【正文】 般外圓車削時 Fx=(～)F Z FX=(～)F Z取 F x==*= Fy==*=縱向滾珠絲杠設(shè)計計算滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，滾珠絲杠副的設(shè)計歸結(jié)為滾珠絲杠副型號的選擇。有沖擊的運轉(zhuǎn) fw取 ～。HRC60 時, f h 1。T使用壽命時間 9h),數(shù)控機床 T 取 15000h.工作負載的數(shù)值可用《機床設(shè)計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算,對于三角形或綜合導(dǎo)軌 Fp=kFX +f`(Fz+W)式中 Fz ﹑F X 切削分力。k考慮顛覆力矩影響的系數(shù),k=。②效率計算根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 η 為 η=tanγ/tan(γ+δ) 式中 γ螺紋的螺旋升角，該絲杠為 2176。；δ摩擦角，δ 約等于 1039。4439。4439。)= ③ 剛度驗算 滾珠絲杠工作時受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程 L 發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計，因此，工作負載引起的導(dǎo)程變化量ΔL（cm） ΔL=177。 S滾珠絲杠截面積（按絲杠螺紋底經(jīng)確定 d=）。則 ΔL=177。*106cm絲杠 1cm 長度上導(dǎo)程變形總誤差 ΔL 總ΔL 總=100/L*ΔL=100/**10 6μm/m= 3 級精度絲杠允許的螺距誤差為 15μm/m，因此剛度足夠. 3．步進電動機的選擇 ①負載傳動慣量的計算 折算伺服電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量可按下式估算 JF=J1+J2+W/g(180δ/πθ) 2式中 JF折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量(kgcm 2)J2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量(kg L零件軸向長度(cm).所以 J2=*10 4**140 kgcm2JI=800/(182*)*(180*(*))2=cm 2 =30 kgm 如不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩 Tq= TF(～)取安全系數(shù)為 ，則 m因數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉(zhuǎn)矩時因滿足快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 的要求 T=Tamax+Tf+T0 17式中 Tamax空載快速起動時所需的轉(zhuǎn)矩(Nm)T0絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩(Nm = Nm= Nm = Nm=～176。/md≥[(32**10 3 *180)/( *82*103**103)] 1/4=根據(jù)計算綜合考慮，查表選用 AC20030 型步進電動機。有沖擊的運轉(zhuǎn) fw取 ～。HRC60 時, f h 1。T使用壽命時間 9h),數(shù)控機床 T 取 15000h.工作負載的數(shù)值可用《機床設(shè)計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算,對于三角形或綜合導(dǎo)軌Fp=kFX +f`(Fz+W)式中 Fz ﹑F X 切削分力。 18k考慮顛覆力矩影響的系數(shù),k=。②效率計算根據(jù)《機械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動效率 η 為 η=tanγ/tan(γ+δ) 式中 γ螺紋的螺旋升角，該絲杠為 2176。；δ摩擦角，δ 約等于 1039。1639。1639。)= ③ 剛度驗算 滾珠絲杠工作時受軸向力和扭矩的作用，它將引起導(dǎo)程 L 發(fā)生變化，因滾珠絲杠受扭時引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計，因此，工作負載引起的導(dǎo)程變化量ΔL（cm） ΔL=177。 S滾珠絲杠截面積（按絲杠螺紋底經(jīng)確定 d2=）。則 ΔL=177。*106cm絲杠 1cm 長度上導(dǎo)程變形總誤差 ΔL 總 ΔL 總=100/L0*ΔL=100/**10 6μm/m= 3 級精度絲杠允許的螺距誤差為 15μm/m，因此剛度足夠. 3．伺服電動機的選擇 ①負載傳動慣量的計算 JF=J1+J2+W/g(180δ/πθ) 2式中 JF折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量(kgcm 2)J2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量(kg L零件軸向長度(cm).所以 J2=*10 4**100 kgcm2JI=800/(182*)*(180*(*))2=cm2= kgm 如不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩 Tq= TF(～)取安全系數(shù)為 ，則 Tq=m因數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最大靜轉(zhuǎn)矩時因滿足快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 T 的要求 T=Tamax+Tf+T0式中 Tamax空載快速起動時所需的轉(zhuǎn)矩(Nm)T0絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩(Nm = Nm= Nm = Nm=～176。/md≥[(32**10 3 *180)/(*82*103 **103)] 1/4 =根據(jù)計算綜合考慮，查表選用 AC20030 型步進電動機。如圖 3—6 所示是使用滑移齒輪要實現(xiàn)二級變速的主傳動系統(tǒng)圖。 20圖 3—6 齒輪二級變速主傳動系統(tǒng)圖（2）一級變速的主傳動系統(tǒng)目前多采用帶（同步齒形帶）傳動裝置，如圖 3—7 所示，這種主傳動系統(tǒng)能夠滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求，可以避免齒輪傳動時引起的振動與噪聲。該機床的運動采用分離式傳動，即變速箱與床頭箱相分離，采用皮帶輪聯(lián)系，變速箱實現(xiàn)四級變速，床頭箱實現(xiàn)四級變速，主運動傳動系統(tǒng)的動力源是籠型異步電動機，即 Y 系列電動機，其額定功率為 8 千瓦，滿載轉(zhuǎn)速為 1450 轉(zhuǎn)/分；變速系統(tǒng)采用 2 個滑移齒輪和2 級變速。運動從邊速箱經(jīng)三角膠帶傳至床頭箱，若脫開內(nèi)齒離合器，接通背輪機構(gòu)，則主軸得到 9 級低速；若使背輪機構(gòu)脫開，合上內(nèi)齒離合器，直接傳至主軸則獲得 9 級高速，主軸的正反轉(zhuǎn)只有用改變主電機轉(zhuǎn)向的方法才可以實現(xiàn)。 主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式改造后的數(shù)控車床要實現(xiàn)螺紋加工，還需要配置主軸脈沖發(fā)生器作為車床主軸信號的反饋元件。主軸脈沖發(fā)生器的安裝如圖所示。主軸脈沖發(fā)生器一般采用增量式光電編碼器，傳動連接， 。采用柔性連接，在實現(xiàn)角位移傳遞的同時，有能吸收車床主軸的部分振動，從而使得車床主軸脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，傳遞信號準(zhǔn)確。 控制類型的確定目前直接制造的數(shù)控機床大多采用閉環(huán)系統(tǒng)，此系統(tǒng)有檢測反饋裝置，定位精度高，可以達到 以上，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成化要求高，成本高，調(diào)整和維修困難。 安裝電動卡盤為了提高經(jīng)濟型數(shù)控車床的加工效率，還可以考慮采用電動三爪自定心卡盤裝置。 傳動方面改造設(shè)計為了適應(yīng)各種不同材料的加工及各種不同加工方法，要求改造后的 C6132 機床的主傳動系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸出力矩。所以對主傳動系統(tǒng)的要求很高。（1）伺服系統(tǒng)的選擇以及數(shù)控機床對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床的性能在很大的程度上取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能，對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的主要要求如下：① 進給調(diào)速范圍要寬調(diào)速范圍 Rn 是指機床要求伺服電動機提供的最高轉(zhuǎn)速 Nmax 和最低轉(zhuǎn)速 Nmin 之比，即Rn=Nmax／Nmin在各種數(shù)控機床中，由于加工選用刀具，被加工的材料及零件加工要求的不同，為保證 22在任何情況下都得到最佳切削條件，就要求進給驅(qū)動必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范脈沖當(dāng)量為 l 的情況下，最先進的數(shù)控機床的進給速度從 0～24 m/s 連續(xù)可調(diào)．但對于一般的數(shù)控機床，要求進給驅(qū)動系統(tǒng)在 0～24m/s 進給速度下工作就足夠了。為此，在位置控制要求高的定位精度，如 l 甚至 。③ 速度響應(yīng)要快，為了輪廓切削形狀精度和加工表面粗糙度，出了要求有較高的走位精度夕卜，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快。 ④ 低速大轉(zhuǎn)矩；根據(jù)書空機床的加工特點夕大都在低速進行重切削，即在低速時進給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。 為了滿足上述四點要求，男給伺服驅(qū)動系統(tǒng)對執(zhí)行元件伺服電動機也相應(yīng)提出了很高的要求：高精度、快反應(yīng)、快調(diào)速和大轉(zhuǎn)矩等。時間的過載能力，以滿足底速大轉(zhuǎn)矩的要求。反應(yīng)速度的快慢直接影響系統(tǒng)的性能的好壞。以上的加速度，才能保證電動機在 以內(nèi)從靜止啟動到 1500 轉(zhuǎn)/分2)承受頻繁的啟動、制動和反轉(zhuǎn)。 ② 驅(qū)動電路 接收微機發(fā)出的指令，并將輸入信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)。若要實現(xiàn)恒速控制功能，驅(qū)動電路應(yīng)能接收速度反饋信號，將反饋信號與微機的輸入信號進行比較，將差值信號作為控制信號，使電動機保持恒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。采用步進電動機通常是開環(huán)控制。⑤ 位置檢測元件及反饋電路 位置檢測元件有直線感應(yīng)同步器，位置檢測元件檢測的位移信號是由反饋電路轉(zhuǎn)變成計算機能識別反饋信號送入計算機，山計算機進行比較后送出差值信號。除微型計算機外，其余部分稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)。② 按執(zhí)行元件的類別分為 可分為支流電動機伺服系統(tǒng)、交流電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)和步進電動機伺服系統(tǒng)。數(shù)控機床的精度與其使用的伺服系統(tǒng)類型有關(guān)。基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 3—9 所示：圖 3—9 伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖首先，伺服系統(tǒng)的高性能在很大的程度上決定了數(shù)控機床的高效率，高精度。由于開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，單精度低，低速平穩(wěn)性差，高速扭矩小，一般用于轉(zhuǎn)載，負載變化不大或經(jīng)濟型數(shù)控機床上故選用開環(huán)伺服系統(tǒng)。為確保改造后的車床進給系統(tǒng)的傳動精度，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)特性。如滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。 進給系統(tǒng)的傳動該機床的縱向和橫向進給系統(tǒng)各由相應(yīng)的步進電動機經(jīng)齒輪變速箱帶動絲杠螺母副傳動，控制各步進電動機則可實現(xiàn)縱橫向進給，參考脈沖當(dāng)量 毫米/脈沖及公式脈沖當(dāng)量=θ/360IT 及步距角 θ=360/Zmk 則可選擇步進電動機的型號、參數(shù)、齒輪的傳動比及主要尺寸和滾珠絲杠的各項參數(shù)。通過給縱、橫兩個方向的步進電動機發(fā)脈沖，則可以控制機床工作臺的移動，實現(xiàn)零件的加工。屏幕上顯示報警信號，提醒操作者。按下機床上的按鈕；3. 選擇鍵進入手動操作狀態(tài)；4. 以手動方式慢速移動刀架，反向離開限位開關(guān)，然后接通機床限位信號（放開關(guān)）至此，系統(tǒng)已恢復(fù)正常操作。如果繼續(xù)沿原方向移動，將使機床機械部件相撞，造成不良后果。0:是,1:否。000111 對應(yīng)所用刀架的工位數(shù)(18)。0：采用非編碼式刀架；1：采用編碼式刀架。0：主軸采用 0～5V 模擬電壓調(diào)速。2主軸變頻接口方式。1：RUN（啟動信號） ，CP（反轉(zhuǎn)信號） 。0：CW（正傳脈沖） ，CCW（反轉(zhuǎn)脈沖） 。P2 是齒隙補償。齒隙補償量的范圍從 ～。它同 P2 一樣擁有兩個軸的數(shù)值設(shè)置，可以進行設(shè)置。P3 的每個軸的數(shù)值范圍為 1～9999mm。P4 是系統(tǒng)點位速度。速度范圍為600～4900mm/min。P5 是刀架反轉(zhuǎn)等待時間。這其中反轉(zhuǎn)時間的長短就是由參數(shù) P5 控制。其值范圍是 ～ 秒。主軸在高速轉(zhuǎn)動時，如需換向，則有一個降速過程，P6 參數(shù)就控制了這一換向等待的時間。參數(shù)值范圍為 ～ 秒。本系統(tǒng)中可選用 1200P 或 2400P 脈沖兩種類型的碼盤。P1：9 芯 D 型插座，接收來自于與主軸連接的光電編碼器反饋于數(shù)控系統(tǒng)的信號，該信號主要由于車削螺紋加工。 軸﹑Z 軸及主軸控制接口P3：15 芯 D 型插座，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)控制指令發(fā)送到軸軸驅(qū)動模塊及主軸調(diào)速變頻器控制模擬量信號。數(shù)控系統(tǒng)控制 CRT 顯示接口+5V 電源指示燈 24V 電源指示燈 27外部所提供 24V 電源指示燈在系統(tǒng)機箱的后面有一個三芯電源插座（包括火線、地線和零線） ，用于交流電源輸入。10%)/50Hz 單相。由于數(shù)控系統(tǒng)的要求，為使數(shù)控系統(tǒng)可靠工作，在斷電后需等三分鐘后方可重新啟動。系統(tǒng)要求外部供給+5VDC(1A),+24VDC(1A)兩組直流電源，他們分別從 P3﹑P4 插座引入。此點與機床的主接地點相連時，應(yīng)選用足夠粗的電纜使對地阻抗盡