【正文】 mm，則絲杠截面積 /4 = （ mm2）。 ? ?? ?0d 6?hP四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 （ 4）傳動(dòng)效率 的計(jì)算 ?機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采取一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式。 四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 （ 3）初選型號(hào) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 將公稱直徑 =40 mm，基本導(dǎo)程 mm，代入 λ = arctan[ Ph / ( πd0 ) ]，得絲杠螺旋升角 λ= 2 44′。 四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 （ 2）最大動(dòng)載荷 FQ的計(jì)算 查表 330，取載荷系數(shù) fW = ，硬度系數(shù) fH = 1，代入下式，得到最大動(dòng)載荷： 3 0 9703Q W H mF L f f F N??機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷，查表 333，選擇啟東潤(rùn)澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL4006型滾珠絲杠副。 zF yF xF? )( GF z ??KKc p fFzF yF xFxF四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)車床 Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度 V= m/min，初選絲杠基本導(dǎo)程 Ph = 6 mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速 n = 1000V/Ph ≈ 133 （ r/min）。 cFpf四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 3．滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型（縱向） （ 1）工作載荷 Fm的計(jì)算 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù) = ， = ， = 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得： = N， = N， = N。由經(jīng)驗(yàn)公式 : : ＝ 1： ： ，算得縱向進(jìn)給切削力 ＝ N，背向力 = N。 查表，得：主偏角 Кr的修正系 ＝ ；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為 。 ； 切削用量為：背吃刀量 ap＝ 3 mm，進(jìn)給量 f = mm/r，切削速度 vc＝ 105 m/min。 ，前角 γ0＝10176。 四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1．脈沖當(dāng)量的確定 四、進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求， X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為 δx = mm/脈沖， Z方向（縱向）為 δz = mm/脈沖。 三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、設(shè)計(jì)減速箱、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。 （ 6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。 （ 4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式電動(dòng)刀架。 （ 2）拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步帶減速箱總成。 三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 需要注意的是：編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無(wú)間隙柔性聯(lián)接，且車床主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過(guò)編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。 同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它堵住了主軸的通孔。電源電壓 +5V，每轉(zhuǎn)輸出1200個(gè) A/B脈沖與 1個(gè) Z脈沖，信號(hào)為電壓輸出，軸頭直徑 15 mm，生產(chǎn)廠家為長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。另外，為了重復(fù)車削同一螺旋槽時(shí)不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個(gè)的零位脈沖 Z。 考慮到編碼器的輸出有相位差為 90186。數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車床主軸位置信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成?？ūP的夾緊與松開由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)信控制。 三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用有級(jí)變速時(shí)，可選用浙江超力電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 YD系列 ，實(shí)現(xiàn) 2～４檔變速； 三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 采用無(wú)級(jí)變速時(shí)，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號(hào)為： F1000G0075T3B，適配 ，生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)惠豐電子有限公司。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制。 二、總體方案的確定 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 7）選擇四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架與電動(dòng)卡盤，選擇螺紋編碼器等。 二、總體方案的確定 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 5）為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。 MCS51系列 8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性 /價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。 因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng) CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。 mm， Z方向 177。 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 題目： C6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 任務(wù)：將一臺(tái) C6140普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 。刀架的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給不能聯(lián)動(dòng)，切削次序需要人工控制。 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 C6140普通車床的結(jié)構(gòu)布局 1床腳 2掛輪 3進(jìn)給箱 4主軸箱 5縱溜板 6溜板箱 7橫溜板 8刀架 9上溜板 10尾座 11絲杠 12光杠 13床身 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 普通車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái)，通過(guò)進(jìn)給箱變速后，由光桿或絲桿帶動(dòng)溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動(dòng)。杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第八章 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 1 設(shè)計(jì)任務(wù) ? 2 總體方案的確定 ? 引言 第八章 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) ? 3 具體設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、引言 普通車床（如 C616/C613 C618/C613 C620/C61C630等）是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床。當(dāng)工件隨主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)刀架的縱向和橫向移動(dòng)，能加工出內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉(zhuǎn)表面。進(jìn)給參數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時(shí)需要停車。 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動(dòng)刀架換成能自動(dòng)換刀的電動(dòng)刀架。 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 主要 技術(shù)指標(biāo) 如下： （ 1）床身上最大加工直徑 400 mm； （ 2）最大加工長(zhǎng)度 1000 mm； （ 3） X方向 (橫向 )的脈沖當(dāng)量 δx = mm/脈沖 , Z方向 (縱向 )δz = mm/脈沖； （ 4） X方向最快移動(dòng)速度 vxmax = 3000 mm/min， Z方向?yàn)?vzmax = 6000 mm/min； （ 5） X方向最快工進(jìn)速度 vxmaxf = 400 mm/min， Z方向?yàn)?vzmaxf = 800 mm/min； （ 6） X方向定位精度 177。 mm 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等； （ 8）安裝螺紋編碼器，可以車削公 /英制的直螺紋與 錐螺紋，最大導(dǎo)程為 24 mm； （ 9）安裝四工位立式電動(dòng)刀架，系統(tǒng)控制自動(dòng)選刀； （ 10)自動(dòng)控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出 主軸有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速信號(hào)； （ 11)自動(dòng)控制冷卻泵的啟 /停； （ 12)安裝電動(dòng)卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開； （ 13)縱、橫向安裝限位開關(guān)； （ 14)數(shù)控系統(tǒng)可與 PC機(jī)串行通信； （ 15)顯示界面采用 LED數(shù)碼管，編程采用 ISO數(shù)控代 碼。 二、總體方案的確定 （ 1）普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位 ， 兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、總體方案的確定 （ 2）普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 3）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性要求，決定選用MCS51系列的 8位單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的 CPU。 二、總體方案的確定 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤與顯示電路、 I/O接口電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等；還要選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。 二、總體方案的確定 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 6）計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速輪副，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。 二、總體方案的確定 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1．主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案 三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，一般可 保留原有的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu) ，這樣可減少機(jī)械改造的工作量。 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 提高車床的自動(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，用 2～４速的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)； 當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不能滿足要求時(shí)，用 交流變頻器 來(lái)控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時(shí)，若工作頻率低于70Hz，原來(lái)的電動(dòng)機(jī)可以不更換，但所選變頻器的功率應(yīng)比電動(dòng)機(jī)大）。 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動(dòng)卡盤，選用呼和浩特機(jī)床附件總廠生產(chǎn)的 KD11250型電動(dòng)三爪自定心卡盤。 三、機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案 2