【正文】 成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖41所示。拆除原電控箱，原位安裝改制后的電控箱。數(shù)控部分改造機(jī)床中的主軸、冷卻、潤滑和刀架等均需系統(tǒng)自動(dòng)控制，為此需設(shè)計(jì)接口轉(zhuǎn)換電路和強(qiáng)電控制電路。 四 數(shù)控部分的改造 普通車床進(jìn)行數(shù)控改造后，系統(tǒng)應(yīng)能控制主軸轉(zhuǎn)速并實(shí)現(xiàn)其正反轉(zhuǎn) ；控制工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(車床刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并自動(dòng)轉(zhuǎn)位換刀；加工螺紋時(shí)應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的導(dǎo)程)；控制冷卻和潤滑；通過鍵盤輸入加工程序；由顯示器顯示加工狀態(tài)等 。 此外，注意繪制裝配圖時(shí)的一些基本要求。例如，絲杠螺母的潤滑、防塵、防鐵屑保護(hù)、軸承的潤滑及密封、齒輪的潤滑及密封、行程限位保護(hù)裝置等。軸承座在安裝面上的聯(lián)接與定位、齒輪箱在安裝面上的定位、步進(jìn)電機(jī)在齒輪箱上的聯(lián)接與定位等。4）考慮各部位間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。2）根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號(hào)，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號(hào)。圖311 螺母座CAJJX61400207 繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖 在繪制機(jī)械裝配圖時(shí)，除了從總體上考慮機(jī)床布局情況以及伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)與原機(jī)床的聯(lián)系外，還應(yīng)認(rèn)真的考慮與具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的一些問題。滾珠絲杠副通過螺母座帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，因此螺母座通過螺釘與工作臺(tái)聯(lián)接。圖310 透蓋CAJJX61400201 螺母座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺母座的長度根據(jù)滾珠螺母的長度而定。因?yàn)檫x用型號(hào)為GB/T10981979的鍵，查參考文獻(xiàn)[3]可知，轂t1=，上偏差為+，下偏差為0。 (c)按剛度條件校核軸的強(qiáng)度，由公式得 小于軸CAJJX61400208最細(xì)部分的設(shè)計(jì)直徑15mm，滿足要求。最大扭矩為： T=2633 Nm BC段：T2=1316 N查參考文獻(xiàn)[3]可知，根據(jù)軸的直徑選用型號(hào)為GB/T10981979的鍵，鍵槽寬度為3mm。因?yàn)樵撦S的右端還需安裝一個(gè)透蓋，用雙螺母對(duì)其緊固。其余部分直徑為15mm。圖38 軸CAJJX61400204 B．軸CAJJX61400208的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）選擇軸的材料及熱處理方法 因該軸無特殊要求，同樣選用HT150正火處理。m b)按強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，由公式得 大于軸的設(shè)計(jì)直徑為20mm ,滿足條件。 （3）確定軸的各段長度軸CAJJX61400204的各段長度應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作需要而定，通過前面的計(jì)算和機(jī)床實(shí)際情況，軸身部分取155mm，軸頸部分取26mm。 （2）確定軸的各段直徑 由前面滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)可知：滾珠絲杠的直徑為20mm。此外，還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。消除間隙的方法采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。 D．滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙。 b) 結(jié)構(gòu)簡單 c) 軸向剛度小 d) 適用于較短的滾珠絲杠安裝和垂直的滾珠絲杠安裝 b．兩端鉸支 a) 結(jié)構(gòu)簡單 b) 軸向剛度小 c) 適用于對(duì)剛度和位移精度要求不高的滾珠絲杠安裝 d) 對(duì)絲杠的熱伸長較敏感 e) 適用于中等回轉(zhuǎn)速度 c．一端固定，一端鉸支 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性都較高，適用于中等回轉(zhuǎn)速度。 C．滾珠絲杠副的支承方式為了滿足高精度、高剛度進(jìn)給系統(tǒng)的需要，必須充分重視滾珠絲杠副支承的設(shè)計(jì)。 g．不能自鎖。 f．制造工藝復(fù)雜。 d．有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。 b．給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛度好。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)時(shí)，滾珠則沿螺桿螺旋滾道面滾動(dòng)，在螺桿上滾動(dòng)數(shù)圈后，滾珠從滾道的一端滾出并沿返回裝置返回另一端，重新進(jìn)入滾道，從而構(gòu)成閉和回路。這些滾珠作為中間傳動(dòng)件，使螺桿和螺母之間的摩擦由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的一種傳動(dòng)裝置。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動(dòng)主要用來實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，有以傳遞能量為主的傳力螺旋，有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高傳動(dòng)精度的傳動(dòng)螺旋，還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。CA6140數(shù)控改造后，縱向進(jìn)給定位準(zhǔn)確，性能參數(shù)穩(wěn)定，顯著提高了零件的加工精度和生產(chǎn)效率。滾珠螺母與螺母座之間采用H7/h6因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件，軸的公差采用js6與軸承過渡配合，平均間隙較小，并允許略有過盈，以保證其剛度要求，又能方便軸承的裝卸。當(dāng)使用一段時(shí)期后，需更換軸承或進(jìn)行導(dǎo)軌修磨而拆卸時(shí)，又能方便將軸頸從軸套中取出。軸套與軸頸間采用H7/k6公差與配合的選用軸頸與軸套間用2個(gè)相互垂直的圓錐銷定位鎖緊，保證連接剛度，如圖37所示。傳動(dòng)軸與滾動(dòng)絲杠的聯(lián)軸器采用長聯(lián)軸套圖36在改造中曾經(jīng)采用過橡膠彈簧，但其力學(xué)性能比較復(fù)雜，大多數(shù)情況下載荷與變形的關(guān)系為非線性，而且耐高溫和耐油性比鋼彈簧差，容易老化。車床的數(shù)控改造中，通常在傳動(dòng)裝置上采用一級(jí)減速齒輪來提高扭矩和傳動(dòng)精度，而齒輪間隙會(huì)在系統(tǒng)每次變向之后使運(yùn)動(dòng)滯后于指令信號(hào)，即形成反向間隙，對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。圖35 雙列向心球面球軸承后支承采用可自動(dòng)調(diào)心的雙列向心球面球軸承，如圖35所示。從應(yīng)用的方面考慮,結(jié)合目前國內(nèi)大多數(shù)工礦企業(yè)的現(xiàn)狀，普通臥式車床改造，可以采用更換滾珠絲桿來代替原機(jī)床上的T型絲桿。e．盡量滿足低振動(dòng)和高可靠性方面的要求。 d．盡量消除傳動(dòng)間隙，以減小反向行程誤差。b．選用最佳的降速比，為達(dá)到數(shù)控機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量，使運(yùn)動(dòng)位移盡可能地加速達(dá)到跟蹤指令。為確保數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出了無間隙、低摩擦、高剛度等要求。因此，數(shù)控車床的傳動(dòng)裝置與普通車床中傳動(dòng)裝置在概念上有重要差別，它的設(shè)計(jì)與普通車床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)不同。包括絲杠螺母副、導(dǎo)軌、工作臺(tái)等。脈沖編碼器采用異軸安裝，意在實(shí)現(xiàn)角位移信號(hào)傳遞的同時(shí)，又能吸收車床主軸的部分振動(dòng)，從而使主軸脈沖編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，平穩(wěn)傳遞信號(hào)準(zhǔn)確。異軸安裝時(shí)應(yīng)注意主軸脈沖編碼器的引出軸與車床主軸按1：1無間隙柔性聯(lián)接傳動(dòng)同步齒形帶聯(lián)接。 主軸脈沖編碼器 數(shù)控車床車螺紋時(shí),主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)車刀移動(dòng)一個(gè)螺矩(單頭)，主軸與絲杠應(yīng)同步動(dòng)作,為保證每次吃刀都不亂扣,必須在主軸后端安裝一個(gè)主軸脈沖編碼器，作為主軸位置信號(hào)的反饋元件。其中，同步帶它利用帶上齒輪的齒依次嚙合傳遞動(dòng)力，兼有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，無相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高；另外同步帶的強(qiáng)度高，厚度小，重量輕，可用于高速傳動(dòng)（速度可達(dá)50m/s）；齒形帶無需特別張緊，作用在軸和軸承上的載荷上，傳動(dòng)效率較高，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，維修保養(yǎng)方便，不需潤滑，在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用漸廣。 主軸箱的改造 ； ； ?？捎?jì)算出傳動(dòng)比 選取齒輪齒數(shù)為z1=z2=40，模數(shù)m=2. 根據(jù)計(jì)算及綜合考慮，縱向進(jìn)給系統(tǒng)選用150BF002型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)闈L珠絲杠兩端都采用推力球軸承并預(yù)緊，因此不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，故不需做穩(wěn)定性校核。其實(shí)際變形量為滾珠與螺紋滾道間接觸變形δ2因絲杠加有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向最大負(fù)載的1/3時(shí)，可減少一半，因此實(shí)際變形量為：支承滾珠絲杠的軸承為8107型推力球軸承，幾何參數(shù)為：d1=35mm，滾動(dòng)體直徑，滾動(dòng)體數(shù)量。絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。其幾何參數(shù)如下：公稱直徑d0=40mm，導(dǎo)程L0=6mm，螺紋升角 ，鋼球直徑dW=，螺桿內(nèi)徑d1=。其中K=，取f′=，則最大切削力下的進(jìn)給速度可取最高進(jìn)給速度的1/2～1/5（取為1/2），絲杠導(dǎo)程L0=6mm，則絲杠轉(zhuǎn)速為 (2）滾珠絲杠副的計(jì)算和選型絲杠使用壽命時(shí)間取為T=15000h。 圖32 縱向結(jié)構(gòu)示意圖 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=30kgf=300N 時(shí)間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L=4mm左旋 行程 S=650mm 脈沖當(dāng)量 = 步距角 = 176。則步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)大拖板左右移動(dòng),步進(jìn)電機(jī)安裝在縱向絲杠的右端。 縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì) (3) 齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算 傳動(dòng)比 i== （310） 故取Z=18 Z=30 m=2mm b=20mm α=20176。所以，導(dǎo)程變形總誤差為 Δ=ΔL=106=（39） 查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差1m長為15μm/m，故剛度足夠。 ② 效率計(jì)算螺旋升角γ=3176。/step快速進(jìn)給速度 νmax=1mm/min （1）切削力計(jì)算 查參考文