【正文】 ＝1=(4) 齒高h＝ha＋hf＝1＋=(5) 齒頂圓半徑da1＝d1＋2ha＝19＋2＝21mmda2＝d2＋2ha=88+21=90mm(6) 齒根圓半徑df1=d12hf=192=df2=d22hf=882=(7) 中心距a=1/2(d1+d2)=1/2(+)=51mm(8) 齒寬b2=13 b1=15 蝸桿傳動的設計計算已知電動功率為120w，所設計的減速器齒輪的齒面精度為5級,傳動效率為 ％以上取η＝99％蝸桿的應力循環(huán)系數(shù)為N1＝601. 選擇材料蝸桿用40Cr表面淬火，硬度45－55HRC蝸輪用鑄錫青銅ZCUSN10P1砂模鑄造。/19=10178。＝ 試選Kvt＝（下標t表示試選）由式（6－2）K＝KAKVKαKβ＝1=由表（6－8）查得Ze＝由表（6－10）查得齒輪接觸疲勞強度極限（大小齒輪硬度相同） δhlim=1500Mpa計算應力循環(huán)次數(shù) N1＝1400/604000=10⒍N2=10⒍/=10⒌由圖6－32查得Zn1＝ Zn2＝(不允許出現(xiàn)點蝕)由6－11取安全系數(shù)Sh＝由圖6－24工作硬化系數(shù)Zw＝許用接觸應力[δ]H1=δHlimZn1Zw/Sh=15001/=1600mpa [δ]H2=δHlimZn1Zw/Sh=15001/=1600mpa因為6－16 [δ]H1＝[δ]H2＝1600Mpa,所以[δ]H＝1600Mpa由圖6－16查得Zε＝(2)計算d1t≥{(2kT1/ψd)*((u+1)/u)*(Ze*Zh*Zε/[σ]H)178。由《經(jīng)濟型機床數(shù)控系統(tǒng)設計》（張新義主編，北京：機械工業(yè)出版社， 第六章P335表6－32和表6－33已知電機功率為120w電機轉(zhuǎn)速為1400r/min 工作可靠30000次取為40000次換刀時間（270）） 設傳動比為i=μ=1. 選擇材料刀架為一般工作器，選常用材料及熱處理， 40cr表面淬火齒面硬度48－55HRC取中間值52HRC 計算許用應力選用齒面精度等級為5級精度（GB10095－58） 初選小齒輪齒數(shù)Z1＝19 大齒輪齒數(shù)Z2＝i*Z1=*19= 取Z2＝88 實際齒數(shù)比μ＝Z2/Z1＝88/19= 齒數(shù)比誤差為|M理M實|/M理=||/＝％ 在允許范圍內(nèi)2．按齒面接觸疲勞強度設計計算公式按式（6－6）d1t≥{(2kT1/ψd)*((u+1)/u)*(Ze*Zh*Zε/[σ]H)178。定位完畢需要壓緊刀架才能安全可靠地工作，壓緊力是由刀架下降到底后微電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，壓緊力大小應是切削力大小兩倍以上而且應能調(diào)整，當壓緊力達到調(diào)整數(shù)值時使微電機停轉(zhuǎn)且始終能保持這一壓力直到下一動作循環(huán)的開始。刀架選定位置后斜面插入斜面槽中使之粗定位然后微機控制使微電機反轉(zhuǎn)由于斜面銷的棘輪作用，刀架不跟隨轉(zhuǎn)只是下降再由精定位元件來精定位。每次轉(zhuǎn)過的角度大小，由刀架的面體數(shù)量來確定由于設計的四工位刀架每次轉(zhuǎn)360/4=90度刀架編碼分別位00，01，10，11。 刀架的回轉(zhuǎn)和選位刀架由一個微電機通過傳動系統(tǒng)來帶動刀架的轉(zhuǎn)動，軸線是豎直的而轉(zhuǎn)速比起微電機來要慢的多，由于電機空間條件限制必須臥式安裝，因此兩者的轉(zhuǎn)動軸線互相垂直或異面垂直，蝸輪蝸桿傳動比較適合于這場合刀架從抬起變成轉(zhuǎn)動的動作原理是：當?shù)都芴鸬教囟ㄎ恢脮r由一個正在旋轉(zhuǎn)的撥塊帶動刀架轉(zhuǎn)動，因此刀架的抬起運動和轉(zhuǎn)動由同一傳動系統(tǒng)來先后完成。刀架的抬起,利用螺紋傳動將旋轉(zhuǎn)運動變成軸向直線運動，從而達到抬起刀架的目的，在這種情況下完成這一功能的絲杠要豎直安放。 從自動轉(zhuǎn)位刀架的工作原理可知，這類刀架由控制系統(tǒng)直接控制，刀架能自動完成抬起，回轉(zhuǎn)，選位，下降定位和壓緊這樣一系列的動作。由于刀架生產(chǎn)廠家無一標準,因此,結構、尺寸各異。 自動刀架的設計經(jīng)濟型數(shù)控車床一般都配有四工位自動回轉(zhuǎn)刀架,它是據(jù)微機數(shù)控系統(tǒng)改造傳統(tǒng)機床設備的需要,同時兼顧刀架機床上能夠獨立控制的需要而設計的。cm④ 步進電機最高工作效率fmax=Vmax/60δp=1000/60=⑤ 步進電機的選擇 fe=1000Vs/60δp=1000=對于工作方式為三相六拍的步進電機 Jmax=Mmax1/=cm快速進給時所需轉(zhuǎn)矩 M快=Mf+M0=+=cm快速空載起動所需轉(zhuǎn)矩M啟= Mamax+ Mf+ M0 =++= kgfcmM0=Fr S(1η02)/ 2πηi=（）/2= kgfm= kgfm=cm2電動機轉(zhuǎn)動慣量忽略，總轉(zhuǎn)動慣量 J=1/22（JS+JZ2）+ JZ1+ JS=1/（+）++=cm2齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 Jz1=42= kg d1=48mm d2=100mm d1=52mm d2=104mm df1=43mm df1=95mm d=74mm②轉(zhuǎn)動慣量計算 工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 J2=（180）230= 齒輪及步進電機的有關計算：傳動比：i=φ39′+10′)=③ 剛度驗算橫向絲杠支撐方式如下圖4，,支撐間距L=450mm滾珠絲杠受工作負載P引起的導程L0的變化量為：d=d0+2e2Rs=25+255 =ΔL1=PL0/E39′ 摩擦角 φ=10′η=tgr/tg(r+φ)=tg3176。6 則L=60nT/106=603015000/106=27Q=271/3==根據(jù)北京機床廠滾珠絲杠產(chǎn)品，選取滾珠絲杠公稱直徑為φ25，型號FD255——12——3LH 其額定動載荷為23100N，所以強度足夠。/step快速進給速度：Vmax=1m/min加工最大直徑：φ210mm刀架快移速度：最大進給速度：主電機功率： 切削力計算：橫向進給量為縱向的1/3~1/2，取1/2。 橫向進給系統(tǒng)的設計計算：由于橫向進給系統(tǒng)的設計計算與縱向類似。cm，所以采用高低壓功放電路，并在程序設計中有速度控制子程序以免啟停時發(fā)生失步現(xiàn)象。cm=4步進電機最高工作效率fmax=Vmax/60δp=2000/60=5步進電機的選擇 對于工作方式為三相六拍的步進電機Tmax=Mmax/=cm快速進給時所需力矩： M= Mf+M0=+=cm所以，快速空載啟動所需力矩M=Mamax+Mf+M0=++=cm Mt=FXS/2πηi(1η02) η0=，預加載荷P0=1/3FX,則 M0=FXS/2πηi=f′WS/2πηi 當η=，f′= Mf=8025=m=fi/s=2000 Mmax=104=n/104Ncm2(Ⅳ)電機轉(zhuǎn)動慣量很小可以忽略 總的轉(zhuǎn)動慣量為J J=1/22（J2+J4）+J1+J3=1/（+）++ =cm2(Ⅲ)齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 J3=10－4=W=（180）280= 齒輪及步進電機的有關計算：設計計算公式均來自參考文獻一① 縱向傳動有關齒輪計算，傳動比ii=φL0/360σp=6/360=L0——滾珠絲杠導程 φ——步距角 σp——脈沖當量故取 Z1=32 Z2=40 m=2mm b=18 α=20176。44′+10′)=⑤ 剛度計算：滾珠絲杠受工作負載Fx引起的導程L0的變化量ΔL1= Fm Fm/E F其中：ΔL1——在工作負載Fx作用下引起每一導程的變化量mm） Fm——工作負載即進給率引力NL0——滾珠絲杠的導程（mm）E——104（N/ mm2）S——滾珠絲杠截面積（內(nèi)徑）（mm2）S=π（d′/2）2 d′=d0+2e2Rs=S=π（d′!/2）2=() 2 =其中 Rs=（~）Pw=e=(RsDw/2)=故ΔL = Fm L0/E F=106=106cm滾珠絲杠受扭轉(zhuǎn)引起的導程變化量ΔL2 ΔL2= L0φ/2π+φ很小，忽略不計。44′η=tgγ/ tg(γ+φ)= tg2 176。據(jù)北京機床研究所滾珠絲杠產(chǎn)品的樣本選取絲杠直徑φ40，選用型號為FD406—12—3其額定動載荷為163000 N，精度等級E級，強度夠用。fw L——壽命以106轉(zhuǎn)為1單位。 T——使用壽命 按15000h f w——運轉(zhuǎn)系數(shù)。L1/3 其中L=60nT/10 n=1000Vs/L0其中 L0——滾珠絲杠導軌。kTfz查表:Cfz=188kgf mmXFz=1 YFZ= KTfz=1則可計算如下表:ap (mm)222333F(mm)Fz(kgf)當Fz= kgf時，切削深度ap=3mm，走刀量f= mm，此參數(shù)作為下邊計算用，由參考文獻一得一般外圓車削時Fx=(～) Fz Fy=(～)FzFx= Fz== kgf= N Fy= Fz== kgf= N②橫切端面：主切削力Fz′（kgf）可取縱切的1/2Fz=′ Fz1/2= kgf= N取Fx′= Fz′== kgf= NFy′= Fz== kgf= N 滾珠絲杠螺母副的計算和選型：縱向進給絲杠① 計算進給率引力Fm（N）縱向進給為綜合導軌Fm=KFx+f′（Fz+G）式中K——考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)綜合導軌取K=f′——~，G——溜板及力架重力：800 NFm=KFx+f′(Fz+ G)=+(+800)= N② 計算最大的負載CC= Fm apXFz 計算切削力：①縱車外圓。/step 快速進給速度：Vmax=2m/min 加工最大直徑：φ=400 mm 加工最大長度：1000 mm 溜板及力架重力：800N 刀架快段速度： m/min 最大進給速度： m/min 主電機功率： 起動加速時間：30 ms 機床定位精度177。CA6140車床數(shù)控改造總布置圖如圖6所示?？v橫向進給機構都采用了一級齒輪減速，調(diào)隙齒輪用于消除齒輪傳動中的間隙，以提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的驅(qū)動精度。拆除原手動機構，用于微進給和機床刀具對零件操作，原有的支承結構也保留。拆除原機床的進給箱和溜板箱，在原機床進給箱處安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，采用原固定方式。為內(nèi)循環(huán)雙螺母墊片預進，其優(yōu)點是結構簡單，裝卸方便、剛度高。 其它部件的選擇直流步進電動機參照《金屬切削機床設計簡明手冊》選取。PC0~PC3發(fā)出刀位信號,控制刀架電機回轉(zhuǎn),到達指定的刀位,刀架夾緊之后,發(fā)出換刀回答信號,經(jīng)8155(1)的PB5輸入計算機,控制刀架開始進給。I/O接口與外設的聯(lián)接是這樣安排的:8155(1)芯片的PA0~PA5為面板上的選擇開關。 I/O接口電路由于8031只有P1和P3口部分能提供用戶作為I/O口使用,不能滿足輸入輸出口的需求,因而系統(tǒng)擴展了兩片8155可編程輸入輸出接口電路。6264的片選信號CE也接74LS138譯碼器的Y2(單片機擴展系統(tǒng)允許程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址)、8031芯片控制信號PSEN接2764的OE引腳,讀寫控制信號WR和RD分別接6264芯片的WE和OE,以實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)存儲器的讀寫。8031芯片的P0和P2