【正文】 絲杠相連。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板后端，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)與車床大拖板連接起來，以保證同軸度，提高傳動(dòng)精度。 8 圖 31 橫向結(jié)構(gòu)示意圖 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件 ： 工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=30kgf=300N 時(shí)間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L=4mm 左旋 行程 S=230mm 脈沖當(dāng)量 p? =步距角 ? = 176。 == （ 31） 在切斷工件時(shí)： Fz = =179。 +179。 179。 == （ 36） 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷 Q 的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。 ② 效率計(jì)算 螺旋升角γ =3176。 106cm （ 38） 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量Δ L2很小，可忽略，即：Δ L=Δ L1 。 179。 ④穩(wěn)定性驗(yàn)算 由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭?，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不用驗(yàn)算。 d1 =36mm d2 =60mm d1a =40mm d2a =64mm a=48mm 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JI= （???p180） 2W= （ ?? ） 2 179。 = 104179。 50= 104179。 2= 104179。 2=cm2 （ 315） c．所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 nmax =oLimax? = 4 351000? =41607r/min （ 316） M maxa = 44m a x ?????? ??T iJn Ncm （ 317） min/ rDL fiL fnn oot ???? ?????? ? ?主 （ 318） 11 NM at 4 ????? ?m=cm= ???? （ 326） 電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，可知： ?imq MM （ 327） 所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 imM 為： 12 cmNMM qim 縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì) 縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì) 拆除原機(jī)床縱向進(jìn)給部分的進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等，在原安裝絲杠托架處布置步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和減速箱。 其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 32所示。 /step 快速進(jìn)給速度 ν max=2mm/min 13 01000 1 0 0 0 0 . 6 / m in 0 . 5 5 0 / m in6sv mmnrL m m??? ? ? (1)切削力的計(jì)算 最大切削功率 :W1L2021 P 切 =P 主 η 則 P 切 =（ 179。 3600N=1728N Fp==179。其中 K=，取 f′ =，則 ? ? NNWffkFFm cf 6 9 1)8003 6 0 0( 7 2 )( ?????????? 最大切削力下的進(jìn)給速度 sV 可取最高進(jìn)給速度的 1/2～ 1/5（取為 1/2），縱向最大進(jìn)給速度為 ，絲杠導(dǎo)程 L0=6mm，則絲杠轉(zhuǎn)速為 (2）滾珠絲杠副的計(jì)算和選型 絲杠使用壽命時(shí)間取為 T=15000h。2111 0 .4 8 1 04 mm?? ?? ? ?39。其幾何參數(shù)如下：公稱直徑 d0=40mm，導(dǎo)程 L0=6mm，螺紋升角 ，鋼 球直徑 dW=，螺桿內(nèi)徑 d1=。絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 1/3。其實(shí)際變形量為 滾珠與螺紋滾道間接觸變形 δ 2 mmmmZFd Fym ) (2202 ????????? ?? 因絲杠加有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向最大負(fù)載的 1/3 時(shí)， 可減少一半，因此實(shí)際變形量為： mm22 100 4 6 ?????? 支承滾珠絲杠的軸承為 8107 型推力球軸承，幾何參數(shù)為： d1=35mm，滾15 動(dòng)體直徑 mmdQ ? ，滾動(dòng)體數(shù)量 18?QZ 。3 ???? ?? 根據(jù)以上計(jì)算，總變 形量為 mm0 1 3 3 0 4 6 ??????? ???? 三級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差為 15um/m，故剛度足夠。 (3) 減速齒輪設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 ，滾珠絲杠導(dǎo)程 L0=6mm，及初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)距角 176。 主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主軸系統(tǒng)仍采用原電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只是安裝一個(gè)光電編碼器，通過主軸→編碼器→數(shù)控系統(tǒng)→步進(jìn)電機(jī)的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以便完成車削螺紋運(yùn)動(dòng)。 主傳動(dòng)形式的選擇 通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)（ 圖 33）主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上 ,可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)與噪聲 ,但它只適用于低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。 圖 33 改造后的主軸帶傳動(dòng)系統(tǒng) 17 電磁離合器的選擇 由于原先主軸上的雙向摩擦片離合器只能起到控制車床主軸起停和正反轉(zhuǎn)在數(shù)控改造后不能接收數(shù)控系統(tǒng)的停機(jī)制動(dòng)信號(hào)以控制原制動(dòng)裝置制動(dòng)停車，所以需要把原先的雙摩擦片離合器換成安裝尺寸一樣的電磁離合器，故選用 DLM5 有滑環(huán)濕式多片電磁離合器。 同軸安裝雖然簡(jiǎn)單但是不能使加工零件穿出原車床的主軸孔，所以本次改造采用異軸安裝。使用中車床主軸轉(zhuǎn)速不允許超過主軸脈沖編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。圖 34 即為主軸脈沖編碼器的異軸安裝 . 圖 34 主軸脈沖編碼器的異軸安裝 18 數(shù)控車床的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置是指將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)的直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈及其附屬機(jī)構(gòu)。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，傳動(dòng)裝置是伺服系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)控車床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求除了具有較高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為了達(dá)到這些要求，采取主要措施如下： a． 盡量采用低摩擦的傳動(dòng)副，如滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲桿螺母副，以減少摩擦力。 c． 盡量縮短傳動(dòng)鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。如采用消除間隙的聯(lián)軸節(jié)和消除傳動(dòng)齒輪間隙的機(jī)構(gòu)等。為此應(yīng)選擇間隙小，傳動(dòng)精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，效率高以及傳遞扭矩大的傳 動(dòng)元件。 絲杠后支承采用雙列向心球面球軸承 后支承采用可自動(dòng)調(diào)心的雙列向心球面球軸承，如圖 35 所示。 19 圖 35 雙列向心球面球軸承 采用波形彈簧墊圈 消除齒輪間隙 車床的數(shù)控改造中，通常在傳動(dòng)裝置上采用一級(jí)減速齒輪來提高扭矩和傳動(dòng)精度，而齒輪間隙會(huì)在系統(tǒng)每次變向之后使運(yùn)動(dòng)滯后于指令信號(hào)，即形成反向間隙，對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。在改造中曾經(jīng)采用過橡膠彈簧，但其力學(xué)性能比較復(fù)雜，大多數(shù)情況下載荷與變形的關(guān)系為非線性，而且耐高溫和耐油性比鋼彈簧差，容易老化。 20 圖 36 雙片薄齒輪錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)軸與滾動(dòng)絲杠的聯(lián)軸器采用長(zhǎng)聯(lián)軸套 為減小聯(lián)軸器的徑向尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，采用了套筒式聯(lián)軸器；同時(shí)為保證被聯(lián)接的兩軸之間的同軸度和接觸面積，聯(lián)軸套的長(zhǎng)度取 120mm，約為彈性柱銷聯(lián)軸器的 倍。 圖 37 套筒式聯(lián)軸器 公差與配合的選用 軸套與軸頸間采用 H7/k6 采用這種配合，在裝配時(shí)有少許過盈，以保證其精密定位和連 接剛度，消除了配合件之間的振動(dòng)。 與軸承配合的軸頸采用 js6 因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件，軸的公差采用 js6 與軸承過渡配合，平均間隙較小，并允許略有過盈，以保證其剛度要求，又能方便軸承的裝卸。 CA6140 數(shù)控改造后，縱向進(jìn)給定位 準(zhǔn)確，性能參數(shù)穩(wěn)定，顯著提高了零件的加工精度和生產(chǎn)效率。其中，有以傳遞能量為主的傳力螺旋，有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高傳動(dòng)精度的傳動(dòng)螺旋，還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動(dòng)主要用來實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這些滾珠 作為中間傳動(dòng)件，使螺桿和螺母之間的摩擦由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的一種傳動(dòng)裝置。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)時(shí)，滾珠則沿螺桿螺旋滾道面滾動(dòng)，在螺桿上滾動(dòng)數(shù)圈后，滾珠從滾道的一端滾出并沿返回裝置返回另一端，重新進(jìn)入滾道，從而構(gòu)成閉和回路。 b．給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛度好。 d．有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。 f．制造工藝復(fù)雜。 g．不能自鎖。 C．滾珠絲杠副的支承方式 為了滿足高精度、高剛度進(jìn)給系統(tǒng)的需要，必須充分重視滾珠絲杠副支承的設(shè)計(jì)。 b) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 c) 軸向剛度小 d) 適用于較短的滾珠絲杠安裝和垂直的滾珠絲杠安裝 b．兩端鉸支 a) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 b) 軸向剛度小 c) 適用于對(duì)剛度和位移精度要求不高的滾珠絲杠安裝 d) 對(duì)絲杠的熱伸長(zhǎng)較敏感 e) 適用于中等回轉(zhuǎn)速度 c．一端固定，一端鉸支 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性都較高，適用于中等回轉(zhuǎn)速度?？眨?yōu)橐欢斯?定，一端徑向支承。為了保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A．軸 CAJJX61400204 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）選擇軸的材料及 熱處理方法 因該軸無特殊要求，故選用 HT150 正火處理。由于絲杠與軸 CAJJX61400204(如圖 38)通過聯(lián)接套聯(lián)接，考慮到軸的加工方便性和整體的連貫性，軸 CAJJX61400204 的軸身部分直徑與滾珠絲杠的直徑相同，均為φ 20mm，軸頸部分直徑為 17mm。由此可定出軸的總長(zhǎng)為 181mm . （ 4）軸的強(qiáng)度校核 a)如下圖所示，確定危險(xiǎn)截面上的扭矩 Tmax. 由圖可知最大扭矩為 Tmax=2633N178。 c)按剛度條件校核軸的強(qiáng)度，由公式得 小于軸的設(shè)計(jì)直徑為 20mm ,滿足條件。 （ 2）確定軸的各段直徑 考慮與軸承內(nèi)經(jīng)的配合，所以該軸兩端支承部分直徑為 17mm。 （ 3）確定軸的各段長(zhǎng)度 由于該軸需與法蘭盤聯(lián)接，而且該軸相對(duì)較長(zhǎng)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)為了方便安裝，降低裝配難度，將軸身部分增加一個(gè)軸肩，直徑適當(dāng)減小，使其有一過渡，軸身直徑為 15mm。軸與透蓋用一鍵使其周向固定。 （ 4）軸的強(qiáng)度校核 ? ??? ??? 31m a x dTWTn? ? ? ? mmTd 1026 3 331 ????? ??即：? ? mmmGG Td 180 44 ????? ????? ?? ??即：? ????? ?????? 4m a x dG TGIT P25 178。? ??? ??? 31m a x dTWTn (a)畫扭矩圖，并確定危險(xiǎn)截面上的扭矩 Tmax AB 段： T1=2633N178。 m 由扭矩圖可知，最大扭矩發(fā)生在 BC 段，即為危險(xiǎn)截面。 m（取絕對(duì)值） （ b） 按強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，由公式得 小于軸 CAJJX61400208(如圖 39)最細(xì)部分的設(shè)計(jì)直徑 15mm，滿足要求。 ? ? ? ? mmTd 1026 3 331 ????? ??即：? ??? ??? 31m a x dTWTn? ????? ?????? 4m a x dG TGIT P? ? ? ? mmTd 1026 3 331 ????? ??即：? ? mmmGG Td 180 44 ????? ????? ?? ??即：26 圖 39 軸 CAJJX61400208 透蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 透蓋的內(nèi)徑和長(zhǎng)度由與之配合的軸 CAJJX61400208 的直徑和長(zhǎng)度決定，所以透蓋的直徑為 16mm,長(zhǎng) 33mm。外圓的直徑由法蘭盤的直徑?jīng)Q定，為 96mm