【正文】 示報(bào)警號。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母?？v向進(jìn)給系統(tǒng)由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)大拖板左右縱向移動(dòng)。 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件： 工作臺(tái)重量 W=80(kg)(根據(jù)圖樣粗略估計(jì)) 時(shí)間常數(shù) t=25（ms） 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 P =6（mm） 行程 s=1000（mm） 脈沖當(dāng)量 δp=步距角 ψ=（mm/脈沖） 快速進(jìn)給速度 V =4（m/min） (1) 切削力計(jì)算 縱切外圓時(shí)，車床的切削力Fz可以用下式計(jì)算： F = （21） 式中： 為在車床床面上加工的最大直徑(mm)， =21（mm） 則 F =210 =2039(N) 進(jìn)給抗力Fx和切深抗力可按下列比例分別求出 F ： F ： F = 1 ： ： 則 F =2039=510(N) F = 2039 = (N) (2) 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力 可用下列進(jìn)給牽引力實(shí)際公式計(jì)算，對于三角形或綜合導(dǎo)軌機(jī)床： f = K F + f′(F + W) （22） 式中： F 、F — X（橫） 、Z（縱）方向上的切削分力，單位為（N） W—移動(dòng)部件的重量，單位為（N） f ′—導(dǎo)軌上的摩檫系數(shù) K—考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù) 對于三角形或綜合性導(dǎo)軌機(jī)床： K = f′= 取f′= = 510 + (2039 + 800) = (N) ② 最大動(dòng)負(fù)載C的計(jì)算及主要尺寸初選 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷C 選用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾珠軸承相似，滾珠絲杠最大C可用下式計(jì)算： C = f F （23） 式中： L—工作壽命，單位為10 r ， L= ； n —絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)，n = ； V—最大切削力條件下的進(jìn)給速度(m/min)，可取最高進(jìn)給速度的 ～ ； L —絲杠基本導(dǎo)程(mm) ； f —運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，； F —為滾珠絲杠工作載荷(N)。gt。 L =6， (3) 傳動(dòng)效率計(jì)算： 滾動(dòng)絲杠螺紋的傳動(dòng)效率η為： η= （24） 式中： λ—絲杠螺紋升角，可根據(jù)初選型號查出，λ=176。因此，只要滾珠絲杠的剛度設(shè)計(jì)得好，軸承的軸夏管內(nèi)接觸變形在此可以不予考慮。 L—滾珠絲杠在支承間的受力長度(mm)。 A—滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面 (mm)， + 號用于拉伸， 號用于壓縮. F = (N) L = 1600 mm E =10 Mpa A= (d D ) 則δ= （mm） 2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ ，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠的長度無關(guān)，有預(yù)緊力時(shí)： δ = （26） 式中： D ——滾珠直徑(mm)。 Z ——圈的滾珠數(shù)，Z=(π )3(內(nèi)循環(huán))。 F ——為預(yù)緊力(N)。 D = （mm） Z = = 58 F = (N) F = F = 510 = 170 (N) 所以， δ = =（mm） 絲杠的總變形量δ=δ +δ =+amp。 由此可得滾珠絲杠副剛度滿足條件 實(shí)施步驟（1）拆下普通滑動(dòng)絲杠與溜板箱，取消絲杠與主軸箱齒輪的傳動(dòng)聯(lián)系，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，兩端采用原固定方式這樣可減小改裝現(xiàn)場，并且由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進(jìn)給整體剛性優(yōu)于以前。為了在齒輪傳動(dòng)中消除間隙，實(shí)現(xiàn)微量自動(dòng)補(bǔ)償以提高傳動(dòng)精度，選用雙片薄齒輪調(diào)隙，可調(diào)拉彈簧式結(jié)構(gòu)； （2）拆下絲杠右端的支撐座，在坐標(biāo)鏜床上將其孔徑鏜至40mm，便與伺服電動(dòng)機(jī)的支撐軸相配合； （3）車削兩個(gè)軸套（分別為一長一短），長套用于連接絲杠左端和左支撐座，短套用于連接絲杠右端與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸； （4）對安裝螺母的配件進(jìn)行刨、磨、鉆、鉸和攻絲等加工，使其符合安裝條件； （5）總裝后，進(jìn)行局部調(diào)整（如滾珠絲杠與道軌的平行度、螺母間隙和螺母上下前后位置等），力求使?jié)L珠絲杠受力均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，無傳動(dòng)間隙。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)安裝在大拖板后端，用法蘭盤將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與大拖板連接起來，一保證其同軸度和提高傳動(dòng)精度。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，彈簧彈力顯很小，起不到自動(dòng)消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，彈簧彈力又明顯很大，則更容易加速齒輪的磨損。 實(shí)施步驟（1）拆下刀架、小拖板及滑動(dòng)絲杠； （2）車削一根定位芯軸，保證法蘭盤孔與大拖板后孔的同軸度。 刀架 刀架部分是機(jī)床的重要功能部件，對其進(jìn)行改裝主要是為了實(shí)現(xiàn)多刀夾持、自動(dòng)換刀。刀架的轉(zhuǎn)位由三相異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)完成。 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)與滑動(dòng)導(dǎo)軌副的改造 為提高機(jī)床自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)在加工過程中自動(dòng)變速，對原CA6140A主軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一定的改裝。 滑動(dòng)導(dǎo)軌副 對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。 普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時(shí)間后都會(huì)有不同程度的磨損，對機(jī)床傳動(dòng)精度和其保持性帶來很大的影響。 編碼器 改造思路 車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)一圈，車刀移動(dòng)一個(gè)螺距（單頭），主軸與絲杠應(yīng)同步動(dòng)作，為保證每次吃刀都不亂扣，必須安裝一個(gè)光電編碼器。（1）拆下原有的掛輪，加工兩只67齒與90齒掛輪； （2）增加一只中間繼電器，有電門鎖開關(guān)來控制機(jī)床的電源； （3）在電動(dòng)刀架三相電源進(jìn)線處加裝快速熔斷器和熱繼電器（），保證電動(dòng)刀架安全工作。但由于實(shí)際受結(jié)構(gòu)的限制以及空間的影響，光柵尺都安裝在導(dǎo)軌外側(cè)，如果光柵尺裝配不當(dāng)，特別導(dǎo)軌誤差，對位置測量有巨大影響。這就要求安裝面與絲杠軸線的正側(cè)(即安裝基面與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向基面)保持平行≤。在安裝光柵尺時(shí)可以靠在定位基準(zhǔn)上，這樣也便于光柵尺的裝配，光柵尺安裝在導(dǎo)軌外側(cè)，也便于調(diào)試和將來的維修。 光柵尺的校正 首先將掃描頭輸出接頭與數(shù)字顯示器相連，把掃描頭移至測量起點(diǎn)，將激光干涉儀置于工作臺(tái)上并將其清零；然后將掃描頭全程移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)校正螺釘，使其在任意位置上時(shí)數(shù)字顯示器上讀數(shù)與激光干涉儀上的讀數(shù)相等。在動(dòng)尺運(yùn)行時(shí)，要消除支架也各部件間的共振。根據(jù)ISO841標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。 CA6140A車床的坐標(biāo)原點(diǎn)定在卡盤基座與主軸中心的交點(diǎn)上，；數(shù)控系統(tǒng)是通過檢測參考點(diǎn)的具體位置來確定機(jī)床坐標(biāo)系的，選用兩個(gè)限位開關(guān)，X軸反向和Z軸反向安裝在機(jī)床上，用于建立參考點(diǎn)，當(dāng)移動(dòng)刀架兩個(gè)都有信號輸出時(shí)，刀架的當(dāng)前位置就為參考點(diǎn)R，測量X 和Z ，并將它們寫入機(jī)床數(shù)據(jù)庫，即可在數(shù)控系統(tǒng)中建立坐標(biāo)系。同一臺(tái)機(jī)床，由于采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，所得到的位置精度也不相同，因此在選擇數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)時(shí)，也要注意它所采用的標(biāo)準(zhǔn)。對于這二者的測定和補(bǔ)償是提高加工精度的必要途徑。對于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，反向偏差的存在就會(huì)影響到機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，從而影響產(chǎn)品的加工精度。同時(shí)，隨著設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)間的增長，反向偏差還會(huì)隨因磨損造成運(yùn)動(dòng)副間隙的逐漸增大而增加，因此需要定期對機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測定和補(bǔ)償。在靠近行程的中點(diǎn)及兩端的三個(gè)位置分別進(jìn)行多次測定(一般為七次)，求出各個(gè)位置上的平均值，以所得平均值中的最大值為反向偏差測量值。 測量直線運(yùn)動(dòng)軸的反向偏差時(shí)，測量工具通常采有千分表或百分表，若條件允許，可使用雙頻激光干涉儀進(jìn)行測量。若采用編程法實(shí)現(xiàn)測量，則能使測量過程變得更便捷更精確。一般情況下，低速的測出值要比高速的大，特別是在機(jī)床軸負(fù)荷和運(yùn)動(dòng)阻力較大時(shí)。 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸反向偏差量的測量方法與直線軸相同，只是用于檢測的儀器不同而已。對這類機(jī)床，在某些場合下，可用編程法實(shí)現(xiàn)單向定位，清除反向間隙，在機(jī)械部分不變的情況下，只要低速單向定位到達(dá)插補(bǔ)起始點(diǎn)，然后再開始插補(bǔ)加工。 對于其他類別的數(shù)控機(jī)床，通常數(shù)控裝置內(nèi)存中設(shè)有若干個(gè)地址，專供存儲(chǔ)各軸的反向間隙值。 一般數(shù)控系統(tǒng)只有單一的反向間隙補(bǔ)償值可供使用，為了兼顧高、低速的運(yùn)動(dòng)精度，除了要在機(jī)械上做得更好以外，只能將在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)測得的反向偏差值作為補(bǔ)償值輸入，因此難以做到平衡、兼顧快速定位精度和切削時(shí)的插補(bǔ)精度。根據(jù)進(jìn)給方式的不同，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)選擇使用不同的補(bǔ)償值，完成較高精度的加工。需要注意的是，若要數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行分別指定的反向間隙補(bǔ)償，應(yīng)將參數(shù)號碼1800的第四位(RBK)設(shè)定為1；若RBK設(shè)定為0，則不執(zhí)行分別指定的反向間隙補(bǔ)償。二、定位精度 數(shù)控機(jī)床的定位精度是指所測量的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度，是數(shù)控機(jī)床有別于普通機(jī)床的一項(xiàng)重要精度，它與機(jī)床的幾何精度共同對機(jī)床切削精度產(chǎn)生重要的影響，尤其對孔隙加工中的孔距誤差具有決定性的影響。 定位精度的測定 目前多采用雙頻激光干涉儀對機(jī)床檢測和處理分析，利用激光干涉測量原理，以激光實(shí)時(shí)波長為測量基準(zhǔn)，所以提高了測試精度及增強(qiáng)了適用范圍。定位精度的補(bǔ)償 若測得數(shù)控機(jī)床的定位誤差超出誤差允許范圍，則必須對機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償?，F(xiàn)在通過RS232接口將計(jì)算機(jī)與機(jī)床CNC控制器聯(lián)接起來，用VB編寫的自動(dòng)校準(zhǔn)軟件控制激光干涉儀與數(shù)控機(jī)床同步工作，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床定位精度的自動(dòng)檢測及自動(dòng)螺距誤差補(bǔ)償，其補(bǔ)償方法如下：備份CNC控制系統(tǒng)中的已有補(bǔ)償參數(shù)；由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生進(jìn)行逐點(diǎn)定位精度測量的機(jī)床CNC程序，并傳送給CNC系統(tǒng)；自動(dòng)測量各點(diǎn)的定位誤差；根據(jù)指定的補(bǔ)償點(diǎn)產(chǎn)生一組新的補(bǔ)償參數(shù)，并傳送給CNC系統(tǒng)，螺距自動(dòng)補(bǔ)償完成；重復(fù)進(jìn)行精度驗(yàn)證。 定位精度是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要指標(biāo)。采用以上方法對機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差、定位精度進(jìn)行準(zhǔn)確測量和補(bǔ)償，可以很好地減小或消除反向偏差對機(jī)床精度的不利影響，提高機(jī)床的定位精度，使機(jī)床處于最佳精度狀態(tài)，從而保證零件的加工質(zhì)量。改造后普通車床適合于汽車、石油機(jī)械、軍工等多種行業(yè)的機(jī)械加工，主要用于軸類、盤類的精加工和半精加工，可以加工內(nèi)、外圓柱表面、錐面、車削螺紋、鏜孔、鉸孔以及各種曲線回轉(zhuǎn)體。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：；X軸全數(shù)字交流伺服開環(huán)控制。 。 通過上述方案改造的普通車床，加工精度明顯提高，定位準(zhǔn)確可靠，操作方便。本次改造最大的收獲是：通過老師的指導(dǎo)，鞏固了理論知識(shí)，提高了實(shí)際動(dòng)手能力，積累了一定的機(jī)床改造經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)我們的改造經(jīng)。只有制定好改造的技術(shù)路線和方案，改造的成功才有保障8 參考文獻(xiàn) [1] 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