【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的安裝，通常采用兩種方式：一種是同軸安裝，另外一種是異軸安裝。同軸安裝的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是安裝后不能加工穿入車(chē)床主軸孔的零件，限制了工件的加工長(zhǎng)度，而異軸安裝不會(huì)遇到這種問(wèn)題，因此，異軸安裝較合適。主軸通過(guò)主軸箱中Ⅵ軸和Ⅸ軸的58／58及Ⅸ軸和Ⅹ軸的33／33兩級(jí)齒輪(實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比1：1)把動(dòng)力傳遞給掛輪軸X，如圖224所示，主軸脈沖編碼器1通過(guò)支架2固定，并通過(guò)聯(lián)軸器3與悶頭4相連，悶頭4通過(guò)過(guò)盈配合與主軸箱內(nèi)X軸連接。C6132主軸轉(zhuǎn)速范圍是20~2000 r/min，可以選擇歐姆龍E6B2CWZ6C型光電脈沖編碼器，其允許的最高轉(zhuǎn)速為6000r/ min，所以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 將車(chē)床溜板箱拆除，在原處安裝滾珠絲杠螺母座，絲杠螺母固定在其上。將橫溜板中的普通絲杠、螺母拆除，在該處安裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副， 伺服電機(jī)與絲杠間采用一級(jí)減速器聯(lián)接, 以縮小傳動(dòng)鏈, 提高系統(tǒng)剛度, 并減少傳動(dòng)鏈誤差。橫向伺服電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠通過(guò)膜片聯(lián)軸器相連。膜片聯(lián)軸器的特點(diǎn)是易平衡，不需潤(rùn)滑。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。因其尺寸較大，故可將其放在減速箱內(nèi)。 齒輪傳動(dòng)間隙的消除 齒輪傳動(dòng)初定傳動(dòng)比為2，可取Z1=24 則Z2=48,齒寬B=，為了提高傳動(dòng)精度，必須消除齒輪副的間隙。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常處于變向狀態(tài),反向時(shí)如果驅(qū)動(dòng)鏈中的齒輪等傳動(dòng)副存在間隔,就會(huì)使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的反向滯后于指令信號(hào),從而影響其驅(qū)動(dòng)精度,因此24/48這一對(duì)齒輪還必須采取措施消除齒輪傳動(dòng)中的間隙,以提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)精度。齒輪間隙的調(diào)整采用圓柱薄片齒輪可調(diào)拉簧錯(cuò)齒法來(lái)實(shí)現(xiàn)（1）拆除掛輪架所有齒輪，在此尋找的同步軸，安裝螺紋編碼器。 （2）拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步帶減速箱總成。（3）拆除溜板箱總成與快刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝縱向滾珠絲杠的螺母座和螺母座墊架。（4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四位工位立式電動(dòng)機(jī)刀架。（5）拆除橫溜板下的滑動(dòng)絲杠螺母副，將滑動(dòng)絲杠靠刻度盤(pán)一段（見(jiàn)圖一）鋸斷保留，拆掉刻度盤(pán)上的手柄，保留刻度盤(pán)附近的兩個(gè)推力軸承，換上滾珠絲杠副。（6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相連。（7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。 改造后的橫向、縱向進(jìn)給傳給系統(tǒng)見(jiàn)圖一、圖二。為了使數(shù)控系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期、可靠、方便地在工業(yè)環(huán)鏡中運(yùn)行，在制定數(shù)控系統(tǒng)總體方案時(shí)必須重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。(1) 加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，硬件規(guī)模和硬件的制造工藝水平往往是影響可靠性的關(guān)鍵因素。因此，應(yīng)選用高性能的CPU作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，并盡量用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能。在系統(tǒng)的具體硬件構(gòu)成上，選用可靠性高的工控PC作為數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)，減少自制硬件數(shù)量。此外，在軟件設(shè)計(jì)、電源選用、接插件設(shè)計(jì)與選用、接地與屏蔽設(shè)計(jì)等方面采用強(qiáng)抗干擾、高可靠性的設(shè)計(jì)，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。(2) 提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度。數(shù)控系統(tǒng)的控制精度是保證機(jī)床加工精度的關(guān)鍵。因此，它在數(shù)控系統(tǒng)中處于重要位置。如提高數(shù)控系統(tǒng)的最小分辨率，使用高精度的步進(jìn)電機(jī)，采用高速高精度插補(bǔ)算法，提高軌跡生成精度。增強(qiáng)位置環(huán)控制能力。增加補(bǔ)償功能等。(3) 提高使用方便性。提高數(shù)控編程的方便性，是提高數(shù)控系統(tǒng)使用方便性的關(guān)鍵。因此，數(shù)控系統(tǒng)除提供全屏幕編輯進(jìn)行手工編程外，還應(yīng)該配置自動(dòng)編程系統(tǒng)，從而大大提高數(shù)控編程的速度和智能化程度，大大方便普通用戶(hù)的使用。另外，因?yàn)楝F(xiàn)代工人都比較熟悉個(gè)人計(jì)算機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)在操作方面應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)或與其兼容的薄膜鍵盤(pán)等輸入設(shè)備，也可用軟盤(pán)、移動(dòng)磁盤(pán)、串行通訊、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等輸入零件程序。此外，數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置仿真功能，便于用戶(hù)在加工前檢查零件程序的正確性。系統(tǒng)由工控PC硬件平臺(tái)、數(shù)控操作面板(包括LCD顯示器，鍵盤(pán))、數(shù)控接口板卡(工/0板，D/A板)和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。PC硬件平臺(tái)包括工控電源、無(wú)源母板、工控PC主板和軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等。數(shù)控操作面板上有液晶顯示器和薄膜鍵盤(pán)等。數(shù)控接口板卡是計(jì)算機(jī)與外部執(zhí)行裝置間進(jìn)行信息交換和轉(zhuǎn)換的通道，對(duì)內(nèi)通過(guò)無(wú)源母板與工控PC主板相連，對(duì)外通過(guò)屏蔽電纜與驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置相連接。該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行環(huán)節(jié)包括四個(gè)子系統(tǒng):進(jìn)給軸控制與驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。主軸控制與驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。主軸控制與驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的功能包括兩方面:主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制，以滿(mǎn)足寬范圍切削速度的要求。主軸轉(zhuǎn)角的精確控制，以滿(mǎn)足加工螺紋時(shí)的主軸與進(jìn)給軸的聯(lián)動(dòng)控制和換刀時(shí)的主軸精確定位控制要求。開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)完成機(jī)床的邏輯順序運(yùn)動(dòng)控制，如主軸起?？刂?、刀具交換、工件裝夾、冷卻開(kāi)關(guān)、行程保護(hù)等任務(wù)。開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)與其它模塊相配合，共同完成機(jī)床工作過(guò)程的控制。數(shù)控系統(tǒng)軟件為實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各任務(wù)在數(shù)控實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)進(jìn)行。(1) 數(shù)控實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它是數(shù)控系統(tǒng)軟件中的核心子系統(tǒng)，它對(duì)系統(tǒng)中的資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)各任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，協(xié)調(diào)各模塊的高效運(yùn)行，并輔助完成各任務(wù)間的通訊和信息交換。(2) 信息預(yù)處理。該模塊完成輸入信息譯碼，完成軌跡插補(bǔ)前的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和刀補(bǔ)運(yùn)算。(3) 軌跡插補(bǔ)。它是數(shù)控系統(tǒng)的核心模塊，其任務(wù)是根據(jù)信息預(yù)處理給出的希望軌跡和從檢測(cè)裝置獲得的實(shí)際軌跡信息，實(shí)時(shí)生成機(jī)床各坐標(biāo)軸的移動(dòng)指令，并完成機(jī)床運(yùn)動(dòng)的加減速控制。(4) 運(yùn)動(dòng)控制。該模塊是數(shù)控系統(tǒng)的另一核心模塊，它根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)果，通過(guò)高速算法對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸進(jìn)行高精度位置控制，并完成主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的控制任務(wù)。(5) 加工仿真模塊。該模塊以動(dòng)畫(huà)方式對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，從而在加工前檢驗(yàn)參數(shù)輸入正確性和機(jī)床運(yùn)動(dòng)合理性第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力、選擇滾珠絲桿螺母副、設(shè)計(jì)減速箱、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為δx=∕脈沖，Z方向（縱向）為δz=∕脈沖。 縱向切削力的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程。設(shè)工件材料為碳素機(jī)構(gòu)鋼，σb=650MPa。刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角，前角γ0=100，刃傾角λs=－50；切削用量為： =3mm背吃刀量，進(jìn)給量f=∕r，切削速度 =105m∕min。查表101，得： =2795， =， =， =﹣。查表103，得：主偏角Kr的修正系數(shù) =；刃傾角、。由經(jīng)驗(yàn)公式（102），算得主切削力 =。由經(jīng)驗(yàn)公 ：Ff ： =1：：，算得縱向進(jìn)給切削力Ff=，背向力 =。（縱向）（1）工作載荷F的計(jì)算 已知移動(dòng)部件總重量G=1300N；車(chē)削力 =， =，F(xiàn)f= 。如圖1020所示，根據(jù) = ， = ， =Ff的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得：= ， =， =。選用矩形－三角形組合滑動(dòng)導(dǎo)軌，查表1029，得K=，μ==KFX ＋μ（＋G），得工件載荷F≈1712N。（2）最大動(dòng)載荷FQ的計(jì)算 設(shè)本車(chē)床Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度v=∕min，初選絲桿基本導(dǎo)軌Ph=6mm，則此時(shí)絲桿轉(zhuǎn)速n=1000v∕Ph ≈133r∕min。取滾珠絲桿的使用壽命T=15000h，代入L0=60nT∕106，得絲杠壽命L0=。查表1030，取載荷系數(shù)fm=、硬質(zhì)系數(shù)=1，代入式（1023），求得最大動(dòng)載荷。（3）初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算的最大動(dòng)載荷，查表1034，選擇啟東潤(rùn)澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL4006型滾珠絲桿副。其公稱(chēng)直徑為32mm，基本導(dǎo)程為6mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為32=6圈，精度等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)載荷為13200N，滿(mǎn)足要求。（4）傳動(dòng)效率η的計(jì)算 將公稱(chēng)直徑d0=40mm，基本導(dǎo)程Ph=6mm，代入λ= [Ph∕(πd0)]，得絲桿螺旋升角λ=2044＇，將摩擦角φ=10＇，代入η=tanλ∕tan(λ+φ)，得傳動(dòng)效率η=﹪。（5）剛度的計(jì)算 ①Z向滾珠絲桿副的支承，采用一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式，見(jiàn)圖二。固定端采用一對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為a=1497mm；鋼的彈性模量E=105MPa；查表1034，得滾珠直徑=，算得絲杠底徑d2=公稱(chēng)直徑d0－滾珠直徑則絲杠截面積S=πd22∕4=。忽略式（1025）中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉∕壓變形量δ1=∕(ES) ≈。②根據(jù)公式Z=（πd0∕）－3，求的單圈滾珠數(shù)目Z=29；該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠總?cè)?shù)為32=6，則滾珠總數(shù)量Z∑=296=174。滾珠絲桿預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力FYJ=Fm∕3≈571N；則由式（1027），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2=。因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可減小一半，取δ2=。③將以上計(jì)算的δ1和δ2代入δ總，求得絲杠總變形量δ總==。由表1027知，四級(jí)精度滾珠絲杠任意300mm軸向行程內(nèi)行程的變動(dòng)量允許16μm，而對(duì)于跨度為1497mm的滾珠絲杠，可見(jiàn)絲杠剛度足夠。（6）壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（1028）計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷，查表1031，取支承系數(shù)=2；由絲杠底徑d2=，求得截面慣性矩I=πd24≈；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥底式安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處得距離α取最大值1497mm。代入式（1028），得臨界載荷FK≈51012N，遠(yuǎn)大于工作載荷Fm(1712N)，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿(mǎn)足使用要求。（縱向）為了滿(mǎn)足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量盡可能的減小，傳動(dòng)鏈中常采用減速傳動(dòng)，本例中Z向減速箱選用同步帶傳動(dòng)。設(shè)計(jì)同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳動(dòng)的功率P；主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1和傳動(dòng)比i。傳動(dòng)系統(tǒng)的位置和工作條件等。根據(jù)改造經(jīng)驗(yàn)，C6132車(chē)床Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩通常在15~25N. m之間選擇。今初步選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BY5501，五相混合式。運(yùn)行矩特性曲線如下圖。（1）傳動(dòng)比的確定 已知電動(dòng)機(jī)的步距角α=，脈沖當(dāng)量δz=∕脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程Ph=6mm。根據(jù)公式（1012）算得傳動(dòng)比=。（2）主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速n1 由Z向拖板的最快移動(dòng)速度vzmax6000mm∕min，可以算出主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速n1=(∕δz) α∕360=1200r∕min。（3）確定帶的設(shè)計(jì)功率Pd 預(yù)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為1200/min時(shí)，對(duì)應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為：=1200360∕(60α)=1200360∕(60)=10000Hz。從表92差得，當(dāng)脈沖頻率為10000Hz時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出功率為POUT=nT∕=1200∕≈。，今取P=，從表1018中取工作情況系數(shù)FA=，則由式（1014），求得帶的設(shè)計(jì)功率Pd=KAP==。（4）選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設(shè)計(jì)功率Pd==1200r∕min。，從圖1014中選擇同步帶，型號(hào)為XL型，節(jié)。距 =。（5）確定小帶輪齒數(shù)z1和小帶輪節(jié)圓直徑d1 取z1=25，則小帶輪節(jié)圓直徑d1= Pdz1∕π=。當(dāng)n1達(dá)到最高轉(zhuǎn)速1200/min時(shí)，同步帶的速度為v=πd1n1∕601000=∕s，沒(méi)有超過(guò)XL型帶的極限速度40m/s。（6）確定大帶輪齒數(shù)z2和大帶輪節(jié)圓直徑d2 大帶輪齒數(shù)z2=iz1=30，節(jié)圓直徑d2=id1=。（7）初選中心距a0、帶的節(jié)線長(zhǎng)度L0p、帶的齒數(shù) 初選中心距a=(d1＋d2)=，圓整后取a0=120mm。則帶的節(jié)線長(zhǎng)度為k。根據(jù)表1013，選取接近標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)度F，相應(yīng)齒數(shù)F。（8）計(jì)算實(shí)際中心距a 實(shí)際中心距。 （9）校驗(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) ，嚙合齒數(shù)比6大，滿(mǎn)足要求。（10）計(jì)算基準(zhǔn)額定功率P0（所選型號(hào)同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率） 式中：Ta———