【正文】 路的小型通用電子計算機控制的系統(tǒng)(CNC)。相應地，國產機床產品調整步伐仍不夠快速和及時，國產床的國內市場占有率僅為27%[6]，且產品構成大多以低檔為主，如數控車床中70%是由單板機控制的經濟型數控車床，電加工機床中80%以上是經濟型的，這兩類床占了我國床產量的一半以上。1. 數控系統(tǒng)向開放式體系結構發(fā)展；2. 數控系統(tǒng)向軟數控方向發(fā)展；3. 數控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展；4. 數控系統(tǒng)向網絡化方向發(fā)展；5. 數控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展；6. 數控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展； 7. 數控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展。但據資料介紹，我國的金屬切削機床年產量僅占同類設備擁有量的1/28，如將每年生產的全部機床用來更換舊機床需要28年所以，我國目前解決設備技術進步的主要途徑是機床改造[410]。該車床具有分離運動，加工精度高等特點，進行數控改造更有實際意義[911]。為此應選擇間隙小，傳動精度高，運動平穩(wěn)，效率高以及傳遞扭矩大的傳動元件。在使用滾珠絲杠副時應注意，由于滾珠絲杠副具有可逆?zhèn)鲃犹匦?，沒有自鎖能力，在高速大慣量系統(tǒng)中應設置制動機構。,其結構可采用調隙式齒輪[15]。1—電機軸；12—螺釘；3—法蘭；4—外錐環(huán)；5—左本體；13—螺栓；116—墊片；9—右本體；10—法蘭；11—絲杠。左半部通過彈性鋼片組15的兩個對角孔與螺栓6球面墊圈8相聯(lián)。 尺寸參數1. 通過主軸孔最大棒料直徑＝＝320＝32mm2. 車床寬度＝＝243mm3. 經濟合理的工件或刀具直徑按照以下經驗公式估定=（～）= = 320 = 192mm=（～）= = 320 = 32mm 運動參數最高和最低轉速不能僅用計算方法來確定。在機床的最低、最高轉速，其中經濟加工切削速度硬質合金車刀具精車中碳素鋼， =200～220m/min ，取=200m/min，取高速鋼刀具精車絲杠=15m/min。由車削抗力和可以按下列比例：：= 1 : : (31)由式(31)得= = == = =式中 ——主切削力；——走刀方向的切削分力；——垂直走刀方向的切削分力。則最大軸向負載力為== (+) = 最小軸向負載力的計算滾珠絲杠螺母副的最小軸向負載力發(fā)生在機床空載運行時。滾珠絲杠的基本導程=6 mm，進給傳動鏈的脈沖當量= mm/脈沖，則進給傳動鏈的傳動比得=== 5按最小慣量條件，從圖滾珠絲杠螺母副的圈數和列數和圖滾珠絲杠螺母副的尺寸系列查得該減速器應采用2級傳動，傳動比可以分別取=2，=。所以，在初選滾珠絲杠時，從定位精度的角度考慮，規(guī)定滾珠絲杠螺母副額的最大軸向變形必須滿足下式=（1/5～1/4）定位進度根據上式分別計算，取兩者中較小值為估算滾珠絲杠螺母副允許的軸向變形量（mm）。2. 兩端支承或兩端固定時，有=mm (312)式中 ——滾珠絲杠螺母至絲杠固定端支承的最大距離（mm），=行程+安全行程+余程2+螺母長度+支承長度≈（～）行程+（25～30）。已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑= mm，由設計圖可知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度=313mm，絲杠水平安裝時，取=1/3，查表36得=2，則由公式(313)得=105 ==156 N本車床橫向進給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為= N，遠小于其臨界壓縮載荷的值，故滿足要求。為了安全起見，一般滾珠絲杠螺母副的最高轉速應低于臨界轉速。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗滾珠絲杠螺母副的疲勞壽命和時間壽命公式=r (315)=h (316)式中 ——額定動載荷(N)； ——軸向載荷(N)； ——滾珠絲杠螺母副轉速(r/min)； ——運轉條件系數，無沖擊平穩(wěn)運轉時，～；一般運轉時，～；有沖擊振動運轉時，～。扭矩作用點之間的距離=387mm，已知滾珠絲杠的剪切模量=104 MPa，滾珠絲杠的底徑=，由公式(324)得：===㎝2 折算到電動機軸上的移動部件的轉動慣量 = kgcm2 計算折算到電動機軸上的負載力矩 折算到電動機軸上的切削負載力矩的計算=N/m (43)式中 ——在切削狀態(tài)下，各坐標軸的軸向負載力(N)； ——電動機每轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動距離(m)； ——進給傳動系統(tǒng)的總效率，絲杠與電動機直連時，取=；絲杠與電動機不直連時，取=。m 由滾珠絲杠預緊力產生的并折算到電動機軸上的負載力矩的計算= Nm (46)2. 切削時（工進力矩），有= Ncm (48)式中 ——機床執(zhí)行部件以最快速度運動時電動機的轉速(r/min)；——電動機的轉動慣量(kgcm2；而進給傳動系統(tǒng)的負載慣量 = kgm 選擇驅動電動機的型號 選擇驅動電動機的型號根據以上計算和參考文獻[21109]國產BF系列反應式步進電機技術參數表，選擇國產130BF001型反應式步進電機為驅動電動機，機主要技術參數如下：相數，5；步距角，176。cm2；最高空載啟動頻率，3000 Hz；運行頻率，16000 Hz；分配方式，五相十拍；質量，92 kg。m。 驗算慣量匹配為了使機械傳動系統(tǒng)的慣量達到較合理的匹配，系統(tǒng)的負載慣量與伺服電動機的轉動慣量之比一般應滿足，即因為==，故滿足慣量匹配要求。m/rad，則：===1130 rad/s由以上計算可知，絲杠—工作臺縱向系統(tǒng)的最低固有頻率=1448rad/s、扭轉振動系統(tǒng)的最低固有頻率=1130rad/s，都比較高。 機械傳動系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起定位誤差= = = 103 mm即=6，故滿足要求。mm)。2. 扭轉變形引起的軸向移動滯后量的計算由該扭轉變形量引起的軸向移動滯后量將影響工作臺的定位精度，由式(53)得==≈=結 論 數控技術和數控機床是制造業(yè)現(xiàn)代化得基礎，更是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)，直接影響到一個國家的經濟發(fā)展和綜合國力。CM6132精密車床具有分離運動，加工精度高等特點，進行數控改造更有實際意義。原有的支撐結構也保留，用步進電機驅動縱、橫向進給。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。參考文獻1 [M].北京：北京理工大學出版社，2007,522.2 [M].北京：化學工業(yè)出版社，2006,715.3 [M].北京:機械工業(yè)出版社，2007,432.4 丁軍，[J].機電一體化，2003,04：102105.5 [J].,02:2427.6 [J].煤礦機械，2008,02:4547.7 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2011,1620.[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001,623.9 [M].北京：清華大學出版社。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。同時改造后的數控系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)結構簡單，成本低廉，易掌握，調試和維修比較方便。橫向進給機構的改造：拆掉原手動刀架和小拖板，安裝上數控刀架；拆掉普通絲桿、光桿進給箱和溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；保留原手動機構，用于調整操作。我國是世界上機床產量最多的國家，但數控機床的產品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，對通用機床進行數控化改造是我國機床工業(yè)技術發(fā)展的重要方向。1. 扭矩引起的滾珠絲杠螺母副的變形量的計算已知負載力矩== 128 N） (52)式中 ——扭轉角（176。 計算機械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū)假定靜摩擦力主要由機床執(zhí)行部件的重量引起的，則機床執(zhí)行部件反向時的最大反向死區(qū)誤差公式==== mm (51)式中 ——執(zhí)行部件的質量(kg)；——重力加速度，一般取= ；——導軌靜摩擦系數；——系統(tǒng)的縱振固有頻率(rad/s)。cm2= kgm，大于=m機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩與所需的步進電機的最大靜力矩的關系為 = = = N；最大靜轉矩， N當機床執(zhí)行部件以最快速度=1200mm/min運動時電動機的最高轉速為== 1000 r/min由式(48)得=== kgfcm2)； ——進給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益(Hz)； ——加速時間(s),取= 3=（其中，為周期(s)）。m切削時（工進力矩），由公式(47)得=== N已知滾珠絲杠螺母副的效率=，滾珠絲杠螺母副的預緊力為===則由式(45)得===m (44)式中 ——不切削狀態(tài)下各坐標軸的軸向負載力(即為空載時的導軌摩擦力，N)。已知機床橫向進給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質量= ；絲杠軸每轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離=，則由式(42)的===cm2 (41)式中 ——材料密度(kg/cm3)，對于鋼=103kg/cm3； ——回轉體的直徑(cm)； ——回轉體的長度(cm)； ——零件序號，=1,2，…。常用滾珠絲杠型號及參數得滾珠與滾道的接觸剛度 =636N/，滾珠絲杠的額定動載荷=11300 N，已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷=，則