【正文】 ............................65 空運行及有關性能試驗 ..............................................65設計小結 ...................................................................66致 謝 ......................................................................67參考文獻 ...................................................................681 緒論 4 改造的可行性隨著社會生產和科學技術的迅速發(fā)展，機械產品的質量和性能不斷提高，產品的更新換代也不斷加快，因此對機床不僅要求具有較高的精度和生產率，而且應能迅速地更換產品的零件。生產需要促使了數控機床的產生，隨著電子技術，特別是計算機技術的發(fā)展，數控機床也迅速地發(fā)展起來。機床的數控化程度在不斷地提高。各大企業(yè)不斷地購進數控機床，擴大生產和替換陳舊設備，數控機床在企業(yè)中也不是鳳毛麟角，而是不斷地提高普及率。如以下幾個方面的說明： 機床改造的必要性數控機床可以較好地解決形狀復雜、精密、小批量和多變零件的加工問題,能夠穩(wěn)定加工質量和提高生產效率,但是應用數控機床還受到其他條件的限制。（2）目前各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數控機床替換根本可能，而且替換下來的普通機床閑置下來又會造成浪費。（4）通用數控機床對具體生產有多余功能。因此，普通機床的數控化改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對一些中小型企業(yè)更是如此。（2）減少輔助加工時間，提高機床的生產效率。（4）數控改造費用低，可充分利用原有機床設備。所有這些目的都是圍繞一點，即提高機床的性能價格比，用較少的價格得到較高的機床性能。（2）減少輔助加工時間，提高機床的生產效率。（4）數控改造費用低，可充分利用原有機床設備。 機床的設計改造數控機床業(yè)的發(fā)展，機械產品的性能和質量不斷提高，產品的更新換代也不斷加快，因此對機床位不僅要求具有較高的精度和生產率，而且應該能迅速的適應零件的變換。從第一代數控機床問世以來，世界上主要工業(yè)化國家得數控機床已經進入批量生產。我國從改革開放以來，加快了數控機床技術的引進，促使我國機床數控技術的普及和發(fā)展。廣泛的運用到個工業(yè)領域。但其價格昂貴，一次性投入大，往往使企業(yè)心有余而力不足，我國作為機床大國，數控化的道路漫長，走改革之路為上策。 62 C6140型普通車床數控化改造方案的設計與確定 總體方案設計設計任務：利用單片機控制技術對 C6140 型車床的橫向系統(tǒng)進行控制。改造后的車床能夠完成機床主軸的啟動，停止和變速，縱向和橫向進給運動的行程和變速，刀具的變速和冷卻，都可以自動控制。在該機床中采用液壓尾座快換刀架和機床外對刀裝置。對一般車削加工任意錐面、球面、螺紋端面、回轉面等加工工序，能控制主軸的開停變速及一些輔助功能，使加工實現自動化。由微型控制的自動轉位具重復定位精度高、工作剛性好、性能可靠、使用壽命長以及工藝性能好等特點。 對于橫向進給機構，保留原手動于調刀，原支承結構也保留。施板后部開軸承孔以便滾珠絲杠的連通與支承，后接減速箱與步進電機。絲杠外加防塵罩，溜板箱上安裝急停按鈕，以適應意外情況的急停。并行接口 8255 用作連接開關量的輸入輸出和對伺服電機進行控制。軟件方面，軟包裝件設計采用模塊化結構，以便于系統(tǒng)功能的擴展。圖 2—1 機床的操作模式圖根據設計任務，系統(tǒng)采用輪廓控制形式，控制系統(tǒng)硬件由微機控制部分、鍵盤及顯示器、I/O 接口及光電隔離器、步進電機、功率放大器等組成。改造前的機床傳動系統(tǒng)圖如圖 2—2 所示： 圖 22 改造后車床傳動系統(tǒng)圖 83 C6140數控車床橫向傳動結構設計 C6140數控車床的主要技術參數C6140 車床是開環(huán)式的數字程序控制車床。機床主軸的啟動，停止和變速，縱向和橫向進給運動的行程和變速，刀具的變速和冷卻，都可以自動控制。在該機床中采用液壓尾座快換刀架和機床外對刀裝置。車床橫向進給機構主要由其相應的步進電動機，齒輪變速箱，滾珠絲杠副及一些連桿，密封，支撐等組成。主要參數機械部分：工件最大回轉直徑在床面上 320 毫米；在床鞍上 175 毫米；工件最大長度 750 毫米；主軸孔徑 35 毫米；主軸前端孔錐度：莫氏 5 號；主軸轉速范圍（18 級）19~2022 轉/分；刀架縱進給量和螺紋的螺距范圍 ~ 毫米；刀架橫進給量范圍 ~ 毫米；刀架縱向與橫向進給的脈沖當量 毫米；刀架快速移動速度： 米/分 米/分；數控部分：數控部分坐標數：2；插補運算原理：逐點比較法； 數控機床的改造要求與伺服電機的選用 數控機床的改造要求 在數控機床的進給系統(tǒng)機械部分改造設計中，機械傳動是數控機床進給系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將伺服電動機的旋轉運動轉換為執(zhí)行部件的直線運動和回轉運動。對數控機床進給系統(tǒng)機械部分的要求有以下幾點：（1）高的傳動精度和定位精度數控機床的進給傳動裝置的傳動精度和定位精度對零件的加工精度起著關鍵性作用，其中應采取的措施是通過在進給系統(tǒng)中加入減速齒輪，以減小脈沖當量，預緊傳動滾珠絲杠，齒輪，蝸輪傳動件的間隙方法。（3）減小運動部件的慣量進給系統(tǒng)中每個零件的慣量對進給系統(tǒng)的啟動，制動特性有直接的影響。（4）阻尼適當一方面，阻尼可降低進給伺服系統(tǒng)的快速響應性，另一方面，阻尼有增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，傳動機構的阻尼要選擇適當。 伺服電機的工作原理伺服電機的工作原理是：當某相定子勵磁后，它吸引轉子，使轉子的齒與該相定子磁極上的齒對齊。（1）伺服電機的定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉子就轉過一定角度，及電動機的步距角 θ；（2）改變伺服電機定子的繞組的通電順序，轉子的旋轉方向也隨之改變；（3）伺服電機定子繞組的通電狀態(tài)的改變速度越快，既通電狀態(tài)的頻率越高，轉子的轉速就越高；（4）伺服電機的步角距 θ 與定子繞組的相數 m、轉子的齒數 z、通電方式 k 可以用下式表示：θ=360186。在通常情況下，用伺服電動機作執(zhí)行元件的數控系統(tǒng)中不需進行 A/D 或 D/A 轉換，且可以采用較為簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)進行工作。選用伺服電動機時，通常希望伺服電動機的輸出轉矩大，啟動頻率和運行頻率大，步距誤差小。因此，在選用伺服電動機時，需要考慮各方面的因素。脈沖當量越小，機床的定位精度越高，但機床的快速進給速度就越小。脈沖當量確定后，以此為依據選擇伺服電動機的步矩角和傳動機械的傳動比。這兩條曲線是選用伺服電動機的重要依據。在這兩種情況下，對轉矩和進給速度要不同的要求，選擇伺服電動機時應使這兩種情況都能滿足要求。 F=1000V/60Δ 10式中 V—進給速度（m/min） Δ—脈沖當量（mm/脈沖） F—伺服電動機工作頻率（Hz）根據 fe 、fk 從工作矩頻特性曲線中查出對應的極限轉矩值 Mdme若有 MeMdme 和 MkMdmk,表明伺服電動機滿足要求，否則不滿足要求，需重新選擇電動機。臥式車床的進給絲杠都是滑動絲杠，即絲杠與螺母之間的滑動摩擦。在精度要求不高的情況下，可以采用原機床的滑動絲杠。若要求機床精度和被加工工件精度較高的情況應將原機床的滑動絲杠螺母副改換成滾珠絲杠螺母副。由于絲杠和螺母之間為滾動摩擦，所以滾珠絲杠螺母副的摩擦小，轉動銷路和轉動精度都遠遠高于滑動絲杠螺母副。為此設計和選用機械動機構時，必須考慮以下幾個方面的問題：（1）減小摩擦阻力：為了提高數控機床的進給系統(tǒng)的快速響應特性，除了對伺服元件做出要求外，還必須減小運動件的摩擦阻力和動靜摩擦里之差。 （2）提高傳動精度和剛度，消除傳動間隙．進給傳動系統(tǒng)的傳動精度和剛度，主要取決于絲杠螺母副及其支撐機構的剛度．傳動間隙主要采源于傳動齒輪副、蝸輪副、聯軸 11副、絲杠螺母副及其支撐部件之間，應施加于今力和采取間隙的結構措施。因此在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的重量，減小旋轉部件的直徑和重量，以減小運動部件的慣量。螺母上有滾珠回路管道，將兒圈螺旋滾道的兩端連接起來構成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內裝滿滾珠。滾珠絲杠螺母副中是滾動摩擦，它有以下特點：（1）摩擦損失小，傳動效率高，可達 90％～96％（2）采用雙螺母預緊后，可以很好的消除間隙，提高了傳動剛度。不能自鎖，有可逆性，既能將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動。（4）運動速度受一定的限制，傳動速度過高時，滾珠在其回路管道內易產生卡現象。（6）運動不平穩(wěn)，無爬行現象，傳動進度高。 滾珠絲杠副的支撐螺母座，絲杠的軸承及其支架等剛度不足將嚴重影響滾珠絲杠副的傳動剛度，因此螺母座應有加強筋，以減少受力后的變形；螺母與床身的接觸面積應大一些，其連接螺釘的剛度也應高。在機床上的安裝支撐方式有：一端裝推力球軸承，另一端裝向心球軸承；兩端裝推力軸承；兩端裝推力軸承及向心球軸承。本設計中采用螺紋調隙式，螺母一端有凸緣，而另一端是螺紋結構，用兩個圓螺母把墊片壓在螺母座上，左右螺母和螺母座上加工有鍵槽，采用平鍵連接，使螺母在螺母座內可以軸向滑移而不能相對轉動。另一螺母為鎖緊螺母，調整完畢后將兩個螺母并緊，可以防止在工作中螺母松動。（2）滾珠絲杠的循環(huán)方式常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在滾動過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內循環(huán)。一般的數控機床可選用標準級 B。因此螺母座的孔與螺母之間必須有良好的配合，保證孔與端面的垂直度，螺母座應增添鋼筋，加大螺母座和機床結合面的接觸面積，來提高螺母座的局部剛度。常用的支承方式有以下幾種：1） 一端裝上推力軸承 這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如數控機床的調整環(huán)節(jié)或升降環(huán)節(jié)或數控銑床的垂直坐標系。3）兩端裝止推軸承這種安裝方式對熱伸長較為敏感。滾珠絲杠副的傳動效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動和水平放置的高速大慣量傳動中，必須有制動裝置。滾珠絲杠必須采用潤滑油或鋰基油脂進行潤滑，同時要采用防塵密封裝置。潤滑劑可用 20 號或 30 號機械油，90～180 號透平油或 140 號主軸油，可從螺母殼體的油孔（如裝配圖中所示）注入螺母內的空間。常用的防護裝置有：密封圈和防護罩。對防護材料的性能要求：耐油，耐腐蝕，耐高溫和耐用等。利用車床原橫向進給絲杠的滑動軸套作為徑向支承，并對原支承處進行適當改裝，布置一對推力球軸承，以實現軸向支承。滾珠螺母直接固定在中滑板上。在實際調整中，可以把車床處于最大工作負載，使絲杠內部仍不產生間隙，或者間隙量小于 ，而且運轉靈活，并以此作為螺母間隙調整預緊量的判斷標準。這是因為同一聯軸套上分布的錐銷孔都由同一方向加工時，往往會引起軸心線的直線度誤差增大，從而使安裝在傳動絲杠上各零件間的同軸度誤差增大，產生傳動附加載荷，影響絲杠副的傳動性能。安裝時將大齒輪所在支承架轉動中心與絲杠對中，首先固定，然后把電動機小齒輪按無間隙齒合，調整好中心距，再固定。因此，在進行設備改造時，要按廠家生產標準進行選擇。主軸脈沖發(fā)生器的引出軸與車床主軸按1：1 無間隙柔性連接傳動，連接后應保證兩者有很好的同步性。使用中車床主軸轉速不能超過主軸脈沖發(fā)生器的最高轉速。 縱向進給系統(tǒng)的設計　已知條件：工作臺重量：W=80kgf=800N加速時間常數：t=25 ms滾珠絲杠基本導程：L 0=6 mm快速進給速度：υ max=2m/min切削力計算 由《機床設計手冊》可知，切削功率 Pc=Pηκ 式中 P—電動機功率（kW），C6132 型車床 P=4kW； 15η—主傳動系統(tǒng)總效率，一般為 ～，取 η=；κ—進給系統(tǒng)功率系數，取 κ=。m） n—主軸轉速（r/min）設按最大切削速度來計算，取 υ=100m/min則 F z =60 Pc 103/υ=60**10 3/100N=查《機床設計手冊》，在一