【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是將普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)改造為數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)，通過對(duì)數(shù)控技術(shù)的了解，以及齒輪及轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)計(jì)算，從而完成了數(shù)控改造的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)及其計(jì)算。些介紹能了解滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法。的切削力大約為。在對(duì)滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出，所設(shè)計(jì)的絲杠最大負(fù)載。大降低車床使用壽命。效能、創(chuàng)造效益，的確是許多企業(yè)的一項(xiàng)不可忽視的課題。產(chǎn)率和加工精度的要求，因此需要不斷地更新，此次對(duì)原有的C616機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，其本質(zhì)是采用數(shù)控機(jī)床對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，趕上或超過先進(jìn)國家。投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。

　　

【正文】 ?? ???? ? ? ??? ??????? ； 絲杠轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量： 4 4 27 .8 1 0 2 5 0 0 .6 2 4sJ k g c m?? ? ? ? ?； 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 4 4 21 7. 8 10 3. 6 2 0. 26 2ZJ k g c m?? ? ? ? ?； 4 4 22 7 .8 1 0 6 2 2 .0 2 2ZJ k g c m?? ? ? ? ?； 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略，因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (3) 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 m a xm a x05 100 0 53 416 .7 / m i n43VnrL ? ?? ? ??； 44m a xm a x 1 . 2 5 8 4 1 6 . 71 0 1 0 0 . 2 1 8 4 2 . 2 39 . 6 9 . 6 0 . 0 2 5a JnM N m k g f c mT ?? ?? ? ? ? ? ??01 0 0 0 1 0 0 0 . 1 5 5 3 3 . 1 7 / m in3 . 1 4 6 0 4 3t n finrDL? ? ? ?? ? ?? ? ?主 ； 41 . 2 5 8 3 3 . 1 7 1 0 0 . 0 1 7 4 0 . 1 7 7 59 . 6 0 . 0 2 5atM N m k g f c m??? ? ? ?? ； ? ? ? ?2 22 1 1213 0 . 6 2 4 2 . 0 2 2 0 . 2 6 2 0 . 0 4 3 9 1 . 2 5 85s Z ZJ J J J J k g c mi ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? 22 0 0 0 0 . 2 3 0 0 . 4 3 0 . 2 8 7 0 . 0 2 82 2 2 3 . 1 4 0 . 8 5F L f W LM f k g f c m N c mii? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?22000 9 31 1 6 160 6 5 9 3 4 92 2 5YYtFLM k gf c m N c miFLM k gf c m N mi???????? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? 所以，快速空 載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩： m a x 0 2. 23 0. 28 7 0. 11 6 2. 66 3 26 .3 3afM M M M k gf c m N c m? ? ? ? ? ? ? ? 切削時(shí)需力矩： 0 774 87 16 24 91 24. 04at tM M M M k gf c m N c m? ? ? ? ? ? ? ? ? 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： 0 0 .2 8 7 0 .1 1 6 0 .4 0 3 4 .0 3fM M M k g f c m N c m? ? ? ? ? ?。 從上計(jì)算可，最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速進(jìn)給啟動(dòng)時(shí)： m ax N cm? 23 第四章 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整 和預(yù)緊方法 滾珠絲杠副的軸向間隙，是指負(fù)載時(shí)滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。滾珠絲杠副的軸向間隙直接影響其傳動(dòng)剛度和傳動(dòng)精度，尤其是反向傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠副除了對(duì)本身單一方面的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度有要求外，對(duì)其軸向間隙也有嚴(yán)格的要求。滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊，通常采用雙螺母預(yù)緊方式，其結(jié)構(gòu)型式有三種?；驹硎鞘箖蓚€(gè)螺母間產(chǎn)生軸向位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。 滾珠絲杠副 的軸向間隙 (1)．墊片調(diào)隙式 圖 3— 5 所示結(jié)構(gòu)。是通過改變墊片的厚度，使螺母產(chǎn) 生軸向位移。這種結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛性好，但調(diào)整費(fèi)時(shí)，且不能在工作中隨意調(diào)整。 圖 35 雙螺母墊片式結(jié)構(gòu)圖 （ 2） ．螺帽調(diào)隙式 圖 3— 6 所示為利用螺帽來實(shí)現(xiàn)預(yù)緊的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)螺母以平鍵與外套相聯(lián)，鍵可限制螺母在外套內(nèi)移動(dòng)，其中右邊的一個(gè)螺母外伸部分有螺紋。用兩個(gè)鎖緊螺帽 2 能使螺母相對(duì)絲杠作軸向移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠，調(diào)整也方便，故應(yīng)用較廣。但調(diào)整位移量不易精確控制。因此，預(yù)緊力也不能準(zhǔn)確控制。 圖 36 雙螺母帽式結(jié)構(gòu)圖 2 鎖緊螺帽 24 （ 3） ．齒差 調(diào)隙式 圖 3— 7 所示為齒差式調(diào)整結(jié)構(gòu)。在兩個(gè)螺母的凸緣上分別有齒數(shù)為 Z Z2的齒輪，而且 Z Z2 與相應(yīng)的內(nèi)齒圈相嚙合。內(nèi)齒圈緊固在螺母座上，預(yù)緊時(shí)脫開內(nèi)齒圈，使兩個(gè)螺母同向轉(zhuǎn)過相同的齒數(shù)，然后再合上內(nèi)齒圈。兩螺線的軸向相對(duì)位置發(fā)生變化從而實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力。如果其中 圖 37 雙螺母齒差式結(jié)構(gòu)圖 一個(gè)螺母轉(zhuǎn)過 n 個(gè)齒時(shí)則其軸向位移量為 1 hnsPZ?（ Ph 為絲杠導(dǎo)程， Z1 為齒輪齒數(shù)）。如兩 齒 輪 沿 同 方 向 各 轉(zhuǎn) 過 n 個(gè)齒時(shí)，其兩螺母間相對(duì) 軸 向 位 移 量? ?211 2 1 211 hh Z Z n Ps n PZ Z Z Z???? ? ?????（ Z2為另一齒輪齒數(shù)）或 ? ?1221hsZ Zn Z Z P? ?。例如：當(dāng) n=1，Z1=99， Z2=100， 10 19900hP um??,即兩個(gè)螺母在軸向產(chǎn)生 1um 的位移。這種調(diào)整方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但調(diào)整準(zhǔn)確可靠，精度較高。 除上述三種雙螺母加預(yù)緊力的方式外，還有單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊和單螺母鋼球過盈預(yù)緊方式。 滾珠絲杠副的安裝結(jié)構(gòu) 支承結(jié)構(gòu) 為 拉高偉動(dòng)剛度，應(yīng)合理確定滾珠絲杠副的參數(shù)、螺母座的結(jié)構(gòu)、絲杠兩端的支承型式，以及它們與機(jī)床的聯(lián)接剛度。因此，螺母座的孔與螺母之間必須有良好的配合，保證孔與端面的垂直度，螺母座宜增添加強(qiáng)筋，加大螺母座和機(jī)床結(jié)合面的接觸面積，均可提高螺母的局部剛度和接觸剛度。同時(shí)，注意軸承的選用和組合，尤其是軸向剛度要求較高。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承及其支承方式是十分重要的。常用的支承方式有下列幾種，如圖 3— 8 所示。 （ 1）一端裝止推軸承（固定 — 自由式） 如圖 3— 8(a)所示。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛 度低，僅適應(yīng)于短絲杠。如數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的 25 垂直坐標(biāo)中。 （ 2）一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定 — 支承式） 如圖 3— 8(b)所示。滾珠絲杠較長時(shí)，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減少絲杠熱變形的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源（如液壓馬達(dá)）。 （ 3）兩端裝止推軸承 如 3— 8(c)所示。將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊力，有助于提高傳動(dòng)剛度。但這種安裝方式對(duì)熱伸長較為敏感。 （ 4）兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定 — 固定式） 如圖 3— 8(d)所示。為了 提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的熱變形轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。 圖 38 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu) 進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪間隙的消除 采用減速箱的目的及注意事項(xiàng) 為了保證步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)性能，要特別考慮負(fù)載慣性矩。當(dāng)所帶負(fù)載的慣性矩增大時(shí)，由于步進(jìn)電機(jī)是按電磁鐵吸力原理來動(dòng)作，所以當(dāng)慣性矩增大到某一值時(shí)，就會(huì)使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生擅動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生啟動(dòng)不良效果，所以，使用步進(jìn)電機(jī)時(shí)盡量選小的負(fù)載 。在本次設(shè)計(jì)過程中我們采用減速齒輪來聯(lián)結(jié)滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)，以達(dá)到改變慣性矩的目的。 同時(shí)，應(yīng)該盡可能地消除配對(duì)齒輪之間的間隙，否則就會(huì)產(chǎn)生使運(yùn)動(dòng)滯后的指示信號(hào)的誤差，對(duì)加工件的精度就會(huì)產(chǎn)生很大的影響。 減少或消除空程的必要性和方法 (1)、 減少或消除空程的必要性 數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度，除了機(jī)床的幾何精度、絲桿精度影響外，又受其本身因素的影響，產(chǎn)生滯后現(xiàn)象而引起的間隙誤差。在這次設(shè)計(jì)改造過程中只能采用開環(huán)系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)不能對(duì)車床的誤差進(jìn)行修改，所以只能通過機(jī)械的方式對(duì)其各部分傳動(dòng)誤差進(jìn)行 26 修改。 (2)、 消除方法 本次設(shè)計(jì)采用雙片齒輪來達(dá)到消隙的目的，通常將一對(duì)齒輪的從動(dòng)齒制成兩片，其中一片固定在軸上，兩片之間裝有彈簧，彈簧力使兩片齒輪的齒廓分別與主動(dòng)齒輪的齒廓貼緊，從而完全消除了齒側(cè)間隙。 27 第 五 章 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的是橫向及縱向進(jìn)給系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)中的尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行一系列的校核，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足要求，說明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，我國的機(jī)床數(shù)控化在近十年來有了很大的發(fā)展，而普通機(jī)床的數(shù)控化改造后在滿足完成同樣的加工任務(wù)的前提下，可大大降低技術(shù)改造的投資經(jīng)費(fèi)，在 實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。基于對(duì) C616 普通車床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì)過程中，我認(rèn)為普通機(jī)床的數(shù)控改造具有很多的優(yōu)點(diǎn)、必要性及其良好的發(fā)展趨勢。 全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國的一般中小企業(yè)購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化、以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格。目前我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡易 NC系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。 數(shù)控機(jī)床是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的巨大源動(dòng)力，它給機(jī)械制造業(yè)帶來了高倍率的效益增長和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性，高性價(jià)比的 CNC系統(tǒng)具有豐富的性能，為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件，同時(shí)也給數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，因此，研究一臺(tái)數(shù)控車床對(duì)現(xiàn)代加工具有重要的意義。 改造 后的車床，可手動(dòng)、機(jī)動(dòng)操作，操作簡單，使用方便，價(jià)格低廉，其性能價(jià)格比適中；而且還能解決復(fù)雜零件的加工精度控制問題，節(jié)約大量工裝費(fèi)用，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人素質(zhì)。 企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控對(duì)設(shè) 備進(jìn)行改造后，增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件，提高了加工精度和批量生產(chǎn)的能力，提高了設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的應(yīng)變能力，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭能力。 28 參考文獻(xiàn) [1] 吳祖育，秦鵬飛 .數(shù)控機(jī)床 .上海 :上海科學(xué)技術(shù)出版社 ,1994,242～ 245 [2] 譚浩強(qiáng) .微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021,77～ 82 [3] 韓鴻鸞 ， 榮維芝 .數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與維修 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [4] 朱大先 .金屬切削手冊(cè) .上海 :上?？茖W(xué) 技術(shù)出版社 ,2021 [5] 哈工大 .機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) .上海 :上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ,1983,15～ 33 [6] 李洪 .實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) .遼寧 :遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,1999 [7] 龔仲華 .數(shù)控技術(shù) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021,32～ 47 [8] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 [9] 宋天麟 .數(shù)控機(jī)床及其使用與維修 .南京 :東南大學(xué)出版社 ,2021,85～ 88 [10] 胡乾斌 .單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 .華中科技大學(xué)出版社 ,2021,25～ 77 [11] 張永康 .金屬切削原理與刀具 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021,25～ 44 [12] 嚴(yán)愛珍 .機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1999,48～ 95 [13] 董獻(xiàn)坤 .數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與編程 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021,62～ 99 [14] 王勇章 .機(jī)床的數(shù)字控制技術(shù) .哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1995,92～ 103 [15] 何德原 .機(jī)床故障與維修 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1996,102～ 119