【正文】 帶動刀具加工端面、切斷、切槽等。尾座 尾座3可沿其導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置，其上可安裝頂尖支撐長工件的后段以加工長圓柱體，也可以安裝孔加工刀具加工孔。進(jìn)給箱 進(jìn)給箱8內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動的傳動及操作裝置，通過改變進(jìn)給量的大小，可改變所加工螺紋的種類及導(dǎo)程。床身上安裝著機(jī)床的各部件，并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置。溜板箱 溜板箱6與縱向滑板（床鞍）相連，溜板箱內(nèi)裝有縱、橫向機(jī)動進(jìn)給的傳動換向機(jī)構(gòu)和快速進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。也可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。CA6140車床主運(yùn)動由工件隨主軸旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，而進(jìn)給運(yùn)動由刀架的橫向動來完成。車床的工藝范圍又較廣泛，因此CA6140車床使用十分廣泛。 2 加工時(shí)，主運(yùn)動是工件和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是刀具的縱向和橫向移動。4 在車削加工過程中切屑和刀具之間的劇烈擠壓和摩擦，以及刀具與工件之間的摩擦，產(chǎn)生了大量的切削熱，但大部分熱量被切屑帶走，所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。第三節(jié) 傳動系統(tǒng)的介紹CA6140車床的傳動系統(tǒng)，由主運(yùn)動傳動系統(tǒng)、車螺紋進(jìn)給傳動系統(tǒng)組成，見圖3。M向右結(jié)合，由z50與Ⅰ軸一起轉(zhuǎn)動，z50通過Ⅶ軸z34傳動Ⅱ軸上的z30實(shí)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)。若M向右結(jié)合，Ⅲ軸通過﹙，﹚傳動Ⅳ軸，Ⅳ軸通過﹝，﹞傳動Ⅴ軸，Ⅴ軸通過 傳動Ⅵ軸（主軸），其傳動路線表達(dá)式為二．車螺紋進(jìn)給傳動系統(tǒng)CA6140型臥式車床的螺紋進(jìn)給傳動系統(tǒng)可車削米制，模數(shù)制，英制和徑節(jié)制4種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，另外還可以加工大導(dǎo)程螺紋，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋及較精密螺紋以及右旋，左旋螺紋。車螺紋傳動鏈運(yùn)動平衡式為：=L 式中U為主軸至絲杠間全部傳動機(jī)構(gòu)的總傳動比；L絲為機(jī)床絲杠的導(dǎo)程，CA6140型車床的絲杠導(dǎo)程L絲=12mm；L為工件螺紋的導(dǎo)程（mm）。為了減少絲杠的摩孫和便于操作，保證螺紋傳動鏈的精度，機(jī)動進(jìn)給傳動鏈不用絲杠及開合螺母傳動。從主軸VI至進(jìn)給箱軸XVII上滑移齒輪Z28處于左位，使 脫開，從而切斷進(jìn)給箱與絲杠的聯(lián)系。溜板箱內(nèi)的雙向齒式離合器及分別用于縱、橫向機(jī)動進(jìn)給運(yùn)動的接通、斷開及控制進(jìn)給方向。以同樣傳動路線傳動時(shí)，橫向進(jìn)給量為縱向進(jìn)給量的一半。四、刀架的快速移動在CA6140車床上加工零件時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率：刀架可實(shí)現(xiàn)機(jī)動縱向、橫向快速移動。第四章 設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)第一節(jié) 設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)縱向進(jìn)給系統(tǒng)主要分為切削力的計(jì)算、滾珠絲杠副的選擇、減速齒輪的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的確定等。由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，所以縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)整體剛性優(yōu)于從前，所以采用一級齒輪減速裝置。3065選擇脈沖當(dāng)量 根據(jù)機(jī)床精度要求選擇脈沖當(dāng)量，縱向：，橫向?yàn)榭v向的一半。按用硬質(zhì)合金刀具半精車剛件的速度V=100m/min在外圓車削中：F=（～）F=2808= F=（～）F=2808=1404N二、滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)及選型滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn) 在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。為防止?jié)L珠在工作過程中從螺母兩端掉出，在螺母的螺紋滾道4上裝有擋滾珠器2（又叫回珠器或反向器）。圖4 滾珠絲杠副1壓塊 2擋珠器 3滾珠 4螺紋滾道 5回路管道 6螺母 7絲杠（1）、滾珠絲杠副具有如下優(yōu)點(diǎn)：①傳動效率高 滾珠摩擦的摩擦損失小，傳動效率η=～，是普通滑動絲杠的34倍（η=～）。③可預(yù)緊 經(jīng)預(yù)緊后可消除軸向間隙。④有可逆性 因摩擦因數(shù)小，所以不僅可將旋轉(zhuǎn)成直線運(yùn)動，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，絲杠可螺母既可作為主動件，也可作為從動件。因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以進(jìn)給系統(tǒng)我選擇滾珠絲杠副（2）、 滾珠絲杠副的缺點(diǎn)是：①制造工藝復(fù)雜，成本高 滾珠絲杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙要求高，故制造成本高。②不能實(shí)現(xiàn)自鎖 由于起摩擦因數(shù)小而不能自鎖，特別是垂直（立式）絲杠，由于自重和慣性或因突然停斷電而容易造成主軸箱等下滑，所以需要添加制動裝置。滾珠絲杠的安裝 為提高傳動剛度，選擇合理的支承結(jié)構(gòu)并正確安裝很重要。在安裝時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整絲杠間隙，可用百分表測出具體的間隙所在。滾珠絲杠的承載能力的計(jì)算選擇縱向進(jìn)給為綜合導(dǎo)軌，計(jì)算絲杠的最大軸向進(jìn)給切削里Fm又因?yàn)镕m=KFf+f’(Fc+w)式中Ff、Fp、Fc——切削分力（N）K——顛覆里矩影響取K=F’——導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)取f’=W——移動部件的重量（N）代入式中：Fm=kFf+f’(fc+w)=+(2808+800)=（1）、壽命L 最大切削里F的進(jìn)給速度Vs可取最高進(jìn)給速度的1/2——1/5（取為1/2），,絲杠導(dǎo)程Lo=6mm，則絲杠轉(zhuǎn)速為：n=絲杠使用壽命時(shí)間一般為15000h，則絲杠的計(jì)算壽命L為L=（2）、載荷Cm 當(dāng)量動載荷Cm選用滾珠絲杠直徑do時(shí)，必須保證絲杠工作時(shí)，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)后，在它的滾珠上下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)濁現(xiàn)象。導(dǎo)程為6mm，摩擦級選用5級，螺紋升角r=arctag（L/d）=arctg（6mm/40）==.（3）、傳動功率 滾軸絲桿副的傳動功率為：=tgr/tg（r+）==式中：r——絲杠的螺紋升角——摩擦角。式中 E——絲桿材料彈性量，對綱E=10N/mL——絲杠兩支承端距離（m），L=。① 絲杠的拉伸或壓縮變形量。由于兩端均采用角接觸球軸承且絲杠又進(jìn)行了預(yù)緊，故其拉壓剛度端固定的絲杠提高四倍。② 滾珠與螺紋接觸變形量，此項(xiàng)變形占總變形量的比重也教大，當(dāng)對絲杠加有預(yù)緊力且預(yù)緊力為軸向最大載荷的1/3時(shí)，之值可減少一半，又∵式中 ——軸向工作載荷（N）——預(yù)緊力——滾珠直徑——滾珠數(shù)量其為圈數(shù)K列數(shù)Z每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù)外循環(huán)Z=d——滾珠絲杠公稱直徑= 據(jù)上所訴，實(shí)際變形量為: =③ 支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形支撐滾珠絲杠的軸承為8107型推力軸承，幾何參數(shù)d =35mm，滾球直徑 滾動體數(shù)量=18 軸承的軸向接觸變形為：mm因施加預(yù)緊力，故實(shí)際變形量mm注意單位為k∴總變形量=++=++0041+=又有前面已知條件可得：＜。減速齒輪的設(shè)計(jì)i根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的要求，滾珠絲杠導(dǎo)程L=6mm，傳動比為因?yàn)镮5,故可為一級齒輪傳動。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選取第一系列中的模樹m=2壓力角=20∴d=Mz=232=64mm 分度圓直徑 =+2=m(+2)=2(32+21)=68 mm=+2=m(+2)=2(40+21)=84㎜齒頂高系數(shù)，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：m≥1㎜時(shí)，正常齒制=1齒根圓徑 = =m(22)=2()=59= =m(22)=2()=75.頂隙系數(shù) 我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：≥1 mm時(shí)，正常齒制= 齒寬b=為了減小加工量，也為了裝配和調(diào)整方便，大齒齒寬應(yīng)小于齒輪齒寬，取，則 取=1 所以 所以減速齒輪參數(shù)為：大小齒輪的材料均為40合金鋼，考慮到對傳動要求和制造方便采用直齒傳動從動齒輪齒輪錯(cuò)齒輪法消除和間隙，熱處理采用調(diào)壓處理，小齒輪硬度，大齒輪：硬度三、步進(jìn)電動機(jī)的選擇計(jì)算負(fù)載慣量的意義慣量匹配條件 慣量匹配是指進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)載慣量與伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量相匹配。 J——負(fù)載慣量（），即進(jìn)給系統(tǒng)（傳動軸、齒輪、工作臺等）折算到伺服電動機(jī)上全部負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量。傳動系統(tǒng)折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為：（1）、齒數(shù)Z、Z折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：（2）、絲杠折算到步進(jìn)電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 從表查得1m的絲杠的= ∴J==（3）、等效轉(zhuǎn)動慣量為：J=J+ =+ (=負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇 機(jī)床在不同的共況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，（1）快速空載起動時(shí)所需轉(zhuǎn)矩是：將已知數(shù)據(jù)代入，=500r/min考慮了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 J=J+J=10+=M= 折算到電動機(jī)軸上的摩擦力矩= 附加摩擦力矩=則M=M+M+M=++=（2）快速移動時(shí)所需力矩MM=M+M=+=（3）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩M=M+M+=+ +=從上面計(jì)算看出M、M、M三種情況下，以快速空載起動時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動機(jī)的依據(jù)。但還得考慮電機(jī)起動頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。由圖5步進(jìn)電動機(jī)起動矩頻特性可看出，當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)起動時(shí)，f起=2500HZ時(shí)，M=100N㎝），直接使用會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（可用軟件實(shí)現(xiàn)），將起動頻率降到1000HZ時(shí)，起動扭矩可增高到588N圖5 150BF002步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性a) 起動矩頻特性b)運(yùn)行矩頻特性當(dāng)快速運(yùn)動和切削進(jìn)給時(shí)，由150BF002步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性圖18（b）知該電動機(jī)能滿足要求，根據(jù)上述計(jì)算綜合分析，縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用150BFOO2步進(jìn)電動機(jī)能滿足要求。改造步驟：保留原手動機(jī)構(gòu)，用于微機(jī)進(jìn)給和機(jī)床刀具對空操作；保留原有的支承機(jī)構(gòu)；步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在機(jī)床后側(cè)，為了便于安裝滾珠絲杠。采用雙片齒輪錯(cuò)齒法消除齒輪副間隙，并在溜板箱上安裝了縱橫向進(jìn)給按鈕和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作和意外事故的緊急處理。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值Cm，即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當(dāng)量動載荷Cm式中：——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)——精度系數(shù) ∴==根據(jù)CCm的原則，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》化學(xué)出版社出版，第三章第3卷，選取滾軸