【正文】 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 參考文獻(xiàn) [1] 曹仁濤，馬慶偉．普通機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)問題研究 [J]．甘肅科技， 2020， 24(14)：5961. [2] 鄢細(xì)林 .CA6132普通車床數(shù)控化改造 [J]. [3] 陳嬋娟 .數(shù)控車床設(shè)計(jì) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [4] 徐衡 .數(shù)控機(jī)床故障診斷 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [5] 林宋，田健君 .現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [6] 李金伴，馬偉民 .實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 . 2020. [7] 董玉紅 .數(shù)控技術(shù) [M].高等教育出版社 .2020. [8] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 .2020. [9] 王洪章 .機(jī)床數(shù)控化改造業(yè)的發(fā)展前景與改造方案分析 [J].2020. [10] 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊編委會(huì) .現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 [M].2020. [11] 羅圣國 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 [M].高等教育出版社 .2020. [12] 王愛玲 .現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 [M].北京：國防工業(yè)出版社， 2020. [13] 徐元昌 .數(shù)控技術(shù) [M].北京：中國輕工業(yè)出版社， 2020. [14] 張超英 .數(shù)控車床 [M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [15] Smith S,T lusty J. Current Trends in High Speed Machining. 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Trend in the Technical Development of Machine Tools 4th International Conference on Manufacturing Technology in Hong 。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們鍛煉了自己學(xué)習(xí)的能力和綜合知識的能力，同時(shí)也在設(shè)計(jì)過程中學(xué)習(xí)到了很多有關(guān)車床的知識，將我所學(xué)的知識應(yīng)用到車床的數(shù)控化改造中，這是一次很好的學(xué)些和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，在此感謝學(xué)校能提供這樣的機(jī)會(huì)和環(huán)境給我們。如果不是劉老師抽出 時(shí)間指導(dǎo)、監(jiān)督我們學(xué)習(xí)，我想我們不會(huì)像現(xiàn)在這樣輕松的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 隨著畢業(yè)時(shí)間的臨近，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將完成。刀架的改造相對較輕松，只需拆除原刀架，更換成 4刀位轉(zhuǎn)塔刀架。由于數(shù)控車床需進(jìn)行復(fù)雜回轉(zhuǎn)表面、圓弧面的加工，所以進(jìn)給系統(tǒng)必須由計(jì)算機(jī)控制，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程控制。通過數(shù)控化改造后的主傳動(dòng)系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速、能夠提供足夠大的切削力和功率。主要寫了車床三大部分的改造，分別是主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和刀架的改造。所以說車床的數(shù)控化改造只是現(xiàn)階段提高數(shù)控機(jī)床占有率的最好的辦法。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 結(jié) 論 CA6132普通車床的數(shù)控化改造是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，雖然改造的成本相對直接購買數(shù)控車床較低，但是改造周期很長。 根據(jù) CA6132的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝選取四方轉(zhuǎn)塔刀架作為自動(dòng)換刀裝置。將各種不同的刀具安裝在回轉(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)頭 上，通過回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)分度定位來實(shí)現(xiàn)車床的自動(dòng)換刀動(dòng)作。 自動(dòng)換刀裝置的選用 自動(dòng)換刀裝置因數(shù)控車床的形式、工藝范圍和刀具的種類與數(shù)量不同而具有不同的形式，目前常用的是回轉(zhuǎn)刀架式和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置。這樣不僅縮短了裝夾、搬運(yùn)工件等輔助時(shí)間，還可以降低因多次裝夾而產(chǎn)生的誤差，從而提高了加工效率和加工精度。滾珠絲桿的選用是本章最主要的內(nèi)容，通過手冊查得的公式和數(shù)據(jù)選取了合適的滾珠絲杠。本章成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 介紹了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制方式并且選擇了合適的控制方式。柔性調(diào)整法可分為軸向壓簧調(diào)整法、周向彈簧調(diào)整法和雙齒輪傳動(dòng)調(diào)整法。 （ 2） 柔性調(diào)整法 柔性調(diào)整法采用調(diào)整彈簧力的方法消除齒側(cè)間隙，因而調(diào)整之后齒側(cè)間隙仍可自動(dòng)，補(bǔ)償，在齒輪厚度和周節(jié)有變化的情況下，也能保持無間隙嚙合。 (1) 剛性調(diào)整法 剛性調(diào)整法的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動(dòng)剛度好，能傳遞較大的動(dòng)力，但是同樣有不足，當(dāng)齒輪磨損后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，為了不影響傳動(dòng)的靈活性，因此加工時(shí)對齒輪的厚度及齒距公差要求較嚴(yán)。 齒輪傳動(dòng)消隙機(jī)構(gòu) 改造后的車床通過齒輪傳動(dòng)副來達(dá)到以一定的傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)矩要求。 傳動(dòng)系統(tǒng)的定位誤差 umRRk )11( m a xm i n ?????? （ 412） 任意 300mm內(nèi)行程變動(dòng)量對半閉環(huán)系統(tǒng)而言 kpV ??? =? = 選絲桿副為 2級精度， pV300 =8um，可用。 maxaR = 40 222 ??ad =3445 umN/ （ 410） minaR = 150 222 ??ad =918 umN/ 由軸承樣本 Qd =,Z=17,? =60 得 bR =550 umN/ . 滾珠絲桿和滾道的接觸剛度 nuR nuR = 3/13/139。 bR —— 軸承剛度， umN/ ，見表 12146。 由表 12140中公式（ 19）驗(yàn)算抗拉強(qiáng)度 M p adF tp 44 0 7 14 222???? ??? 遠(yuǎn)低于鋼材許用拉伸力。 wuF 00? =? 500=100N L=? 220+12? 5=302mm 取 L=300mm md2 = ?? （ 5） 確定滾珠絲桿的規(guī)格代號 選擇內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)法蘭式，墊片預(yù)緊 FFZD型 32055 ， wD =，2d = aC = arC = L=108mm R=1346 umN/ 絲桿的支承方式選擇一端固定，一端自由的支承方式，采用一對 760304DF角接觸球軸承 0d =32mm 支承長度為 58mm。? =（ 4131? ） ? 7= 取最小值 39。 en —— 絲桿當(dāng)量轉(zhuǎn)速 wf —— 絲桿性質(zhì)系數(shù) 表 12143中查得 wf = af —— 精度系數(shù) 表 12141中查得 kf —— 可靠性系數(shù) 表 12142 取 wf = af = kf = 計(jì)算 amC 得 kaweeham ff fFnLC 3/16 )1060(? = )10 140202060( 3/16 ????? （ 4） 確定允許的最小螺紋底徑 md2 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 滾珠絲桿允許的最大軸變形 由表 12140中公式（ 8）得 39。設(shè)計(jì)路線和 計(jì)算公式如圖 4 4 43所示。 ，絲桿、螺母等元件的加工精度和表面質(zhì)量要求高，故制造成本高。 。 ，反向時(shí)無空程。與普通的絲桿螺母副相比，滾珠絲桿螺母副具有以下特點(diǎn)： ，傳動(dòng)效率高 。從系統(tǒng)控制的角度分析，其中兩個(gè)因素起著決定作用：一是絲桿的剛度和慣量，它直接影響進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度；二是絲桿的精度和傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性，它直接影響系統(tǒng)的位置精度和輪廓加工精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。改型電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下： maxn 1200 r/min en 1000r/min 電機(jī)通過齒輪減速裝置與滾珠絲杠連接，減速比為 2:1。 電動(dòng)機(jī)的選用 由于進(jìn)給系統(tǒng)需要很高的動(dòng)態(tài)性能和調(diào)速范圍，所以進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用永磁式同步電動(dòng)機(jī)。雖然從成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 理論上講，全閉環(huán)系統(tǒng)的控制是最理想的，但由于存在成本、工作條件、熱變形等問題，使得伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。 全閉環(huán)系統(tǒng)將檢測元件安裝在工作臺或者其他執(zhí)行元件上，于是將機(jī)械傳動(dòng)部件包括在整個(gè)位置環(huán)之內(nèi)。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)的檢測元件沒有安裝在輸出軸上，它直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和軸角位置。開環(huán)控制的進(jìn)給系統(tǒng)一般進(jìn)用于精度不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。由于缺少檢測裝置，不能對進(jìn)給位移和進(jìn)行反饋，進(jìn)給過程中的摩擦、慣量、間隙會(huì)影響進(jìn)給精度，從而降低零件加工質(zhì)量。 1. 開環(huán)控制 采用開環(huán)控制的進(jìn)給系統(tǒng)一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，不需要檢測元件和反饋電路。 此外，機(jī)床大多是在低速時(shí)進(jìn)行重切削，因此要求低速時(shí)進(jìn)給系統(tǒng)有大的轉(zhuǎn)矩輸出。由于加工條件的不同，為了保證在任何情況下都得到最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)必須有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。這就對伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有兩方面的要求：一是當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、變速時(shí)，要求有很大的加速度，從而盡可能的縮短過程時(shí)間；二是當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，過渡過程前沿要陡，回復(fù)時(shí)間要短，且無振蕩。當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的變速和變向移動(dòng)時(shí)，位置誤成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 差會(huì)不斷積累，從而會(huì)造成加工尺寸和形狀的誤差，降低加工精度?，F(xiàn)代數(shù)控車床位移精度一般為，有的甚至高達(dá) 。同其他數(shù)控機(jī)床一樣，數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)同樣有精度、快速性和穩(wěn)定性的要求 1. 高精度 由于數(shù)控車床是按預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行加工，所以不能進(jìn)行手動(dòng)補(bǔ)償。 機(jī)械傳動(dòng)裝置的作用是連接電機(jī) 和工作臺，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作臺的直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工作臺移動(dòng)，包括減速裝置和滾珠絲桿副等裝置。它發(fā)出的信號傳送給 CNC 從而構(gòu)成閉環(huán)控制。目前，交流伺服電動(dòng)機(jī)主要有籠式異步伺服電動(dòng)機(jī)和永磁式同步電動(dòng)機(jī)。 早期的數(shù)控機(jī)床多采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但由于直流電機(jī)存機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，從而產(chǎn)生了很多的問題，如電刷磨損后需要較多的維護(hù)，換向器出現(xiàn)運(yùn)行火花等，所以交流電動(dòng)機(jī)正逐漸取代直流電動(dòng)機(jī)作為進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)元件。 伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)及其控制單元。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 4章 進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是通過伺服系統(tǒng)控制的，進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制了進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、方向、精度、行程以及運(yùn)動(dòng)起止點(diǎn)。通過車床改造后需要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)選擇 合適的伺服電機(jī)。 kwP 20 ???? （ 13）所需帶寬 ab 由表 3243 查得 XH 型帶輪的 0b = mz =15 aK =1 ????? . 00 Pbb z da （ 312） 由表 3229 查得，帶輪型號應(yīng)選代號為 300 的 XH 型帶，其中 ab =， 最終選擇同步帶的型號為 980XH300。 （ 4）小帶輪的節(jié)圓直徑 1d 1d = ?bPz1 = ? ? = （ 34） （ 5）大齒輪的齒數(shù) 2z 2z =iz = ? =48 （ 35） （ 6）大齒輪節(jié)圓直徑 2d 2d =?? ??bPz= （ 36） （ 7）帶速 v 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 v=100060 11?nd?=10 0060 30 6? ???=（ 37） （ 8）初定軸間距 0a 取 0a =800 （ 9）帶長及其齒數(shù) 24928004)()(280024)()(22202122100????????????? ??addddaL （ 38） 帶長型號為 980 的 XH 型帶輪，節(jié)線長 pL = 節(jié)線上的齒數(shù)為 112。帶輪的設(shè)計(jì)路線如圖 32 所示。帶輪材料應(yīng)采用