號(hào)同時(shí)繪制 PLC 接線圖，設(shè)計(jì)梯形圖并編制程序。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，傳動(dòng)裝置是伺服系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置與普通機(jī)床中傳動(dòng)裝置在概念上有重要差別，故它的設(shè)計(jì)也與普通機(jī)床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)不同。如采用大扭矩寬調(diào)速的直流電機(jī)與絲杠直接聯(lián)接，應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)絲杠副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定的，并可用預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來(lái)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。 （ 4）選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，使工作臺(tái)盡 可能大地加速，以達(dá)到跟蹤指令，系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小的要求。 圖 31 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠 螺母 副的工作原理、特點(diǎn)及類型 弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。 滾珠絲杠 螺母 副的特點(diǎn)是： 9 （ 1）磨擦損失小、傳動(dòng)效率高，高達(dá) ~（滑動(dòng)絲杠為 ~）。 （ 5）不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可 滿足一些特殊要求的傳動(dòng)場(chǎng)合，但當(dāng)立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu) 目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的滾珠絲杠副，盡管在結(jié)構(gòu)上各種各樣，其主要區(qū)別是在螺旋滾道型面的形狀、滾珠的循環(huán)方式以及軸向間隙的調(diào)整和預(yù)加載的方法等方面。 （ a） 單圓弧 （ b）雙圓弧 圖 3— 2 滾珠絲杠副螺旋滾道型面的形狀 10 1）型面 如圖 3— 2（ a）所示，通常滾道半徑 rn稍大于滾珠半徑 rw，通常 2rn=（ ~） Dw。 2） 圓弧型面 如圖 3— 2（ b）所示，滾珠與滾道只在內(nèi)相切的兩點(diǎn)接觸，接觸角α不變。雙圓弧型面，接觸角選定后是不變的，應(yīng)用較廣。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便。 2）內(nèi)循環(huán) 內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種型式。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸及縮短了軸向尺寸。 由于滾珠在進(jìn)入和離開循環(huán)反向裝置時(shí)容易產(chǎn)生較大的阻力，而且滾珠在反向通道中的運(yùn)動(dòng)多屬前珠扒后珠的滑移運(yùn)動(dòng)，很少有“滾動(dòng)”，因此滾珠在反向裝置中的摩擦力矩 M 反 在整個(gè)滾珠絲杠的摩擦力矩 Mt中所占比重較大，而不同的循環(huán)反向裝置由于回珠通道的動(dòng)軌跡不同，以及曲率半徑的差異，因而 M 反 /Mt值較小。一般都把步進(jìn)電機(jī)放在縱向滾珠絲杠的左端。 主切削力 6 1 2 0 2 . 4 6 9 1 5 2 . 7 6 ( ) 1 5 2 7 . 6 ( )100zF k g f N?? ? ? 由《金屬切削原理》可知，主切削力： FFZZZZYXZ F p FF C a f K? （公式 3— 3）； 式中： pa —— 切削深度（ mm） ； f —— 進(jìn)給量（ mm/r）； FZK —— 總修正系數(shù)； 從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可得知，在一般外圓車削時(shí)： ( ~ )XZFF? ( ~ )YZFF? 1 /p m m se tp? ? 13 ?。? ? =?=； ? =?=。 其中 K=， 39?？稍凇稒C(jī)械計(jì)手冊(cè)》中查到適合的滾珠絲杠。10 ； 則： 3 2 5 39。 (3) 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程變化量： EFPLL 01 ??? （公式 3— 8） ； 式中： 0L —— 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ cm）； P—— 工作負(fù)載（ N）； E—— 彈性模量； F—— 滾珠絲杠截面積（按內(nèi)徑定）（ cm2）； 滾珠絲杠截面積： 22dF ???????? （公式 3— 9） ； 15 其中： 0 2 2d d e R? ? ? ； 式中： e —— 滾珠絲杠滾道圓弧偏心距； R—— 滾道圓弧半徑； 其中： ? ?/ 2 c osWe R D ??? ； / 2WRD? ； 式中： WD —— 滾珠直徑