【正文】 子求得： T = maxaT + fT + 0T = N m 對(duì)于三相六拍步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax可由式得： maxjT = qT / N cm2 （ 2）各種工況下所需轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇。 2） 。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 1）步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率可由式求得： maxf = 1000╳ 2/60╳ Hz= Hz 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjT = N可由下式得： 快T = 摩T = 0f TT? = N m 由此可得： fT = ?20GfP η oη i = N m = N 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按下式估算： giGi JJJJ bF 222 321 )1 8 0( ?? ????? 式中 ： FJ —— 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg/cm2） 1J —— 齒輪 Z1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg/cm2） 2J —— 齒輪 Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg/cm2） 3J —— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg/cm2） ? —— 估算參數(shù) 對(duì)于鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按式估算 ,由式可得： J1=╳ 410? ╳ ╳ = J2=╳ 410? ╳ 48 ╳ 2 = J3=╳ 410? ╳ ╳ 120 = giGb 22)180( ???=2221 8 0 0) 8 0( ??? ?? ?2= giGi JJJJ bF 222 321 )1 8 0( ?? ?????= 各種工況下轉(zhuǎn)矩計(jì)算 1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjT 的計(jì)算。 5） 維修方便，壽命長(zhǎng)。步進(jìn)電機(jī)采用脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距，誤差自動(dòng)為零。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度取決于指令脈沖的頻率，轉(zhuǎn)角的大小由指令的脈沖數(shù)來決定。開環(huán)控制系統(tǒng)與其他兩種控制系統(tǒng)相比有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，雖然開環(huán)系統(tǒng)的精度已經(jīng)滿足不了數(shù)控機(jī)床日益提高的對(duì)控制功率、快速運(yùn)動(dòng)和加工精度的要求，但由于近年來發(fā)展 了步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)，出現(xiàn)了專用的細(xì)分功率驅(qū)動(dòng)模塊，步進(jìn)電機(jī)在低轉(zhuǎn)矩、高精度、速度中等的小型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在微電子生產(chǎn)設(shè)備中充分的發(fā)揮了他的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 2） 既能承受軸向載荷，也能承受徑向載荷，支承結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。 圖 27 鉸接式軸端形式 表 215 滾珠絲杠鉸接式軸端尺寸 工程直徑 軸端部尺寸 軸承型號(hào) d1 d2 L1 m L 20 15 14 + 15 80302 32 20 19 + 17 80304 （ 2）滾珠軸承的選擇。 滾珠絲杠軸端的形式 滾珠絲杠采用一端固定、一端鉸支的支承形式。采用一端固定、一端鉸支（ GJ）的支承形式，其特點(diǎn)如下： ○ 1 需要保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工 藝?yán)щy。絲杠的支撐方式有兩 端固定（ GG），一端固定、一端鉸支 (GJ),一端固定、一端自由（ GZ） ，兩端鉸支（ JJ），幾種。如圖 25所示，主動(dòng)輪安裝在步進(jìn)電機(jī) 1的軸上，而步進(jìn)電機(jī) 1的端部用螺釘與偏心輪聯(lián)接，偏心套 2裝在箱體上，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套（這時(shí)步進(jìn)電機(jī)連同主動(dòng)輪 4 一起傳動(dòng)），從而可以調(diào)整主、從動(dòng)輪之間的 中心距。 齒寬：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取齒寬 (6~10)m，這里取 10m，得齒寬 b=20mm。故可取齒輪齒數(shù)：1Z =32， 2Z =40。 確定齒輪傳動(dòng)比 可由式計(jì)算。 表 24 有效行程 Lu內(nèi)的目標(biāo)行程公差等級(jí) ep和行程變動(dòng)量 Vup （單位： um） 有效行程 Lu 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 大于 至 ep Vup ep Vup ep Vup ep Vup ep Vup 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23 630 800 10 8 13 12 18 16 25 23 35 31 ○ 3 穩(wěn)定性校核。滾珠絲杠工作時(shí)受到軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用時(shí)，將引起基本導(dǎo)程 P0的變化。0253 ,則： )10253t a n( 253t a n)t a n(t a n 39。具體參數(shù)見表 23. 表 23 CDM32065 型滾珠絲杠具體參數(shù) 工程直徑 mm 基本導(dǎo)程 mm 鋼球直徑 mm 絲杠外徑 mm 螺紋底徑 mm 額定動(dòng)載荷 接觸剛度 N/um d0 P0 Dw d1 d2 動(dòng)載荷 Ca 靜載荷 C0a 32 6 26250 76631 1839 螺母安裝連接尺寸 /mm D D1 D3 D4 B D5 D6 h L L1 C A M 60 90 75 13 7 12 7 136 54 7 3 M6 滾珠絲杠的驗(yàn)算 ○ 1 效率 計(jì)算。可由式（ 26）求得，其中 ?Wf ， 1?Hf ，則 萬萬 0 5 6 5 ?????C 滾珠絲杠的選型 根據(jù) C∠ Ca的原則。首先根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的重量引起的進(jìn)給牽引力，計(jì)算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命計(jì)算出滾珠絲杠副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷 C。 方案：選用雙螺母墊片式預(yù)緊。 方案： 選用外循環(huán)。 （ a） 螺紋滾道型面的選擇：?jiǎn)螆A弧型面、雙圓弧形面。由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率可由式（ 21）求的。一般情況下采用鋰基 潤滑脂，在高速和需要嚴(yán)格控制升溫時(shí)，可用 L— AN32 全損耗系統(tǒng)用油、汽輪機(jī)油循環(huán)潤滑或噴霧潤滑。表 22 為滾珠絲杠推薦應(yīng)用精度等級(jí)。 ○ 8 不自鎖，可逆向傳動(dòng)，即螺母為主動(dòng)，絲杠為被動(dòng)。 ○ 4 定位精度和重復(fù)定位精度高。滾珠絲杠副傳動(dòng)與滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)： ○ 1 傳動(dòng)效率高。 此外 ,為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。二重子程序調(diào)用，用戶宏程序調(diào)用 螺紋功能 米制 /英制單頭直螺紋、錐螺紋及米制 /英制端 面螺紋，螺紋退尾長(zhǎng)度可設(shè)定 螺紋螺距： ~500mm（米制）； ~ 牙 /in（英制） 主軸編碼器： 1024p/r 增量式編碼器 補(bǔ)償功能 反向間隙補(bǔ)償： X、 Z 軸 螺距誤差補(bǔ)償： X、 Z 軸（選配） 刀尖半徑補(bǔ)償： X、 Z 軸 刀具補(bǔ)償： 16 組刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 刀具功能 適配刀架：最大設(shè)定 8 工位電動(dòng)刀架（可選 12 工位刀架功能，就近選刀，無卡盤，尾座控制功能） 刀位信號(hào)輸入方式：直接輸入 換刀方式： MDI 自動(dòng)絕對(duì)換刀或手動(dòng)相對(duì)換刀，正轉(zhuǎn)換刀，反轉(zhuǎn)鎖緊 對(duì)刀 方式：定點(diǎn)對(duì)刀，試點(diǎn)對(duì)刀 刀補(bǔ)執(zhí)行方式：移動(dòng)刀具，坐標(biāo)偏移（可通過參數(shù)設(shè)定） 主軸功能 控制方式：可設(shè)置為 4 檔位控制或模擬控制 檔位控制： S S S S4 直接輸出 模擬控制：可設(shè)置四檔主軸自動(dòng)或手動(dòng)換擋，輸出 0~10V 電壓控制主軸轉(zhuǎn)速 恒線速切削功能：有 輔助功能 手動(dòng) /MDI/自動(dòng)控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止；切削液?jiǎn)⑼?；潤滑啟停；卡盤夾緊 /松開；尾速進(jìn)退； MDI/自動(dòng)方式可控制主軸變頻自動(dòng)換擋 程序編輯 程序容量： 40kb、 63 個(gè)程序 子程序：可編程 通信 RS232 通信接 口為標(biāo)準(zhǔn)配置；可選配通信功能，提供通訊軟件及通信電纜，與 PC 機(jī)雙向傳送程序 抗干擾能力 符合 GB/T — 20xx 的要求 適配部件 開關(guān)電源： GSK PB(配套提供，已安裝連接 ) 驅(qū)動(dòng)裝置： DF3A 系列三相反應(yīng)式， DY3B 系列三相混合式， DA98系列交流伺服 刀架控制： GSK TB 裝配形式 標(biāo)準(zhǔn)面板，大面板，箱式 一體化（配 DF3A 系列或 DY3B 驅(qū)動(dòng)裝置）下出線，一體化后出線 外形尺寸 （ 420mm╳ 260mm╳ 136mm） /（ 420mm╳ 260mm╳ 136mm） (小 /大 ) 質(zhì)量 （含開關(guān)電源） 5 機(jī)械本體部分的數(shù)控化改造與設(shè)計(jì)計(jì)算 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)方式及絲桿類型選擇 傳動(dòng)方式 機(jī)械部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖如圖 31 所示和 32 所示。 （ 4）、可變電子齒輪比，應(yīng)用方便。 綜合考慮性價(jià)比，在充分調(diào)研比較的基礎(chǔ)上并根據(jù)改造的目的，本方案選用廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 GSK980TA 車床數(shù)控系統(tǒng)，廣州數(shù)控設(shè)備廠同時(shí)生產(chǎn)與該數(shù)控系統(tǒng)相匹配的驅(qū)動(dòng)器，從而有利于維修和管理。此外，液壓系統(tǒng)的清潔程度對(duì)液壓元件和液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)、準(zhǔn)確運(yùn)行有著非常重要的影響。 數(shù)控機(jī)床中電氣控制系統(tǒng)除了對(duì)機(jī)床輔助運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作控制外，還包括對(duì)保護(hù)開關(guān)、各種行程、極限開關(guān)的控制，以及在操作盤上所有按鍵、操作指示燈等的控制。 電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 在電氣控制系統(tǒng)中的改造設(shè)計(jì)中，應(yīng)該遵循：在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，不宜盲目追求高標(biāo)準(zhǔn)和高指標(biāo)，力求控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、使用與維修方便。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上加工螺紋或絲桿時(shí)，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，即編碼盤作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)生主軸轉(zhuǎn)角位置變化信號(hào)，輸送到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)按照所需加工的螺距進(jìn)行計(jì)算處理，從而控制機(jī)床縱向或橫向步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)加工螺紋的目的。自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架是由數(shù)控系統(tǒng)控制，效率高，工藝性能可靠。此外，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪傳動(dòng)要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。分別在 X 軸和 Z 軸的步進(jìn)電機(jī)輸出軸端配置減速器，減速器由一對(duì)嚙合齒輪組成，通過減速器齒輪傳動(dòng)，由滾珠絲杠副把動(dòng)力傳給床鞍，從而帶動(dòng)托板的移動(dòng)。該系統(tǒng)結(jié)果簡(jiǎn)單，易維修，性價(jià)比高；考慮改造后的 C6132 機(jī)床的精度要求（數(shù)控化改造后縱向精度為 ，橫向精度為 ），加工精度要求不算太高，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，故選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)。在需要快速移動(dòng)大距離的條件下，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、運(yùn)行頻率高、價(jià)格較低的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。 伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 在普通機(jī)床的數(shù)控化改造系統(tǒng)中一般采用步進(jìn)電機(jī)和交流伺服交流電動(dòng)機(jī)。 數(shù)控系統(tǒng)的選型 在選擇數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)時(shí)，要考慮 C6132 機(jī)床適用于各類機(jī)械工廠的單件、中小批量、生產(chǎn)使用，加工精度可達(dá) IT7 級(jí)，且要求 C6132 車床加工復(fù)雜零件，所以數(shù)控系統(tǒng)選擇連續(xù)型數(shù)控系統(tǒng)，已滿足數(shù)控化改造后機(jī)床 的定位、插補(bǔ)、循環(huán)加工和螺紋加工等功能。考慮具體的改造方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：數(shù)控系統(tǒng)的選型，伺服系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架和編碼盤的選型與改裝，以及液壓系統(tǒng)的清潔與維護(hù)。 機(jī)床數(shù)控化改造后擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自檢功能，更好地調(diào)節(jié)了機(jī)床加工狀態(tài)，還可以提示操作機(jī)床故障或編程錯(cuò)誤等機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。數(shù)控化改造提高了原機(jī)床的生產(chǎn)速度，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)縮短了生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和 生產(chǎn)率。根據(jù)國內(nèi)目前的經(jīng)濟(jì)狀況，花大量的資金更換全新的數(shù)控車床花費(fèi)過高，給企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較大，同時(shí)報(bào)廢大量的普通機(jī)床是一個(gè)很大的浪費(fèi)。 Numerical control modification。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 年 月 日 目 錄 1 前言 .........................................................................................................................................7 2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù) ....................................................................................................................8 3 總體方案 ..................................................................................................................................8 數(shù)控系統(tǒng)的選型 .............................................................................................................8 伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) ......................................................................................................9 機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì) ......................................................................................................9 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的選擇設(shè)計(jì) .