【正文】 　　根據(jù)蝸輪變位系數(shù)x2=0和當(dāng)量齒數(shù)ZV2=,查得齒形系數(shù)：YFa2 =，旋轉(zhuǎn)角影響系數(shù)：Yβ =1γ/140176。=。按蝸輪的材料和制造工藝，可查得蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力：[σF]39。=56 MPa。蝸輪的使用系數(shù)：KF =。蝸輪的許用彎曲應(yīng)力：將以上參數(shù)帶入式（44），得到蝸輪齒根彎曲應(yīng)力：　　　　可見，σF[σF],即蝸輪齒根的彎曲強(qiáng)度滿足要求。 （1）蝸桿螺距 蝸輪帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位時(shí)，要求蝸桿在轉(zhuǎn)到約170176。時(shí)，上刀體的端面齒與下刀體的端面齒離開；在鎖緊的時(shí)，要求上下端面齒的嚙合深度達(dá)2mm。所以，蝸桿的螺距P應(yīng)滿足P170/360 2 mm，即P ，現(xiàn)取蝸桿的螺距P=6mm。 （2）其他參數(shù) 采用單頭蝸桿，齒形角α=20176。，蝸桿齒頂圓直徑da1= mm，頂隙c= mm, 蝸桿齒頂高h(yuǎn)1=, 蝸桿分度圓直徑d1=50mm,蝸桿齒根圓直徑df1=,蝸桿齒寬b1=70mm。（3）自鎖機(jī)能校核 蝸桿材料45鋼，蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，取二者的摩擦因子f =，176。，176。，小于當(dāng)量摩擦角。所以，所選幾何參數(shù)滿足自鎖條件。蝸桿傳動(dòng)效率低,所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)發(fā)散，會(huì)因溫度不斷升高,而使?jié)櫥拖♂專瑥亩龃竽Σ翐p失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時(shí)間的發(fā)熱量H1等于同時(shí)間內(nèi)的散熱量H2進(jìn)行熱平衡計(jì)算。以保證系統(tǒng)工作溫度穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)，在一定條件下，保持正常的工作溫度所需要的散熱能力，面積為： (45)式中，P—蝸桿傳遞的功率；P =P1=90= W η—蝸桿傳遞的效率；η= αd—箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，取 tα—潤(rùn)滑油的工作溫度，取tα=70 ℃ t0—周圍空氣的溫度，常溫情況取t0=20 ℃則， 因?yàn)槲佪單仐U副箱體面積S1約為362cm2 。所以熱平衡條件滿足。綜上所述，選用的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)合理，滿足設(shè)計(jì)要求。繪出自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架裝配圖見圖JB07201105。5 數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)必須具備數(shù)控車床的全部功能和要求。車床數(shù)控系統(tǒng)與一般數(shù)控系統(tǒng)組成基本相同，由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)。主要由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和可編程邏輯控制器四部分組成[11]。1）數(shù)控系統(tǒng)主要功能數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器，實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)專用微型計(jì)算機(jī)，通過硬件和軟件實(shí)現(xiàn)全部的數(shù)控功能。數(shù)控系統(tǒng)的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。其功能主要有軸控制功能、準(zhǔn)備功能、插補(bǔ)功能、進(jìn)給功能、刀具功能、主軸功能、輔助功能、字符顯示功能、自診斷功能、補(bǔ)償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能、人機(jī)對(duì)話功能等。2）數(shù)控系統(tǒng)分類機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的種類很多，通常按機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡可將數(shù)控系統(tǒng)分為三大類：點(diǎn)位控制系統(tǒng)，直線切削控制系統(tǒng)，連續(xù)切削控制系統(tǒng)。按控制方式可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，可以分為經(jīng)濟(jì)型、普及型、和高檔型數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控裝置的軟硬件結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其功能和指標(biāo)決定了數(shù)控系統(tǒng)的檔次?？刂戚S數(shù)、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)、插補(bǔ)功能、進(jìn)給速度、輔助功能等都是由數(shù)控裝置的相應(yīng)功能決定的。有了硬件，軟件才能有效的運(yùn)行。1．?dāng)?shù)控裝置硬件結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置是在硬件環(huán)境支持下，按照系統(tǒng)監(jiān)控軟件的控制邏輯進(jìn)行工作的，其控制功能在相當(dāng)程度上取決于硬件結(jié)構(gòu)。數(shù)控系統(tǒng)控制單元接口部分驅(qū)動(dòng)電路控制對(duì)象電源 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖機(jī)床數(shù)控裝置的硬件概括起來由以下四部分組成：1) 中央處理器單元CPU CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各部分電路的協(xié)調(diào)工作。2) 總線 總線是CPU與部分電路進(jìn)行信息交換和通信的必由之路?？偩€包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。3）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器用于存放數(shù)控系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序和運(yùn)行中所需的各種數(shù)據(jù)。4）輸入/輸出接口 輸入/輸出（I/O）接口是數(shù)控裝置和機(jī)床、操作面板之間信號(hào)交換的轉(zhuǎn)換接口，是數(shù)控系統(tǒng)與外界交換信息的必由之路，在數(shù)控系統(tǒng)中占有重要的位置。數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)有多種類型，根據(jù)控制功能的復(fù)雜程度和使用微處理器的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)；按數(shù)控裝置的開放程度又可以分為封閉式結(jié)構(gòu)、PC嵌入NC式結(jié)構(gòu)、NC嵌入PC式結(jié)構(gòu)和軟件開放式結(jié)構(gòu)；按數(shù)控裝置中各電路板的插接方式可分為大板式結(jié)構(gòu)和功能模板式結(jié)構(gòu)；按數(shù)控裝置硬件的制造方式可分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)。2．?dāng)?shù)控裝置軟件結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置由軟件和硬件組成，硬件為軟件的運(yùn)行提供了支持環(huán)境。而數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)不僅取決于該系統(tǒng)本身的功能和完成的任務(wù)，也取決于數(shù)控裝置中軟件和硬件的分工。數(shù)控裝置的軟件及系統(tǒng)程序，是為實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能而編制的專用軟件。分為管理軟件和控制軟件兩大部分。在系統(tǒng)軟件的控制下，數(shù)控裝置輸入的加工程序自動(dòng)進(jìn)行處理并發(fā)出相應(yīng)的控制指令，使機(jī)床加工工輸 入I/O 處 理 顯 示診 斷管理軟件控制軟件數(shù)控系統(tǒng)軟件譯 碼刀具補(bǔ)償速度控制插 補(bǔ)位置控制 數(shù)控系統(tǒng)軟件框圖件?？删幊炭刂破鱌LC（Programmable Logic Controller）是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)兩部分。數(shù)控系統(tǒng)中的PLC主要是完成順序控制功能的，其在數(shù)控系統(tǒng)中是介于數(shù)控裝置與機(jī)床之間的中間環(huán)節(jié)，根據(jù)輸入的離散信息在內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并完成輸入∕輸出控制功能，PLC用在數(shù)控系統(tǒng)中有內(nèi)裝型和獨(dú)立型之分。總的來看，單微處理器的數(shù)控系統(tǒng)采用內(nèi)裝型PLC為多，而獨(dú)立型PLC具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、通信和診斷功能，主要用在多微處理器的數(shù)控系統(tǒng)中。輸入/輸出（I/O）接口是數(shù)控裝置和機(jī)床、操作面板之間信號(hào)交換的轉(zhuǎn)換接口，是數(shù)控系統(tǒng)與外界交換信息的必由之路，在數(shù)控系統(tǒng)中占有重要的位置。輸入/輸出接口電路的作用：進(jìn)行必要的電隔離，防止干擾信號(hào)的串入和強(qiáng)電對(duì)系統(tǒng)的破壞；進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。現(xiàn)代數(shù)控裝置都帶有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信口，能夠方便地與編程器及微型計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)零件程序，參數(shù)的傳送。隨著科技的進(jìn)步及現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控裝置應(yīng)該具有直接通信功能和網(wǎng)絡(luò)通信功能。 數(shù)控系統(tǒng)總體改造設(shè)計(jì)綜合比較，選用南京菁華數(shù)控工程有限公司生產(chǎn)的JWK－15T數(shù)控系統(tǒng)對(duì)CA6140普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造, 不僅可以提高普通車床的自動(dòng)化和加工精度, 而且可以為企業(yè)節(jié)約大量資金，是車床設(shè)備改造的很好的選擇。1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)介紹JWK－15T數(shù)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置雙8031CPU，配置三排LED彩色液晶顯示屏和通用工程面板，集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、手動(dòng)單元接口、內(nèi)嵌入PLC接口于一體, 支持硬盤、電子盤等程序存儲(chǔ)方式以及軟驅(qū)、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能，具有低價(jià)格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用等特點(diǎn), 主要應(yīng)用于CA6140及以下車床的數(shù)控化改造。數(shù)控系統(tǒng)I /0接口主要實(shí)現(xiàn)與編碼器接口、步進(jìn)電機(jī)控制接口、數(shù)控刀架接口和開關(guān)量輸入輸出接口。 JWK15T數(shù)控系統(tǒng)控制面板2．電氣控制改造JWK－15T數(shù)控系統(tǒng)開放性好，改造非常簡(jiǎn)單。具體方法為全部拆除原車床的電控線路，電動(dòng)機(jī)可直接從數(shù)控系統(tǒng)的電控柜中出線與主軸電動(dòng)機(jī)的接線柱和冷卻泵電動(dòng)機(jī)的接線柱連接。電氣控制中不僅要具備自鎖、互鎖和連鎖等控制功能，而且要具備過載、短路、抗干擾等功能。各種限位開關(guān)，減速開關(guān)，回零開關(guān)均安裝在機(jī)床本體上，限位開關(guān)是起著硬件限位的作用, 當(dāng)車床加工工件超出加工范圍時(shí)，車床自動(dòng)停止加工。減速開關(guān)的作用是當(dāng)車床刀架回零并走到車床零點(diǎn)附近時(shí)，減速開關(guān)被開啟并通知車床減速走到零位置。機(jī)床液壓裝置電氣控制、照明電路等輔助電路的設(shè)計(jì)和元件的選擇必須滿足使用要求。 3. 數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定對(duì)于一般車床的改造只須對(duì)以下兩部分系統(tǒng)配置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置就可以了。一是軸參數(shù), 二是內(nèi)置PLC的編碼。在數(shù)控系統(tǒng)軟件中輸入正確的口令以后就可以對(duì)軸參數(shù)進(jìn)行設(shè)置了, 修改前應(yīng)先將參數(shù)備份。不同的用戶在改造車床時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠之間選擇的傳動(dòng)比是不同的，同時(shí)絲杠的螺距也不同，所以為了適用不同的傳動(dòng)比，可通過設(shè)置一對(duì)電子齒輪的比值來對(duì)實(shí)際的傳動(dòng)比進(jìn)行調(diào)整。JWK－15T數(shù)控系統(tǒng)采用內(nèi)裝型PLC，采用C語言編程，具有靈活、高效、使用方便等特點(diǎn)。根據(jù)機(jī)床改造的需要，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)PLC的配置參數(shù)也要設(shè)定, 包括機(jī)床支持選項(xiàng)、主軸輸出點(diǎn)配置、刀架輸入點(diǎn)定義(電磁離合器輸入點(diǎn)配置)、面板輸入輸出點(diǎn)定義和外部輸入輸出的定義。6 改造后數(shù)控車床安裝與調(diào)試數(shù)控車床的安裝、調(diào)試是指車床由制造廠經(jīng)運(yùn)輸商運(yùn)送到用戶，安裝到車間工作場(chǎng)地后，經(jīng)過檢查、調(diào)試直到車床能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，投入使用等一系列的工作過程。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床屬于較高精度，較高自動(dòng)化程度的機(jī)床，安裝調(diào)試時(shí)必須嚴(yán)格按照機(jī)床制造商提供的使用說明書及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。車床安裝、調(diào)試效果的好壞，直接影響到機(jī)床的正常使用和壽命。 改造后數(shù)控車床安裝用戶要在數(shù)控車床安裝之前根據(jù)機(jī)床廠提供的基礎(chǔ)圖做好機(jī)床地基，并且需要經(jīng)過一段時(shí)間的保養(yǎng)使其穩(wěn)定，車床的安裝位置應(yīng)保持空氣流通干燥，潮濕的環(huán)境會(huì)使印刷電路板和元器件銹蝕，車床電器故障增加，車床要避免陽光直接照射，要遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾源。車床拆箱后首先找到隨機(jī)的文件資料，找出車床安裝箱單，清點(diǎn)零件是否齊全，然后按照機(jī)床說明書，把組成機(jī)床的各大部件分別在地基上就位。安裝完成后即可進(jìn)行數(shù)控車床的組裝連接，將數(shù)控裝置柜、電器柜等裝在床身上，之后再進(jìn)行電纜、油管、氣管的連接。連接時(shí)應(yīng)注意整潔和可靠的接觸及密封，電纜和油管全部連接完畢后，還應(yīng)做好各纜線及管子的就位固定、防護(hù)罩殼的安裝等，以保證車床的整齊外觀。最后進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)外部電纜的連接及電源線的連接，即完成車床的安裝。 改造后數(shù)控車床調(diào)試數(shù)控車床的調(diào)試包括數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試、車床運(yùn)行調(diào)試和車床精度和功能調(diào)試。1） 數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試包括輸入電源電壓、頻率及相序的確認(rèn)，對(duì)輸入電壓的幅值、頻率、相位及電壓波動(dòng)范圍進(jìn)行確認(rèn)并檢查各熔斷器；數(shù)控系統(tǒng)各種參數(shù)設(shè)定的確認(rèn)，為保證數(shù)控裝置與車床連接時(shí)，能使車床具有最佳的工作性能，應(yīng)確認(rèn)車床安裝調(diào)試后參數(shù)與設(shè)定參數(shù)相一致；數(shù)控系統(tǒng)與車床間接口的確認(rèn)，通過數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床之間的接口信號(hào)狀態(tài)是否正確。2）車床運(yùn)行調(diào)試數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試完畢后，具備了車床聯(lián)動(dòng)通車的條件，可切斷數(shù)控系統(tǒng)的電源，連接電機(jī)的動(dòng)力線，進(jìn)行通電試車。按照說明書要求，給車床各潤(rùn)滑油箱、潤(rùn)滑點(diǎn)灌注規(guī)定的油液或油脂，調(diào)整車床床身水平，粗調(diào)車床的主要幾何精度。向數(shù)控裝置供電，確認(rèn)其是否正常工作，接通伺服電源，檢查系統(tǒng)各按鈕是否正常工作，測(cè)試主軸正反轉(zhuǎn)及急停工作、換刀動(dòng)作等的工作是否正常。3）車床精度和功能調(diào)試對(duì)車床進(jìn)行試件切削工作，對(duì)車床精度及加工質(zhì)量進(jìn)行分析調(diào)試使其達(dá)到預(yù)定的精度范圍之內(nèi)還與改造前普通車床各項(xiàng)功能和精度對(duì)比，以獲得量化的指標(biāo)差。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床精度檢驗(yàn)改造后的數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)各項(xiàng)目與普通機(jī)床基本相似, 導(dǎo)軌縱向精度、尾座移動(dòng)對(duì)溜板移動(dòng)的平行度、尾座套筒軸線對(duì)溜板移動(dòng)的平行度，這三個(gè)項(xiàng)目比普通機(jī)床允差略大一些，而主軸頂尖的跳動(dòng)則比普通車床略嚴(yán)一些。改造者和使用者最關(guān)心的是數(shù)控系統(tǒng)性能及其可靠性, 是否能保證較低的故障率。所以應(yīng)對(duì)改造后的機(jī)床嚴(yán)格測(cè)試和較長(zhǎng)一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn), 檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目有一般功能試驗(yàn)、空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)、連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、負(fù)荷試驗(yàn)、反向偏差試驗(yàn)、最小設(shè)定單位進(jìn)給試驗(yàn)、返回基準(zhǔn)點(diǎn)試驗(yàn)等。最后進(jìn)行車削綜合件試驗(yàn)。7 結(jié)論數(shù)控車床在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用，它的主要優(yōu)點(diǎn)是加工精度高，質(zhì)量好，并且生產(chǎn)效率高。為了獲得數(shù)控車床，針對(duì)我國(guó)中小企業(yè)普通車床多，數(shù)控車床少，集資購買大量數(shù)控車床困難的情況，完全可以進(jìn)行普通車床的數(shù)控化改造, 從而更有效地提高普通車床的加工精度和自動(dòng)化水平。將普通車床數(shù)控化改造后即成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，除了可實(shí)現(xiàn)圓弧、斜線、螺紋加工、自動(dòng)換刀等功能，減少了輔助加工時(shí)間、降低了對(duì)工人技術(shù)等級(jí)的要求外，還留有通信(網(wǎng)絡(luò))接口，不但可以離線編程加工，還可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)車床連網(wǎng)，形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速、較高精度、較高效率、自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。我們以CA6140車床為例，針對(duì)現(xiàn)有常規(guī)普通車床的缺點(diǎn),進(jìn)行普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)，提出數(shù)控系統(tǒng)改造方案和傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)改造方案和自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的選型設(shè)計(jì)方案, 以提高其加工精度和擴(kuò)大車床使用范圍, 并提高生產(chǎn)率。經(jīng)過本次改造后, CA6140車床實(shí)現(xiàn)單片微機(jī)控制系統(tǒng), 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制,具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，具有自動(dòng)換刀功能。可大大地提高加工工效, 加工質(zhì)量可以得到穩(wěn)定, 并保留了原機(jī)床的特性。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)也為其他普通機(jī)床的數(shù)控化改造提供了一種較好的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方法，對(duì)整個(gè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有非常大的幫助。謝辭畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成大學(xué)全部課程后進(jìn)行的，是大學(xué)期間的最后一次課程任務(wù)。在此之前進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)和多門功課的學(xué)習(xí)及課程設(shè)計(jì)任務(wù)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)期間學(xué)習(xí)成果的一