【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的設(shè)計(jì) Ι 數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)的位置，而對(duì)于運(yùn)動(dòng)軌跡原則上不加控制。 連續(xù)控制系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制。由 C618車床要加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無(wú)位置檢測(cè)和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 1） 閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償 機(jī)械 傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對(duì) 加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價(jià)高。 2） 半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜，設(shè)計(jì)上也要有其自身的特點(diǎn)，技術(shù)難度較大。 3)開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路，因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于調(diào)整，所以常用于精度要求不高的場(chǎng)合。 經(jīng)過上序比較，由于所改造的 C618車床的目標(biāo)加工精度要求不高，所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 在普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造中 ，由于第一種設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)且不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。所以不課程設(shè)計(jì)將采取第三鐘方案。 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè) 機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì) ΙΙ 將原機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)換成變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，無(wú)級(jí)調(diào)速部分由變頻器控制。將原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機(jī)構(gòu)。改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，主軸電動(dòng)機(jī)的作用只是帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。 將原機(jī)床的掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等全部拆除。縱向、橫向進(jìn)給以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)一級(jí)齒輪減速 后，由滾珠絲杠傳動(dòng)。 刀架部分：拆除原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝由微機(jī)控制的四工位電動(dòng)機(jī)刀架，該刀架具有重復(fù)定位精度高、剛性好、使用壽命長(zhǎng)、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的論證后，確定的 C618的車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的總體方案示意圖如圖所顯： C618車床的主軸轉(zhuǎn)速部分采用了變頻調(diào)速交流異步電機(jī)，有級(jí)變速部分采用電磁離合器控制機(jī)構(gòu)；車床的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪減速后帶動(dòng) 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刀架改成由微機(jī)控制，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自 動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，需安裝主軸脈沖發(fā)生器。 第 三 章 車床的數(shù)控改造 設(shè)計(jì)XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè) 改造后的 C618數(shù)控 車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 1） 有較寬的調(diào)速范圍，可增加數(shù)控機(jī)床加工適應(yīng)性，便于選擇合理切削速度使切削過程始終處于最佳狀態(tài)。 2） 有足夠的功率和扭矩，使數(shù)控加工方便實(shí)現(xiàn)低速時(shí)大扭矩，高速時(shí)恒功率，以保證加工高效率。 3） 有足夠的傳動(dòng)精度，各零部件應(yīng)具有足夠精度、剛度、抗振性，使主軸運(yùn)動(dòng)高精度，從而保證數(shù)控加工高精度。 4） 噪聲低 ，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，使數(shù)控機(jī)床工作環(huán)境良好、宜人。 采用少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，用液壓撥叉自動(dòng)變速，電機(jī)主軸仍為無(wú)級(jí)變速，并實(shí)現(xiàn)主軸的正反啟動(dòng)、停止、制動(dòng)。該方式扭矩大，噪聲大，一般用于較低速加工。 采用直流或交流主軸伺服電機(jī)，由同步齒形帶傳動(dòng)至主軸，該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主軸部XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè) 件剛性好；傳動(dòng)效率高、平穩(wěn)、噪聲小；不需潤(rùn)滑；但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機(jī)床中應(yīng)用較多。 接驅(qū)動(dòng) 亦稱一體化主軸、電主軸，由主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)、主軸合二為一，主軸為電機(jī)的轉(zhuǎn)子。該方式處理好散熱、潤(rùn)滑非常關(guān)鍵，一般應(yīng)用于高速機(jī)床。 第 四 章 進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè) 選擇脈沖當(dāng)量 根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量， 縱向： ， 橫向： （半徑） 計(jì)算切削力 縱車外圓 主切削力 FZ（ N）按經(jīng)驗(yàn)公式估算： FZ=0。 67Dmax1。 5=0。 67*4001。 5=5360 按切削力各分力比例： FZ/FX/FY=1/ F X=5360 =1340 FY=5360 =2144 橫切端面 主切削力 Fˊ Z（ N）可取縱切的 Fˊ Z==2680 此時(shí)走刀抗力為 Fˊ Y（ N），吃刀抗力為 Fˊ x（ N）。仍按上述比例粗略計(jì)算： FZ/FX/FY=1/ Fˊ Y=2680 =670 Fˊ X=2680 =1072 滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè) 縱向進(jìn)給絲桿 1） 計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm（ N） 縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌 Fm=KFx+fˊ（ Fz+G） = 1340+（ 5360+800） =2530 式中 K— 考慮顛復(fù)力距影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取 K=； fˊ — 滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： — ； G— 溜板及刀架重力： G=800N 2） 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)荷 C C=3√ LfWFM L=60 n t/106 N=1000 Vs/Lo 式中 Lo— 滾珠絲桿導(dǎo)程，初選 L=6mm； Vs— 最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的（ 1/2— 1/3），此處 Vs= T— 使用壽命，按 15000h； fw— 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 F=— ； L— 壽命、以 106為一單位。 n=1000Vs/Lo=1000 L=60 N T/106=60 60 15000/106=45 C=3√ LfwFm=3√ 45 2530= 3） 滾珠絲桿螺母副的選型 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè) 查閱表，可用 W1L400b外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲桿副， 1列 ，其額定動(dòng)負(fù)載為 16400N，精度等級(jí)按表 415選為 3級(jí)（大致相當(dāng)老標(biāo)準(zhǔn) E級(jí)）。 4)傳動(dòng)效率計(jì)算 η =tgγ /tg(γ +φ ) 試中γ — 螺旋升角， W1L400bγ =2186。44ˊ φ — 摩擦角 10ˊ滾動(dòng)摩擦系數(shù) η =tgγ /tg(γ +φ ) =tg2186。44ˊ /tg(2186。44+10ˊ )= 最大牽引力為 2530N。支撐間距 L=1500mm螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 1/3。 A. 絲杠的拉伸或壓縮變形量δ 1 根據(jù) Pm=2530N， D0=40mm，查出Δ L/L= 105 可算出： δ 1=δ L/L 1500= 105 1500= 102 由于兩端采用向心推力球軸承，且絲桿又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高 4倍。其實(shí)際變形量 δ1(mm)為： δˊ 1= 102 B． 滾珠與螺紋滾道間接觸變形δ q W系列 1列 q ： δ q= 因進(jìn)行了預(yù)緊， δ 2 = q = = C． 支承滾珠絲桿軸承的軸向接觸變形δ 3 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 16 頁(yè) 共 29 頁(yè) 采用 8107型推力球軸承， d1=35mm，滾動(dòng)體直徑 dq=，滾動(dòng)體 數(shù)量 Z=18，δ c= 3√ Fm2/(dq Z2) = 3√ 2532/( 182) 注意，此公式中 Fm單位為 kgf 應(yīng)施加預(yù)緊力，故 δ 3= = = 根據(jù)以上計(jì)算：δ = δ 1+δ 2+δ 3 =++