【正文】 32 位微機(jī)處理機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴(kuò)大到 1MB 以上，機(jī)床分辨率可達(dá) 微米，高速進(jìn)給可達(dá) 100m/min,控制軸數(shù)可達(dá) 16 個(gè)，并采用先進(jìn)的電裝工藝。我國(guó)是擁有 300 多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的國(guó)家。它是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。因此，我國(guó)提出從大力推廣經(jīng)濟(jì)型數(shù)控這一中間技術(shù)的基礎(chǔ)上，再逐步推廣全功能數(shù)控這條道路，適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。本次改造設(shè)計(jì)要求就是根據(jù)這一原則提出的。同時(shí)，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)。為了提高支承剛度，采用向心推力球軸承對(duì)加止推軸承支承方式。這樣可減少改裝工作量，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，且外徑比原先的大，從而使縱向進(jìn)給整體剛度只可能增大。當(dāng)負(fù)載大時(shí)，彈簧彈力顯小，起不到消除間隙之目的；當(dāng)負(fù)載小時(shí)，彈簧彈力又顯大，則加速齒輪的磨損。 進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算此機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算如下： 進(jìn)擇脈沖當(dāng)量根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，縱向:，橫向:(半徑)。結(jié)構(gòu)類型確定之后，再計(jì)算和確定其他技術(shù)參數(shù)，包括：公稱直徑 d0（絲杠外徑d） 、導(dǎo)程 L0、滾珠的工作圈數(shù) j、列數(shù) K、精度等級(jí)等。在通孔口設(shè)有擋珠器，引導(dǎo)滾珠進(jìn)入通孔。滾珠絲杠副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過(guò)盈滾珠預(yù)緊等。39。 NFfLCTnrvmws ????（3）滾珠絲杠螺母副的選型和校核可采用外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1 列 圈，其額定動(dòng)負(fù)載為11 / 4016400N，精度等級(jí)選 3 級(jí)。1042()(????tgt??（4）剛度驗(yàn)算一般滾珠絲杠比較細(xì)長(zhǎng)，它的剛度應(yīng)該給與充分重視。 圖 4縱向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 （）絲杠的拉伸或壓縮變形量 δ 1根據(jù) Pm=2530N,Do=40mm, 查資料可查出 δL/L=﹡lO 5，可算出:δ 1=δ L/L1500=1051500=102(mm)由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高 4倍。2(39。 ??????????（2）計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 c mFfLcTnvmws 39。圖（21 ）計(jì)算如下:()、絲杠的拉伸或壓縮變形量 δ 1 (mm)查圖 46，根據(jù) F39。重新計(jì)算如下: NGFfFxzym 15)601722680()39。 ????????從資料查出，當(dāng) Fm’=1155N 時(shí)，δ L/L=??L?δ 2 和 δ 3 不變，則 δ＝δ 1＋δ 2＋δ 3＝＋＋＝ 定位精度為177。 4441kmkZKnFn NLIEf cmdI??? ??????（一般[n k]=～4）此滾珠絲杠不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。33’?鋼球直徑(㎜) 滾道法面半徑 ?偏心距 ?sin)/(?螺紋升角 3176。相關(guān)參數(shù)如下表：齒數(shù)32 40 24 40 20 25分度圓zd?64 80 48 80 40 50齒頂圓ma2?68 84 52 84 44 54齒根圓df *??59 75 43 75 35 4517 / 40第三章 C6140 車床進(jìn)給部分電機(jī)的選擇 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算 等效傳動(dòng)慣量計(jì)算方法計(jì)算如下表示。2π)2〕式中：Jm —步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg?cm2)J1，J2—齒輪 ZZ2 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg?cm2)Js—滾珠絲杠傳動(dòng)慣量(kg?cm2)參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm=10(kg?cm2)J1=10－3d14g(L0247。2π)2〕= kg?cm2考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題。 電機(jī)力矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)距不同，下面分別按各階段計(jì)算： M 起在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下： M 起=Mamax+Mf+Ma Mamax=JΣδpδp2/(60)=(2πη Z2247。3FtL0(1－η 02)247。( 2π) ==cm19 / 40C．快速切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M 切M 切=Mf+M0+Mt=Mf+M0+ FOL0247。從下表查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為三相六拍時(shí) λ=Mq247。m。cm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩（782N 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算 等效傳動(dòng)慣量計(jì)算橫向傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 可由下式計(jì)算 JΣ=Jm+J1+（Z 1247。2π)2}式中各符號(hào)意義同前，其中J1=10－3d14L4= 10－3542= kg?cm221 / 40Js=10－ 32445=?cm2G=600nJm= （初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為 110BF）代入上式為： JΣ=Jm+J1+（Z 1247。2π)2〕} =++(24247。2π)2]} =ε= JΣnnax10－2247。2247。360 =1200247。(60ta)=2π 50010173。2πηi=f 185。(2π)=(2πηZ2247。cm上述三項(xiàng)合計(jì)： M 起=Mamax+Mf+Ma=147++=2πηi =+1072247。 Mjmax=最大靜力矩 Mjmax=247。大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。60δp =1000247。cm ） ，直接使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采用升降速控制（用軟件實(shí)現(xiàn)） 。液壓傳動(dòng)技術(shù)在數(shù)控自動(dòng)化機(jī)床上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，而且也為機(jī)床工業(yè)的自動(dòng)化程度的提高上起到了重要的力量。相對(duì)于電力拖動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)而言，液壓傳動(dòng)具有輸出力大，重量輕，慣性小，調(diào)速方便以及易于控制等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械，建筑機(jī)械和機(jī)床等設(shè)備上。但是近年來(lái)，液壓氣動(dòng)技術(shù)面臨與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動(dòng)。與世界上主要的工業(yè)國(guó)家相比，我國(guó)的液壓工業(yè)還是相當(dāng)落后的，標(biāo)準(zhǔn)化的工作有待于繼續(xù)做好，優(yōu)質(zhì)化的工作須形成聲勢(shì)，智能化的工作則剛剛在準(zhǔn)備起步，為此必須急起直追，才能迎頭趕上。 液壓系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，是一門新興的技術(shù)。它的推廣應(yīng)用對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改變我國(guó)制造技術(shù)落后的狀況起著極為重要的作用。 表 國(guó)內(nèi)外液壓發(fā)展方向國(guó) 外 國(guó) 內(nèi)高集成化、高功率、高密度 高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套機(jī)電一體化集成元件和系統(tǒng) 低能耗、低噪聲、低振動(dòng)、智能化自動(dòng)控制元件和系統(tǒng) 集成化、輕小型微型、多樣化水基介質(zhì)傳動(dòng)與控制技術(shù) 機(jī)電一體化、液壓產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：減少損耗，充分利用能量 液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換過(guò)程中，總存在能量損耗。無(wú)泄漏將是世界液壓界今后努力的重要方向之一。研究對(duì)污染的在線測(cè)量；開(kāi)發(fā)油水分離凈化裝置和分離元件，以及開(kāi)發(fā)能清除油中的氣體、水分、化學(xué)物質(zhì)和微生物的過(guò)濾元件及檢測(cè)裝置。 液壓 CAD 技術(shù) 充分利用現(xiàn)有的液壓 CAD 設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立知識(shí)庫(kù)信息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設(shè)計(jì)制造銷售使用設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)。鑄造工藝的發(fā)展，將促進(jìn)液壓元件性能的提高，如鑄造流道在閥體和集成塊中的廣泛使用，可優(yōu)化元件內(nèi)部流動(dòng)，減少壓力損失和降低噪聲，實(shí)現(xiàn)元件小型化。 尾座部分的設(shè)計(jì)及計(jì)算，包括尾座頂尖、套筒、尾座體的設(shè)計(jì)，尾座孔系、尾座導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，撓度、轉(zhuǎn)角及壓板處螺栓直徑以及鎖緊力的計(jì)算及校核。根據(jù)用戶需求也可提供可程控尾座、內(nèi)置旋轉(zhuǎn)活絡(luò)頂尖等（特殊配置） 。尾座導(dǎo)軌 W H 為：95 40mm，尾座套筒直徑 85mm，套筒錐孔 MT4。車床的尾座頂尖，在車床的使用中經(jīng)常用到的定位元件，它可以幫助主軸一起限制的工件的自由度，并起到定心的作用。套筒和尾座的移動(dòng)均為機(jī)動(dòng)，套筒和尾座的夾緊、放松均采用碟形彈簧夾緊，液壓放松的機(jī)動(dòng)夾緊、放松結(jié)構(gòu)，夾緊力足夠大，安全可靠，工人操作簡(jiǎn)單、方便、效率高。我設(shè)計(jì)的尾座的工作原理是尾座套筒、尾座油壓后座上都有油孔,尾座套筒和尾座活塞固定座通過(guò)螺釘連接在一起，可以移動(dòng)。反之，當(dāng)液壓油通過(guò)油路進(jìn)入尾座活塞軸上的另一個(gè)腔，此時(shí)向后退的壓力增大，套筒帶動(dòng)頂尖向后移動(dòng)。在尾座體的設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到加工工藝，需要設(shè)計(jì)出工藝凸臺(tái)和工藝孔。此尾座殼體的前面有防塵罩，此防塵罩的作用是防止主軸伸出時(shí)有雜質(zhì)粘在上面，也防止雜質(zhì)滲入影響主軸伸出的速度及穩(wěn)定性。尾座工作時(shí)滑鍵在滑鍵槽中滑動(dòng)，這樣套筒就不會(huì)跟著轉(zhuǎn)了，同時(shí)，頂尖在頂著工件加工時(shí)也不會(huì)隨工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)了?？梢酝ㄟ^(guò)液壓油的流入與流出在孔內(nèi)來(lái)回移動(dòng)，當(dāng)液壓有流入時(shí)主軸向后縮回，當(dāng)液壓油流出時(shí)主軸向前運(yùn)動(dòng)，主軸內(nèi)有活塞，因?yàn)榛钊c主軸內(nèi)壁接觸，密封性較好，保證主軸運(yùn)動(dòng)靈敏性較好。頂尖的鎖緊主要是靠頂緊力和液壓缸提供的壓力，加工時(shí)一般緊縮在尾座套筒內(nèi)。由于錐度很小，可以傳遞一定的扭距，又因?yàn)橛绣F度，又便于拆卸。 螺塞缸的設(shè)計(jì)液壓缸的工作原理 ：它的最基本 5 個(gè)部件,1缸筒和缸蓋 2活塞和活塞桿 3密封裝置4緩沖裝置 5排氣裝置 。導(dǎo)軌的材料：對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要求是耐磨性好、工藝性好、成本低。如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。孕育鑄鐵常用的牌號(hào)是 HT300。與孕育鑄鐵相比，其耐磨性提高 1～2 倍，但成本較高，常用于精密機(jī)床導(dǎo)軌。選擇三角形導(dǎo)軌的原因是它的導(dǎo)向性和精度保持性都比較高，當(dāng)導(dǎo)軌有了磨損時(shí)會(huì)自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量，矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。為了保證尾座體在裝配精度，還要求有較高的相互位置精度。但在本課題中，所使用的頂尖是莫氏錐度 4 號(hào)的頂尖，因此，套筒前端的套筒孔的錐度也為莫氏錐度 4 號(hào)錐度。而在摩擦面加入潤(rùn)滑劑不僅可以減低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭腐蝕，而且能起到散熱降溫的作用。由于對(duì)注油孔的加工精度要求不是很高，因此在對(duì)注油孔的設(shè)計(jì)及加工中不需要考慮過(guò)多的形位精度要求,僅保持與滑鍵孔的位置關(guān)系即可?；I槽的長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下兩個(gè)條件：(1)使頂尖伸出套筒長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的長(zhǎng)度，即 L=70 mm。 配合套筒在工作中主要有兩種配合要求。套筒與尾座體的配合根據(jù)有關(guān)資料和實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，套筒與尾座體的配合采用基孔制，間隙配合，但間隙很小，防止在工作中產(chǎn)生較大的跳動(dòng)，影響加工工件的直線度和圓柱度。尾座活塞軸的作用是推動(dòng)頂尖，使其在套筒中伸縮，因此，與套筒的配合也用間隙配合，并且表面粗糙度值要求也要小，以減小摩擦力，保證動(dòng)作的準(zhǔn)確性、迅速性。手柄旋轉(zhuǎn)的角度很小，使偏心軸旋轉(zhuǎn)的角度也很小，在偏心軸的最高處達(dá)到極限。ly01.?5.?yl 轉(zhuǎn)角的計(jì)算 (33)EIPl2?? = 許用轉(zhuǎn)角[ ] ～ ， 在[ ]范圍內(nèi)。選用螺栓的材料為 35 號(hào)鋼，則許用抗拉強(qiáng)度〔σ〕=540Mpa，由作用力與反作用力定理可知尾座的上部和下部之間的摩擦力 等于通過(guò)頂尖作用在尾座上的軸向力 ，即f F，根據(jù)《金屬切削原理與刀具》切削時(shí)產(chǎn)生的軸向分力 (~) ，fF? ?FcF=2489=1493。 ??F因?yàn)閴喊迮c導(dǎo)軌之間的連接形式為松連接，由公式 (34)][439。第 4 章 尾座精度的確定 表面粗糙度的確定零件經(jīng)過(guò)加工后，其表面因刀痕及切削時(shí)金屬的塑性變形等影響，會(huì)存在間距較小的輪廓峰谷。對(duì)于間隙配合，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面因粗糙不平而迅速磨損，導(dǎo)致間隙增大；對(duì)于過(guò)渡配合來(lái)說(shuō)，因多用壓力及錘敲裝配，表面粗糙度也會(huì)使配合變松。一般來(lái)說(shuō)工作表面的表35 / 40面粗糙度數(shù)值應(yīng)比非工作表面小；承受交變應(yīng)力的零件，易產(chǎn)生應(yīng)力集中處，如圓角、溝槽等，其表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)??；配合性質(zhì)要求穩(wěn)定、小間隙配合和受重載的過(guò)盈配合，其配合表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)小。 尾座與機(jī)床形位公差的確定設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅要保證尾座體內(nèi)部各部件的相互配合關(guān)系和配合精度,確保尾座體套筒頂尖的準(zhǔn)確定心,還要確保尾座體與機(jī)床其它部件的配合關(guān)系,使尾座體各部件與溜板,主軸的形位精度達(dá)到一定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),減少設(shè)計(jì)失誤。它不僅影響到與主軸中心線的同軸度誤差，而且還會(huì)影響到尾座套筒錐孔軸線與溜板的平行度等，因而在實(shí)際的設(shè)計(jì)加工裝配過(guò)程中，尾座體底面的平面度為 ，與立導(dǎo)向面的垂直度是 mm。設(shè)計(jì)包括 C6140 數(shù)控車床外觀及主要功能、主要技術(shù)參數(shù)、總體設(shè)計(jì)及要求、尾座的簡(jiǎn)介。在本課題研究的最后并對(duì) C6140 數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)及尾座的工作原理做了相關(guān)