【正文】 三、刀架的工作原理 在加工過程中，選刀時(shí)在程序中輸入被選刀具的的 TXX（刀具號）和 DXX（刀沿號）?？梢酝瓿纱志?，車螺紋和切槽（斷）等加工的換刀工作，結(jié)構(gòu)簡單且實(shí)用、如圖所示。 二、刀架的選擇 經(jīng)過比較，選用常州宏達(dá)機(jī)床設(shè)備廠生產(chǎn) 的 LD4— C0625 型四工位電動刀架。 高 等教育自學(xué)考試畢業(yè)（論文）說明書 29 第三節(jié) 改進(jìn)刀架 一、改造刀架的目的 CA6140 普通車床的上帶有手動刀架。 三、編碼器的選擇 根據(jù)加工精度的要求，選擇了長春第一光學(xué)儀器廠 leelf 型編碼器（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為 1200 個(gè)）。為了重復(fù)切削不亂牙，數(shù)控系統(tǒng)在接收到光電編碼器的一轉(zhuǎn)脈沖才開始螺紋切削的計(jì)算。保證主軸每轉(zhuǎn)一周，刀具準(zhǔn)確地移動一個(gè)導(dǎo)程。必須在主軸上安裝光電編碼器，光電編碼器通常與主軸直接聯(lián)結(jié)（傳動比 1： 1），為保證切削螺紋的螺 距準(zhǔn)確，要求主軸轉(zhuǎn)一周工作臺移動一個(gè)導(dǎo)程，必須有固定的起刀點(diǎn)的退刀點(diǎn)。 抗污染能力差，容易損壞。 由于光電交換器性能的提高，可得到較快的響應(yīng)速度。能把機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電脈沖 ，是數(shù)控機(jī)床上使用廣泛的位置控制裝置。熱繼電器（ FR）的一組常開觸點(diǎn)接入 X111 輸入點(diǎn)，當(dāng)電機(jī)過熱時(shí)，熱繼電器（ FR）動作，使 有效， PLC 單元產(chǎn)生報(bào)警，并切斷主軸電機(jī)的電源。正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)命令通過面板操作寫在程序中，由 PLC輸出端口控制正轉(zhuǎn)繼電器（ KAZ）或反轉(zhuǎn)繼電器（ KAF），使接觸器 KM1 和 KM2 動作，完成主軸的正反轉(zhuǎn)切換，為減小主軸電機(jī)的起動電源，使用了 KM KM KM5三個(gè)接觸器來完成電機(jī)的 Y△切換。 [1]《機(jī)電一體化技術(shù)手冊》 P5147，配備相應(yīng)的電氣控制設(shè)備。 當(dāng)快速運(yùn)動和切削進(jìn)給時(shí)，由 150BF002 步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性圖 18（ b）知該電動機(jī)能滿足要求，根據(jù)上述計(jì)算綜合分析，縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用 150BFOO2 步進(jìn)電動機(jī)能滿足要求。 由圖 6 步進(jìn)電動機(jī)起動矩頻特性可看出，當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)起動時(shí)， f 起 =2500HZ 時(shí)，M=100N但還得考慮電機(jī)起動頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。 傳動系統(tǒng)折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為： (1)、齒數(shù) Z1 、 Z2 折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為 ： 34 5 3 4 31 1 111 7 . 8 1 0 / 3 0 . 4 5 1 0 0 2 7 8 /3 2 3 2 ggJ d L k c m c m k c m? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 34 5 3 4 32 1 111 7 . 8 1 0 / 6 0 . 4 5 1 0 4 4 6 /3 2 3 2J d L k c m c m k c m? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (2)、絲杠折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 從表查得 1m 的絲杠的MJ = ∴ JS = = (3)、等效轉(zhuǎn)動慣量為 ： J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? =+ ( 221 5 6 0 0 0 . 5) 4 4 6 1 2 6 ) ( )3 0 9 . 8 2 3 . 1 4??? ? ? ??????= 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇 機(jī)床在不同的共況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同， (1) 快速空載起動時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 是： 將已知數(shù)據(jù)代入， m a xm a x 0 1 2 0 0 0 . 7 53 6 0 0 . 0 0 5 3 6 0bpvn ?? ? ? ??=500r/min 考慮了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 J總 =JM +J=10+ = 高 等教育自學(xué)考試畢業(yè)（論文）說明書 26 Mamnx 2m a x2 1 0 1 2 460 anJ t? ?? ? ? ? ?總 2m a x2 1 0 1 2 460 anJ N c mt? ?? ? ? ? ?總 折算到電動機(jī)軸上的摩擦力矩 /0 0 021() ( 2808 600) 2 2 22 CfF L f F W LMZiZ?? ???? ? ? ?? ? ???= 附加摩擦力矩 /2 2 2000 0 0210. 04 ( 28 08 60 0) 0. 6( 1 ) ( 1 ) ( 1 0. 9 )2 2 3. 14 0. 8 22 mFp oL f F LMZiZ???? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? = 則 M起 =Mamax +Mf +M0 =++= （ 2）快速移動時(shí)所需力矩 M快 M快 =Mf +M= + = （ 3）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M切 0ftM M M M? ? ?切 =Mf +M+ 1 4 0 4 0 . 52 5 . 1 0 . 7 . 5 6 . .2 2 0 . 8 2N c m N c m N c mi? ? ? ?? ? ? ??toFL =.cm+ += 從上面計(jì)算看出 M起 、 M快 、 M切三種情況下，以最大切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動機(jī)的依據(jù)。 I= 21ZZ =3015 因進(jìn)給運(yùn)動齒輪受力不大。 此變形量仍不能滿足要求，如果將滾珠絲杠再經(jīng)過預(yù)拉伸，剛度還可以提高四倍，則∴總變形量 ? = 1 38 3 09 54 ??＞ 。其實(shí)際變形為 ?? 。 1? 在總變形量中占的比重教大 . 高 等教育自學(xué)考試畢業(yè)（論文）說明書 23 010l Ll? ??? 式中 l —— 滾珠絲杠支撐間的受力長度 (mm) 0l —— 滾珠絲杠的導(dǎo)程 (mm) 0l?—— 在工作載荷作用引起的導(dǎo)程變化量 (mm) 又∵ 00 mFLl EA? ?? 式中 mF —— 軸向平衡載荷 E —— 材料彈性模量 鋼 = 10 ( / )N mm? A —— 滾珠絲杠橫截面積 A= 2 21 ()4d mm? = 2 2 21 6 .7 6 2 2 0 .54 m m m? ?? 00 mFLl EA? ?? = 62 5 4 5 .2 52 0 .6 1 0 2 2 0 .5 mm?? ?? = 10 mm??? 4 201 0 2 . 8 0 1 0 4 5 0 2 . 5 2 1 05l mml m m?? ?? ?? ? ? ? ? ?mm “ +”號用于拉伸。因橫向留板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采取貼速導(dǎo)軌減小摩擦力，從而取減小最大牽引力。 顯然，此變形量已大于定位的要求，不符合要求 。其實(shí)際變形為 ?? 。 1? 在總變形量中占的比重教大 . 010l Ll? ??? 式中 l —— 滾珠 絲杠支撐間的受力長度 (mm) 0l —— 滾珠絲杠的導(dǎo)程 (mm) 0l?—— 在工作載荷作用引起的導(dǎo)程變化量 (mm) 又∵ 00 mFLl EA? ?? 式中 mF —— 軸向平衡載荷 E —— 材料彈性模量 鋼 = 10 ( / )N mm? A —— 滾珠絲杠橫截面積 A= 2 21 ()4d mm? = 2 2 21 6 .7 6 2 2 0 .54 m m m? ?? 00 mFLl EA? ?? = 63 3 5 3 .2 8 52 0 .6 1 0 2 2 0 .5 mm?? ?? = 10 mm??? 4 201 0 3 . 6 9 1 0 4 5 0 3 . 2 1 1 05l mml m m?? ?? ?? ? ? ? ? ?mm “ +”號用于拉伸。 21m ax 2 1wdf EIF lf?? 式中 E—— 絲桿材料彈性量， 對綱 E= 1011 N/m2 L—— 絲杠兩支承端距離（ m）， L=。 傳動功率 ? 滾軸絲桿副的傳動功率為： ? =tgr/tg（ r+? ） == 002 43(2 43 10 )ggtt ???? = 式中： r—— 絲杠的螺紋升角 ? —— 摩擦角。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值 Cm，即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當(dāng)量動載荷 Cm 3 Mwm aLF fC f? 式中： wf —— 運(yùn)轉(zhuǎn) 系數(shù) af —— 精度系數(shù) ∴ 3 Mwm aLF fC f?= 3 18 33 53 .?? = 根據(jù) CCm 的原則，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》化學(xué)出版社出版，第三章第 3卷，選取滾軸絲桿的型號為： 左，坐標(biāo)直徑為 25mm，即外循環(huán)，齒差調(diào)隙式，一圈 列。采用雙片齒輪錯(cuò)齒法消除齒輪副間隙，并在溜板箱上安裝了縱橫向進(jìn)給按鈕和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作和意外事故的緊急處理。 改造步驟： 保留原手動機(jī)構(gòu)，用于微機(jī)進(jìn)給和機(jī)床刀具對空操作；保留原有的支承機(jī)構(gòu)；步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在機(jī)床后側(cè)，為了便于安裝滾珠絲杠。 高 等教育自學(xué)考試畢業(yè)（論文）說明書 19 當(dāng)快速運(yùn)動和切削進(jìn)給時(shí)，由 150BF002 步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性圖 18（ b）知該電 動機(jī)能滿足要求，根據(jù)上述計(jì)算綜合分析，縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用 150BFOO2 步進(jìn)電動機(jī)能滿足要求。㎝），直接使用會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（可用軟件實(shí)現(xiàn)），將起動頻率降到 1000HZ時(shí)，起動扭矩可增高到 588N 由圖 5步進(jìn)電動機(jī)起動矩 頻特性可看出，當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)起動時(shí)， f 起 =2500HZ 時(shí)，M=100N但還得考慮電機(jī)起動頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。 傳動系統(tǒng)折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為： （ 1）、齒數(shù) Z1 、 Z2 折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為 ： 34 5 3 4 31 1 111 7 . 8 1 0 / ( 6 . 4 ) 2 1 0 3 . 2 1 /3 2 3 2 ggJ d L k c m c m k c m? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 34 5 3 4 32 1 111 7 . 8 1 0 / 8 2 1 0 6 . 2 7 /3 2 3 2J d L k c m c m k c m? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 2）、絲杠折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 從表查得 1m 的絲杠的MJ = ∴ JS = = （ 3）、等效轉(zhuǎn)動慣量為： J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? =+ ( 223 2 8 0 0 0 . 6) ( 6 . 2 7 2 3 . 1 7 5 ) ( )4 0 9 . 8 2 3 . 1 4?????????= 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇 機(jī)床在不同的共況下，其所需轉(zhuǎn) 矩不同， （ 1）快速空載起動時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 是： 將已知數(shù)據(jù)代入， m a xm a x 0 2 4 0 0 0 . 7 53 6 0 0 . 0 1 3 6 0bpvn ?? ? ? ??=500r/min 考慮了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 J總 =JM +J=10+ = Mamnx 2m a x2 1 0 3 2 .5 1 360 anJ t? ?? ? ? ?總 22 5 0 0 / m in 106 0 0 .0 3r S? ?? ?? = 折算到電動機(jī)軸上的摩擦力矩 /0 0 021() ( 2808 800) 2 2 CfF L f F W LMZiZ?? ???? ? ? ?? ? ???= 附加摩擦力矩 高 等教育自學(xué)考試畢業(yè)（論文）說明書 18 /2 2 2000 0 0210. 16 ( 28 08 80 0) 0. 6( 1 ) ( 1 ) ( 1 0. 9 )2 2 3. 14 0. 8 1. 252 mFp oL f F LMZiZ???? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? = 則 M起 =Mamax +Mf +M0 =++= （ 2）快速移動時(shí)所需力矩 M快 M快 =Mf +M=+= （ 3）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M切 0ftM M M M? ? ?切 =Mf +M+ 1 4 0 4 0 . 65 5 . 1 5 . 3 . 2 5 9 . .2 2 0 . 8 1 . 2 5N c m N c m N c mi? ? ? ?? ? ? ??toFL =55.+ += 從上面計(jì)算看出 M起 、 M快 、