【正文】 0030115080精切削500200150620100快速進(jìn)給00４５1000375圖二 進(jìn)給用滾珠絲杠裝配圖1） 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 ：工作臺(tái)最高移動(dòng)速度：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速；I ：傳動(dòng)比電機(jī)與絲杠間為齒輪連接式，i=4（取一級(jí)減速齒輪）由上表查得=4m/min，=1500r/min 查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》取5mm2） 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷（1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速由上表查的=,=,=1,=4代入得120，160，200，800（2） 各種切削方式下，絲杠軸向載荷：絲杠軸向載荷，：縱向切削力，：垂向切削力由上表得(i=1,2,3,4)分別為2000 N,1000N,500N,0N (i=1,2,3,4)分別為1200N,500N,200N,0N 已知＝800 N，＝200 N 代入得(i=1,2,3,4)分別為2200N，1150N，620N，1000N（3） 當(dāng)量轉(zhuǎn)速/100+/100+/100+/100數(shù)據(jù)代入得240r/min（4） 當(dāng)量載荷帶入數(shù)據(jù)得＝1057N3） 初選滾珠絲杠副由公式《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》（－24）知查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（－51）—表（－54）得＝1，＝1，＝1，＝，=，＝10000h代入數(shù)據(jù)可求得＝13589N=4)確定允許的最小螺紋底徑（1）估算絲杠允許的最大軸向變形量①（1/3—1/4）重復(fù)定位精度 ②(1/4—1/5 )定位精度：最大軸向變形量已知重復(fù)定位精度10定位精度25①＝3，②＝6取兩種結(jié)果最小值＝3（2）估算最小螺紋底徑絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式：最小螺紋底徑mmL＝（—）行程+(10—14) 靜摩擦力=已知行程950mm，＝800N, =代入數(shù)據(jù)得L=1110mm，＝160N, =5）確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號(hào)（5） 選內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式法蘭，直筒螺母型墊片預(yù)緊形式（6） 由計(jì)算出的，在《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FFZD40055 =5,=22000N=13589N6)確定滾珠絲杠副預(yù)緊力= 其中＝2200＝733N7)行程補(bǔ)償值與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值C=式中＝查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》＝950＝110，＝（2—4）＝15溫差取代入數(shù)據(jù)得C=32(2)預(yù)拉伸力＝ 代入得＝4807N8）確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號(hào)，規(guī)格（1）軸承所承受得最大軸向載荷＝4807＋2200＝7007（2）軸承類型兩端固定的支承形式，選背對(duì)背60角接觸推力球軸承（7） 軸承內(nèi)徑d略小于＝40，=，取d＝30帶入數(shù)據(jù)得＝2336N（8） 軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷（9） 按《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取軸承型號(hào)規(guī)格當(dāng)d＝30mm，預(yù)加負(fù)荷為：所以送7602030TVP軸承d＝30，預(yù)加負(fù)荷為2900＝2336N9)滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)(1)絲杠螺紋長(zhǎng)度由表查得余程（2）兩固定支承距離，絲杠L(3)行程起點(diǎn)離固定支承距離＝1290，＝1350＝1410，＝3010）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度1）絲杠最小抗壓剛度＝:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù)＝782N/2）絲杠最大抗壓剛度 ＝6 .6代入數(shù)據(jù)得9000 N/（2）支承軸承組合剛度1）一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度：滾珠直徑mm， Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷N ：軸承接觸角由《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得7602030TVP軸承是預(yù)加載荷得3倍＝8700N/ =375 N/ 2）支承軸承組合剛度 ＝750 N/3)滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 ：《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》上的剛度＝2150 N/, =2200N, =733N代入數(shù)據(jù)得＝1491 N/11）剛度驗(yàn)算及精度選擇=，Z＝17， ＝（1） 代入前面所算數(shù)據(jù)得＝ 代入前面所算數(shù)據(jù)得已知＝800N, =, =160N:靜摩擦力，：靜摩擦系數(shù)，：正壓力（2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度＝；已知反向差值或重復(fù)定位精度為10＝30（3）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差＝（－），代入＝5（4）確定精度：任意300mm內(nèi)行程變動(dòng)量對(duì)系統(tǒng)而言定位精度－定位精度為20/300,絲杠精度取為3級(jí)＝12（5）確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號(hào)已確定得型號(hào)：FFZD公稱直徑：40，導(dǎo)程：5螺紋長(zhǎng)度1290，絲杠長(zhǎng)度1410P類3級(jí)精度所選規(guī)格型號(hào)：FFZD40053P3/1410129012）驗(yàn)算臨界壓縮載荷絲杠所受大軸向載荷小于絲杠預(yù)拉伸力F不用驗(yàn)算13）驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速：臨界轉(zhuǎn)速n/min f：與支承形式有關(guān)的系數(shù) ：絲杠底徑：臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度mm由《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得f＝, =40, =可得＝5028=1500已知條件： 工作臺(tái)重量=80KG=800N 工件及夾具最大重量=200N 工作臺(tái)最大行程=950mm工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為u= 快速進(jìn)給速度=2m/min 定位精度為20um/300mm,全行程25um,重復(fù)定位精度為10um 要求壽命為10000小時(shí)（單班制工作十年）。 5)高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。 3)微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng),所以啟動(dòng)力矩極小,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 2)高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對(duì)溫度與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的1/3。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)或直接傳動(dòng)后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖一 C6150改造后系統(tǒng)傳動(dòng)圖由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。修理后已恢復(fù)其主要部件的精度?？傮w改造如下圖所示。拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副。這些工作內(nèi)容，就是數(shù)控化改造數(shù)控系統(tǒng)控制的對(duì)象。刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具。經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算和論證，選擇絲杠和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，根據(jù)使用要求，選擇系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)控制電路。 第2章 數(shù)控車床總體改造方案及機(jī)械部分設(shè)計(jì) 改造C6150車床的基本思路是把原來的機(jī)床進(jìn)行大修，只保留機(jī)床導(dǎo)軌、主軸、溜板、尾座等部件，其余的全部撤除。3．主軸脈沖發(fā)生器的安裝4．刀架的選用。把所要加工的零件程序輸入到存儲(chǔ)器中，用到時(shí)直接調(diào)用即可，這樣一個(gè)人即可操作兩臺(tái)機(jī)床，而且效率提高了好大，精度也會(huì)提高很高，會(huì)為廠帶來很大經(jīng)濟(jì)利益。而如果要新買一臺(tái)新的數(shù)控車床，一是總體成本太高，因?yàn)樾詢r(jià)比不是太高，容易浪費(fèi)資源，二是建材廠沒有工人精通數(shù)控車床，所以要培訓(xùn)工人一定又要花費(fèi)很多時(shí)間影響生產(chǎn)進(jìn)度。由于這是常年生產(chǎn)建材設(shè)備，所以所要加工的零件也需要很多。 在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品。 強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)(如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。大拖板與滑動(dòng)導(dǎo)軌接觸的兩端面要密封好，絕對(duì)防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進(jìn)入滑動(dòng)面損傷導(dǎo)軌。滾珠絲杠副是精密元件，工作時(shí)要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒進(jìn)入滾道。④安全防護(hù) 必須以安全為前提。滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動(dòng)效率可在90%以上；精度高，壽命長(zhǎng)；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近，可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級(jí)，螺母間隙過大則更換螺母。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。②齒輪副一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。①滑動(dòng)導(dǎo)軌副 對(duì)數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。（2）數(shù)控化改造的內(nèi)容機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、DevliegBullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。由以上五條派生的好處?？蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化?？梢詫?shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。這也是一個(gè)極大的改造市場(chǎng)。　　這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國(guó)外引進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時(shí)只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項(xiàng)目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母摺a(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長(zhǎng)時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新?！　∵@些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。（2）進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場(chǎng)　　我國(guó)自改革開放以來，很多企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上）。近10年來，～，年產(chǎn)值約為18億元。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。但由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24. 06億美元，比上年增長(zhǎng)27％。2001年國(guó)內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)1. 8萬臺(tái)，比上年增長(zhǎng)28. 5%，機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率從2000年的17. 4%提高到2001年的22. 7%。③數(shù)控設(shè)備更注重安全性、操作性 數(shù)控設(shè)備是集機(jī)電一體化的產(chǎn)品，由于其自動(dòng)化程度高，所以對(duì)其安全性和可操作性有了更高的要求。簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等。②智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成。 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值己達(dá)6 OOOh以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。加工