【正文】 夠。m?總P?m?表 5—5 有效行程 內(nèi)的目標(biāo)行程公差 和行程變動量 （單位： ）ulpeupVm?精度等級有效行程 lu/1 2 3 4 5大于 至 peuVpeupeupeupeuV— 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23800 1000 11 9 15 13 21 17 29 25 40 333）穩(wěn)定性校核。要使?jié)L珠絲杠不失穩(wěn)的條件是：臨界負載荷。根據(jù)公式maxFk?KLEIfk2??式中 ——絲杠支承方式系數(shù)，查《機械零件設(shè)計手冊》可知，kf（雙推簡支） ；——材料彈性模量，對于鋼， ；??——絲杠兩支承端距離，查《機械零件設(shè)計手冊》可知，LCDM2022—5 絲杠兩支承端距離為 600mm=60cm；——滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 ；K4/1?K——截面慣性矩。I，其中46dI??)2.(0WDd?——滾珠絲杠的公稱直徑， ；0d cm?——滾珠絲杠的滾珠直徑， 。.)(64cI????NFk 56...30226?（7）確定齒輪傳動比?？捎墒?計算。其中 ；0Pibp????步/?參考《實用微電機手冊》 ，初選 ； ，則b? ??6..036?i 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 31 頁可選定齒輪齒數(shù)為 30182?Zi齒輪材料采用 40 ，調(diào)質(zhì)處理，精度等級取 7 級，前后軸承選用Cr8024 型流動軸承，齒輪傳動時效率為 。?由于進給運動齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù) ，由經(jīng)驗公式可知，齒寬 ，則分度圓直徑分別為m2?mb20?Zd3181?62中心距 mma48)3018()(21 ?????（8）伺服電機的計算與選擇1）負載轉(zhuǎn)矩（ ）及最大靜轉(zhuǎn)矩（ ）的計算。根據(jù)能量守恒原理，mTmaxjT電動機等效負載轉(zhuǎn)矩可按下式估算： mNiPFm ?????????若不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩為 ? mqT取安全系數(shù)為 ，則 NTmq ????查《實用微電機手冊》 ，根據(jù)加工要求選擇伺服電機的起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 ，?mNqj ????2）初選伺服電機型號。查廣州數(shù)控進給伺服電機相關(guān)型號及信息，根據(jù)估算出來的最大靜轉(zhuǎn)矩 ，可初選 80SJTM032C 型伺服電機，Tj?其最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，基本可滿足要求。N? 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 32 頁3）各種工況下轉(zhuǎn)矩計算①負載動慣量計算。折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量按下式計算。 ])2([)(0321?PgGJZJF???式中 ——折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量（ ） ；FJ cmk?——齒輪的轉(zhuǎn)動慣量（ ） ；1 2ck?——齒輪的轉(zhuǎn)動慣量（ ） ；2 g——滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量（ ） ；3J 2?——重力加速度。g對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量按下式估算： ???式中 ——圓柱形零件的直徑；D——零件軸向長度。L則 2241 ??????2 2243 . ??? 22 ]).0().[() ckgJF ??????②快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 。因數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電T動機最大靜轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)滿足快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 的要求：T0maxf??式中 ——快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩（ ） ；maxTN?——克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩（ ） ；f ?——絲杠預(yù)緊所引起的折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩（ ） 。0 mN?由動力學(xué)可知： ?FaJT?mx 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 33 頁其中， ， 為加速度時間常數(shù)， ， 。tn30??? smt03.?0maxPivn則 in/375i/??mNTa ???? ??????7..??iFT ????..1330式中 ——預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的 1/3，即0 ??則 mTTfaq ?????? 35.)..1765.(0mx③快速移動時所需轉(zhuǎn)矩 ?？?Nmf ???)..(0快④最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩 。切TiPFTXff 002????削切 m??????831.).( 3從上式可以看出，快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 、快速移動時所需轉(zhuǎn)矩T和最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩 三種工況下，快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩快 切T最大。所以，此項作為校核初選電動機的依據(jù)，由前面查得結(jié)果可知，T起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系： ，?jq?NTqj ???2..831max⑤伺服電動機的最高工作頻率 。axf ??? 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 34 頁由以上選型及計算，最終選用 80SJTM032C 型伺服電動機，其主要參數(shù)見表 5—6。表 5—6 80SJTM032C 型伺服電動機參數(shù)額定功率（ ）驅(qū)動單元輸入電（ ）V220額定電壓（ ）A5零速轉(zhuǎn)矩（ ）mN?額定轉(zhuǎn)矩（ ） 最大轉(zhuǎn)矩（ ） 額定轉(zhuǎn)速（ ）in/r2022最高轉(zhuǎn)速（ ） 2500極對數(shù) 4轉(zhuǎn)動慣量（ ）2cmkg? ?重量（ ） 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 35 頁第 6 章 主運動傳動系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 主運動傳動系統(tǒng)的設(shè)計 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計主要是根據(jù)變速傳動系統(tǒng)的不同類型而決定的，而變速系統(tǒng)的類型應(yīng)兼顧縮短變速所需的時間并能簡化傳動系統(tǒng)機構(gòu)等因素綜合來選擇、設(shè)計。變速系統(tǒng)的類型主要有三種： 無級變速傳動系統(tǒng) 無級變速傳動系統(tǒng)是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速（或速度）在一定的范圍內(nèi)連續(xù)地變化，這樣可以使執(zhí)行件獲得最有利的速度，能在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中變速，也便于實現(xiàn)自動化等。機械系統(tǒng)中常用的無級變速裝置有以下三種。（1）機械無級變速器 機械無級變速器有鋼球式（科普型） 、寬帶式等多種結(jié)構(gòu)，它們是依靠摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，通過連續(xù)地改變摩擦傳動副的工作半徑來實現(xiàn)無級變速。由于其結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、噪聲小、使用維修方便、效率高，所以在各類機械（如機床、印刷機械、電工機械、鐘表機械、輕工機械、紡織機械、塑料機械、化工機械等）中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于摩擦副的彈性滑動，存在轉(zhuǎn)速損失，故不能用于調(diào)速精度高的場合。另外，它的變速范圍小，通常變速范圍 Rb 為 4～6，少數(shù)可達 10～15，因此，為了滿足執(zhí)行件變速范圍的需要，常串聯(lián)有級變速機構(gòu)（如齒輪變速箱） 。（2）液壓無級變速裝置 液壓無級變速裝置是利用油液為介質(zhì)來傳遞動力，通過連續(xù)改變輸入液動機（或油缸）的油液流量來實現(xiàn)無級變速。它的傳動平穩(wěn)、運動換向沖擊小、易于實現(xiàn)直線運動。因此，常用于執(zhí)行件要求直線運動的機械系統(tǒng)中。如刨床、拉床的主運動以及組合機床的動力滑臺等。（3）電氣無級變速裝置 電氣無級變速裝置是以直流并勵電動機、交流變頻電動機或交、直流伺服電動機、步進電動機等為動力源，通過連續(xù)地變換這些電動機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)無級調(diào)速。 機械系統(tǒng)中的執(zhí)行件在工作過程中,要求在整個變速范圍內(nèi)為功率、轉(zhuǎn) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 36 頁矩特性不同，而電動機的功率、轉(zhuǎn)矩特性必須與之適應(yīng)，但是，不論是直流并勵電動機、交流變頻電動機或是交、直流伺服電動機，只是在額定轉(zhuǎn)速以上至最高轉(zhuǎn)速之間為恒功率調(diào)速，變速范圍小，而在額定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩的，變速范圍很寬。如果執(zhí)行件要求在整個變速范圍內(nèi)為恒功率調(diào)速，上述的無級調(diào)速器均不能適應(yīng)，則須串聯(lián)一個有級變速裝置來擴大恒功率調(diào)速范圍，如一些大型機床（立式車床、龍門刨床、鏜床等）和數(shù)控機床以及數(shù)控纖維纏繞機，數(shù)控布帶纏繞機等的主運動。而對于數(shù)控機床的直線進給運動，則要求在整個變速范圍內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩，此時可通過簡單的固定傳動鏈與執(zhí)行件相連來滿足要求。 有級變速傳動系統(tǒng)由滑移齒輪、交換齒輪、交換皮帶輪等變速傳動副組成的傳動系統(tǒng)可使執(zhí)行件得到若干個所需要的轉(zhuǎn)速，這種變速在范圍內(nèi)不能連續(xù)地變速，屬于有級變速。它傳遞的功率大，變速范圍寬，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，但有轉(zhuǎn)速損失。有級變速較廣泛地應(yīng)用于通用機床，尤其是中小型通用機床中。 固定傳動比的傳動系統(tǒng) 如果機械系統(tǒng)的執(zhí)行件要求以某一固定的轉(zhuǎn)速（速度）工作，則連接動力源與執(zhí)行件的傳動系統(tǒng)屬于固定傳動比的傳動系統(tǒng)，既該系統(tǒng)是由若干個固定傳動比串聯(lián)組成。經(jīng)過調(diào)研、查閱資料可知，大部分?jǐn)?shù)控機床采用分級變速機構(gòu)，并采用電磁離合器進行自動變速，而經(jīng)濟型數(shù)控機床大多數(shù)是在原有普通機床的基礎(chǔ)上進行改進，并采用簡單的數(shù)控系統(tǒng)變速進給機構(gòu)，自動刀架，具有經(jīng)濟的突出特點，現(xiàn)在這種機床在小型、私營企業(yè)正被大量使用，但也存在一些如在加工過程中不能自動變速等缺點，為了使能設(shè)計的機床在時常上更具競爭力，因此采用無級變速傳動系統(tǒng)中的機械無級變速器。但是光靠機械無級變速器變速范圍較窄，不能滿足 100～4000r/min 的設(shè)計要求，為了擴大機床的變速范圍，常在無級變速系統(tǒng)后面串聯(lián)分級變速機構(gòu)。在本設(shè)計中，采用的是無級變速與分級變速綜合的分級變速系統(tǒng)。這 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 37 頁種變速方式是在大、中型數(shù)控機床中采用較多的一種變速方式，常通過幾對齒輪降速，增大輸出扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。部分小型數(shù)控機床也采用這種傳動方式，以獲得強力切削時所需的扭矩。 電動機的選擇 電動機工作時會發(fā)熱，它不僅取決于負載的大小，也和負載持續(xù)的時間的長短密切相關(guān)，這是選擇額定功率時必須考慮的。按電動機的不同發(fā)熱情況，可以分為三種工作方式（或稱工作制） ，即連續(xù)工作方式、短時工作方式和斷續(xù)周期性工作方式。本設(shè)計的數(shù)控儀表車床其工作時間一般較長，溫升可以達到穩(wěn)定值，電機的負載可能是恒定或大小基本恒定的常值負載或變化負載，因此屬于連續(xù)工作方式。 電動機類型的確定由于電動機為連續(xù)工作方式，負載平穩(wěn)，且經(jīng)常啟動、制動和正反轉(zhuǎn)，因此因優(yōu)先采用鼠籠式異步電動機。 電動機型號的選擇 根據(jù)設(shè)計要求主電動機功率為 ，且電動機類型為異步電動機，根據(jù)參考書籍《機械零件設(shè)計手冊》 ，選擇電動機型號為 Y132M－4 的電動機。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：額定功率 P=，轉(zhuǎn)速 1440/min，電流 ，效率為 87%，功率因素 ，最大額定轉(zhuǎn)矩 m，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 ，重量 81kg。 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計箱體材料選用中等強度的灰鑄鐵 HT200。箱體鑄造時的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸而定，其外形尺寸為長、寬、高（500、500、300mm） 。為了減少材料、減輕重量，應(yīng)選擇較小尺寸。而為了減小箱體的傳聲作用，降低噪聲，則應(yīng)適當(dāng)增加箱壁厚度，以增加阻尼系數(shù)。為此，選取壁厚為14mm。由于箱體軸承孔的影響，將使扭轉(zhuǎn)剛度下降，彎曲剛度也將下降。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 38 頁為了使其有足夠的剛度，凸臺厚度為 16mm。箱體在床身上的安裝方式，采用固定式安裝。用箱體底部平面與底部突起的兩個小垂直面定位，并用螺釘和壓板固定。 主軸脈沖發(fā)生器的安裝（1）主軸脈沖發(fā)生器是為了加工螺紋而安裝的主軸檢測裝置，它與主軸轉(zhuǎn)速嚴(yán)格同步。微機從主軸脈沖發(fā)生器中取出與螺距相應(yīng)的脈沖數(shù)，使主軸旋轉(zhuǎn)角度與進給量保持一定的關(guān)系，確保螺距的正確性。螺紋切削時的傳動路線為：主軸 齒輪副 脈沖發(fā)生器 數(shù)控裝置 電動機 縱向進給機構(gòu)??（2）找到與主軸同步的輸出軸，根據(jù)實際空間的大小，現(xiàn)場配作主軸脈沖發(fā)生器。（3）主軸脈沖發(fā)生器選用 1200 線即可。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 39 頁第 7 章 刀架的選型采用南京大地數(shù)控有限公司生產(chǎn)的 LD4－ck0620 四方刀架, 安裝在原機床小刀架的位置上較為合適。刀架的動作順序如下:電動機(三相異步微型電動機)→減速機構(gòu)(蝸輪蝸桿)→上升機構(gòu) (螺旋機構(gòu))→刀架旋轉(zhuǎn)→電器信號確定(霍爾元件)→電機反轉(zhuǎn)→粗定位(反靠盤)→刀架下降→精定位→刀架鎖緊→換刀終了信號→執(zhí)行加工程序。其原理圖與螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架相似 電 機 ； 2安 全 離 合 器 ； 3蝸 輪 蝸 桿 副 ；4內(nèi) 裝 信 號 盤 ； 5刀 架 ； 6螺 母 ； 7端 齒 盤螺 旋 升 降 轉(zhuǎn) 位 刀 架 原 理 圖開合 轉(zhuǎn) 位圖 71 螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架圖 圖 72 LD4－ck0620 四方刀架外形及結(jié)構(gòu)圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 40 頁表 71 LD4－ck0620 四方刀架參數(shù)表外形尺寸及安裝尺寸:型號\尺寸 1H23A E 1D 1B F C ?1L23??0624CKLD?122 48 22 80 15 8 52 64 94 8 78 9 248 138 80 60技術(shù)參數(shù)：換刀時間（s）型號電動功率W電機轉(zhuǎn)速r/min夾緊力T重復(fù)定位精度mm壽命（次） ?90?18?2700624CKLD?30 1400 ≤ ＞300000 3 LD4型系列立式電動刀架采用渦輪蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的優(yōu)點。發(fā)信轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位采用霍爾元件，使用壽命長。并且完全滿足刀架設(shè)計使用的要求，即 A夾緊力在 4000N 以上,B 需要進行四個方位的轉(zhuǎn)換選擇,C 重復(fù)定位精度不大于 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文)第 41 頁第 8 章 設(shè)計小結(jié) 優(yōu)缺點分析本設(shè)計利用 GSK980A1 系統(tǒng)實現(xiàn)了 CA6140 機床的改造