c6140臥式車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)(進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分計(jì)算)(編輯修改稿)
2025-07-26 18:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的分辨率。 （7）為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。 （8）采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。 （9） 原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動(dòng)量 ，以降低成本縮短改造周期。 （10）機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝部分應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保正安裝、調(diào)試、拆卸方便，需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便。 數(shù)控車(chē)床改造的總體方案示意圖將CA6140普通車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。要求該車(chē)床具有切削螺紋的功能，縱向和橫向具有直線(xiàn)和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向：，橫向：。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：最大加工直徑： 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm最大加工長(zhǎng)度： 1000mm快進(jìn)速度 縱向 橫行 最大切削進(jìn)給速度 縱向 橫行 代碼制 ISO脈沖分配方式 逐點(diǎn)比較法輸入方式 增量值、絕對(duì)值通用控制坐標(biāo)數(shù) 2最小指令值 縱向 橫行 刀具補(bǔ)償量 0~進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向 橫行 自動(dòng)升降速性能 有CA6140型普通車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)都由主軸電機(jī)控制，而改造后的車(chē)床則把主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分離開(kāi)。分別由各自的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制，但是為保證車(chē)床在車(chē)螺紋時(shí)主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，所以在拆掉進(jìn)給系統(tǒng)的同時(shí)，必須在主軸上安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器，來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸傳動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系。同時(shí)，為了提高機(jī)床的精度和效率，用滾珠絲杠來(lái)代替原機(jī)床的光杠，并且采用單獨(dú)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制。這樣不僅提高了機(jī)床的性能和精度，還提高了機(jī)床的使用性能。（1） 機(jī)械部分的改造首先拆去進(jìn)給箱、溜板箱；還要對(duì)車(chē)床的床鞍進(jìn)行部分的改造，拆去縱向小拖板、 橫向拖板，將絲杠換成滾珠絲杠，并且由一端驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制。（2） 刀架的改造CA6140普通車(chē)床的刀架不能滿(mǎn)足數(shù)改后的車(chē)床的性能和精度的要求。所以，必須要換成數(shù)控自動(dòng)刀架。第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)需要改動(dòng)的主要部分有掛輪架、進(jìn)給箱、溜板箱、溜板刀架等改造的方案不是唯一的。以下是其中的一種方案：掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動(dòng)軸處安裝光電脈沖發(fā)生器。進(jìn)給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠，滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車(chē)床尾座端原來(lái)裝軸承座的部分。溜板箱部分：全部拆除，在原來(lái)安裝滾珠絲杠中間支撐架和螺母以及部分操作按鈕。橫溜板箱部分：將原橫溜板的絲杠的、螺母拆除，改裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副、橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連。刀架：拆除原刀架，改裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成。進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算與選型內(nèi)容包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算與選型、齒輪傳動(dòng)計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型等。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示：脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量,它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本參數(shù)。因此,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來(lái)確定。對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，,在CA6140的技術(shù)參數(shù)中。橫向脈沖當(dāng)量為=。（1）滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖所示，它可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或者將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，滾珠絲杠副既是傳動(dòng)元件，也是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的元件。 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理圖組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器）、螺母座等組成。 工作原理：在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿(mǎn)滾珠。而滾珠則沿滾道滾動(dòng)，并經(jīng)回珠管作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)?；刂楣軆啥诉€起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。 特點(diǎn)：①傳動(dòng)效率高：機(jī)械效率可高達(dá)92%~98%。 ②摩擦力?。褐饕怯脻L珠的滾動(dòng)代替了普通絲桿螺母副的滑動(dòng)。 ③軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預(yù)緊后可消除間隙。 ④使用壽命長(zhǎng)、制造成本高：主要采用優(yōu)質(zhì)合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。（1）最大工作荷載計(jì)算滾珠絲杠的工作載荷（N）是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走到抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。由于原普通CA6140車(chē)床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌，則用公式21計(jì)算工作載荷的大小。 （31） ①車(chē)削抗力分析車(chē)削外圓時(shí)的切削抗力有﹑﹑，主切削力與主切削速度方向一致垂直向下，是計(jì)算機(jī)床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。切深抗力與縱向進(jìn)給垂直，影響加工精度或已加工表面質(zhì)量。進(jìn)給抗力與進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計(jì)或校核進(jìn)給系統(tǒng)是要用它。 切削時(shí)總切削力的分解縱切外圓時(shí)，車(chē)床的主切削力可以用下式計(jì)算： （32） =5360(N) 根據(jù)公式：=1:: （33） 得 =1340(N) =2144(N)因?yàn)檐?chē)刀裝夾在拖板上的刀架內(nèi)，車(chē)刀受到的車(chē)削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車(chē)削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給托板的載荷﹑和與車(chē)刀所受到的車(chē)削抗力有對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，作用在進(jìn)給托板上的載荷可以按下式求出： 托板上的進(jìn)給方向載荷 = =1340(N) 托板上的垂直方向載荷 = =5360(N) 托板上的橫向載荷 = =2144(N) 因此，最大工作載荷
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