【正文】 實(shí)時(shí)調(diào)節(jié) 快速倍率： F0、 25%、 50%、 100%四級(jí) 加減速方式：直線型快速加減速，指數(shù)型進(jìn)給加減速，參數(shù)可調(diào) 電子齒輪比：（ 1~127） /（ 1~127） CA6140 普通車床的數(shù)控改造 5 顯示界面 顯示器類型： 320*240 點(diǎn)陣式藍(lán)底液晶（ LCD）， CCFL 背光 顯示方式：中文菜單 圖形顯示功能：有 G 功能 共有 23 種 G 指令，包括 3 種單一固定循環(huán)指令和 7 種復(fù)合循環(huán)指令， 8 種用戶宏指令可讀寫，最多 16 點(diǎn)輸入， 6 點(diǎn)輸出，二重子程序調(diào)用。 螺紋螺距： ~500mm 主軸編碼器： 1024p/r 增量式編碼器 補(bǔ)償功能 反向間隙補(bǔ)償： X、 Z 軸 螺距誤差補(bǔ)償： X、 Z 軸 刀具半徑補(bǔ)償： X、 Z 軸 刀具補(bǔ)償： 16 組刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 刀具功能 適配刀架：最大設(shè)定 8 工位電動(dòng)刀架（可選配 12 工位刀架功能，就進(jìn)選刀，無卡盤，尾座控制功能） 刀位信號(hào)輸入方式：直接輸入 換刀方式： MDI 自動(dòng)換刀，正轉(zhuǎn)選刀，反轉(zhuǎn)鎖緊 對(duì)刀方式：定點(diǎn)對(duì)刀，試切對(duì)刀 刀補(bǔ)執(zhí)行方式：移動(dòng)刀具，坐標(biāo)偏移 主軸功能 控制方式：可設(shè)置為四檔位控制或模擬控制 檔位控制： S S S S4 直接輸出 模擬控制：可設(shè)置四檔主軸自動(dòng)控制或手動(dòng)換擋，輸出 0~100V 電壓控制主軸轉(zhuǎn)速 恒線速 切削功能：有 輔助功能 手動(dòng) /MDI/自動(dòng)方式控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止 。通過對(duì)該系統(tǒng)的了解，進(jìn)一步明白該系統(tǒng)的優(yōu)越性。一般可達(dá) 95%以上，是滑動(dòng)絲杠的 2~4 倍。 （ 3）可以預(yù)緊、消除絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度。 （ 5）使用壽命為普通滑動(dòng)絲杠的 4~10 倍，甚至更高。 （ 7）不自鎖，可逆向傳動(dòng)，即螺母為主動(dòng)，絲杠為被動(dòng)。 （ 8）有專廠生產(chǎn)，選用配套方便。 進(jìn) 給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成 絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠，滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原來裝軸承座的部分。 橫溜板箱部分：將原橫溜板的絲杠的、螺母拆除，改裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺 。 縱向滾珠絲杠選型與設(shè)計(jì) （ 1）切削力的計(jì)算。 則 PC = = CA6140 普通車床的數(shù)控改造 8 切削功率應(yīng)該在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削轉(zhuǎn)速來計(jì)算，即 PC = 10360VFZ （ 32） 式中 Fz—— 主切削力（ N） V—— 切削速度（ m/min） 按最大切削速度計(jì)算，取 v=100m/min，則主切削力 Fz= NV PC 3456103100 == （ 33） 由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，在外圓車削時(shí)： Fx =（ ~） Fz， Fy =（ ~） Fz （ 34） 取縱向切削分力 Fx =，橫向切削分力 Fy =，則 Fx ==3456N =1728N Fy = =? 3456N = （ 2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 ①螺紋滾道型面的選型：?jiǎn)螆A弧型面、雙圓弧型面。 方案：選用雙弧形面。 ②滾珠循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)。 原因：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性優(yōu)良、適合成批生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)適用，適用于重載荷傳動(dòng)、高速驅(qū)動(dòng)及 精密定位系統(tǒng)，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。 要求：經(jīng)濟(jì)可靠、易拆裝、剛度好。 原因：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便、剛度好?？筛鶕?jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算，縱向?yàn)槿切螌?dǎo)軌，則 Fm = KFx + f（ Fz + G） （ 35） 式中 Fx—— 切削分力（ N） 。 則 n =01000PVs = 6 r/min =50r/min（ 37） t = 10660nT = 106150005060 萬 r =45 萬 r （ 38） C = 3t fw ? fh? Fm =345 1 = （ 39） （ 5）選擇滾珠絲杠螺母副。由上面初選的絲杠導(dǎo)程及計(jì)算所得的最大動(dòng)載荷，選取滾珠絲杠型號(hào)為CDM4006— 5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為 40mm，導(dǎo)程為 6mm，右螺紋，載荷鋼球?yàn)?5 圈，精度 3 級(jí)的定位滾珠絲杠副。 CDM4006— 5 型滾珠絲杠具體參數(shù)見表 31. CA6140 普通車床的數(shù)控改造 10 表 31 CDM4006— 5 型滾珠絲杠具體參數(shù) 公稱直徑 /mm 導(dǎo)程/mm 鋼球直徑 /mm 螺紋底徑 /mm 絲杠外徑 /mm 額定負(fù)載 /N 接觸剛度 /（ N/μ m） d0 P0 Dw d1 d 2 Ca C0a 40 6 28770 95970 2191 表 32螺母安裝連接尺寸 /mm D D1 D3 D4 B D5 D6 h L L1 C A M 71 — 110 90 15 9 15 9 138 54 7 3 M6 （ 6）滾珠絲杠的驗(yàn)證 1）傳動(dòng)效率計(jì)算。732γ ?= 則 ? ?φγtan γtanη0 ??= ? ?39。39。滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導(dǎo)程 P0 的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可以忽略不計(jì)，所以工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量Δ P0 為： Δ P0 =177。 其中，“ +”用于拉伸時(shí)，“ — ”用于壓縮時(shí)。 177。 106cm 滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導(dǎo)程變化量Δ P1 很小，可以忽略不計(jì)，即Δ P1 =Δ P0，所以導(dǎo)程變形總量誤差 Δ P 總 =00 ΔΔ PP P總 式中 Δ P 總 —— 縱向最大行程，由《機(jī)床說明書》可知， P 總 =900mm=90cm。 3）穩(wěn)定性校核。 根據(jù)公式 Fk = KL EIfk 2π2 （ 314） 式中 kf —— 絲杠的支撐方式系數(shù)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， kf =（雙推支撐） E—— 材料彈性模量，對(duì)于鋼， E=104 MPa L—— 絲杠兩支撐端距離，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， CDM4006— 5絲杠兩支撐端距離為 1600mm =160cm； K—— 滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 K = 1/4。 I = 464πd ， 其中 d =（ d0 – ） （ 315） 式中 d0—— 滾珠絲杠的公稱直徑， d0 = 40mm=4 cm； Dw—— 滾珠絲杠的滾珠直徑， Dw ==。 由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，由經(jīng)驗(yàn)公式可知，齒寬 b =20mm，則分度圓直徑分別為： mmmmmZd 6423211 === （ 320） mmmmmZd 8024022 === （ 321） 中心距為： ? ? ? ? 722 403222 21 ?????? mmZZma （ 322） 橫向滾珠絲杠的選用與設(shè)計(jì) （ 1）切削力的計(jì)算。 NNFF ZX 8 6 41 7 2 === （ 323） NNFF ZY === （ 324） (2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 13 滾珠絲杠的選型的方案可以參考縱向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)選型，方案來設(shè)計(jì)。 ②滾珠循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)、 外循環(huán)。 （ 3）計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm（ N）。由上面初選的絲杠導(dǎo)程及計(jì)算所得的最大動(dòng)載荷，選取滾珠絲杠型號(hào)為 CDM20xx— 5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為 20mm，導(dǎo)程為 4mm，右螺紋，載荷鋼球?yàn)?5 圈，精度 3 級(jí)的定位滾珠絲杠副。 CDM20xx— 5 型滾珠絲杠具體參數(shù)見表 42 表 33CDM20xx— 5 型滾珠絲杠具體參數(shù) 公稱直徑 /mm 導(dǎo)程/mm 鋼球直徑 /mm 螺紋底徑 /mm 絲杠外徑 /mm 額定負(fù)載 /N 接觸剛度 /（ N/μ m） d0 P0 Dw d1 d 2 Ca C0a 20 4 10639 28722 1178 表 34 螺母安裝連接尺寸 /mm D D1 D3 D4 B D5 D6 h L L1 C A M 40 — 66 53 11 10 6 100 39 4 3 M6 （ 6）滾珠絲杠的驗(yàn)證 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 14 1）傳動(dòng)效率計(jì)算。10φ 39。滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導(dǎo)程 P0 的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可以忽略不計(jì)，所以工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量Δ P0 為： Δ P0 =177。=Δ0P AEPFm0 mcm 66 —= 177。 則 Δ P總 = mm 6 = （ 330） 由《機(jī)床說明書》可知，絲杠縱向有效行程為 900mm，且絲杠精度等級(jí)為 3級(jí)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)說明說手冊(cè)》電子版，縱向行程允許的行程變動(dòng)量為 12μ m， CDM20xx— 5的Δ P 總為 m 12μ m,故剛度足夠。要使?jié)L珠絲杠不失穩(wěn)的條件是：臨界負(fù)載荷 Fk≥ Fmax。 I—— 截面慣性矩。 則 I =64π(2 – )4CM4 = CM4 Fk = NN 1 1 5 6 64160 2 62 = 橫向齒輪傳動(dòng)比的確定 傳動(dòng)比計(jì)算公式： i=0θδ360Pbp? （ 333） 其中，δ p =； b? 參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》，初選 bθ = ? Po =4mm，則 i= = （ 334） 可初選齒輪的齒數(shù)比為 i= 301821 =ZZ 齒輪材料采用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用 8024 型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 =iη 。為了滿足高精度、高速度進(jìn)給系統(tǒng)的要求，除了應(yīng)采用高精度、高速度的滾珠絲杠副外，還必須充分重視支撐的設(shè)計(jì)，注意選用軸向剛度好、摩擦力矩小、運(yùn)行精度高的軸承。 固定支撐采用的有 60 度角接觸球軸承、雙向推力角接觸球軸承、滾針軸承和推力滾子軸承等。 2）既能承載軸向載荷，也能承載徑向載荷，支撐結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。 4）軸承起動(dòng)摩擦力矩小，降低絲杠副驅(qū)動(dòng)功率，提高進(jìn)給系統(tǒng)的 靈敏度。但增大轉(zhuǎn)距也快速運(yùn)行存在一定矛盾，高性能也低成本存在矛盾，因此實(shí)際選用時(shí)，必須全面考慮。為了提高精度，希望脈沖當(dāng)量小。故因兼顧精度也速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量。 2)其次，對(duì)位移誤差的要求。此外，負(fù)載轉(zhuǎn)距也將引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定位誤差。 3)第三，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性曲線對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)選擇有影響的特性曲線包括：起動(dòng)距頻特性曲線和反映轉(zhuǎn)距也連續(xù)運(yùn)行頻率之間關(guān)系的工作距頻特性曲線。在這兩種情況下，對(duì)轉(zhuǎn) 距和進(jìn)給速度有不同的要求。 步距角α 步距角應(yīng)滿足： α =0δ360iPp? （ 337） 式中， i—— 傳動(dòng)比：系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件要求的最小轉(zhuǎn)角。 [△θ s]—— 系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。一般選取為 Mq ≥ MLo/ 式中，