【正文】 第 20 頁 共 29 頁 代入上式： JΣ =Jm+J1+（ Z1/Z2） 2〔 (J2+Js)+G/g(L0/2π )2〕 =10++(32/40)2〔 (+)+800/()2〕 = kg?cm2 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題。 有關(guān)參數(shù)參照下表： 齒數(shù) 32 40 24 40 20 25 分度圓 D=mz 64 80 48 80 40 50 齒頂數(shù) da=d+2m 68 84 52 84 44 54 齒根數(shù) df= 59 75 43 75 35 45 齒寬 (68)m 20 20 20 20 20 20 中心距 A=(d1+d2)/2 72 64 45 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計算 1） 等效傳動慣量計算 方法計算 如下，傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總傳動慣量 JΣ (kg?cm2)可有下式計算： JΣ =Jm+J1+（ Z1/Z2） 2〔 (J2+Js)+G/g(L0/2π )2〕 式中： Jm— 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 (kg?cm2) J1， J2— 齒輪 Z Z2的轉(zhuǎn)動慣量 (kg?cm2) Js— 滾珠絲杠傳動慣量 (kg?cm2) 參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 Jm=10(kg?cm2) J1= 103 d14可計算出傳動比 i i=360δ p / θ bL 0 =390 6= 可選定齒輪齒數(shù)為： I=Z1/Z2 Z1=32， Z2=40 ，或 Z1=20， Z2=25 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動比計算 已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δ p =，滾珠絲杠導(dǎo)程 L0=5mm，初選步進(jìn)電機(jī)步距角 。3/+ =＜ （定位精度 ） 6） 穩(wěn)定性校核 滾珠絲杠兩端推力軸承，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。 δq= m 因進(jìn)行了預(yù)緊 δ 2= q= = m 采用 8103型推力球軸承， dq=5 Z=13 d=17mm δ c=√ Fm2/(dq Z2) =√ 132= 10ˉ 3 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 18 頁 共 29 頁 考慮到進(jìn)行了預(yù)緊，故 δ 3= δ c= 10ˉ 3= 10– 4 綜 合以上幾次變形量之和得： δ =δ ˊ 1δ 2δ 3= 10175。33ˊ +10ˊ )= 5） 剛度驗算 橫向進(jìn)給絲杠支承方式如圖所示，最大牽引力為 2425N，支承間距 L=450mm，因絲杠長度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。 4） 傳動效率計算 η =tgγ /tg(γ +φ )=tg4186。其實際變形量 δ1(mm)為： δˊ 1= 102 B． 滾珠與螺紋滾道間接觸變形δ q W系列 1列 q ： δ q= 因進(jìn)行了預(yù)緊， δ 2 = q = = C． 支承滾珠絲桿軸承的軸向接觸變形δ 3 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 16 頁 共 29 頁 采用 8107型推力球軸承， d1=35mm，滾動體直徑 dq=，滾動體 數(shù)量 Z=18，δ c= 3√ Fm2/(dq Z2) = 3√ 2532/( 182) 注意，此公式中 Fm單位為 kgf 應(yīng)施加預(yù)緊力，故 δ 3= = = 根據(jù)以上計算：δ = δ 1+δ 2+δ 3 =++ =＜定位精度 5） 穩(wěn)定性校核 滾珠絲桿兩端推力軸承，不會產(chǎn)生產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。支撐間距 L=1500mm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。44ˊ /tg(2186。 4)傳動效率計算 η =tgγ /tg(γ +φ ) 試中γ — 螺旋升角， W1L400bγ =2186。仍按上述比例粗略計算： FZ/FX/FY=1/ Fˊ Y=2680 =670 Fˊ X=2680 =1072 滾珠絲桿螺母副的計算和選型 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 14 頁 共 29 頁 縱向進(jìn)給絲桿 1） 計算進(jìn)給牽引力 Fm（ N） 縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌 Fm=KFx+fˊ（ Fz+G） = 1340+（ 5360+800） =2530 式中 K— 考慮顛復(fù)力距影響的實驗系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取 K=； fˊ — 滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： — ； G— 溜板及刀架重力： G=800N 2） 計算最大動負(fù)荷 C C=3√ LfWFM L=60 n t/106 N=1000 Vs/Lo 式中 Lo— 滾珠絲桿導(dǎo)程，初選 L=6mm； Vs— 最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的（ 1/2— 1/3），此處 Vs= T— 使用壽命，按 15000h； fw— 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 F=— ； L— 壽命、以 106為一單位。 67*4001。 67Dmax1。該方式處理好散熱、潤滑非常關(guān)鍵，一般應(yīng)用于高速機(jī)床。 采用直流或交流主軸伺服電機(jī)，由同步齒形帶傳動至主軸，該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡單，主軸部XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 12 頁 共 29 頁 件剛性好；傳動效率高、平穩(wěn)、噪聲??；不需潤滑；但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機(jī)床中應(yīng)用較多。 采用少數(shù)幾對齒輪降速，用液壓撥叉自動變速，電機(jī)主軸仍為無級變速，并實現(xiàn)主軸的正反啟動、停止、制動。 3） 有足夠的傳動精度，各零部件應(yīng)具有足夠精度、剛度、抗振性，使主軸運(yùn)動高精度，從而保證數(shù)控加工高精度。 對主傳動系統(tǒng)的基本要求 1） 有較寬的調(diào)速范圍，可增加數(shù)控機(jī)床加工適應(yīng)性，便于選擇合理切削速度使切削過程始終處于最佳狀態(tài)。 第 三 章 車床的數(shù)控改造 設(shè)計XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 11 頁 共 29 頁 改造后的 C618數(shù)控 車床的主傳動系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。 經(jīng)總體設(shè)計方案的論證后，確定的 C618的車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的總體方案示意圖如圖所顯： C618車床的主軸轉(zhuǎn)速部分采用了變頻調(diào)速交流異步電機(jī)，有級變速部分采用電磁離合器控制機(jī)構(gòu)；車床的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，齒輪減速后帶動 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動；刀架改成由微機(jī)控制，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動的自 動轉(zhuǎn)位刀架?？v向、橫向進(jìn)給以步進(jìn)電動機(jī)作為驅(qū)動元件經(jīng)一級齒輪減速 后，由滾珠絲杠傳動。改造后使其主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動分離，主軸電動機(jī)的作用只是帶動主軸旋轉(zhuǎn)。 XX 學(xué)院 畢業(yè)論文 第 10 頁 共 29 頁 機(jī)械改造部分的設(shè)計 ΙΙ 將原機(jī)床的主軸電動機(jī)換成變頻調(diào)速電動機(jī)，無級調(diào)速部分由變頻器控制。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。 經(jīng)過上序比較，由于所改造的 C618車床的目標(biāo)加工精度要求不高，所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜，設(shè)計上也要有其自身的特點(diǎn)，技術(shù)難度較大。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價高。 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 連續(xù)控制系統(tǒng)能對兩個或兩個以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制。 機(jī)械改造部分的設(shè)計 Ι 數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動軌跡可分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系 統(tǒng)的工作性能。 閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償 機(jī)械 傳動系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響。如圖所示： 數(shù)控車床是高度自動化機(jī)床，數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點(diǎn) ： 機(jī)床有足夠高的轉(zhuǎn)速和大的功率，以適應(yīng)高效率加工的需要； 主軸轉(zhuǎn)