【正文】 路的小型通用電子計算機(jī)控制的系統(tǒng)(CNC)。相應(yīng)地，國產(chǎn)機(jī)床產(chǎn)品調(diào)整步伐仍不夠快速和及時，國產(chǎn)床的國內(nèi)市場占有率僅為27%[6]，且產(chǎn)品構(gòu)成大多以低檔為主，如數(shù)控車床中70%是由單板機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，電加工機(jī)床中80%以上是經(jīng)濟(jì)型的，這兩類床占了我國床產(chǎn)量的一半以上。1. 數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；2. 數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展；3. 數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展；4. 數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；5. 數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展；6. 數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展； 7. 數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展。但據(jù)資料介紹，我國的金屬切削機(jī)床年產(chǎn)量僅占同類設(shè)備擁有量的1/28，如將每年生產(chǎn)的全部機(jī)床用來更換舊機(jī)床需要28年所以，我國目前解決設(shè)備技術(shù)進(jìn)步的主要途徑是機(jī)床改造[410]。該車床具有分離運(yùn)動，加工精度高等特點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)控改造更有實(shí)際意義[911]。為此應(yīng)選擇間隙小，傳動精度高，運(yùn)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(yīng)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(yīng)設(shè)置制動機(jī)構(gòu)。,其結(jié)構(gòu)可采用調(diào)隙式齒輪[15]。1—電機(jī)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(shù)1. 通過主軸孔最大棒料直徑＝＝320＝32mm2. 車床寬度＝＝243mm3. 經(jīng)濟(jì)合理的工件或刀具直徑按照以下經(jīng)驗(yàn)公式估定=（～）= = 320 = 192mm=（～）= = 320 = 32mm 運(yùn)動參數(shù)最高和最低轉(zhuǎn)速不能僅用計算方法來確定。在機(jī)床的最低、最高轉(zhuǎn)速，其中經(jīng)濟(jì)加工切削速度硬質(zhì)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(fù)載力為== (+) = 最小軸向負(fù)載力的計算滾珠絲杠螺母副的最小軸向負(fù)載力發(fā)生在機(jī)床空載運(yùn)行時。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程=6 mm，進(jìn)給傳動鏈的脈沖當(dāng)量= mm/脈沖，則進(jìn)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(shù)和列數(shù)和圖滾珠絲杠螺母副的尺寸系列查得該減速器應(yīng)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(jìn)度根據(jù)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(shè)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(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為= N，遠(yuǎn)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(zhuǎn)速應(yīng)低于臨界轉(zhuǎn)速。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)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(zhuǎn)速(r/min)； ——運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)，無沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時，～；一般運(yùn)轉(zhuǎn)時，～；有沖擊振動運(yùn)轉(zhuǎn)時，～。扭矩作用點(diǎn)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(jī)軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量 = kgcm2 計算折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載力矩 折算到電動機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩的計算=N/m (43)式中 ——在切削狀態(tài)下，各坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力(N)； ——電動機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動距離(m)； ——進(jìn)給傳動系統(tǒng)的總效率，絲杠與電動機(jī)直連時，取=；絲杠與電動機(jī)不直連時，取=。m 由滾珠絲杠預(yù)緊力產(chǎn)生的并折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載力矩的計算= Nm (46)2. 切削時（工進(jìn)力矩），有= Ncm (48)式中 ——機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min)；——電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量(kgcm2；而進(jìn)給傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量 = kgm 選擇驅(qū)動電動機(jī)的型號 選擇驅(qū)動電動機(jī)的型號根據(jù)以上計算和參考文獻(xiàn)[21109]國產(chǎn)BF系列反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表，選擇國產(chǎn)130BF001型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動電動機(jī)，機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：相數(shù)，5；步距角，176。cm2；最高空載啟動頻率，3000 Hz；運(yùn)行頻率，16000 Hz；分配方式，五相十拍；質(zhì)量，92 kg。m。 驗(yàn)算慣量匹配為了使機(jī)械傳動系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之比一般應(yīng)滿足，即因?yàn)?=，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(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率=1130rad/s，都比較高。 機(jī)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(zhuǎn)變形引起的軸向移動滯后量的計算由該扭轉(zhuǎn)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(jié) 論 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)現(xiàn)代化得基礎(chǔ)，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(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力。CM6132精密車床具有分離運(yùn)動，加工精度高等特點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)控改造更有實(shí)際意義。原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動縱、橫向進(jìn)給。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。參考文獻(xiàn)1 [M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007,522.2 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006,715.3 [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007,432.4 丁軍，[J].機(jī)電一體化，2003,04：102105.5 [J].,02:2427.6 [J].煤礦機(jī)械，2008,02:4547.7 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011,1620.[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001,623.9 [M].北京：清華大學(xué)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(shù)控系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易掌握，調(diào)試和維修比較方便。橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆掉原手動刀架和小拖板，安裝上數(shù)控刀架；拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱和溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；保留原手動機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作。我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，對通用機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造是我國機(jī)床工業(yè)技術(shù)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(fù)載力矩== 128 N） (52)式中 ——扭轉(zhuǎn)角（176。 計算機(jī)械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū)假定靜摩擦力主要由機(jī)床執(zhí)行部件的重量引起的，則機(jī)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(zhì)量(kg)；——重力加速度，一般取= ；——導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)；——系統(tǒng)的縱振固有頻率(rad/s)。cm2= kgm，大于=m機(jī)械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩與所需的步進(jìn)電機(jī)的最大靜力矩的關(guān)系為 = = = N；最大靜轉(zhuǎn)矩， N當(dāng)機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度=1200mm/min運(yùn)動時電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為== 1000 r/min由式(48)得=== kgfcm2)； ——進(jìn)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(jìn)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(yù)緊力為===則由式(45)得===m (44)式中 ——不切削狀態(tài)下各坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力(即為空載時的導(dǎo)軌摩擦力，N)。已知機(jī)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量= ；絲杠軸每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)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(zhuǎn)體的直徑(cm)； ——回轉(zhuǎn)體的長度(cm)； ——零件序號，=1,2，…。常用滾珠絲杠型號及參數(shù)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