【正文】 的要求較普通的加工精度提高了一倍，達(dá)到5um；精密加工精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，超精密加丁精度進(jìn)入納米級(jí)()，加工表面粗糙度Ra=。2）智能化在數(shù)控系統(tǒng)中智能化的內(nèi)容包括：①為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；②為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算等：③簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化；④智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容等。這是由于加工過(guò)程自動(dòng)化，不受人的情緒和疲勞影響的結(jié)果。(6) 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。 機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義與市場(chǎng)前景目前在我國(guó)400余萬(wàn)臺(tái)機(jī)床擁有量中，機(jī)床數(shù)控化率不到3%，而陳舊普通機(jī)床占到60％之多。這里的成本包括數(shù)控系統(tǒng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等。插補(bǔ)速度要充分考慮被改造機(jī)床本身的內(nèi)在素質(zhì)，如剛性、抗震性、耐磨性等，不宜過(guò)高。采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，利用磁力傳感器檢測(cè)定位。其定位精度為177。2 數(shù)控機(jī)床及控制方式 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。(2) 數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)，它接受控制介質(zhì)輸入的信息，經(jīng)過(guò)處理與運(yùn)算去控制機(jī)床動(dòng)作。(1) 開環(huán)控制形式如圖22是典型的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，其中沒(méi)有位置檢測(cè)反饋裝置，指令是單方向傳送的，并且指令發(fā)出后，不再反饋回來(lái)，故稱開環(huán)控制?？刂凭缺乳]環(huán)控制的要差，但控制系統(tǒng)調(diào)試維修方便。(3) 進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，控制脈沖頻率就能調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。功率驅(qū)動(dòng)器是一功率開關(guān)電路，其作用就是將從脈沖分配器送來(lái)的弱電信號(hào)經(jīng)功率放大，控制步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)繞組電流按一定的順序切換，步進(jìn)電機(jī)按要求運(yùn)轉(zhuǎn)。X5032數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3) 二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng) 雖然此種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修費(fèi)用高，但和以上兩種驅(qū)動(dòng)方式比，變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu)，可以使用可調(diào)的交、直流無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪變速后，實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍增加，且能滿足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，因此選用二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng)作為主傳動(dòng)的變速方式。圖2．15 電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩特性圖，電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)功率隨轉(zhuǎn)速降低而減小，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于ndmin時(shí)因功率的減小而不能利用，實(shí)際可用的電機(jī)最低轉(zhuǎn)速取決于機(jī)床所要求的最小切削功率和電機(jī)的額定輸出功率。換言之，變速范圍一定，當(dāng)分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比ψm=ψf時(shí)，需串聯(lián)的變速組數(shù)最小。表示，Zj+Zj39。(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，表21可知，取η=，電動(dòng)機(jī)功率Pd為12KW，則I軸上所傳遞的扭矩為T1：(3）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）可知：載荷系數(shù)K=KAKVKαKβ初選載荷系數(shù)Kt=由表101選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。(7) 由表106查的材料的彈性影響系數(shù)。應(yīng)該注意這樣求得直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中，附錄六 滾動(dòng)軸承，附表61，可知，選取與軸徑相配合的軸承的內(nèi)徑為dmin=35mm。分析三根軸的受力，和軸上齒輪的尺寸，綜合考慮，軸承與第一個(gè)齒輪間的距離取l0=105mm。后軸頸D2=77～，初選D2=85mm；功率P/KW升降臺(tái)銑床D1509060906095901051001152) 主軸內(nèi)孔直徑d的確定銑床主軸內(nèi)孔可以通過(guò)拉桿來(lái)拉緊刀桿等。如圖24所示為主軸。支承跨距過(guò)小，主軸的彎曲變形固然較小，但因支承變形引起主軸前軸端的位移量增大；反之，支承跨距過(guò)大，支承變形彎曲引起主軸前軸端的位移量盡管減小了，但主軸的彎曲變形增大，也會(huì)引起主軸前軸端較大的位移。同樣的道理取該第二個(gè)齒輪的齒寬b=24mm，齒輪與滑移齒輪的一個(gè)極限位置之間位移l1=206mm,為了避免滑移齒輪在滑移的過(guò)程中發(fā)生干涉，取間隙距離為l2=56mm，軸II的示意圖如下：圖23 軸IIl 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸伸量a和主軸主要支承間的跨距L。取該齒輪的齒寬為b=26mm，齒輪與滑移齒輪的一個(gè)極限位置之間位移為l1=53mm,為了避免滑移齒輪在滑移的過(guò)程中發(fā)生干涉，取間隙距離為53mm，滑移齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖： 圖22 滑移齒輪由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，：b=6；軸I示意圖如下：圖23 軸Il 軸II的部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)由以上計(jì)算可知，軸徑的最小直徑dmin=35mm。因?yàn)槟?shù)m=3,da160mm,并且有滑移齒輪，所以該軸上有兩個(gè)鍵槽，即軸的最小直徑dmin：dmin=（）=取dmin=31mm3) 軸III的參數(shù)的確定由于最小傳動(dòng)比，可知，軸III的計(jì)算轉(zhuǎn)速n3=83r/min；軸IIT上所受到得扭矩T3：選擇軸的材料為45鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表153可知，其[τT]=2545MPa，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件：τT=因?yàn)橹鬏S是空心的，所以，查表153，對(duì)于空心軸，則：由上式可得軸III的直徑當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)該增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，對(duì)于直徑d100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%，有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大7%，對(duì)于直徑小于d100mm時(shí)，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增加5%7%，有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%15%，然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。(6) 由表1021d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa。由傳動(dòng)比知，軸I的計(jì)算轉(zhuǎn)速n1=由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh==N2=109(10) 由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=；KHN2=(11) 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由（1012）得：[σH]1=[σH]2=(12) 試算小齒輪分度圓d1，代入[σH]中較小的值(13）計(jì)算圓周速度v(14）計(jì)算齒寬b(15) 計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高(16) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=，7級(jí)精度，由圖108查的動(dòng)載荷系數(shù)Kv=；直齒輪，KHα=KFα=1；由表102查得使用系數(shù)KA=；由104用插值法查的7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)KHβ=由，KHβ==；故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ==(17) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得(18) 計(jì)算模數(shù)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（105）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa；由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=，KFN2=；(1) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得[σF]1=[σF]2=(2) 計(jì)算載荷系數(shù)K故載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ==(3) 查齒形系數(shù)由表105查得YFa1=；YFa2=(4) 查取齒形系數(shù)由表105查得YSa1=；Ysa2=(5) 計(jì)算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。然后根據(jù)最小傳動(dòng)比或最大傳動(dòng)比中的小齒輪確定k的值，確定各齒輪的齒數(shù)。段與段值間是等比的，比值就是分級(jí)傳動(dòng)的公比。所以Pm=Fv≈Fzv=πd0nd/(601000)=π271500/(601000)==，取總效率η=，則初選電動(dòng)機(jī)功率Pd=電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nd=1500/min；額定最高轉(zhuǎn)速為ndmax=4500r/min；最低轉(zhuǎn)速ndmin=45r/min；(3) 主軸電動(dòng)機(jī)的功率的確定由2中初選電動(dòng)機(jī)功率Pd為12KW，則電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍Rdp=ndmax/nd=4500/1500=3X5032主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速=83r/min主軸恒功率調(diào)速范圍Rnp=nmax/nj=4500/83=≈54因此，主軸要求的恒功率變速范圍Rnp遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率變速范圍Rdp，所以在電動(dòng)機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍。又因?yàn)閾Q向器和電刷，在運(yùn)行中容易出故障。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 主傳動(dòng)的變速方式的選擇主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速(速度)和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和制動(dòng)等。而脈沖發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)的頻率則確定了進(jìn)給速度，進(jìn)給速度V與脈沖發(fā)送頻率f有如下關(guān)系：其中V進(jìn)給速度(m/s)；f脈沖發(fā)送頻率(Hz)；δ脈沖當(dāng)量(mm)。脈沖信號(hào)源是一個(gè)脈沖發(fā)生器，脈沖的頻率可以連續(xù)調(diào)整，送出的脈沖個(gè)數(shù)和脈沖頻率由控制信號(hào)控制。其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格的成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步。開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，容易維修，成本較低，但控制精度不高，適宜于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造。轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。其中實(shí)線部分為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床框圖，上述系統(tǒng)再加上虛線部分，就構(gòu)成具有測(cè)量反饋功能的閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床框圖。(3) 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用AT89C58單片機(jī)控制系統(tǒng)。低檔轉(zhuǎn)速為2701500r/min，高檔轉(zhuǎn)速為15004500r/min，在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。加工程序的掉電保護(hù)能力。即輸入時(shí)可以檢索、修改，檢索時(shí)可以修改、輸入，并且自動(dòng)顯示程序段號(hào)。因此如何用較少的費(fèi)用，獲得具有數(shù)控功能的機(jī)床就成為一個(gè)值得探討的問(wèn)題。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3，以大型的龍門加工中心為例，進(jìn)口新的需要10005000萬(wàn)元，而升級(jí)改造只需要100～500萬(wàn)元，僅占成本的1/10，且交貨期短。這是自動(dòng)化帶來(lái)的效果(可以自換刀)，如加工中心，在工件裝夾好后，可實(shí)現(xiàn)鉆、銑、攻絲、擴(kuò)孔等多工序的加工。(2) 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言．如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率P(t)=99％以上的話，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。但是我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，許多企業(yè)財(cái)力薄弱，不可能花費(fèi)大量的資金添置許多全新的數(shù)控機(jī)床，同時(shí)大量的通用機(jī)床不可能全部淘汰。如華中I型等數(shù)控系統(tǒng)，都具有多軸聯(lián)動(dòng)功能，快速進(jìn)給速度在1．67m／s以上，具有較強(qiáng)的通信、管理功能。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生(Remanufacmring)業(yè)。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC、FMS以及CIMS等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)?？梢詫?shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。因?yàn)殚_發(fā)一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床的周期比較長(zhǎng)，不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)剛度好、抗振性好、滑動(dòng)面的摩擦阻力小以及傳動(dòng)元件的間隙小等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò)“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”， 從20世紀(jì)70年代開始，由于打破國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件不斷改善，我國(guó)的數(shù)控銑床等數(shù)控技術(shù)全面開展，并成功研制了一些簡(jiǎn)單的數(shù)控銑床。國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是各國(guó)制造生產(chǎn)能力及機(jī)械制造裝備的競(jìng)爭(zhēng)。s accurate localization is to be realized, As soon as the numerical control system sends the instruction signals. The frequency conversion and alternating current motor is substituted with step less speed regulation to the main drive. Rotation speed of lower grade is 1583r/min and higher grade834500r/min．Step less speed regulation can be realized within all the grades. Compared to the mechanical structure of the original upright milling Machine, it is suppleness, because the function of speed conversion is taken mainly or all by main axle motor39。s mechanical include the design and the calculation of the servo drive system, of the lead screw nut pair, parameters calculation of the main drive system, and its structure design. in the design of the feed motion39。低檔轉(zhuǎn)速為2701500r/min，高檔轉(zhuǎn)速為15004500r/min，在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。絲杠拆去，換上滾珠絲杠，并由齒輪箱與滾珠絲杠連接，改造后的X5032銑床的定位精度為177。 指導(dǎo)教師 簽字（蓋章）年 月 日根據(jù)審查，準(zhǔn)予參