【正文】 系統(tǒng)要求外部供給+5VDC(1A),+24VDC(1A)兩組直流電源，他們分別從 P3﹑P4 插座引入。 軸﹑Z 軸及主軸控制接口P3：15 芯 D 型插座，數控系統(tǒng)根據控制指令發(fā)送到軸軸驅動模塊及主軸調速變頻器控制模擬量信號。主軸在高速轉動時，如需換向，則有一個降速過程，P6 參數就控制了這一換向等待的時間。速度范圍為600～4900mm/min。齒隙補償量的范圍從 ～。2主軸變頻接口方式。0:是,1:否。通過給縱、橫兩個方向的步進電動機發(fā)脈沖，則可以控制機床工作臺的移動，實現零件的加工。由于開環(huán)系統(tǒng)結構簡單，易于控制，單精度低，低速平穩(wěn)性差，高速扭矩小，一般用于轉載，負載變化不大或經濟型數控機床上故選用開環(huán)伺服系統(tǒng)。除微型計算機外，其余部分稱為伺服驅動系統(tǒng)。 ② 驅動電路 接收微機發(fā)出的指令，并將輸入信號轉換成電壓信號，經過功率放大后，驅動電動機旋轉。 為了滿足上述四點要求，男給伺服驅動系統(tǒng)對執(zhí)行元件伺服電動機也相應提出了很高的要求：高精度、快反應、快調速和大轉矩等。（1）伺服系統(tǒng)的選擇以及數控機床對伺服驅動系統(tǒng)的要求數控機床的性能在很大的程度上取決于伺服驅動系統(tǒng)的性能，對伺服驅動系統(tǒng)的主要要求如下：① 進給調速范圍要寬調速范圍 Rn 是指機床要求伺服電動機提供的最高轉速 Nmax 和最低轉速 Nmin 之比，即Rn=Nmax／Nmin在各種數控機床中，由于加工選用刀具，被加工的材料及零件加工要求的不同，為保證 22在任何情況下都得到最佳切削條件，就要求進給驅動必須具有足夠寬的調速范脈沖當量為 l 的情況下，最先進的數控機床的進給速度從 0～24 m/s 連續(xù)可調．但對于一般的數控機床，要求進給驅動系統(tǒng)在 0～24m/s 進給速度下工作就足夠了。 控制類型的確定目前直接制造的數控機床大多采用閉環(huán)系統(tǒng)，此系統(tǒng)有檢測反饋裝置，定位精度高，可以達到 以上，但結構復雜，集成化要求高，成本高，調整和維修困難。 主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式改造后的數控車床要實現螺紋加工，還需要配置主軸脈沖發(fā)生器作為車床主軸信號的反饋元件。如圖 3—6 所示是使用滑移齒輪要實現二級變速的主傳動系統(tǒng)圖。m = Nm因數控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉矩時因滿足快速空載起動時所需轉矩 T 的要求 T=Tamax+Tf+T0式中 Tamax空載快速起動時所需的轉矩(N L零件軸向長度(cm).所以 J2=*10 4**100 kg S滾珠絲杠截面積（按絲杠螺紋底經確定 d2=）。；δ摩擦角，δ 約等于 1039。HRC60 時, f h 1。m=m)T0絲杠預緊所引起，折算到電動機軸上的附加轉矩(Ncm2JI=800/(182*)*(180*(*))2=則 ΔL=177。4439。T使用壽命時間 9h),數控機床 T 取 15000h.工作負載的數值可用《機床設計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算,對于三角形或綜合導軌 Fp=kFX +f`(Fz+W)式中 Fz ﹑F X 切削分力。 縱向進給系統(tǒng)的設計　已知條件：工作臺重量：W=80kgf=800N加速時間常數：t=25 ms滾珠絲杠基本導程：L 0=6 mm快速進給速度：υ max=2m/min切削力計算 由《機床設計手冊》可知，切削功率 Pc=Pηκ 式中 P—電動機功率（kW），C6132 型車床 P=4kW； 15η—主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ～，取 η=；κ—進給系統(tǒng)功率系數，取 κ=。安裝時將大齒輪所在支承架轉動中心與絲杠對中，首先固定，然后把電動機小齒輪按無間隙齒合，調整好中心距，再固定。利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現軸向支承。滾珠絲杠必須采用潤滑油或鋰基油脂進行潤滑，同時要采用防塵密封裝置。因此螺母座的孔與螺母之間必須有良好的配合，保證孔與端面的垂直度，螺母座應增添鋼筋，加大螺母座和機床結合面的接觸面積，來提高螺母座的局部剛度。本設計中采用螺紋調隙式，螺母一端有凸緣，而另一端是螺紋結構，用兩個圓螺母把墊片壓在螺母座上，左右螺母和螺母座上加工有鍵槽，采用平鍵連接，使螺母在螺母座內可以軸向滑移而不能相對轉動。（4）運動速度受一定的限制，傳動速度過高時，滾珠在其回路管道內易產生卡現象。因此在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的重量，減小旋轉部件的直徑和重量，以減小運動部件的慣量。若要求機床精度和被加工工件精度較高的情況應將原機床的滑動絲杠螺母副改換成滾珠絲杠螺母副。在這兩種情況下，對轉矩和進給速度要不同的要求，選擇伺服電動機時應使這兩種情況都能滿足要求。因此，在選用伺服電動機時，需要考慮各方面的因素。 伺服電機的工作原理伺服電機的工作原理是：當某相定子勵磁后，它吸引轉子，使轉子的齒與該相定子磁極上的齒對齊。主要參數機械部分：工件最大回轉直徑在床面上 320 毫米；在床鞍上 175 毫米；工件最大長度 750 毫米；主軸孔徑 35 毫米；主軸前端孔錐度：莫氏 5 號；主軸轉速范圍（18 級）19~2022 轉/分；刀架縱進給量和螺紋的螺距范圍 ~ 毫米；刀架橫進給量范圍 ~ 毫米；刀架縱向與橫向進給的脈沖當量 毫米；刀架快速移動速度： 米/分 米/分；數控部分：數控部分坐標數：2；插補運算原理：逐點比較法； 數控機床的改造要求與伺服電機的選用 數控機床的改造要求 在數控機床的進給系統(tǒng)機械部分改造設計中，機械傳動是數控機床進給系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將伺服電動機的旋轉運動轉換為執(zhí)行部件的直線運動和回轉運動。改造前的機床傳動系統(tǒng)圖如圖 2—2 所示： 圖 22 改造后車床傳動系統(tǒng)圖 83 C6140數控車床橫向傳動結構設計 C6140數控車床的主要技術參數C6140 車床是開環(huán)式的數字程序控制車床。絲杠外加防塵罩，溜板箱上安裝急停按鈕，以適應意外情況的急停。對一般車削加工任意錐面、球面、螺紋端面、回轉面等加工工序，能控制主軸的開停變速及一些輔助功能，使加工實現自動化。但其價格昂貴，一次性投入大，往往使企業(yè)心有余而力不足，我國作為機床大國，數控化的道路漫長，走改革之路為上策。 機床的設計改造數控機床業(yè)的發(fā)展，機械產品的性能和質量不斷提高，產品的更新換代也不斷加快，因此對機床位不僅要求具有較高的精度和生產率，而且應該能迅速的適應零件的變換。（4）數控改造費用低，可充分利用原有機床設備。（2）目前各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數控機床替換根本可能，而且替換下來的普通機床閑置下來又會造成浪費。生產需要促使了數控機床的產生，隨著電子技術，特別是計算機技術的發(fā)展，數控機床也迅速地發(fā)展起來。在這種情況下，普通機床的數控改造是重要的。 數控改造的優(yōu)點（1）易對現有的機床實現自動化，而且專業(yè)性強，沒有多余功能。（3）降低對工人技術等級的要求。各大企業(yè)不斷購進數控機床擴大再生產和替換陳舊設備，數控機床在企業(yè)中再不是鳳毛麟角，而是不斷提高普及率。并具有螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)機能。和縱向進給一樣步進電機與縱向滾珠絲杠間任何需一級齒輪減速，絲杠螺母與橫向施板任用一螺母座連接。分為三塊：手動操作、加工、編輯。該機床適用于加工形狀復雜，中小批量的零件。因此，在滿足傳動強度和剛度的前提下，應盡可能減小零件的慣性。因此，在數控的進給系統(tǒng)中廣泛采用。伺服電動機有兩條重要的特性曲線，一條是反映啟動頻率和負載轉矩關系的啟動頻矩特性曲線；一條是反映轉距與連續(xù)運行頻率之間關系的工作矩頻特性曲線。因此滑動絲杠螺母副的摩擦大、轉動效率低。機械傳動結構的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副的導軌．在數控機床進給系統(tǒng)中，為了減少摩擦阻力，普遍采用滾珠絲杠螺母副。（3）摩擦阻力小，動摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，易產生低速現象，磨損小，壽命長，精度保持性好。滾珠絲杠常用推力軸承支撐，以提高剛度（當滾珠絲杠的軸向負載很小時，也可以用角接觸軸承支撐） 。內循環(huán)如圖 3—2 所示： 121234圖 3—2 滾珠的內循環(huán)結構圖1－絲杠 2－反向器 3－螺母 4－滾珠外循環(huán)如圖 3—3 所示： 5678圖 3—3 滾珠的外循環(huán)結構圖1－絲杠 2－螺母 3－螺母座 4－圓螺母 5－圓螺母 6－墊圈 7－方鍵 8－滾珠（3）滾珠絲杠副的選用目前我國滾珠絲杠螺母副的精度標準為四級：普通級 A 、標準級 B、精密度級 J 和超精度級 C。4） 兩端裝止推軸承和裝向心軸承這種結構方式可使絲杠的熱變形轉化為止推軸承的預緊力，但設計時要注意提高止推軸承的承載能力和支架剛度。防護罩的形式有錐形套管，伸縮套管和折疊式的塑料或人造革防護罩等。傳動絲杠軸線上各聯軸套上的錐銷孔應按十字分布方式進行配作。安裝中要注意主軸脈沖發(fā)生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。fh硬度系數,HRC 為 60 時, f h為 1。4439。FL/ES式中 E彈性模量，對鋼 E=*106N/cm2。cm 2)對材料為鋼的圓柱形零件，其轉動慣量可按下式計算： J=*104D4L式中 D圓柱零件的直徑(cm)。m =m T0= F0L0*103/(2πη 0)=*6*103/(2π* )N 橫向進給系統(tǒng)的計算已知條件：工作臺重量：W=30kgf=300N時間常數:t=25ms滾珠絲杠基本導程:L 0=4mm 左旋快速進給速度:υmax=1m/min1 計算作用在絲杠上的最大動負載荷 FQ FQ=L1/3fwfhFP式中 F Q最大動載荷(N)；FP工作負載(N),指數控機床工作時實際作用在滾珠絲杠上的軸向力；fw運轉系數,一般運轉 fw取 ～。f`導軌上的摩擦系數,f`=～ 取 f`=.則 Fp=［*+*（+300）］N=當機床以線速度 υ=100m/min,進給量為 f=,車削直徑為 D=80mm 的外圓時絲杠的轉速 n=υf10 3/(πDL 0)=100**10 3/(*80*6)r/min=則 L=60nT/10 6=60**15000/106萬轉= 萬轉根據工作負載 Fp﹑壽命 L,計算出滾珠絲杠副承受的最大動載荷,取 fw=,fh=1 FQ=L1/3fwfhFP=**=由 F0查滾珠絲杠的產品樣本和《機床設計手冊》,杠的產品樣本,選擇滾珠絲杠的直徑為 32mm,型號為 N3204LH3,其額定動載荷是 6766N 其強度足夠用。+1039。cm 2)J1聯軸器轉動慣量 (cm2 ②負載轉矩計算及最大靜矩選擇 19 根據能量守恒原理，電動機等效負載轉矩 TF=FPL0*103/(2πη 0)=*4*103/(2π*)=m Tf= Wf`L0*103/(2πη 0)=300**4*103/(2π*) N/m 取[θ]=176。 主軸的變速反轉和制動床頭箱主要由主軸部件和背輪機構組成。為了避免主軸脈沖發(fā)生器光柵的破壞，在不加工螺紋時將其與傳動軸脫離，柔性連接即車床主軸與主軸脈沖發(fā)生器間用彈性元件連接。此外，由于主軸部件將直接裝夾刀具對工件進行切削，因而對加工質量及刀具壽命有很大的影響。一方面，要求過度過程時間要短，一般在 200 以內，甚至小于幾十秒；另一方面，要使過渡過程的前沿陡，上升率要大。因此，要求電動機必須具有較小的轉動慣量和大的制動轉矩，盡可能小的機電時間常數和啟動電壓。 ．④ 傳動裝置 包括減速箱和滾珠絲杠等。步進電動機開環(huán)伺服系統(tǒng)的定位精度是 ～；對精度要求高的大型數控設備，通常采用交流或直流，閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)． 進給系統(tǒng)的改造 進給伺服系統(tǒng)C6140 型數控車床傳動部分改造，拆除原有機床的坐標軸的機械傳動機構，步進電動機經齒輪或齒形結構、減速驅動絲杠帶動刀架縱向和橫向進給采用減速機構來可達到所需要的脈沖當量，還可滿足結構要求和增大扭矩，在步進電動機的力矩足夠大，且結構許可的情況下，減小轉