【正文】 給按鈕和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作和意外事故的緊急處理。 由圖 5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩頻特性可看 出，當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)， f 起 =2500HZ 時(shí)，M=100N根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選取第一系列中的模樹(shù) m=2壓力角=200 ∴ d1 =M1 z=2 32=64mm 22 2 40 80m m md z? ? ? ? 分度圓直徑 1ad = 1d +2ah =m(1z +2 *ah )=2(32+2? 1)=68 mm 2ad = 2d +2ah =m(2z +2*ah )=2(40+2? 1)=84 ㎜ *ah 齒頂高系數(shù)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： m≥ 1㎜時(shí)，正常齒制 *ah =1 齒根圓徑 1fd = 1d 2fh =m(1z 2*ah 2*c )=2(32? 22? )=59 2fd = 2d 2fh =m(2z 2*ah 2*c )=2(40? 22? )=75. *c 頂隙系數(shù) 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：≥ 1 mm 時(shí)，正常齒制 *c = 齒寬 b=d? 1d為了減小加工量，也為了裝配和調(diào)整方便，大齒齒寬應(yīng)小于齒輪齒寬，取21dbd??，則12 (5 ~ 10 )mmbb?? 取d?=1 所以 2 0 .5 6 4 3 2m m m mb ? ? ? 12 ( 5 ~ 1 0 ) 3 8m m m mbb? ? ? 所以減速齒輪參數(shù)為： 121 1 26 4 , 3 8 , 2 , , 3 2 , 3 2 , 4 020m m m m m m m m md b d zz? ? ? ? ? ? ? ? 大小齒輪的材料均為 40rG合金鋼，考慮到對(duì)傳動(dòng)要求和制造方便采用直齒傳動(dòng)從動(dòng)齒輪齒輪錯(cuò)齒輪法消除和間隙，熱處 理采用調(diào)壓處理，小齒輪 硬度 246ssHB HB? ，大齒輪 ： 硬度 220sSHB HB? 三、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 計(jì)算負(fù)載慣量的意義 慣量匹配條件 慣量匹配是指進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量相匹配。 ① 絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。在安裝時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整絲杠間隙，可用 百分表測(cè)出具體的間隙所在。 ④有可逆性 因摩擦因數(shù)小，所以不僅可將旋轉(zhuǎn)成直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，絲杠可螺母既可作為主動(dòng)件，也可作為從動(dòng)件。按用硬質(zhì)合金刀具半精車剛件的速度V=100m/min 在外圓車削中： Fy =（ ～ ） Fz =2808 = FX =（ ～ ） Fz =2808 =1404N 二、滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)及選型 滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn) 在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來(lái)改善摩擦特性。 四、進(jìn)給系統(tǒng)改造的要求 具有較高的定位精度、有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要 好、穩(wěn)定性要好，為了確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性。由計(jì)算機(jī)控制的電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)傳動(dòng)絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(kāi)及控制進(jìn)給方向。若 M2 向右結(jié)合，Ⅲ軸通過(guò)﹙ 2080 ， 5150 ﹚傳動(dòng)Ⅳ軸，圖 3 CA6140 車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 8 Ⅳ軸通過(guò)﹝ 2080， 5150﹞傳動(dòng)Ⅴ軸， Ⅴ軸通過(guò) 2658 傳動(dòng)Ⅵ軸（主軸） ，其傳動(dòng)路線表達(dá)式為 二．車螺紋進(jìn)給傳 動(dòng)系統(tǒng) 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。 2 加工時(shí)，主運(yùn)動(dòng)是工件和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具的縱向和橫向移動(dòng)。 溜板箱 溜板箱 6 與縱向滑板（床鞍）相連，溜板箱內(nèi)裝有縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給的傳動(dòng)換向機(jī)構(gòu)和快速進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。而中滑板相對(duì)于縱滑板作橫向移動(dòng)，用來(lái)帶動(dòng)刀具加工端面、切斷、切槽等。為此，在舊機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控化改造可以提高機(jī)床的使用性能、降低生產(chǎn)成本、用較少的資金投入而得到較大的經(jīng)濟(jì)效益 。因此得到了用戶廣泛的應(yīng)用 ,機(jī)床的數(shù)控化改造已成為滿足市場(chǎng)需求的主要補(bǔ)充手段 ,對(duì)中、小型企業(yè)來(lái)說(shuō)是十分理想的選擇。事實(shí)證明：機(jī)床的數(shù)控化改造可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10年以上的舊機(jī)床。我國(guó)機(jī)床役齡 10 年以上的占 60%以上； 10年以下的機(jī)床中，自動(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床不到 20%， FMC/FMS 等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60%以上）。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、 見(jiàn)效快的特點(diǎn)。 三、 市場(chǎng)分析 國(guó)內(nèi)資料分析 ,訂 購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng) ,往往不能滿足用戶的需要 ,而改造的數(shù)控機(jī)床能夠適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化和高精度的要求。 七、 綜合分析 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 4 數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床的改造是建立在微電子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，具有高可靠性、柔性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化、經(jīng)濟(jì)性可觀等特點(diǎn)。 2．刀架 四方刀架裝在小滑板上，而小滑板裝在中滑板上，縱滑板 可沿床身導(dǎo)軌縱圖 1 CA6140 車床外形圖 1— 主軸箱 2— 刀架 3— 尾座 4— 床身 5— 右床腿 6— 溜板箱 7— 左床腿 8— 進(jìn)給箱 6— 溜板箱 7— 左床腿 8— 進(jìn)給箱 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 5 向移動(dòng)，從而帶動(dòng)刀具縱向移動(dòng)，用來(lái)車外圓、鏜內(nèi)孔等。床身上面有縱向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和尾座縱向調(diào)整移動(dòng)的導(dǎo)軌。 二． CA6140 車床的加工特點(diǎn) 1 加工范圍較大。 M1處于中間，則Ⅰ軸空轉(zhuǎn)，即不傳動(dòng)左邊的 z51和 z56，也不傳動(dòng)右邊的 z50，Ⅱ軸的運(yùn)動(dòng)通過(guò)Ⅱ —— Ⅲ軸之前 的三對(duì)傳動(dòng)副「 3950 ，2258 ， 3050 」傳動(dòng)Ⅲ軸，Ⅲ軸有兩條路線可傳動(dòng)主軸，即通過(guò)Ⅵ 軸上的 M2 ， M2 向左滑移至 z63 與 z50 嚙合，使得Ⅲ軸通過(guò)﹝ 2080 ， 5050 ﹞ 直接傳 動(dòng)主軸Ⅵ軸，實(shí)現(xiàn)主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，即為 450～ 1400r/min。運(yùn)動(dòng)由齒輪副 2856 及聯(lián)軸節(jié)傳至光杠 XIX，再由光杠通過(guò)溜板箱中的傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別傳至齒輪齒條機(jī)構(gòu)或橫向進(jìn)給絲杠 XXVII，使刀架做縱向或橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給。（ 2）車床縱橫兩個(gè)方向的走刀量控制。此外，為了保證車床加工螺紋的功能和防止意外事故的發(fā)生，增加光電編碼器和電路中設(shè)置了保護(hù)電路。 一、切削力的計(jì)算 車床的主電動(dòng)機(jī)最大切削功率 P切 =P主 η K 式中 P主 —— 主電動(dòng)機(jī)功率， CA6140 車床 P主 = η —— 主傳動(dòng)系統(tǒng)效率，一般為 ～ ，取η = K—— 進(jìn)給系統(tǒng)功 率總效率 取 K= ∴ P切 = = 又 ∵ 切削力 P切 = 31060cFv? 式中 FC —— 主切削力（ N） V—— 最大切削速度（ m/min） 。有助于定位精度和剛度提高，既使反向也沒(méi)有空行程，反向定位精度高， 且傳動(dòng)平穩(wěn)。滾珠絲杠主要承受向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重，因此滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求較高。 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?= 64 ?= d1 —— 絲杠螺紋底 徑（ m）， d1 =d0 = =. ∴ 21m ax 2 1wdf EIF lf??= 2 1 122 3 .1 4 2 .0 6 1 0 11 5 0 0 3? ? ? ?= （ 5） 、剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，因此驗(yàn)算滿載時(shí)候的軸向變形量。 I= 21ZZ = 5 404 32? 因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大。 步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率： m a x1000 1 0 0 0 2 . 4 / m in 4 0 0 06 0 6 0 0 . 0 1kpVf 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? ?? ? ?? 150BF002 型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為 2800Hz ，允許的最高空載運(yùn)行頻率為 8000Hz 。副絲杠軸采用分移式，然后用套筒剛聯(lián)接。 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 d1 —— 絲杠螺紋底徑（ m）， d1 =d0 = =. ∴ 21m ax 2 1wdf EIF lf??= 2 1 1 522 3 .1 4 2 .0 6 1 0 7 .8 1 0 14 5 0 3?? ? ? ? ? ?= 剛度驗(yàn)算 （ 1） 、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。 計(jì)算絲杠的最大軸向進(jìn)給切削里 Fm 又因?yàn)?Fm=KFf+f’ (Fc+2FP +W) 式中 Ff、 Fp、 Fc—— 切削分力（ N） K—— 顛覆里矩影響取 K= F’ —— 導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)取 f’ = W—— 移動(dòng)部件的重量（ N） 代入式中： Fm= KFf+f’ (Fc+2P+W) = + (2808+2 1404+600) = ① 、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選取第一系列中的模樹(shù) m=2壓力角=200 ∴ d1 =M1z =2 15=30mm 22 2 30 60m m md z? ? ? ? 分度圓直徑 1ad =1d +2ah =m(1z +2*ah )=2(15+2? 1) =34 mm 2ad = 2d +2 ah =m(2z +2*ah )=2(30+2? 1)=64 *ah 齒頂高系數(shù)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： m≥ 1㎜時(shí)，正常齒制 *ah =1 齒根圓徑 1fd = 1d 2fh =m(1z 2*ah 2*c )=2(15? 22? )=50 2fd = 2d 2fh =m(2z 2*ah 2*c )=2(30? 12? )=50 *c 頂隙系數(shù) 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：≥ 1 mm 時(shí)，正常齒制 *c = 齒寬 b=d? 1d為了減小加工量，也為了裝配和 調(diào)整方便，大齒齒寬應(yīng)小于齒輪齒寬，取21dbd??，則12 (5 ~ 10 )mmbb?? 取d?=1 所以 2 0. 5 15 15 .5m m m mb ? ? ? 12 ( 5 ~ 1 0 ) 2 3m m m mbb? ? ? 所以減速齒輪參數(shù)為： 121 1 23 0 , 1 5 .5 , 2 , , 6 0 , 1 5 , 3 020m m m m m m m m md b d zz? ? ? ? ? ? ? ? 大小齒輪的材料均為 40rG合金鋼，考慮到對(duì)傳動(dòng)要求和制造方便采用直齒傳動(dòng)從動(dòng)齒輪齒輪錯(cuò)齒輪法消除和間隙，熱處理采用調(diào)壓處理，小齒輪 硬度 230ssHB HB? ，大齒輪 ： 硬度 250sSHB HB? 四、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 計(jì)算負(fù)載慣量的意義 參考同類型機(jī)床，初步選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 130BF001，其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 24 MJ =10 。 a) 起動(dòng)矩頻特性 b)運(yùn)行矩頻特性 圖 6 150BF002 步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控工程系 畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì) 26 第四 章 主軸及機(jī)床控制系統(tǒng)的改造 第一節(jié) 主軸電機(jī)的改進(jìn) 一、 主軸系統(tǒng)的改進(jìn) 在對(duì) CA6140 主軸的改進(jìn)過(guò)程中 ,主軸系統(tǒng)基本保留 .主軸電機(jī)采用 1PH7 系列 ,采用蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 1PH7 系列。 脈沖編碼器控制方式的特點(diǎn)： 控制方 式是非接觸式的，無(wú)摩擦和磨損，驅(qū)動(dòng)力矩小。此外，螺紋加工要經(jīng)過(guò)幾次切削才能完成，每次重復(fù)切削時(shí)，開(kāi)始進(jìn)刀的位置必須相同。作為 CA6140 車床的電動(dòng)刀架。數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌，從類型上仍是滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。為了減輕或平衡外力的影響，數(shù)控機(jī)床常采用加大導(dǎo)軌面的尺寸提高剛度。 二、 X， Z軸的限位輸入端設(shè)置為負(fù)邏輯 經(jīng)過(guò)分析現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的限位控制電路的缺陷，想出一種新的限位控制方式，既負(fù)邏輯