【正文】 學(xué)知，Tamax=JFε式中 ε角加速度，計(jì)算公式為ε=πn/30t Tamax=JFε=30*104**(30*) Nm) Tf克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩(Nm =cm2 ②負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜矩選擇 根據(jù)能量守恒原理，電動機(jī)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TF=FPL0*103/(2πη 0)=*6*103/(2π*)=cm2總慣量 JF=++ kgcm2 = kgcm 2)對材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量可按下式計(jì)算： J=*104D4L式中 D圓柱零件的直徑(cm)。cm 2)J1聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量 (*(* 10 6*)cm=177。 S=π/4* 2= “+”用于拉伸時，“”用于壓縮時。FL/ES式中 E彈性模量，對鋼 E=*106N/cm2。+1039。/tan(2176。則 η=tan2176。4439。f`導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù),f`=～ 取 f`=.則 Fp=［*+*（+800）］N=當(dāng)機(jī)床以線速度 υ=100m/min,進(jìn)給量為 f=,車削直徑為 D=80mm 的外圓時絲杠的轉(zhuǎn)速 n=υf10 3/(πDL 0)=100**103/(*82*6)r/min=則 L=60nT/10 6=60**15000/106萬轉(zhuǎn)= 萬轉(zhuǎn)根據(jù)工作負(fù)載 Fp﹑壽命 L,計(jì)算出滾珠絲杠副承受的最大動載荷,取 fw=,fh=1 FQ=L1/3fwfhFP=**= 16由 F0查滾珠絲杠的產(chǎn)品樣本和《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》,杠的產(chǎn)品樣本,選擇滾珠絲杠的直徑為 32mm,型號為 N40063,其額定動載荷是 16672N 其強(qiáng)度足夠用。W移動部件的重量(800N)。L壽命(以 106轉(zhuǎn)為單位 1,如 則為 150 萬轉(zhuǎn)).壽命 L 可按下式計(jì)算 L=60nT/106 式中 n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r/min。fh硬度系數(shù),HRC 為 60 時, f h為 1。①計(jì)算作用在絲杠上的最大動載荷 FQ首先根據(jù)切削力和運(yùn)動部件的重量引起的進(jìn)給力，計(jì)算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命值計(jì)算出絲杠副應(yīng)能承受的最大動載荷 FQ FQ=L1/3fwfhFP 式中 F Q最大動載荷(N)；FP工作負(fù)載(N),指數(shù)控機(jī)床工作時實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向力；fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),一般運(yùn)轉(zhuǎn) fw取 ～。則 P c=4**= 切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力（或扭矩）和最大切削速度（或轉(zhuǎn)速）來計(jì)算，即Pc=Fzυ10 3/60或 P c=Tn/9550式中 F Z—主切削力（N） υ—切削速度（m/min） T—切削轉(zhuǎn)矩（N C6140車床數(shù)控化改造機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)械部分設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：傳動元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用，運(yùn)動部件的慣性計(jì)算，伺服電動機(jī)的選擇等。安裝中要注意主軸脈沖發(fā)生器是玻璃器件，不能隨意敲打碰撞。選擇合適以后，在決定被改造設(shè)備的其它相關(guān)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸。滾珠絲杠副的制造精度要求高，加工工藝比較復(fù)雜，都是由專業(yè)化工廠按系列化進(jìn)行生產(chǎn)。消除齒輪間隙的方法很多，用調(diào)整中心距的方法是最簡單的一種。傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔應(yīng)按十字分布方式進(jìn)行配作。車床傳動在其橫向支承機(jī)構(gòu)如圖 3—4 所示：圖 3—4 橫向支承結(jié)構(gòu)圖 采用的是一端裝推力球軸承，另一端裝向心球軸承其示意圖如圖 3—5 所示： 14 圖 3—5 車床橫向支承軸承示意圖 安裝調(diào)整中應(yīng)注意的問題利用螺母的間隙調(diào)整裝置調(diào)整絲杠副間隙時，應(yīng)使調(diào)整后產(chǎn)生的預(yù)緊力為絲杠副最大負(fù)載的 1/3 為宜。在遠(yuǎn)離操作者一端，用一個聯(lián)接軸和一根聯(lián)接短軸把滾珠絲杠與減速箱輸出軸聯(lián)接起來。①縱向滾珠絲杠略②橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點(diǎn)支承形式，步進(jìn)電動機(jī)一般都安裝在床鞍的后部，近操作者一端，布置一根短軸，通過一個聯(lián)軸套與滾珠絲杠聯(lián)接起來。防護(hù)罩的形式有錐形套管，伸縮套管和折疊式的塑料或人造革防護(hù)罩等。絲杠預(yù)緊后，軸向間隙減小，當(dāng)硬質(zhì)灰或切削等污物落入螺紋軌道內(nèi)，就會妨礙滾珠的運(yùn)轉(zhuǎn)，并加快磨損，因此必須有防護(hù)裝置。（4）滾珠絲杠副的潤滑與防護(hù)使用潤滑劑可以提高滾珠絲杠的耐磨性和傳動效率。常用的制動方法有超越離合器、電磁離合器或者使用具有制動裝置的伺服電動機(jī)。4） 兩端裝止推軸承和裝向心軸承這種結(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，但設(shè)計(jì)時要注意提高止推軸承的承載能力和支架剛度。 132） 一端裝上推力軸承，一端裝上向心軸承 滾動絲杠較長時，一端裝上推力軸承，另一端裝上向心軸承 ，為了減少絲杠熱變形的影響，止推軸承的安裝應(yīng)遠(yuǎn)離熱源及絲杠的常用端。為了提高螺母支撐的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動軸承及其支承方式是十分重要的。滾珠絲杠副的支撐和制動方式為提高傳動剛度，不僅應(yīng)合理確定滾珠絲杠螺母副的參數(shù)，而且螺母座的結(jié)構(gòu)、絲杠兩端的支撐形式以及它們與機(jī)床的連接剛度也有很大影響。內(nèi)循環(huán)如圖 3—2 所示： 121234圖 3—2 滾珠的內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)圖1－絲杠 2－反向器 3－螺母 4－滾珠外循環(huán)如圖 3—3 所示： 5678圖 3—3 滾珠的外循環(huán)結(jié)構(gòu)圖1－絲杠 2－螺母 3－螺母座 4－圓螺母 5－圓螺母 6－墊圈 7－方鍵 8－滾珠（3）滾珠絲杠副的選用目前我國滾珠絲杠螺母副的精度標(biāo)準(zhǔn)為四級：普通級 A 、標(biāo)準(zhǔn)級 B、精密度級 J 和超精度級 C。這種調(diào)整方式具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)整預(yù)緊量不能控制。調(diào)整時，只要擰緊圓螺母使落幕向一邊滑動，就可以改變兩螺母的間距，即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力。（1）滾珠絲杠副的軸向間隙調(diào)整常用的雙螺母絲杠消除間隙方法有：墊片調(diào)隙式，螺紋調(diào)隙式，齒差調(diào)隙式。滾珠絲杠常用推力軸承支撐，以提高剛度（當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)載很小時，也可以用角接觸軸承支撐） 。（7）有可逆性，可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即螺母和絲杠都可以作為主運(yùn)動件。（5）給與適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛性好?；?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此絲杠立式使用時，應(yīng)增加制動裝置。（3）摩擦阻力小，動摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動平穩(wěn)，易產(chǎn)生低速現(xiàn)象，磨損小，壽命長，精度保持性好。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在軌道內(nèi)既有自轉(zhuǎn)又沿軌道循環(huán)轉(zhuǎn)動，迫使螺母(或絲杠)軸向移動。 滾珠絲杠副的原理、特點(diǎn)及有關(guān)應(yīng)用中的問題 在絲杠和螺母上都有半圓弧行的螺行槽，當(dāng)它們套裝在一起時便形成了滾珠的螺旋滾道。 （3）減小運(yùn)動慣量，傳動元件的慣量對伺服機(jī)構(gòu)的起動和制動特性都有影向，尤其是處于運(yùn)轉(zhuǎn)的零件，其慣性的影響更大。機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副的導(dǎo)軌．在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，為了減少摩擦阻力，普遍采用滾珠絲杠螺母副。特別要求機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動間隙小，摩擦阻力小。其工作原理圖如圖 3—1 所示： 234圖 3—1 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)工作原理圖1－絲杠 2－反向器 3－滾珠 4－螺母 滾珠絲杠螺母副是在絲杠和螺母之間放入適當(dāng)數(shù)量的滾珠，靠滾珠的滾動將絲杠的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動。但是，螺母要適當(dāng)預(yù)緊，同時配合數(shù)控系統(tǒng)軟件間隙補(bǔ)償消除絲杠與螺母之間的間隙。因此滑動絲杠螺母副的摩擦大、轉(zhuǎn)動效率低。 絲杠螺母副 滾珠絲杠副傳動部件滾珠絲杠副是在具有螺旋槽的絲杠和螺旋母之間裝有滾珠，是 螺旋傳動機(jī)構(gòu)的一種，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。假設(shè)在切削進(jìn)給時轉(zhuǎn)矩為 Me,其最大切削速度為 Vmax；在快速進(jìn)給時間的轉(zhuǎn)矩為Mk，其最大快速進(jìn)給速度為 Vmax1,將 Vmax, Vmax1 分別帶入下式中的 V，可以分別求到切削進(jìn)給時的最大工作頻率 fe 和快速進(jìn)給時的最大工作頻率 fk。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給分為快速進(jìn)給和切削進(jìn)給，快速進(jìn)給速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切削進(jìn)給的速度。伺服電動機(jī)有兩條重要的特性曲線，一條是反映啟動頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩關(guān)系的啟動頻矩特性曲線；一條是反映轉(zhuǎn)距與連續(xù)運(yùn)行頻率之間關(guān)系的工作矩頻特性曲線。為了兼顧精度與速度的要求，在滿足精度的條件下，選擇盡可能大的脈沖當(dāng)量。首先要保證機(jī)床的定位精度，而脈沖當(dāng)量直接影響到機(jī)床的定位精度。但是，增大轉(zhuǎn)矩和快速運(yùn)行存在一定的矛盾，高性能與低成本相矛盾。因此，在數(shù)控的進(jìn)給系統(tǒng)中廣泛采用。/zmk 伺服電動機(jī)的選用伺服電動機(jī)是一種用脈沖信號控制的電動機(jī)，在動載能力及動態(tài)特性范圍內(nèi)電動機(jī)的角位移與控制脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率成反比。所以，伺服電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的工作原理。（5）穩(wěn)定性好，壽命長穩(wěn)定性是進(jìn)給伺服系統(tǒng)能夠正常工作最基本的條件，在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能夠適應(yīng)外加系統(tǒng)的變化而不發(fā)生共振，采取適當(dāng)?shù)臐櫥绞胶头雷o(hù)措施延長其壽命。因此，在滿足傳動強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小零件的慣性。 9（2）減小運(yùn)動件的摩擦力尤其是減小絲杠傳動和工作臺運(yùn)動導(dǎo)軌的摩擦，以消除爬行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了確保進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度，快速響應(yīng)特性和穩(wěn)定性要求，所以，機(jī)械傳動裝置必須具有高剛度、無傳動間隙、低摩擦、高靈敏度、長壽命等要求。在設(shè)計(jì)時主要考慮和選擇步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)，拍數(shù)，步距角，最大靜轉(zhuǎn)距及外形和配合尺寸，齒輪的模數(shù)，齒數(shù)，主要尺寸及和軸的配合，滾珠絲杠副的承載能力，支撐，潤滑，配合要求，間隙的調(diào)整和有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動軸的結(jié)構(gòu)和零件的安裝，連接和密封。該機(jī)床適用于加工形狀復(fù)雜，中小批量的零件。并具有螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)機(jī)能。能進(jìn)行內(nèi)外圓柱面，圓錐面，圓弧面，圓柱螺紋和圓錐螺紋等加工。在其縱橫向均采用步進(jìn)電機(jī) 7減速齒輪 滾珠絲杠螺母副 溜板的傳動方式，刀架更換為四刀位回轉(zhuǎn)刀架。分為三塊：手動操作、加工、編輯。8279 為鍵盤顯示器接口。硬件方面控制系統(tǒng)的硬件配置是，基本系統(tǒng)包括單片機(jī) AT89C5鎖存器、EPROM 和RAM 存儲器?？v、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)減速齒輪采用雙片齒輪，靠錯位消除嚙合間隙。和縱向進(jìn)給一樣步進(jìn)電機(jī)與縱向滾珠絲杠間任何需一級齒輪減速，絲杠螺母與橫向施板任用一螺母座連接。 總體方案的確定C6140 車床改造總體設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容包括：系統(tǒng)運(yùn)動方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動方式的確定、數(shù)控系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容，應(yīng)仔細(xì)考慮各種高性能、自動化等要求，也要考慮被改造機(jī)床的具備條件，是技術(shù)的先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性的合理性交好的統(tǒng)一。自動轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)是普通機(jī)床改造機(jī)械方面的關(guān)鍵。該機(jī)床適用于加工形狀復(fù)雜，中小批量的零件。并具有螺紋和錐螺紋等自動循環(huán)機(jī)能。其橫向脈沖當(dāng)量為 ，驅(qū)動元件采用步進(jìn)電機(jī)。我們對 C6140 進(jìn)行了數(shù)控改造，效果良好。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用，其可以很好的解決現(xiàn)代制造業(yè)中的復(fù)雜、精密、小批、多變零件的加工問題，能穩(wěn)定加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率。各大企業(yè)不斷購進(jìn)數(shù)控機(jī)床擴(kuò)大再生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)中再不是鳳毛麟角，而是不斷提高普及率。機(jī)床的數(shù)控化率在不斷的提高到 1998 年，日本生產(chǎn)機(jī)床的數(shù)控率達(dá)到 70%。生產(chǎn)的需要促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床迅速地發(fā)展起來。（5）數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。（3）降低對工人技術(shù)等級的要求。因此數(shù)控改造具有以下幾點(diǎn)：（1）易于對現(xiàn)有機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動化、而且專業(yè)性強(qiáng)，沒有多余的功能。（5）數(shù)控改造周期短，可滿足生產(chǎn)急需。（3）降低對工人技術(shù)等級的要求。 數(shù)控改造的優(yōu)點(diǎn)（1）易對現(xiàn)有的機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動化，而且專業(yè)性強(qiáng)，沒有多余功能。要較好地解決上述問題，應(yīng)走普通機(jī)床的數(shù)控化改造之路，從美國、日本等工業(yè)化國家的經(jīng)驗(yàn)看，機(jī)床地?cái)?shù)控化改造必不可少，數(shù)控機(jī)床占有很大比例。（3）在