【正文】 6 3 2 4 4 0 4 8 5 9 55 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 4 8 1 8f I i i m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?縱 基 倍主 軸 ? 基 倍 橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量為縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量的一半。 、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 車削內(nèi)、外圓柱表面時(shí)，可使用機(jī)動(dòng)的縱向進(jìn)給車削端面時(shí)，可使用機(jī)動(dòng)的橫向進(jìn)給。 4 在車削加工過程中切屑和刀具之間的劇烈擠壓和摩擦，以及刀具與工件之間的摩擦，產(chǎn)生了大量的切削熱，但大部分熱量被切屑帶走，所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。也可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類和盤套類零件的加工；能車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、各 種環(huán)槽、成形面及端面；能車削常用的米制、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，也可以車削加大螺距螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)螺距及較精密的螺紋；還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場(chǎng)合。機(jī)械制造業(yè)的規(guī)模的水平是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。 根據(jù)我國(guó)機(jī)床擁有量大、生產(chǎn)規(guī)模小的具體國(guó)情 ,采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造 ,對(duì)提高我國(guó)機(jī)械加工的數(shù) 控化率 ,提升擁有大量普通機(jī)床的國(guó)有企業(yè)的加工能力 ,具有重要的意義。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面 車削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。 CA6140 車床的加工特點(diǎn) 1 加工范圍較大。若 M2 向右結(jié)合，Ⅲ軸通過﹙ 2080 ， 5150 ﹚傳動(dòng)Ⅳ軸，Ⅳ軸通過﹝ 2080 ， 5150 ﹞傳動(dòng)Ⅴ軸， Ⅴ軸通過 2658 傳動(dòng)Ⅵ軸（主軸） ，其傳動(dòng)路線表達(dá)式為 6 CA6140 型臥 式車床的螺紋進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)可車削米制，模數(shù)制，英制和徑節(jié)制 4 種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，另外還可以加工大導(dǎo)程螺紋，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋及較精密螺紋以及右旋，左旋螺紋。溜板箱內(nèi)的雙向齒式離合器 8M 及 9M 分別用于縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的接通、斷開及控制進(jìn)給方向。由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，所以縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)整體剛性優(yōu)于從前，所以采用一級(jí)齒輪減速裝置。滾珠絲杠副是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副，其結(jié)構(gòu)原理如圖 21 所示。 ⑤使用壽命長(zhǎng) 滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，去滾道表面淬火硬度達(dá) 6060HRC，表面粗糙 度值小，而且是滾動(dòng)摩擦，故磨損很小、使用壽命長(zhǎng)。 珠絲杠副的選用 滾珠絲杠副的選擇主要是工件負(fù)載必小于滾珠絲杠的額定動(dòng)負(fù)載 Cm(N)即必須滿足 CCm。 21m ax 2 1wdf EIF lf?? （ 26） 式中 E—— 絲桿材料彈性量，對(duì)綱 E=179。 211 1 . 7 9 1 0 0 . 0 0 4 444 mm?? ?? ? ? ? ? ? ② 滾珠與螺紋接觸變形量 2? ，此項(xiàng)變形占總變形量的比重也教大，當(dāng)對(duì)絲杠加有預(yù)緊力且預(yù)緊力為軸向最大載荷的 1/3 時(shí)，之值可減少一半， 又∵ 2 01 3 mwyFd F Z??? （ 29） 式中 mF —— 軸向工作載荷（ N） yF —— 預(yù)緊力 wd —— 滾珠直徑 Z? —— 滾珠數(shù)量其為圈數(shù) K列數(shù) Z每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù) 17 外循環(huán) Z= 0 3wdd? ? d0 —— 滾珠絲杠公稱直徑 2 23 01 3 mwyFd F Z??? =23 ( )?? ?????? 據(jù)上所訴，實(shí)際變形量為 : 22 2????= ③ 支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形 3? 支撐滾珠絲杠的軸承為 8107 型推力軸承，幾何參數(shù) d1 =35mm，滾球直徑 mm? 滾動(dòng)體數(shù)量 QZ =18 軸承的軸向接觸變形 3? 為： 3 223 mZdF?? （ 210） 2 2333 22 2 5 1 4 . 80 . 0 0 4 0 . 0 0 2 4 0 . 0 0 2 4 3 . 1 3 1 6 0 . 0 0 7 5 1 66 . 3 5 1 8mF mmdZ? ? ? ? ??mm 因施加預(yù)緊力，故實(shí)際變形量 3311 0 . 0 0 7 5 1 6 0 . 0 0 3 7 5 822??? ? ? ? ?mm 注意 mF 單位為 kg ∴總變形量 ? =1? +?2+? 3 =++0041+= 18 又有前面已知條件可得： ＜ 。 條件是： 1〈 MJJ 〈 4 式中： MJ —— 伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ）可有伺服電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)查出。 查資料得，步進(jìn)電機(jī)為五項(xiàng)十帕?xí)r，m ax0. 95 1qjMM? ?? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjM = 6 2 6 . 1 7 9 6 5 8 . 4 . 6 . 5 8 .0 . 9 5 1 0 . 9 5 1M N c m N m? ? ?起 按次最大靜力矩， 150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為 .Nm大于所需最大靜力矩，可作為出選型號(hào)。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)主要分為切削力的計(jì)算、滾珠絲杠副的選擇、減速 齒輪的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的確定等。 1404+600) = 壽命 L 最大切削里 F 的進(jìn)給速度 Vs 可取最高進(jìn)給速度的 1/2——1/5（取為 1/3），縱向最大進(jìn)給速度為 ,絲杠導(dǎo)程 Lo=6mm，則絲杠轉(zhuǎn)速為： 01100 0 3 205vsn L ??? ? ?r/min 絲杠使用壽命時(shí)間一般為 15000h，則絲杠的壽命 L為 L=66010nT=660 20 150010??=18 載荷 Cm 當(dāng)量動(dòng)載荷 Cm選用滾珠絲杠直徑 do時(shí)，必須保證絲杠工作時(shí)，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn) 106 轉(zhuǎn)后，在它的滾道上下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)濁現(xiàn)象。 f1 —— 絲杠的支承方式系數(shù)， f1 = fwd —— 許用穩(wěn)定性安全系數(shù)， fwd =3 I—— 絲杠截面慣性矩（ m4 ） I= 4164d?= ? = 10?? m4 d 1 —— 絲 杠 螺 紋 底 徑 （ m ）， d 1 =d 0 w = 179。因橫向留板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采取貼速導(dǎo)軌減小摩擦力，從而取減小最大牽引力。 21111 2 . 5 2 1 0 0 . 0 0 6 344 mm?? ?? ? ? ? ? ? ②、滾珠與螺紋接觸變形量 2? ，此項(xiàng)變形占總變形量的比重也教大，當(dāng)對(duì)絲杠加有預(yù)緊力且預(yù)緊力為軸向最大載荷的 1/3時(shí)，之直可減少一 32 半， 又∵2 01 3 mwyFd F Z??? 式中 mF —— 軸向工作載荷（ N） yF —— 預(yù)緊力 wd —— 滾珠直徑 Z? —— 滾珠數(shù)量其為圈數(shù) K列數(shù) Z每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù) 外循環(huán) Z= 0 3wdd? ? d0 —— 滾珠絲杠公稱直徑 2 01 3 mwyFd F Z??? = 32325 45 .2 3. 30 87 6 0. 01 402. 5 20 13 07 98 853. 17 5 16 84 .8 ( )3. 17 5? ?????? 據(jù)上所訴，實(shí)際變形量為 : 22 2????= ③、支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形 3? 支撐滾珠絲杠的軸承為 8102 型推力軸承，幾何參數(shù) d1 =15mm，滾球直徑 mm? 滾動(dòng)體數(shù)量 QZ =12 軸承的軸向接觸變形 3? 為： 33 2 2333 22 2 5 4 5 . 20 . 0 0 2 4 0 . 0 0 2 4 0 . 0 0 2 4 2 1 . 1 0 . 0 5 0 64 . 7 6 3 1 2mF mmdZ? ? ? ? ? ??mm 因施加預(yù)緊力，故實(shí)際變形量 3311 0 . 0 5 0 6 0 . 0 2 5 322??? ? ? ? ?mm 注意 mF 單位為 kg ∴總變形量 ? =1? +?2+? 3 =++= 又有前面已知條件可得： ＞ 。 查資料得，步進(jìn)電機(jī)為五項(xiàng)十帕?xí)r，m ax0. 95 1qjMM? ?? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjM = 1 0 2 .5 4 1 0 7 .8 2 .0 .9 5 1 0 .9 5 1M N cm??起 其次最大靜力矩， 130BF001 型步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為 .Nm大于所需最大靜力矩，可作為出選型號(hào)。 初選主軸電機(jī)型號(hào) 選主軸電機(jī)的型號(hào)為： SIMODRIVE 系列交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)為1HP6167— 4CB4，連續(xù)負(fù)載 PH/KW=，間隙負(fù)載（ 60%） /KW=。 圖 31 交流主軸電動(dòng)機(jī)的特性 8642030min 工作連續(xù)工作P/KW20226000 10000 12022n/(r/min) 41 第 四 章 刀架的選型 改造刀架的目的 CA6140 普通車床的上帶有手動(dòng)刀架。選擇合適以后再?zèng)Q定被改造設(shè)備的 其他相關(guān)部分的 結(jié)構(gòu)和尺寸。 （ 1） . 根據(jù)加工零件材料選 45度鋼。 經(jīng)過工藝分析與處理，選擇直徑為 55mm 外圓和左端面定位，用三抓卡盤夾緊直徑為 50mm外圓。 （ 3） .手動(dòng)低速度旋轉(zhuǎn)主軸，檢驗(yàn)機(jī)床狀態(tài)。注意：選移動(dòng) Z軸，再移動(dòng) X 軸以避免碰撞尾座。每周對(duì)整機(jī)進(jìn)行一次較徹底的清掃及擦拭。否則，可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備或人身事故，造成嚴(yán)重的后果。 經(jīng)過這段時(shí)間，我發(fā)現(xiàn)數(shù)控改造是一個(gè)系統(tǒng)工程，人員配備十分重要。 畢業(yè)設(shè)計(jì)這一兩個(gè)月來收獲頗豐，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對(duì)書本上的知識(shí)有了更深的理解，也讓我把書本上學(xué)到的知識(shí)更好的應(yīng)用到實(shí)際上來。人員太少不利于開展工作，人員太多也容易引起混亂。 （ 2）、定期更換直流電動(dòng)機(jī)碳刷，避免換向器表面腐蝕，引起換向性能不良造成整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。有些部位需要定時(shí)清掃和擦拭，如冷卻裝置的防塵墊、壓縮空氣系統(tǒng)的過濾氣芯、冷卻液箱中殘存的切削等。 G90 X_Z_F— ） N010 G00 ；（為了避免經(jīng)常車削長(zhǎng)度為 25mm 的短面，加一條 G00 。 （ 5） .根據(jù)工藝制定，裝夾刀具并測(cè)量刀具位置補(bǔ)償值。 為了達(dá)到圖紙的要求的尺寸和表面的粗糙度，考慮分為粗車端面、直徑為 20mm處尺寸和錐面。位置精度選擇 CL— 20 高精度數(shù)控車床，系統(tǒng)為C6140改裝的數(shù)控車床。在 實(shí)際調(diào)整中，可以把車床處于最大工作負(fù)載，使絲杠內(nèi)部仍不產(chǎn)生間隙或者間隙量小于 ，而且運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，并以此作為螺母間隙調(diào)整裝置預(yù)緊的判斷標(biāo)準(zhǔn)。 刀架的工作過程 刀架的動(dòng)作順序：電動(dòng)機(jī)（三相異步微型電動(dòng)機(jī)）→減速機(jī)構(gòu)（蝸輪蝸桿）→上升機(jī)構(gòu)（螺旋機(jī)構(gòu)）實(shí)現(xiàn)刀架抬起→刀架旋轉(zhuǎn)→電器信號(hào)確定（霍爾元件）→電機(jī)反轉(zhuǎn)→粗定位（反靠攏）→刀架下降→精定位→刀架壓緊→ 換刀終了信號(hào)→執(zhí)行加工程序 刀架的工作原理 在加工過程中，選刀時(shí)在程序中輸入被選刀具的的 TXX（刀具號(hào)）和 DXX（刀沿號(hào)）。 40 主軸電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范 圍 m a x m in/ 800 0 / 500 0 n n? ? ? 所以選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)的調(diào)速范圍滿足主軸所要求的調(diào)速范圍。 步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率： m a x1000 1 0 0 0 1 . 2 / m in 4 0 0 06 0 6 0 0 . 0 0 5kpVf m m H z? ?? ? ?? 1000 1 0 0 0 0 . 6 / m in 1 0 0 06 0 6 0 0 . 0 1Se Vf m m H z? ?? ? ?? 電動(dòng)機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為 3000Hz ，最高空載運(yùn)行頻率為16000Hz 。 ∴此變形量滿足設(shè)計(jì)要求 [ 3 ] 根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的要求，縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 ，滾珠絲杠導(dǎo)程 L0 =5mm，及初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 ，傳動(dòng)比為 0 .7 5 5 3 02 .0 43 6 0 0 .0 0 5 1 5i ?? ? ?? 因?yàn)?I5,故可為一級(jí)齒輪傳動(dòng)。 +179。 1? 在總變形量中占的比重教大 . 010l Ll? ??? 式中 l —— 滾珠絲杠支撐間的受力長(zhǎng)度 (mm) 0l —— 滾珠絲杠的導(dǎo)程 (mm) 0l?—— 在工作載荷作用引起的導(dǎo)程變化量 (mm) 28 又∵ EALFl m 00 ??? 式中 mF 軸向平衡載荷 E 材料彈性模量 鋼 = 10 ( / )N mm?