【正文】 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，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1da =，從而可查得接觸系數(shù) 39。 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 自動回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 35 5 自動回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 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。 ,fn 為起始加速時，加速終了時的頻率（ Hz） 由于 Jr=? 10 3? Jl= β =176。 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。 初選電機(jī)型號為 :90BYG5502 具體參數(shù)如表 所示： 表 ： 縱向電機(jī) 步距角 相數(shù) 驅(qū)動電壓 電流 90BYG5502 5 50V 3A 靜轉(zhuǎn)矩 空載起動頻率 空載運(yùn)行頻率 轉(zhuǎn)動慣量 重量 2200 ≥ 30000 40 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（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? 為傳動系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量（ ） 。而 ? =90176。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將基本額定壽命一百萬轉(zhuǎn)（ 106 r）時軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動載荷 C。 =(D2+D1)=(40+)= d。 ? 320/? 104 ? π ? 25178。 3)壓桿穩(wěn)定性驗算 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)。 =12mm；fm 為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因為此時是有沖擊振動，所以取 fm=。實(shí)踐證明，滾珠絲杠副的使用壽命比普通滑動絲杠副高 5~6倍。掛輪箱、走刀箱拆除，在此兩個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。因為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動而沒有位置檢測和信號反饋，故實(shí)際移動值和系統(tǒng)指令值如果有差別就會造成加工誤差。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)動功率更大的特性指標(biāo)。 (2)縱向和橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇。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)。 6年后，即在 1952 年，計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床。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（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。 (3) 翻新，為提高精度、效率和自動化程度，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。 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。柔性調(diào)整法是指調(diào)整之后的齒輪側(cè)隙可以自動補(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） 運(yùn)動平穩(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)動速度無關(guān)，啟動摩擦力矩與運(yùn)動時的摩擦力矩的差別很小。 由于原普通 CA6140 車床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌，則用公式 32計算工作載荷的大小。 因此初選滾珠絲杠的型號為 CD63 ，主要參數(shù)為 Dw=,L。 ．橫向滾珠絲杠螺母副的型號選擇與校核步驟 (1)型號選擇 1) 最大工作載荷計算 由于導(dǎo)向為貼塑導(dǎo)軌，則： k= f ′= ， Fl 為工作臺進(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)最大動負(fù)載的計算 v 橫 =1400r/min ? mm/min n橫絲 = v 橫 ? 1/2 / L。 ．軸的計算：（縱 向輸入軸） 由公式： d≥3 ][5?T=A3np （ 310） 可初選軸的直徑 由于 T=,由于采用的是 45 號鋼，正火硬度 [? ]為 170217HBS,扭曲疲勞極限 ? 1=124，軸材料的許用切應(yīng)力為 45MPa 則對于縱向輸入軸： D 輸 =3 ][5?T （ 311） =34550005? = 在這里， d 為軸的直徑 (mm),T 為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（ ） , [? ]為軸材料的許用切應(yīng)力（ MPa） ,則縱向輸入軸軸徑取 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。軸承合乎要求。 (1) 當(dāng)量載荷 滾動軸承若同時承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計算軸承壽命時在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動載荷。 由手冊查得的基本額定動載荷 C 是以 L10=1，可靠度為 90%為依據(jù)的。 δ p 為脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖）； θ b 為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角 [（ 186。 由于 G=90? 10=900N, f=, i=1, η = 則 Mkf = ??? ??? = 2） M。L。 ③ 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn) 90176。 選用 45 號鋼，正火處理， ? ? 600b MPa?? 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑 221() []caM aTW?????? （ 518） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α = 抗彎截面系數(shù) W= 取 dmin= 確定各軸段的直徑和長度 根據(jù)各個零件在軸上的定位和裝拆方案 確定軸的形狀及直徑和長度。 由表 176查得 ［ 240。 =6mm ? M。≥ 得 Fyj=1/3Fm=1/3? = 又 L。M 為工作臺質(zhì)量（ kg） .由于 L。因此，脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī) 床精度的要求來確定， CA6140 的定位精度為177。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) Fa/Fr≤ e時， Y=0,P=Fr,即軸向載荷對當(dāng)量動載荷的影響可以不計。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。 圖 32 齒輪結(jié)構(gòu)圖 則由上列數(shù)據(jù)可知 l = da= d=18mm ha=mn= 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 hf== 輸出軸用圖 32結(jié)構(gòu) 則由公式得 d=25mm 1D ==40mm 0D =(57+40)= 0? = ? = da= d。/tg(2176。19180。 GFvfK F lFm ??? =? 1340+? (5360+90? ) =(N) 對于三角形導(dǎo)軌 K= ， f ′ =~,選 f ′ =(因為是貼塑導(dǎo)軌 )， G 是縱向、橫向溜板箱和刀架的重量，選縱向、橫向溜板箱的重量為 75kg,刀架重量為 15kg. (2) 最大動載荷 C的計算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動載荷 Ca選用，可用式 35 計算： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 C= fmFmL3 (35) L 為工作壽命，單位為 10 6 r,L=60nt/10 6 。 （ 4） 可以預(yù)緊 通過對螺母施加預(yù)緊力能消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度，但摩擦力矩卻增加不大。 (4) 自動換刀裝置 為了滿足在一臺機(jī)床上一次裝夾完成多工序加工，可 采用自動刀架。據(jù)此，在改造中利用舊床身，采用 淬火 制成導(dǎo)軌 ，貼塑 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱該之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的 生存和發(fā)展?？梢娢覀兊拇蠖鄶?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。因此合理選擇數(shù)控系統(tǒng)是改造得以成功的主要環(huán)節(jié)。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動的位移量、速度和運(yùn)動方向。而導(dǎo)軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高 5 至 10 倍。 ③ 采用滾珠絲杠代替原滑動絲杠，提高傳動靈敏性和降低功率、步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。因此，在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠絲杠副時，必須設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置。 縱切外圓時，車床的主切削力 Fz 可以用下式計算： FFz z F zz Xy nz F p F zF C f???? （ 33） =5360(N) 由 金屬切削原理 知 : Fz:Fx:Fy=1:: (34) 得 Fx=1340(N) Fy=2144(N) 因為車刀裝夾在拖板上的刀架內(nèi)，車刀受到的車削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車削作業(yè)時作用在進(jìn)給拖板上的載荷 Fl、 Fv和 Fc 與車刀所受到的車削抗力有對應(yīng)關(guān)系，因此，作用在進(jìn)給拖板上的載荷可以按下式求出： 拖板上的進(jìn) 給方向載荷 Fl=Fx=1340(N) 拖板上的垂直方向載荷 Fv=Fz=5360(N) 拖板上的橫向載荷 Fc=Fy=2144(N) 因此，最大工作載荷