【正文】 的 2%~%，而我國只占 1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。利用有壓的液體經(jīng)由一些機件控制之后來傳遞運動和動力。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進和擴展，不斷擴大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。 第四章 液壓尾座部分設(shè)計23 / 40液壓尾座研究背景和意義 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來革命性的變化，近年來，由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、磨練磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。將起動頻率降為 1000Hz 時，既可滿足要求。cm，小于機床所需的起動力矩（60=1000Hz由 110BF003 型步進電機的技術(shù)參數(shù)可知其最高空載起動頻率為 1500Hz，運行頻率為7000Hz。60=4000HzFe=1000Vs247。 計算步進電機空載起動頻率和切削時的工作頻率Fk=1000Vmax247。m。=213N根據(jù)步進電機轉(zhuǎn)矩 Mq 與最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax的關(guān)系可知，當(dāng)步進電機為三相六拍時：λ=Mq247。(2π)=cm M 切M 切=Mf+M0+Mt=Mf+M0+ FOL0247。cmB．快速移動時所需力矩 M 快。( 2π) =Z1) =1247。3FˊtL0(1－η02)247。cm22 / 40附加摩擦力矩 M0 MO=FPOL0(1－η02)247。Z1) =(2680+600)247。(Pz+G)L0247。cm折算到電機軸上的摩擦力矩 MfMf=FOL0247。2247。2247。(360)=500r/min ta=30msMamax=JΣ2πδp(60 ta)式中： nmax=νmaxnmax10173。(60ta247。=0. 558基本滿足慣量匹配要求 電機力矩計算 M M 起=Mamax+Mf+MaMamax=JΣcm2考慮到步進電機與傳動系統(tǒng)慣量的匹配問題Jm247。10(247。10)2{(+)+(20247。g(L0247。Z2）2{(J2+J3)+Z3247。L3= 10－3442= kg?cm2J4=10－3d24L1= 10－32=?cm2J2=10－3d24g(L0247。Z2）2{(J2+J3)+Z3247。20 / 40當(dāng)快速運動和切削進給時，130BF001 型步進電機運行矩頻特性完全可以滿足要求。cm）直接使用則會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采用升降速控制（用軟件實現(xiàn)） ，將起動頻率降到 1000Hz 時，起動力矩可增加到 當(dāng)步進電機起動時，f 起=2500 時， M=100N大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號，但還需進一步考核步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性。cm按此最大靜力矩從下表查出，150BF002 型最大靜轉(zhuǎn)矩為 Mjmax=最大靜力矩 Mjmax=247。cm 從上面計算可以看出，M 起、M 快和 M 切三種工況下，以快速空載起動所需力矩最大，以此項作為初選步進電機的依據(jù)。2πηi =94++1340247。M 快=Mf+M0=94+=cm上述三項合計： M 起=Mamax+Mf+Ma=+94+=32530(1－)247。(2πηZ 2247。cm 附加摩擦力距 M0 MO=FPOL0(1－η02)/2πη i=1247。Z1) =(5360+800)247。(Pz+G) L0247。cm 折算到電機軸上的摩擦力距 Mf： Mf=FOL0247。nmax10－2/(60 ta)=2π 50010173。360=2400247。θb247。360將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號意義同前。θb247。ε= JΣnnax10－2/(60ta/2 π) = JΣ2π=齒寬（6~10） m20 20 20 20 20 20中心距2/)(1dA??72 64 4518 / 40基本滿足慣量匹配的要求。Jm247。(247。2π )2〕 =10++(32247。Z2）2〔(J2+Js)+ G247。L1= 10－32= kg?cm2J2=10－3d24g(L0247。傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總傳動慣量 JΣ(kg ?cm2)可有下式計算：JΣ=Jm+J1+ （Z 1247?？捎嬎愠鰝鲃颖?i ???Libp??可選定齒輪齒數(shù)為， 或40321zi5 橫向進給齒輪箱傳動比計算已確定橫向進給脈沖當(dāng)量 δ p＝，滾珠絲杠導(dǎo)程 L0＝5mm，初選步進電機步距角 可計算傳動比 i: ???Libp??考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處可采用兩級齒輪降速: 250453421???zi因進給運動齒輪受力不大，模數(shù) m 取 2。7’ 4176。7’ 4176。 縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù)。（6）穩(wěn)定性校核計算臨界負(fù)載其 FK(N)2LEIfFZK??式中： E——材料彈性模量，鋼:E＝1O 6N/cm215 / 40I——截面慣性矩（cm 4）絲杠： ，di 為絲杠內(nèi)徑；416dI??L——絲杠兩支承端距離 (cm)；fZ一絲杠支承方式系數(shù)，從表 413 中查出，一端固定，一端簡支 fZ =][39。故此變形量仍不能滿足，如果將滾珠絲杠再經(jīng)過預(yù)拉伸，剛度還可提高四倍，則變形量可控制在要求的范圍之內(nèi)。39。2(39。 mzpQmc ??????考慮到進行了預(yù)緊，故 ?綜合以上幾項變形量之和: ??????顯然此變形量已大于定位精度的要求，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施修改設(shè)計，因橫向溜板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌減小摩擦力，從而減小最大牽引力。m＝2023N，D。134()(0?????tgt??（5）剛度驗算13 / 40橫向進給絲杠支承方式如（21）圖所示，最大牽引力為 2425N，支承間距L=45Omm，因絲杠長度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。????（3）選擇滾珠絲杠螺母副查資料，W1L20221 列 圈外循環(huán)螺紋預(yù)緊滾珠絲杠副，額定動載荷為 8800N，可滿足要求，選定精度為 3 級。39。4. 39。 橫向進給絲杠（1）計算進給牽引力 F‘m:橫向?qū)к墳檠辔残危嬎闳缦? NGfFxZym 203)6107268(.)39。其實際變形量 δ ‘1 (mm)為:211045.39。支承間距L=15OOmm 絲杠螺母及軸承均進行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 1/3。先畫出此縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖。滾動摩擦系數(shù) ～.)39。傳動效率計算 )(?????tg式中：γ——螺旋升角，W 1L4O0bγ=2 04439。vs——最大切削力下的進給速度，可取最高進給速度的（1/2 ～1/3） ，此處vs＝ ；fw——運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)取 fw＝～；L——壽命、以 106 轉(zhuǎn)為 1 單位。f G 溜板及刀架重力: G = 800N。 滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù):。 縱向進給絲杠（1）計算進給率引力 Fm(N)縱向進給為綜合型導(dǎo)軌： 2530)85360(.)(39。缺點是：螺旋槽同通孔不易連接準(zhǔn)確，擋珠器鋼性差、耐磨性差。擋珠器用圓鋼彎成弧形桿，并焊上螺栓，用螺帽固定在螺10 / 40母上。為防止?jié)L珠脫落，螺旋槽用鋼套蓋住。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。仍按上述比例粗略計算: F’z:F’y:F’x=1:: F’y=2680 x = 670 F’x=2680 x = 1072 滾珠絲杠螺母副的計算和選型滾珠絲杠螺母副的設(shè)計首先要選擇結(jié)構(gòu)類型：確定滾珠循環(huán)方式，滾珠絲杠副的預(yù)緊方式。 計算切削力（1）縱車外圓主切削力 Fz(N)按經(jīng)驗公式估算:Fz== x =5360按切削力各分力比例: F z:Fx:Fy=l:: Fx = 5360 x = 1340Fy = 5360 x = 2144（2）橫切端面 主切削力 F’z(N)可取縱切的 1/2: 2680139。步進電機、齒輪箱安裝于機床后側(cè)，為了使減速機構(gòu)不影響走刀，同時消除傳動過程的沖擊，減速機構(gòu)采用二級傳動，從動輪采用雙薄片錯位消除間隙。因此，采用定期人工調(diào)整、螺釘緊固的辦法消除間隙。因為彈簧的彈力很難適應(yīng)負(fù)載的變化情況。 縱向進給機構(gòu)都采用了一級齒輪減速。滾珠絲桿仍安置在原來的位置，兩端仍采用原固定方式。齒輪間隙采用雙薄片調(diào)隙方式。 溜板及刀架重力： 縱向： 800N 橫向： 600N 自動生降速性能： 有 起動加速時間： 30ms主電機功率： 第二章機床進給伺服系統(tǒng)機械部分的設(shè)計和計算 進給伺服系統(tǒng)機械部分的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計方案 縱向進給機械結(jié)構(gòu)改造方案拆除原機床的進給像、溜板箱、滑動絲杠、光杠等，裝上步進電機、齒輪減速箱和滾珠絲杠螺母副。齒輪傳動也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。（2）.機械傳動方式為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用步進電機經(jīng)齒輪減速再傳動絲桿，為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)度，盡量減少摩擦量力，選用滾珠絲桿螺母副。根據(jù)設(shè)計要求、依據(jù)設(shè)計參數(shù)及機床數(shù)控改造的理解，總體方案確定如下：（1）系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)的選擇由于改造后的經(jīng)濟型數(shù)控機床應(yīng)具有定位、直線插補、順、逆圓插補、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。由于被改裝的機床本身的機械結(jié)構(gòu)不是按數(shù)控機床的要求設(shè)計的，其精度和剛度等性能指標(biāo)往往不能滿足數(shù)控機床的要求，因此將普通機床改造為全功能的數(shù)控機床，一味追求先進指標(biāo)則會得不償失，所以確定總體方案的原則應(yīng)當(dāng)是在滿足生產(chǎn)需要的前提下，對原機床盡可能減少機械部分的改動量，選擇簡單易用的數(shù)控系統(tǒng)，達到合理的性價比。同時，它還可以作為全功能數(shù)控機床應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，為今后使用全功能數(shù)控機床，培養(yǎng)人才，積累維護、使用經(jīng)驗，而且也是實現(xiàn)我國傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)朝機電一體化的方向過渡的主要內(nèi)容之一第一章 C6140 車床進給伺服系統(tǒng)改造方案的擬訂 總體方案確定C6140 車床數(shù)控改造方案本文改造后的結(jié)構(gòu)是一種非常典型臥式車床的數(shù)控改造結(jié)構(gòu)，改造時拆除原機床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱、掛輪箱的掛輪、原手動刀架及手柄等部件，用滾珠絲杠替換原有普通絲杠、用電動刀架替換原有的普通刀架。從若干單位成功應(yīng)用的實例可以證明，投入使用后，確實成倍地提高了生產(chǎn)效率，減少了廢品率，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。在機床改造中引入微機的應(yīng)用，不但技術(shù)上具有先進性，同時，在應(yīng)用上比其它傳統(tǒng)的自動化改裝方案，有較大的通用性與可調(diào)性。用數(shù)控技術(shù)改造機床，正是適應(yīng)了這一要求。而這些機床又大多是多年累積生產(chǎn)的通用機床，不論資金和我國機床制造廠的能力都是辦不到的。五、數(shù)控機床改造的意義數(shù)控機床改造在國外已發(fā)展成一個新興的工業(yè)部門，早在 60 年代已經(jīng)開始迅速發(fā)展，其發(fā)展的原因是多方面的，主要有技術(shù)、經(jīng)濟、市場和生產(chǎn)上的原因。在驅(qū)動系統(tǒng)方面，交流驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展迅速。在數(shù)控系統(tǒng)方面，目前世界上幾個著名的數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家，諸如日本的 FANCU，德6 / 40國的 SIEMENS 和美國的 AB 公司，產(chǎn)品都向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發(fā)展。四、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢從數(shù)控機床技術(shù)水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動化是數(shù)控機床的重要發(fā)展趨勢。進而推動了我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使我國數(shù)控機床在品種上、性能上以及水平上均有了新的飛躍。上海機床研究所引進美國 GE 公司的 MTC1 數(shù)控系統(tǒng)等。例如：清華大學(xué)研制成功集成電路數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控技術(shù)在車、銑、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域開始研究與應(yīng)用；數(shù)控加工中心機床研制成功；數(shù)控升降臺銑床和數(shù)控齒輪加工機床開始小批生產(chǎn)供應(yīng)市場。與此同時，還開展了數(shù)控加工平面零件自動編程的研究。三、我國數(shù)控機床的發(fā)展概況我國從 1958 年由北京機床研究所和清華大學(xué)等首先研制數(shù)控機床，并試制成功第一臺電子管數(shù)控機床。近年來，微電子和計算機技術(shù)的日益成熟，它的成果正在不斷滲透到機械制造的各個領(lǐng)域中，先后出現(xiàn)了計算機直接數(shù)控系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)。這些數(shù)控系統(tǒng)的通用性很強，幾乎只需改變軟件，就可以適應(yīng)不同類型機床的控制要求，具有很大的柔性。它采用微型處理器及大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，具有很強的程序存儲能力和控制功能。5 / 40第五代數(shù)控：從 1974 年開始采用微型電子計算機控制的系統(tǒng)。第三代數(shù)控：從 1965 年開始采用小、中規(guī)模集成電路的 NC 系統(tǒng)。第一代數(shù)控：19521959 年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)不僅在機床上得到實際應(yīng)用，而且逐步推廣到焊接機、火焰切割機等，使數(shù)控技術(shù)不斷的擴展應(yīng)用范圍。一直到 20 世紀(jì) 50 年代末，由于價格和技術(shù)原因，品種多為連續(xù)控制系統(tǒng)。這是一臺采用脈沖