【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(dòng)量 （單位： ）ulpeupVm?精度等級(jí)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(fù)載荷。根據(jù)公式maxFk?KLEIfk2??式中 ——絲杠支承方式系數(shù)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，kf（雙推簡(jiǎn)支） ；——材料彈性模量，對(duì)于鋼， ；??——絲杠兩支承端距離，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(dòng)比?？捎墒?計(jì)算。其中 ；0Pibp????步/?參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》 ，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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 31 頁(yè)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(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用Cr8024 型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 。?由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(yàn)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(jī)的計(jì)算與選擇1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）及最大靜轉(zhuǎn)矩（ ）的計(jì)算。根據(jù)能量守恒原理，mTmaxjT電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩可按下式估算： mNiPFm ?????????若不考慮起動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 ? mqT取安全系數(shù)為 ，則 NTmq ????查《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》 ，根據(jù)加工要求選擇伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 ，?mNqj ????2）初選伺服電機(jī)型號(hào)。查廣州數(shù)控進(jìn)給伺服電機(jī)相關(guān)型號(hào)及信息，根據(jù)估算出來(lái)的最大靜轉(zhuǎn)矩 ，可初選 80SJTM032C 型伺服電機(jī)，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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 32 頁(yè)3）各種工況下轉(zhuǎn)矩計(jì)算①負(fù)載動(dòng)慣量計(jì)算。折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按下式計(jì)算。 ])2([)(0321?PgGJZJF???式中 ——折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） ；FJ cmk?——齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） ；1 2ck?——齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） ；2 g——滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） ；3J 2?——重力加速度。g對(duì)于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按下式估算： ???式中 ——圓柱形零件的直徑；D——零件軸向長(zhǎng)度。L則 2241 ??????2 2243 . ??? 22 ]).0().[() ckgJF ??????②快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 。因數(shù)控機(jī)床對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高，確定電T動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)滿足快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 的要求：T0maxf??式中 ——快速空載起動(dòng)時(shí)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(dòng)機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩（ ） 。0 mN?由動(dòng)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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 33 頁(yè)其中， ， 為加速度時(shí)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(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 ?？?Nmf ???)..(0快④最大切削負(fù)載時(shí)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(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 、快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩T和最大切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 三種工況下，快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩快 切T最大。所以，此項(xiàng)作為校核初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù)，由前面查得結(jié)果可知，T起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系： ，?jq?NTqj ???2..831max⑤伺服電動(dòng)機(jī)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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 34 頁(yè)由以上選型及計(jì)算，最終選用 80SJTM032C 型伺服電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)見表 5—6。表 5—6 80SJTM032C 型伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)額定功率（ ）驅(qū)動(dòng)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(duì)數(shù) 4轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ）2cmkg? ?重量（ ） 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文)第 35 頁(yè)第 6 章 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)變速傳動(dòng)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(shí)間并能簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)等因素綜合來(lái)選擇、設(shè)計(jì)。變速系統(tǒng)的類型主要有三種： 無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng) 無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)中變速，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。機(jī)械系統(tǒng)中常用的無(wú)級(jí)變速裝置有以下三種。（1）機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 機(jī)械無(wú)級(jí)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(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，通過連續(xù)地改變摩擦傳動(dòng)副的工作半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、使用維修方便、效率高，所以在各類機(jī)械（如機(jī)床、印刷機(jī)械、電工機(jī)械、鐘表機(jī)械、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、化工機(jī)械等）中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于摩擦副的彈性滑動(dòng)，存在轉(zhuǎn)速損失，故不能用于調(diào)速精度高的場(chǎng)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(dá) 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(jí)變速機(jī)構(gòu)（如齒輪變速箱） 。（2）液壓無(wú)級(jí)變速裝置 液壓無(wú)級(jí)變速裝置是利用油液為介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力，通過連續(xù)改變輸入液動(dòng)機(jī)（或油缸）的油液流量來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。它的傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)動(dòng)換向沖擊小、易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。因此，常用于執(zhí)行件要求直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)中。如刨床、拉床的主運(yùn)動(dòng)以及組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)等。（3）電氣無(wú)級(jí)變速裝置 電氣無(wú)級(jí)變速裝置是以直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交流變頻電動(dòng)機(jī)或交、直流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等為動(dòng)力源，通過連續(xù)地變換這些電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行件在工作過程中,要求在整個(gè)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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 36 頁(yè)矩特性不同，而電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩特性必須與之適應(yīng)，但是，不論是直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交流變頻電動(dòng)機(jī)或是交、直流伺服電動(dòng)機(jī)，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(gè)變速范圍內(nèi)為恒功率調(diào)速，上述的無(wú)級(jí)調(diào)速器均不能適應(yīng)，則須串聯(lián)一個(gè)有級(jí)變速裝置來(lái)擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍，如一些大型機(jī)床（立式車床、龍門刨床、鏜床等）和數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控纖維纏繞機(jī)，數(shù)控布帶纏繞機(jī)等的主運(yùn)動(dòng)。而對(duì)于數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則要求在整個(gè)變速范圍內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩，此時(shí)可通過簡(jiǎn)單的固定傳動(dòng)鏈與執(zhí)行件相連來(lái)滿足要求。 有級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)由滑移齒輪、交換齒輪、交換皮帶輪等變速傳動(dòng)副組成的傳動(dòng)系統(tǒng)可使執(zhí)行件得到若干個(gè)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(jí)變速。它傳遞的功率大，變速范圍寬，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，但有轉(zhuǎn)速損失。有級(jí)變速較廣泛地應(yīng)用于通用機(jī)床，尤其是中小型通用機(jī)床中。 固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng) 如果機(jī)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(dòng)力源與執(zhí)行件的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng)，既該系統(tǒng)是由若干個(gè)固定傳動(dòng)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(jī)床采用分級(jí)變速機(jī)構(gòu)，并采用電磁離合器進(jìn)行自動(dòng)變速，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床大多數(shù)是在原有普通機(jī)床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，并采用簡(jiǎn)單的數(shù)控系統(tǒng)變速進(jìn)給機(jī)構(gòu)，自動(dòng)刀架，具有經(jīng)濟(jì)的突出特點(diǎn)，現(xiàn)在這種機(jī)床在小型、私營(yíng)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(dòng)變速等缺點(diǎn)，為了使能設(shè)計(jì)的機(jī)床在時(shí)常上更具競(jìng)爭(zhēng)力，因此采用無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。但是光靠機(jī)械無(wú)級(jí)變速器變速范圍較窄，不能滿足 100～4000r/min 的設(shè)計(jì)要求，為了擴(kuò)大機(jī)床的變速范圍，常在無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)后面串聯(lián)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，采用的是無(wú)級(jí)變速與分級(jí)變速綜合的分級(jí)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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 37 頁(yè)種變速方式是在大、中型數(shù)控機(jī)床中采用較多的一種變速方式，常通過幾對(duì)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(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需的扭矩。 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，它不僅取決于負(fù)載的大小，也和負(fù)載持續(xù)的時(shí)間的長(zhǎng)短密切相關(guān)，這是選擇額定功率時(shí)必須考慮的。按電動(dòng)機(jī)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(shí)工作方式和斷續(xù)周期性工作方式。本設(shè)計(jì)的數(shù)控儀表車床其工作時(shí)間一般較長(zhǎng)，溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值，電機(jī)的負(fù)載可能是恒定或大小基本恒定的常值負(fù)載或變化負(fù)載，因此屬于連續(xù)工作方式。 電動(dòng)機(jī)類型的確定由于電動(dòng)機(jī)為連續(xù)工作方式，負(fù)載平穩(wěn)，且經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)，因此因優(yōu)先采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求主電動(dòng)機(jī)功率為 ，且電動(dòng)機(jī)類型為異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)參考書籍《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M－4 的電動(dòng)機(jī)。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(dòng)慣量 ，重量 81kg。 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體材料選用中等強(qiáng)度的灰鑄鐵 HT200。箱體鑄造時(shí)的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸而定，其外形尺寸為長(zhǎng)、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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 38 頁(yè)為了使其有足夠的剛度，凸臺(tái)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(gè)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(cè)裝置，它與主軸轉(zhuǎn)速嚴(yán)格同步。微機(jī)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(jìn)給量保持一定的關(guān)系，確保螺距的正確性。螺紋切削時(shí)的傳動(dòng)路線為：主軸 齒輪副 脈沖發(fā)生器 數(shù)控裝置 電動(dòng)機(jī) 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)??（2）找到與主軸同步的輸出軸，根據(jù)實(shí)際空間的大小，現(xiàn)場(chǎng)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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 39 頁(yè)第 7 章 刀架的選型采用南京大地?cái)?shù)控有限公司生產(chǎn)的 LD4－ck0620 四方刀架, 安裝在原機(jī)床小刀架的位置上較為合適。刀架的動(dòng)作順序如下:電動(dòng)機(jī)(三相異步微型電動(dòng)機(jī))→減速機(jī)構(gòu)(蝸輪蝸桿)→上升機(jī)構(gòu) (螺旋機(jī)構(gòu))→刀架旋轉(zhuǎn)→電器信號(hào)確定(霍爾元件)→電機(jī)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(hào)→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(jī) ； 2安 全 離 合 器 ； 3蝸 輪 蝸 桿 副 ；4內(nèi) 裝 信 號(hào) 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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 40 頁(yè)表 71 LD4－ck0620 四方刀架參數(shù)表外形尺寸及安裝尺寸:型號(hào)\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(shí)間（s）型號(hào)電動(dòng)功率W電機(jī)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(dòng)刀架采用渦輪蝸桿傳動(dòng)，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(diǎn)。發(fā)信轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位采用霍爾元件，使用壽命長(zhǎng)。并且完全滿足刀架設(shè)計(jì)使用的要求，即 A夾緊力在 4000N 以上,B 需要進(jìn)行四個(gè)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(jì)說(shuō)明書 (論文)第 41 頁(yè)第 8 章 設(shè)計(jì)小結(jié) 優(yōu)缺點(diǎn)分析本設(shè)計(jì)利用 GSK980A1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 CA6140 機(jī)床的改造