【正文】 時(shí)調(diào)整，預(yù)緊量不很準(zhǔn)確，應(yīng)用較普遍。滾珠絲杠副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過(guò)盈滾珠預(yù)緊等。它的優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，螺母外徑尺寸較小。在通孔口設(shè)有擋珠器，引導(dǎo)滾珠進(jìn)入通孔。我們?cè)诖诉x用螺旋槽式外循環(huán)：在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔，同螺母的螺紋滾道相切，形成滾珠返回通道。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。主切削力F (N)按經(jīng)驗(yàn)公式估算: 按切削力各分力比例： 主切削力可取縱切的1/2.此時(shí)走刀抗力為(N),:2．3 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)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。根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向：。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載、確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力計(jì)算，確定伺服電機(jī)，傳動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選用，繪制機(jī)械部分裝配圖及零件工作圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仍采用高性能價(jià)格比的MCS51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng) 輸入輸出數(shù)控裝置PLC主軸控制單元主軸機(jī)床速度控制單元伺服電機(jī)位置檢測(cè)反饋裝置工作臺(tái) 圖11 車床數(shù)控化改造總體方案框圖第二章 CA6140車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)一臺(tái)CA6140普通車床改造成微機(jī)數(shù)控車床，采用MCS51系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，具有升降速控制功能。此工作臺(tái)采用滾珠絲杠螺母副和滾動(dòng)導(dǎo)軌。這樣可使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，調(diào)試和維修都比較容易。1．2 設(shè)計(jì)XY數(shù)控工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)計(jì)算任務(wù)及參數(shù)在任務(wù)書中已經(jīng)給出。同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。由于MCS51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)，因此采用MCS51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。X52K型銑床改造屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，因閉環(huán)控制系統(tǒng)適用于精度要求較高的機(jī)床設(shè)計(jì)，且閉環(huán)控制系統(tǒng)的造價(jià)昂貴。 CA6140車窗結(jié)構(gòu)示意圖1．1總體方案的確定由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床應(yīng)具有定位、直線插補(bǔ)、順、逆圓插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，由于在銑削加工中，要求工作臺(tái)或刀具沿各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)有確定的函數(shù)關(guān)系，即刀具以給定的速率相對(duì)于工件沿加工路徑運(yùn)動(dòng)，所以不能選用點(diǎn)位系統(tǒng)，因?yàn)辄c(diǎn)位控制系統(tǒng)要求工件相對(duì)于刀具移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定應(yīng)包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。第一章 CA6140車床數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化的基礎(chǔ)。自動(dòng)化程度高、專業(yè)性強(qiáng)、加工精度高、生產(chǎn)效率高?？沙浞掷矛F(xiàn)有的條件，可以充分利用現(xiàn)有基地,不許要重新構(gòu)筑地基。改造的積儲(chǔ)一旦安裝好，就可以全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。操作者熟悉了解機(jī)床、便于操作維修,降低了操作者的技術(shù)要求，不了解新機(jī)床是否滿足起加工要求。數(shù)控化改造后使原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，原有得手扶進(jìn)給機(jī)構(gòu)全部消失。機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限。適應(yīng)多品種，小批量零件生產(chǎn)。三、數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)普通車床數(shù)控化改造一般是指對(duì)現(xiàn)有普通車床的某些部位做一定的改造，配上經(jīng)濟(jì)數(shù)控裝置或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)，從而是原機(jī)床具有數(shù)控加工能力。因此，我國(guó)提出從大力推廣經(jīng)濟(jì)型數(shù)控這一中間技術(shù)的基礎(chǔ)上，再逐步推廣全功能數(shù)控這條道路，適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。而且所投入的改造費(fèi)用低，一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅為全功能數(shù)控裝置的1/3至1/5，用戶承擔(dān)的起。它是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。因此，盡快將我國(guó)現(xiàn)有一部分普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和精密化改裝，是我國(guó)現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)改造迫切要求解決的課題。我國(guó)是擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的國(guó)家。而改造現(xiàn)有舊機(jī)床、配備與之相適應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)，把普通機(jī)床改裝成數(shù)控機(jī)床，是當(dāng)前許多企業(yè)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改造換代的首選辦法，也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑，不失為一條投資少、提升產(chǎn)品加工精度及質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的捷徑，使企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力，在我國(guó)成為世界制造業(yè)中心及制造強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中，占有一席之地。企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存、求得發(fā)展,就必須在最短的時(shí)間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出合乎市場(chǎng)需要的、性能合適的產(chǎn)品,而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣,制造周期的快慢,生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是今后機(jī)床控制的發(fā)展方向。緒 論隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需頻繁改型，普通機(jī)床已不能適應(yīng)這些要求，數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。一、問(wèn)題的提出數(shù)控車床作為機(jī)電液氣一體化的典型產(chǎn)品，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，能解決機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、零件多變的加工問(wèn)題，且產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑,但是成本太高，很多工廠在短時(shí)間內(nèi)都無(wú)法有那么多的資金，這嚴(yán)重阻礙企業(yè)的設(shè)備更新和設(shè)備改造的步伐；同時(shí)目前大多數(shù)企業(yè)還有數(shù)量眾多，而且還具有較長(zhǎng)使用壽命的普通機(jī)床，由于普通機(jī)床加工精度相對(duì)較低、不能批量生產(chǎn)，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高，生產(chǎn)自適應(yīng)性差，但考慮投資成本，產(chǎn)業(yè)的連續(xù)性和轉(zhuǎn)型周期，又不能馬上淘汰。二、數(shù)控車床改造的意義數(shù)控車床改造在國(guó)外已發(fā)展成一個(gè)新興的工業(yè)部門，早在60年代已經(jīng)開(kāi)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(jì)、市場(chǎng)和生產(chǎn)上的原因。而這些機(jī)床又大多是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，不論資金和我國(guó)機(jī)床制造廠的能力都是辦不到的。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床，正是適應(yīng)了這一要求。在機(jī)床改造中引入微機(jī)的應(yīng)用，不但技術(shù)上具有先進(jìn)性，同時(shí)，在應(yīng)用上比其它傳統(tǒng)的自動(dòng)化改裝方案，有較大的通用性與可調(diào)性。從若干單位成功應(yīng)用的實(shí)例可以證明，投入使用后，確實(shí)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(jì)效益。同時(shí)，它還可以作為全功能數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，為今后使用全功能數(shù)控機(jī)床，培養(yǎng)人才，積累維護(hù)、使用經(jīng)驗(yàn)，而且也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)朝機(jī)電一體化的方向過(guò)渡的主要內(nèi)容之一。其改造有如下的優(yōu)點(diǎn)：資本效率出發(fā)，改造閑置的普通機(jī)床,能發(fā)揮舊機(jī)床的原有能和改造后的新增功能,提高機(jī)床的使用價(jià)值。數(shù)控改造費(fèi)用低,減少了投資額,%～20%,同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省75%～80%的費(fèi)用,如果再結(jié)合機(jī)床大修理，幾乎就是一臺(tái)新的數(shù)控車床,甚至?xí)?，因?yàn)槠胀ㄜ嚧膊粫?huì)再變形。所利用的普通機(jī)床基礎(chǔ)件是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以做為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。這樣一方面，可以提高精度,減少傳動(dòng)鏈對(duì)精度的影響；另一方面，可以減少機(jī)械故障率，不宜做突破性的改造。改造則不然,可以精確計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用,操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短、見(jiàn)效快。操作者只需要對(duì)工件進(jìn)行裝夾和操作開(kāi)關(guān)，而零件的加工全部則由數(shù)控系統(tǒng)控制完成，即使比較復(fù)雜的工件也能迅速完成，省去了對(duì)技術(shù)要求的煩惱?？梢圆捎米钚碌目刂萍夹g(shù)，可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時(shí)提提高生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平和效率，提高機(jī)床質(zhì)量和檔次,將舊機(jī)床改造成當(dāng)今水平的機(jī)床。增強(qiáng)了功能，如圓弧、錐度加工，這是傳統(tǒng)加工方法難以完成的。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。因此，應(yīng)選用連續(xù)控制系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副以及滾動(dòng)導(dǎo)軌。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒側(cè)間隙的消隙齒輪結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體方案見(jiàn)圖11根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，采用連續(xù)控制系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，盡量采用低摩擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件。為盡量消除傳動(dòng)間隙，可設(shè)法調(diào)整傳動(dòng)齒輪的中心距以消除齒側(cè)間隙。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：加工最大直徑：在床面上 φ400㎜ 在床鞍上 φ210㎜加工最大長(zhǎng)度：1000㎜溜板及刀架重力： 縱向 1000N