【正文】 徑取 18mm,輸出軸軸徑取 25mm 對于橫向輸入軸： D 輸入 =3 ][5?T （ 312） =345160005? =12mm 橫向輸入軸軸徑可取 18mm，輸出軸軸徑可取 25mm。+10180。 ．橫向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 (1)型號(hào)選擇 1) 最大工作載荷計(jì)算 由于導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則： k= f ′= ， Fl 為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷， Fl=2144N ， Fv=5360N ， Fc=1340N ， G=60kg ， t=15000h，最大工作載荷： F m=kFl+ f ′(Fv+2Fc+G) =? 2144+(5360+2? 1340+? 75) = 2)最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算 v 橫 =1400r/min ? mm/min n橫絲 = v 橫 ? 1/2 / L。)=92% (36) 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。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為 CD63 ，主要參數(shù)為 Dw=,L。Lv1000 。 由于原普通 CA6140 車床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌，則用公式 32計(jì)算工作載荷的大小。并可消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)緊拉伸以補(bǔ)償熱膨脹，能獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 滾珠絲杠副在工作過程中摩擦阻力小，靈敏度高，而且摩擦系數(shù)幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，啟動(dòng)摩擦力矩與運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩的差別很小。刀架體積小，重復(fù)定位精度高，適用于強(qiáng)力車削并安全可靠。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?在齒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。 (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)具體情況對主軸邊速箱進(jìn)行改造。 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。 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。 (3) 翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC 進(jìn)行更新。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。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 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。 在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。 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。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6％。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。當(dāng)變更加工對象時(shí)只需要換零件加工程序，無需對機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。 (2)縱向和橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇。 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。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)。 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。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。但用這種方法調(diào)整的齒輪傳動(dòng)有較好的傳動(dòng)剛度，而且結(jié)構(gòu)比較簡單。掛輪箱、走刀箱拆除，在此兩個(gè)位置分別裝控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器和拖板軸向伺服元件功率步進(jìn)電機(jī)及減速箱。正逆?zhèn)鲃?dòng)的效率幾乎可高達(dá) 98%。實(shí)踐證明，滾珠絲杠副的使用壽命比普通滑動(dòng)絲杠副高 5~6倍。且深抗力 Fy 與縱向進(jìn)給方向垂直，影響加工精度或已加工表面質(zhì)量。 =12mm；fm 為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)是有沖擊振動(dòng)，所以取 fm=。圈數(shù) ? 列數(shù) ? 1 (3) 縱向滾珠絲杠的校核 1)傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ? η =tgλ /tg(λ +φ )=tg2186。 3)壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作負(fù)載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱 向屈曲，即失穩(wěn)。 L。 ? 320/? 104 ? π ? 25178。 ．減速器箱體尺寸 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 a= ? 下箱體壁厚 ? ? =+3≥ 8 則 ? =8 上箱蓋壁厚 1? 1? =+3≥ 8 則 1? =8 地角螺釘數(shù)目 n 由于 a≤ 250mm n=4 地角螺釘直徑 df=+12 取 df=M8 齒輪端面與內(nèi)箱壁最小距離 ? 2=? =8mm 減速齒輪 第一 對齒 n45 與 n45 嚙合 計(jì)算公式為： 1D = 0D =(D2+D1) L=(~)d 一般取 l=b C= 但是不小于 10 R= N= mn 為模數(shù) ? 。 =(D2+D1)=(40+)= d。 +(~3)d3 4D =(~)D d。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將基本額定壽命一百萬轉(zhuǎn)（ 106 r）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷 C。 1 0 1 2 2 當(dāng)量動(dòng)載荷式中 Fr為徑向載荷， N； Fa為軸向載荷， N； X， Y分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)，可由上表查出。而 ? =90176。 若已知軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 P和預(yù)期使用壽命 L’ h，則可按下式求得相應(yīng)的計(jì)算額定動(dòng)載荷 C’ ,它與所選用軸承型號(hào)的 C 值必須滿足下式要求： C≥ p? ,16670nlhN (313) 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 表 滾動(dòng)軸承預(yù)期使用壽命的薦用值 使用條件 預(yù)期使用壽命 h 不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備 短期或間斷使用的機(jī)械，中斷使用不致引起嚴(yán)重后果，如手動(dòng) 機(jī)械，農(nóng)用機(jī)械，裝配吊車，自動(dòng)送料裝置 間斷使用的機(jī)械，中斷使用將引起嚴(yán)重后果，如發(fā)電站輔助設(shè)備，流水作業(yè)的傳動(dòng)裝置，帶式運(yùn)輸機(jī)，車間吊車 每天 8 小時(shí)工作的機(jī)械，但經(jīng)常不是滿載荷使用，如電機(jī)，一般齒輪裝置，壓碎機(jī)，起重機(jī)和一般機(jī)械 每天 8 小時(shí)工作，滿載荷使用，如機(jī)床，木材加工機(jī)械，工程機(jī)械，印刷機(jī)械，分離機(jī)，離心機(jī) 24 小時(shí)連續(xù)工作的機(jī)械，如壓縮機(jī)，泵， 電機(jī)，軋機(jī)齒輪裝置， 紡織機(jī)械 24 小時(shí)連續(xù)工作的機(jī)械，中斷使用將引起嚴(yán)重后果，如纖維機(jī)械，造紙機(jī)械，電站主要設(shè)備，給排水設(shè)備，礦用泵，礦用通風(fēng)機(jī) 300~3000 3000~8000 8000~12020 10000~25000 20200~30000 40000~50000 ? 100000 由上表查得為 20200 小時(shí) 則額定動(dòng)載荷 C’ =?1662039。 初選電機(jī)型號(hào)為 :90BYG5502 具體參數(shù)如表 所示： 表 ： 縱向電機(jī) 步距角 相數(shù) 驅(qū)動(dòng)電壓 電流 90BYG5502 5 50V 3A 靜轉(zhuǎn)矩 空載起動(dòng)頻率 空載運(yùn)行頻率 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 重量 2200 ≥ 30000 40 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 41 電機(jī)簡圖 矩頻特性： kaM =J?? =J? tn60max2? ? 102? () 由于： nmax=360maxp bv? ?(r/min) 則： Mka=J? ???? 21060360 m ax2 pt bv ???() 式中： J? 為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） 。 (1)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 Js=Js/i2 ， i為絲杠與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比 由于 i=1 則 : Js= L? 103? =()4 170? 103? =( ) (2)工作臺(tái)質(zhì)量折算 工作臺(tái)是移動(dòng)部件，其移動(dòng)質(zhì)量慣量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)量 JG:JG=（ ?2。 L=130mm 查表得： JD=4 綜上可知： J ? =JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45 （ 43） = 又由于 V =? 1600 =2236mm/min 則： Mka=? 6 0 3 3 ??? ??? ? 102? = (3)力矩的折算： 1） Mkf 空載摩擦力矩 Mkf= i2 39。 2 ) （ 45） 式中： Fyj為滾珠絲杠預(yù)加負(fù)載，即預(yù)緊力，一般取 1/3Fm。 ,fn 為起始加速時(shí)，加速終了時(shí)的頻率（ Hz） 由于 Jr=? 10 3? Jl= β =176。 =6mm η = ? kfM = ?? ??? =() 2)附加摩擦力矩 M。 Mka=50? 2??? ??? ? = Mkq=Mka+Mkf+M0 =++115= 又 Mkq≤λ Mjmax 步進(jìn)電機(jī)為五相十拍 λ = Mjmax= Mkq=? 16= 所以此步進(jìn)電機(jī)符合條件 (4)上升時(shí)間校核 t=)( )( TlTcpJlJr ?? ?(fnf0) Jr=? 103? Jl=? 103? β =? Tcp= Tl= f0=2500Hz fn=35000Hz ? t= )2 ( )( 33 ?? ???? ?? ? (350002500) = 合乎要求 5 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì) 35 5 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì) 刀架的工作原理 回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān) 10 中的某一個(gè)選通 ,當(dāng)磁性板11 與被選通的霍爾開關(guān)對齊后 ,霍爾開關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn) ,插銷7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤 6地槽中進(jìn)行粗定位， 上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng) ， 電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn) ，使其在該位置落下， 通過螺母絲桿機(jī)構(gòu) 8使上刀架移到齒盤 5 重新嚙合 , 實(shí)現(xiàn)精確定位。 因?yàn)殡妱?dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KHN=，則 [σH]= KHN[σH]‘= 268=≈ 247MPA (54) （ 6）計(jì)算中心距 23 1 6 0 2 . 71 . 2 7 3 5 3 8 . 2 ( ) 2 4247a m m?? ? ? ? (55) 取中心距 a=50mm， m=，蝸桿分度圓直徑 d1=，這時(shí)1da =，從而可查得接觸系數(shù) 39。 鍵的選取與校核 考慮到 d5=105