【文章內(nèi)容簡介】 當改裝布置一對推力球軸承，以實現(xiàn)軸向支承,在遠離操作者的一端，用一個聯(lián)軸套和一根連接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸連接起來，滾球螺母直接固定在中滑板上。車床橫向傳動的支承結(jié)構(gòu)如52 所示。圖33 橫向進給傳動示意圖1伺服電機 2支承架 7聯(lián)軸套 5滾珠絲杠螺母副 6螺母座 8支承短軸（1）滾珠絲杠橫向進給滾珠絲杠的相關參數(shù)如下表33：表33 橫向進給滾珠絲杠的相關參數(shù)名稱符號公式公稱直徑25導程4接觸角4176。33’鋼球直徑(㎜)滾道法面半徑偏心距螺紋升角4176。33’螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿紋接觸直徑螺母螺紋直徑螺母內(nèi)徑橫向進給的計算（1）假設已知條件：工作臺重量W=2300N，時間常數(shù)t=25ms，滾珠絲杠基本導程L0=4mm(左旋)，快速進給速度=98m/min?！稒C床設計手冊》可知,切削功率PC=PηK （公式37）式中 P——電動機功率，查機床說明書，P=4kw； η——主傳動系統(tǒng)總效率，～,η=。 k——進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取k=.則 PC =PηK ==切削功率應按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力(或轉(zhuǎn)矩)和最大切削轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)速)來計算,即PC=或PC=式中 FZ——主切削力（N） ν——切削速度() T——切削轉(zhuǎn)矩(Nm) n——主軸轉(zhuǎn)速()設按最大切削速度來計算,取,則主切削力FZ==N=由《機械設計手冊》可知，在外圓車削時FX=FZ ,取 FX==（2)滾珠絲杠設計計算滾珠絲杠副已經(jīng)標準化，因此，滾珠絲杠副有設計歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇。計算作用在絲杠上的最大動負荷:首先根據(jù)切削力和運動部件的重量引起的進給抗力，計算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命值計算出絲杠副應能承受的最大動載荷。 （公式38）式中 FP——工作負載（N），指數(shù)控機床工作時實際作用在滾珠絲杠上的軸向力； ——運轉(zhuǎn)系數(shù)，～,～。 ——硬度系數(shù)，為60HRC時， 為1；為60HRC時，１； G——壽命（以　轉(zhuǎn)為單位１，）。壽命G可按下式計算：G= （公式39）式中 n——滾珠絲的轉(zhuǎn)速 T——使用壽命時間（h），數(shù)控機床T取15000h。工作負載的數(shù)值可用《機床設計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算，對于三角或綜合導軌 （公式310）式中、——切削分力； W——移動部件的重力（800N）。 K——考慮顛覆力的矩影響的系數(shù)，k=。 ——導軌上的摩擦因數(shù)，f,=～,取f,＝。則 ＝[+(+2300)]N= N 當機床以線速度V=,進給量f=,車削直徑D=80mm的外圓時，絲杠的轉(zhuǎn)速mm/min=則 萬轉(zhuǎn)=根據(jù)工作負載、壽命G，取=12, =1，計算出滾珠絲杠副承受的最大動負荷N=（3)效率計算根據(jù)機械原理，絲杠螺母副的傳動效率為 (公式311） 式中 ——螺紋的螺旋升角，該絲杠為4176。33’ Φ——摩擦角，Φ約等于10′則 =（4)剛度驗算滾珠絲杠工作時受軸向力和扭轉(zhuǎn)的作用，將引起基本導程的變化，因滾珠絲杠受扭時引起的導程變化量很小，可忽略不計，故工作負載引起的導程變化量為 （公式312）式中 E——彈性模量，對于鋼，E= S——滾珠絲杠截面積（按絲杠螺紋底徑確定d，若d=），則 S==其中，“+”用于拉伸，“”用于壓縮時則 = =cm絲杠1m長度上導程變形誤差為==14因3級精度絲杠允許的螺距誤差為15，故此絲杠的精度足夠。橫向滾珠絲杠的安裝（1）拆下刀架、小拖板及滑動絲杠； （2）車削一根定位芯軸，保證法蘭盤孔與大拖板后孔的同軸度。定位后，配鉆四個螺釘孔，并攻螺紋； （3）車削一根手輪軸，代替原絲杠手輪軸，用于與滾珠絲杠連接； （4）車削兩個連接套，用于絲杠連接電機旋轉(zhuǎn)和手輪軸； （5）銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉的部位； （6）利用車床主軸和尾座將螺母安裝到絲杠上，在利用鎖緊螺母進行預緊，消除間隙； （7）總裝后，用墊片調(diào)整螺母上下位置，使其傳動平穩(wěn)。 導軌當機床加工精度要求不是很高,一般不作導軌改造調(diào)整改造,可大為降低改造成本。第4章 刀架部分的改造對刀架部分的改造，通過將原機床的手動轉(zhuǎn)位刀架替換成自動轉(zhuǎn)位刀架來實現(xiàn)換刀切削,自動轉(zhuǎn)位刀架最常見的形式是螺旋型四工位刀架,由數(shù)控系統(tǒng)直接控制,效率高,工藝性能可靠。由于傳動機構(gòu)的改造在主傳動系統(tǒng)和安裝調(diào)試中提到，因此在這里我主要將對刀架的改造進行敘述。電動刀架的工作原理需要換刀時，控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號，三相異步電機正向旋轉(zhuǎn)，通過蝸桿副帶動螺桿正向轉(zhuǎn)動，與螺桿配合的上刀體逐漸抬起上刀體與下刀體之間的端面齒慢慢脫開：與此同時，上蓋圓盤也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動（上蓋圓盤1通過圓柱銷與螺桿連接），當轉(zhuǎn)過約270176。時，上蓋圓盤直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷的正上方，由于彈簧的作用，圓柱銷落入直槽內(nèi)，于是上蓋圓盤就通過圓柱銷使得上刀體轉(zhuǎn)動起來（此時端面齒已完全脫開）。上刀體帶動磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時，發(fā)信盤上對應的霍爾元件輸出低電平信號，控制系統(tǒng)收到后，立即控制刀架電動機反轉(zhuǎn)，反靠銷馬上就落入反靠圓盤的十字槽內(nèi)，至此，完成粗定位。此時，反靠銷從反靠圓盤的十次槽內(nèi)爬不上來，于是上刀體停止轉(zhuǎn)動，開始下降，而上蓋圓盤繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷的頭部壓入上刀體的銷孔內(nèi)上蓋圓盤的下表面開始與圓柱銷的頭部滑動。在此期間，上、下刀體的端面齒逐漸嚙合，實現(xiàn)精定位，經(jīng)過設定的延時時間后，刀架電動機停轉(zhuǎn)，整個換刀過程結(jié)束。由于蝸桿副具有自鎖功能，所以刀架可穩(wěn)定地工作。 電動刀架的電氣原理圖如圖圖41 電動刀架的電氣原理圖 電動刀架的動作過程 數(shù)控系統(tǒng)調(diào)刀代碼開始執(zhí)行時，或行動調(diào)刀時，首先輸出刀架正轉(zhuǎn)信號，使刀架旋轉(zhuǎn)，當接收到指定的刀具的到位信號后，關閉刀架正轉(zhuǎn)信號，延遲50ms時間后，到家開始反轉(zhuǎn)而進行鎖緊，并開始檢查緊縮信號，當接收到該信號后關閉刀架反轉(zhuǎn)信號。如執(zhí)行的刀號與現(xiàn)在的刀號（自動記錄）一致時，則換刀指令立刻結(jié)束，并轉(zhuǎn)入下一程序段執(zhí)行。我們根據(jù)上述描述的換刀動作過程，做了如下動作流程圖如圖42圖42 電動刀架動作流程圖電動刀架的相關參數(shù)（1）經(jīng)查國標刀架參數(shù)，我選擇了下列表格（表41）中的刀架。表41　刀架的參數(shù)刀架型號配車床型號刀位數(shù)電機功率電機轉(zhuǎn)速夾緊力上刀體尺寸下刀體尺寸LDB4CA6140CA6140490W140012000N166166mm192192mm（2）刀架指標如表42表42　刀架指標刀架型號配車床型號重復定位精度工作可靠性換刀時間90度180度270度LDB4CA6140CA6140≤＞60000次 電動刀架的安裝（1)電動刀架實物圖和安裝尺寸圖如圖43所示圖43 電動刀架實物圖和安裝尺寸圖（2）刀架尺寸如下表43所示：表43　刀架尺寸H1328 mmB 230 mmH2140 mmB1115 mmH380 mmA90 mmH420 mmL1379 mm(3)電動刀架的安裝步驟1）拆下原手動刀架； 2）在小拖板上鉆四個安裝孔，并攻絲； 3）手動抬起電動刀架，將刀架安裝在小拖板上； 4）安裝后，試用MDI功能換刀，觀察三相電源有無接反。第5章 數(shù)控部分 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 CA6140的數(shù)控化改造1)將縱向和橫向進給系統(tǒng)改造為用數(shù)控裝置控制的、能獨立運動的進給伺服系統(tǒng)。 2)刀架改造成為能自動換刀的回轉(zhuǎn)刀架。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具都會按程序自動進行調(diào)節(jié)和更換。3）再加上縱向和橫向進給聯(lián)動的功能，數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實現(xiàn)多工序自動車削。 數(shù)控系統(tǒng)選擇數(shù)控機床的價格主要由數(shù)控系統(tǒng)來決定，數(shù)控系統(tǒng)從功能上可分為低中高三檔，中高檔系統(tǒng)（如Fanuc、LBNC—2T型、FAGOR、SIEMENS、華中HNC—2T/2M等）功能齊全，性能優(yōu)良，但價格偏高。結(jié)合實際，從實用角度出發(fā)，在這里我們選擇了華中HNC—21T型數(shù)控車床系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，集成進給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口于一體，支持硬盤、電子盤等程序存儲方式及軟驅(qū)、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能，具有低價格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用可靠性高的特點，編程格式符合ISO國際代碼標準，兩軸動態(tài)坐標，具有自動加工、自動換刀、車螺紋和MDI等功能。 數(shù)控系統(tǒng)的介紹 操作面板 華中“世紀星”HNC21T是一基于嵌入式工業(yè)PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)，配備高性能32位微處理器、內(nèi)裝式PLC及彩色LCD顯示器。采用國際標準G代碼編程，與各種流行的CAD/CAM自動編程系統(tǒng)兼容。1）操作面板 HNC21T車床數(shù)控裝置操作臺為標準固定結(jié)構(gòu)，外形尺寸為420310110毫米（WHD），如圖51所示：圖51 HNC21T車床數(shù)控裝置操作面板2）顯示器180。彩色液晶顯示器，分辨率為640480。3）NC鍵盤 NC鍵盤包括精簡型MDI鍵盤和F1~F10十個功能鍵。 標準化的字母數(shù)字式鍵盤的大部分鍵具有上檔鍵功能，當“UPPER”鍵有效時，指示燈亮，輸入的是上檔鍵。 NC鍵盤用于零件程序的編制、參數(shù)輸入、MDI及系統(tǒng)管理操作等。4）機床控制面板標準機床控制面板的大部分按鍵（除“急停”按鈕外）位于操作臺的下部。機床控制面板用于直接控制機床的動作或加工過程。 軟件操作界面HNC21T的軟件操作界面如圖52所示：圖52 HNC21T的軟件操作界面其界面由如下幾個部分組成：1) 圖形顯示窗口 2) 菜單命令條 3) 運行程序索引 4)選定坐標系下的坐標值，坐標系可在機床坐標系/工件坐標系/相對坐標系之間切換；顯示值可在指令位置/實際位置/剩余進給/跟蹤誤差/負載電流/補償值之間切換。 5)工件坐標零點在機床坐標系下的坐標 6) 輔助功能M、S、T；當前刀位CT、選擇刀位ST 7)當前加工程序行 8) 當前加工方式、系統(tǒng)運行狀態(tài)及當前時間 9) 當前坐標、剩余進給 10)直徑/半徑編程、公制/英制編程、每分鐘進給/每轉(zhuǎn)進給、快速修調(diào)、進給修調(diào)、主軸修調(diào)倍率 系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)如下表51表51　系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)號參數(shù)定義單位初始值范圍P01Z軸正限位值毫米0～P02Z軸負限位值毫米～0P03X軸正限位