【正文】 θ b ≤δ p? i? 360/L。 =++=140 由于 kqM ≤ mqM =λ jmaxM 則所選步進(jìn)電機(jī)為五相十拍的 經(jīng)表查得 ： λ = 則 kqM =λ jmaxM =? 5 = 所以所選步進(jìn)電機(jī)合乎要求 T=)( )( TlTcpJlJr ?? ?(fnf0) （ 46） 式中： T 為加減速時(shí)間， Jr 和 Jl 分別為轉(zhuǎn)子，負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） β為電機(jī)得步距角（ 176。為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取 η 。附加摩擦力矩 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 MO=i2??。LfG ?? （ 44） 式中： G為運(yùn)動(dòng)部件的總重力（ N）； f180。 由于減速機(jī)構(gòu)為一對(duì)齒輪傳動(dòng)，且第一級(jí) i=1,則可分別求出各齒輪與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下： n=45,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J45,其分度圓直徑 d=45? = S=27mm 則 :J45=? ? 103? = n=40,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J40,其分度圓直徑 d=40? =60mm S=27mm 則 :J40=? 64 ? 103? = 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 n=30,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J30,其分度圓直徑 d=30? =45mm S=27mm 則 :J30=? ? 103? = n=45,m= J45,其分度圓直徑 d=45? = S=30mm 則 :J45=? ? 103? = n=50,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J50,其分度圓直徑 d=50? =75mm S=30mm 則 :J50=? ? 103? = n=60,m= 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J60,其分度圓直徑 d=60? =90mm S=30mm 則 :J60=? 94 ? 103? = 兩輸入輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 : J 輸入 =? ? 13? 103? = 。為絲杠導(dǎo)程（ cm） 。）步 ]，對(duì)于軸、軸承、齒輪、聯(lián)軸器，絲杠等圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 計(jì) 算 公 式 為 J= 8 2McD ( 2 ), 對(duì) 于 鋼 材 ， 材 料 密 度 為? 103? ( ),則上式轉(zhuǎn)化為 J= L? 103? ( ),式中：Mc為圓柱體質(zhì)量（ kg） 。nmax 為與運(yùn)動(dòng)部件最大快 進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ r/min） 。步距角 θ b 及減速比 i 與脈沖當(dāng)量 δ p 和絲杠導(dǎo)程 L0 有關(guān)。 4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 22 4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 縱向步進(jìn)電機(jī)的選擇 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量，它是衡量數(shù)控 機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。 L10基本壽命，常以 106 r為單位（當(dāng)壽命為一百轉(zhuǎn)時(shí)， L10=1） 。 的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=Fr。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) Fa/Fr≤ e 時(shí)， Y=0,P=Fr,即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同?；绢~定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。軸承的基本額定壽命是指 90%可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào) L10(r)或 L10h(h)表示。 +(~3)d3 4D =(~)D d。 =752? ? = 0D =(D2+D1)=? (+40)= 0? =()mn =? = da=mn Z=? 50=75mm l =? d=? 25=30mm r==5 c= =10(不小于 10) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 n=? = 輸入齒輪 d=18mm ha= hf= == 30=10(不小于 10) r==5 n==? = 輸入齒輪 d=18mm ha= hf= l == da=mn ? Z=? 30=45mm 齒輪精度按： GB1009588 6 級(jí)精度 ，其適應(yīng)于高速度下平穩(wěn)回轉(zhuǎn)并要求有最高效率和低噪音，傳動(dòng)效率為 99%。軸材料為 45 號(hào)鋼，精度 5級(jí)。 減速器箱體的設(shè)計(jì) 一般機(jī)床數(shù)控改造后，經(jīng)濟(jì) 型數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量是一不可改變的值，為了實(shí)現(xiàn)多脈沖當(dāng)量的任意選擇，我們可在步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間加一個(gè)減速機(jī)構(gòu)，下面即是對(duì)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。 Fm? L/EA = 177。/tg(2176。 11180。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷為 Fk kF =fzπ 2 EI/L2 （ 39） 式中： E為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼 E=? 10 4 Mpa。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. 2)剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。L0 為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得 L。 GFvfK F lFm ??? =? 1340+? (5360+90? ) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 =(N) 對(duì)于三角形導(dǎo)軌 K= ， f ′ =~,選 f ′ =(因?yàn)槭琴N塑導(dǎo)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(dòng)載荷 C 的計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 Ca選用，可用式 35計(jì)算： C= fmFmL3 (35) L 為工作壽命，單位為 10 6 r,L=60nt/10 6 。 GFvfK F lFm ??? （ 32） 1）車削抗力分析 車削外圓時(shí)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(jì)算車床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （ 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(jīng)過熱處理，并淬硬至 HRC5862,經(jīng)磨削達(dá)到所需的精度和表面粗糙度。 （ 4） 可以預(yù)緊 通過對(duì)螺母施加預(yù)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。 （ 3） 傳動(dòng)可逆性 與滑動(dòng)絲杠副相比，滾動(dòng)絲杠副突出的特點(diǎn)是具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。 滾珠絲杠的選擇 滾珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲杠副具有與滾動(dòng)軸承相似的特征。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 。柔性調(diào)整法是指調(diào)整之后的齒輪側(cè)隙可以自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ邶X輪的齒厚和齒距有差異的情況下，仍可始終保持無側(cè)隙嚙合。因此，除了拖板及其配件精度要求較高外，還應(yīng)采取以下措施來滿足傳動(dòng) 精度和靈敏度要求。 (2) 主軸變速箱 選用數(shù)控系統(tǒng) ,主運(yùn)動(dòng)方式和傳統(tǒng) 機(jī)床一樣都要求有十分寬廣的變速范圍 （ 1～ 16） 來保證加工時(shí)選擇合理的切速，從而獲得較高的生產(chǎn)率和表面質(zhì)量 ,所以要根據(jù)具體情況對(duì)主軸邊速箱進(jìn)行改造。 3 機(jī)械部分的改造 6 當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的床身等大件多采用普通鑄鐵。 當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS 公司、日本 FANUC 公司；國內(nèi)公司 如中國珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。 (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(dāng)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(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去 西 安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 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(jī)床公司、 DevliegBullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、 US 設(shè)備公司等。我術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè) 永恒 的課題。 6年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6％。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（ Remanufacturing）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。 普通車床經(jīng)過多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動(dòng)零件幾經(jīng)更換和調(diào)整，故障率仍然較高，采用傳統(tǒng)的修理方案很難達(dá)到大修驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而且費(fèi)用較高。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán) 步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無檢測反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá) 177。 (3)主軸交流伺服電機(jī)的選擇與校核。 系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的 精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。 增加耐磨性的方法有 1，增加導(dǎo)軌的表面強(qiáng)度如：淬火； 2，降低摩擦系數(shù)μ等。 粘接前的導(dǎo)軌工作表面采用磨削加工，表面粗糙度 ，以提高粘接強(qiáng)度。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動(dòng)而沒有位置檢測和信號(hào)反饋，故實(shí)際移動(dòng)值和系統(tǒng)指令值如果有差別就會(huì)造成加工誤差。 ② 在齒輪傳動(dòng)中，為提高正、反傳動(dòng)精度必須盡可能的消除配對(duì)齒輪之間的傳動(dòng)間隙，其方法有兩 種，柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法。 (5) 拖板箱 采用數(shù)控系統(tǒng)控制。改造后機(jī) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 床的啟動(dòng)、停機(jī)均 由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng)，低速時(shí)無爬行。因此，在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠絲杠副時(shí)，必須設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置。 （ 6） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)驅(qū)動(dòng)相同的部件和裝置時(shí)，由于反應(yīng)靈敏，無阻滯，無滑移，其啟動(dòng)的同時(shí)性，運(yùn)行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所謂同步性好。在特殊使用場合，如核反應(yīng)堆中的滾珠絲杠副 )(39。 縱切外圓時(shí)，車床的主切削力 Fz可以用下式計(jì)算： FFz z F zz Xy nz F p F zF C f???? （ 33） =5360(N) 由 金屬切削原理 知 : Fz:Fx:Fy=1:: (34) 得 Fx=1340(N) Fy=2144(N) 因?yàn)檐嚨堆b夾在拖板上的刀架內(nèi)，車刀受到的車削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給拖板上的載荷 Fl