【導(dǎo)讀】1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀。態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。但由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，近年來(lái)我國(guó)出口額增幅較。2021年國(guó)內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)萬(wàn)臺(tái)，比上年增長(zhǎng)%。的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。診斷和維修將更加普遍。我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。有的因?yàn)槟芎母摺a(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長(zhǎng)時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。

　　

【正文】 6 n =V/L0 (r/min) 8303 100 125 fn c/n 26883 28590 30813 33926 綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力 : W)(Ff39。kFF ZX ??? （ 5— 10） 式中 :K=。 f’ =— ,取 。 1 0 0 0 )( 4 7 1 2 . 40 . 1 62 3 5 6 . ????? = (N) 壽命值 。 1810 15000206010 t60nL66 iii ????? （ 5— 11） 最大負(fù)載 。 FffLQ Hw3 i ???? （ 5— 12） = ??? = (N) 查參考文獻(xiàn)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可選用 NL4510型號(hào)的滾珠絲杠副 ,名義直徑為 45mm,絲杠導(dǎo)程為10 mm, 螺旋角 39。34o?? ,滾珠 例數(shù)為 3系列 ,其額定動(dòng)載荷為 33300N,所以其強(qiáng)度夠用。 2）、支承方式 選用“單推 — 單推”的支承方式。 3）、效率計(jì)算； )( ???? ?? tg tg （ 5— 13） 式中： ? 螺紋的螺旋升角 39。34o?? ? 摩擦角 ????tg ； 所以， ? = 39。39。39。4513 則： %97)451334( 34 39。39。39。39。39。 ??? ootg tg? （ 5— 14） 經(jīng)驗(yàn)表明：在數(shù)控化改造設(shè)計(jì)中，有普通絲杠換成滾珠絲杠，只要名義直徑相同，支承方式相同或有改善，其絲杠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性計(jì)算可以不計(jì)算，因?yàn)椴捎妙惐确?，改善后肯定合格? （ 4）、齒輪 設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)比 i: 0 ?????? pLi ?? （ 5— 15） 式中； ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步矩角，選為 ， 計(jì)算出 i〈 5，因此可以選一級(jí)傳動(dòng)。 大小齒輪都采用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，選小齒輪硬度為 260HB— 290HB，大齒輪硬度為 220HB— 250HB，精度選用六級(jí)，模數(shù) m=2mm , 齒寬 b=20mm, 螺旋角α = 020 ， 齒數(shù) Z1=18，齒數(shù) Z2=75，則： 3618211 ???? mzd （ 5— 16） 15075222 ???? mzd 93)(2121 ??? dda （ 5— 17） 還應(yīng)該校核齒輪表面接觸疲勞強(qiáng)度，彎曲疲勞強(qiáng)度。經(jīng)校核均合格，其校核過(guò)程略。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定 （ 1）、步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)步矩角的選擇； 00 ?????? L ip?? （ 5— 18） （ 2）、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)特性有很大影響，對(duì)加速能力，加速時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩及動(dòng)態(tài)的快速反應(yīng)有直接關(guān)系，因此核算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很有必要。 縱向伺服系統(tǒng)改進(jìn)后 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的簡(jiǎn)圖如下 : 圖 51 改造后的縱向伺服系統(tǒng) 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 簡(jiǎn)圖 等效步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算，采用下式； ? ? 1121 JJJJiJ zzs ???? （ 5— 19） 式中： 1J 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 sJ 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1zJ 齒輪 1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2zJ 齒輪 2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1J = WP2180???????? ??? （ 5— 20） = 2 ?????? ??179。 100=（ kgf 178。 2cm ） 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： sJ =179。 410? 4D 1L （ 5— 21） =179。 410? 179。 179。 140=（ ?kgf 2cm ） 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 1zJ =179。 410? 179。 179。 2=（ ?kgf 2cm ） 2zJ =179。 410? 179。 415 179。 2=（ ?kgf 2cm ） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略，因此總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J = ? ?1121 JJJJi zzs ??? = ? ? 12 ????????? =（ ?kgf 2cm ） = )( 2cmN? （ 3）、所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算： 折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸的力矩可分為三種情況進(jìn)行計(jì)算。 1）、快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩： M=Mamax+Mf+M0 （ 5— 22） 2）、 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩： M=Mat+Mf+M0+Mt （ 5— 23） 3）、快速進(jìn)給所需力矩 M=Mf+M0 （ 5— 24） 式中： Mamax空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； Mf 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； M0 由絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； Mat切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； Mt 切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。 Ma= 410 ??TJn （ N178。 m） （ 5— 25） 式中； T為時(shí)間常數(shù) T= 當(dāng) n=nmax時(shí)， Mamax=Ma； nmax =10 ax ??L iV =834r/min （ 5— 26） Mamax= 41002 83 ???? =（ N178。 m） =（ N 178。 cm ） 當(dāng) n=nt時(shí) ， Mat=Ma； 0Lfi主nnt ? （ 5— 27） = 10 ?? = （ r/min） Mat= 41002 ??? = （ N178。 m） =（ N 178。 cm ） iwLfM f ??2 039。? （ 5— 28） 當(dāng) η =， f`=； ??? ???fM =（ N178。 CM） 當(dāng) 0? =： 0M = ? ?200 16 ??? ?iLFx （ 5— 29） = ? ? ???? ? =（ kgf 178。 cm ） =（ N 178。 cm ） tM =iLFx??2 0 （ 5— 30） = ??? ? =（ kgf 178。 cm ） =135（ N 178。 cm ） 從而求得，快速空載啟動(dòng)所需力 矩 M=Mamax+Mf+M0 =++ = （ N178。 CM ） 切削時(shí)所需力矩 M=Mat+Mf+M0+Mt =+++135 =155 （ N 178。 cm ） 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M=Mf+M0 =+ = （ N178。 CM ） 由以上分析計(jì)算可知，所需最大力矩 Mmax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，即： Mmax= （ N178。 CM ） 4）、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjm 為。 m a x0 ??? TTT jm （ 5— 31） ?? = （ N178。 CM ） 5）、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 最高頻率計(jì)算； 3 200 060 m a xm a x ????? pVf ? （ HZ） （ 5— 32） 電動(dòng)機(jī)采用三相六拍的工作方式，經(jīng)綜合考慮，選用 110BF003型的直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能滿足要求。 一 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝在大拖板上，用發(fā)蘭盤將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來(lái)，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。 橫 向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算及選擇、減速比的確定及減速箱的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇等。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）、已知條件： 1）、縱向脈沖當(dāng)量 δ y=； 2）、縱向最高進(jìn)給速度 Vfymax=1m/min； 3）、 C618車床工作臺(tái)質(zhì)量 w=40kg=4000N（根據(jù)圖形尺寸粗略計(jì)算）。 4）、時(shí)間常數(shù) T=25ms （ 2）、橫向進(jìn)給切削力 Fx的確定 根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知； 橫向進(jìn)給量為縱向的 1/21/3 ，取 1/2，則切削力約為 縱向的 1/2。 zF =179。 =（ N ） xF = zF =179。 =（ N ） （ 3）、滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾珠絲杠在工作中承受軸向負(fù)載，使得滾珠和滾道型面間產(chǎn)生接觸應(yīng)力；對(duì)滾道型面上某一點(diǎn)，是交變接觸應(yīng)力。在這種交變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過(guò)一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 后滾珠和滾道型面產(chǎn)生疲勞損傷，從而使得滾珠絲杠喪失工作性能，這是滾珠絲杠破壞的主要形式。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠副的時(shí)候，須保證能夠它在一定的軸向負(fù)載的作用下，在回轉(zhuǎn) 106轉(zhuǎn)后，滾道上雖然受滾珠壓力，但不應(yīng)有點(diǎn)蝕現(xiàn)象發(fā)生， 此時(shí)所能承受的軸向負(fù)載成為這種滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 Q。 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。 1）、強(qiáng)度計(jì)算； W)(Ff39。kFF ZX ??? 式中 :K=。 f’ =,得 。 400)( 2 3 5 6 .20 . 21 1 7 8 . ????? = (N) 壽命值 。 13. 510 150 00156010 t60nL66 iii ????? 最大負(fù)載 。 FffLQ Hw3 i ???? = 2 2 0 0 . 3 .53 ??? = (N) 查參考文獻(xiàn)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可選用 WD2021型號(hào)的滾珠絲杠副 ,名義直徑為 20mm,絲杠導(dǎo)程為4 mm ,螺旋角 39。393o?? ,滾珠例數(shù)為 3系列 ,其額定動(dòng)載荷為 7600N,所以其 強(qiáng)度夠用。 2）、支承方式 選用“單推 — 單推”的支承方式。 3）、效率計(jì)算； )( ???? ?? tg tg 式中： ? 螺紋的螺旋升角 39。393o?? ? 摩擦角 ? = 39。1