【正文】 r/min絲杠使用壽命時(shí)間一般為15000h，則絲杠的壽命L為L= 18。載荷Cm 當(dāng)量動(dòng)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，在它的滾道上下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)濁現(xiàn)象。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(dòng)載荷Cm。 ∴ Cm= =根據(jù)CCm的原則，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)出版社出版，第三章第3卷，選取滾軸絲桿的型號(hào)為：，坐標(biāo)直徑為25mm，即外循環(huán)，齒差調(diào)隙式。，導(dǎo)程為6mm，摩擦級(jí)選用5級(jí)，螺紋升角r=arctag（L / d ）=arctg（6mm/ 40）=。傳動(dòng)功率 滾軸絲桿副的傳動(dòng)功率為：gr/tg（r+f ）=：r——絲杠的螺紋升角——摩擦角。滾動(dòng)絲桿副的滾動(dòng)摩擦因數(shù)f=，摩擦角約等于10′所以 =103 穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）臨界壓縮載荷，對(duì)于受壓的細(xì)長的滾軸絲桿，應(yīng)驗(yàn)算其承受最大軸向壓縮載荷Fmax時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲。式中E——絲桿材料彈性量，對(duì)綱E=10 N/m L——絲杠兩支承端距離（m），L=。f ——絲杠的支承方式系數(shù)，f =f ——許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，f =3I——絲杠截面慣性矩（m ） I= = = m d ——絲杠螺紋底徑（m），d =d ==.∴ = =（1）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(duì)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)，之直可減少一半，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)。d ——滾珠絲杠公稱直徑。據(jù)上所訴。（2）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 =15mm，滾球直徑 滾動(dòng)體數(shù)量 =12 軸承的軸向接觸變形 ∴總變形量 = + + =+++=又有前面已知條件可得：＞。顯然，此變形量已大于定位的要求，不符合要求。要進(jìn)行修改。因橫向留板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采取貼速導(dǎo)軌減小摩擦力，從而取減小最大牽引力。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+2F +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(dòng)部件的重量（N）代入式中：Fm= KFf+f’(Fc+2P+W)=+(2808+21404+600)=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(duì)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)，之直可減少一半，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8102型推力軸承，幾何參數(shù)d =15mm，滾動(dòng)體數(shù)量 =12 軸承的軸向接觸變形 ∴總變形量 = + + =++=又有前面已知條件可得：＞。此變形量仍不能滿足要求，如果將滾珠絲杠再經(jīng)過預(yù)拉伸，剛度還可以提高四倍，則∴總變形量 = ＞?！啻俗冃瘟繚M足設(shè)計(jì)要求根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的要求，滾珠絲杠導(dǎo)程L =5mm， ，傳動(dòng)比為1因?yàn)镮5,故可為一級(jí)齒輪傳動(dòng)。I=1 因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大。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 =M =215=30mm分度圓直徑=m( +2 )=2(15+2 1) =34 mm= +2 =m( +2 )=2(30+2 1)=64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( 2 2 )=2(15 22 )=50m( 2 2 )=2(30 12 )=50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，則取 =1. 所以減速齒輪參數(shù)為：1大小齒輪的材料均為40 合金鋼，考慮到對(duì)傳動(dòng)要求和制造方便采用直齒傳動(dòng)從動(dòng)齒輪齒輪錯(cuò)齒輪法消除和間隙，熱處理采用調(diào)壓處理。(1) 參考同類型機(jī)床，初步選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)130BF001，其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=10 。傳動(dòng)系統(tǒng)折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為12。齒數(shù)Z 、Z 折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為15。絲杠折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 從表查得1m的絲杠的J= ∴J = = 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：J = (2) 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，快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩是：500將已知數(shù)據(jù)代入，M =500r/min考慮了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以后，傳動(dòng)系統(tǒng)折算的電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣性 J =J +J=10+ = M 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩==則M =M +M +M =++=快速移動(dòng)時(shí)所需力矩M =M +M= + =最大切削負(fù)載所需力矩M=M+M+M=+ +=從上面計(jì)算看出M三種情況下，以最大切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。查資料得，步進(jìn)電機(jī)為五項(xiàng)十帕?xí)r，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 ，其次最大靜力矩， 大于所需最大靜力矩，可作為出選型號(hào)。但還得考慮電機(jī)起動(dòng)頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率：電動(dòng)機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為3000 ，最高空載運(yùn)行頻率為16000 。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，f起=2500HZ時(shí)，M=100N㎝.滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩，所以必須采取升降速控制。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，由150BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性圖知該電動(dòng)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(dòng)機(jī)能滿足要求。第5章 改造車床主軸及控制系統(tǒng) 改進(jìn)主軸電機(jī)在對(duì)CA6140主軸的改進(jìn)過程中,采用蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為1PH7系列。[1]《機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)》P5147，配備相應(yīng)的電氣控制設(shè)備?？梢詫?shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)，主軸點(diǎn)動(dòng)，主軸電機(jī)的熱保護(hù)功能，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)命令通過面板操作寫在程序中，由PLC輸出端口控制正轉(zhuǎn)繼電器（KAZ）或反轉(zhuǎn)繼電器（KAF），使接觸器KM1和KM2動(dòng)作，完成主軸的正反轉(zhuǎn)切換，為減小主軸電機(jī)的起動(dòng)電源，使用了KMKMKM5三個(gè)接觸器來完成電機(jī)的Y△切換。為適應(yīng)螺紋加工要求，主軸上安裝了編碼器，通過端口X472輸入611UE反饋到PLC單元。熱繼電器（FR），當(dāng)電機(jī)過熱時(shí)，熱繼電器（FR）動(dòng)作，PLC單元產(chǎn)生報(bào)警，并切斷主軸電機(jī)的電源。脈沖編碼器又稱脈沖發(fā)生器，它是一種直接用數(shù)字代碼表示角位移及線位移的檢測器。能把機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用廣泛的位置控制裝置。脈沖編碼器控制方式的特點(diǎn)：（1）控制方式是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅(qū)動(dòng)力矩小。（2）由于光電交換器性能的提高，可得到較快的響應(yīng)速度。（3）由于照像腐蝕技術(shù)的提高，可以制造高分辨率、高精度的光電盤，母盤制作后，復(fù)制很方便，且成本底。（4）抗污染能力差，容易損壞。. 螺紋加工過程中編碼器的作用。 雖然主軸的轉(zhuǎn)速由機(jī)械控制，但在車螺紋加工中必須知道主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)主軸計(jì)算進(jìn)給速度。必須在主軸上安裝光電編碼器，光電編碼器通常與主軸直接聯(lián)結(jié)（傳動(dòng)比1：1），為保證切削螺紋的螺距準(zhǔn)確，要求主軸轉(zhuǎn)一周工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，必須有固定的起刀點(diǎn)的退刀點(diǎn)。安裝在軸上的光電編碼器在切削螺紋時(shí)就可解決主軸旋轉(zhuǎn)與坐標(biāo)軸進(jìn)給的同步控制。保證主軸每轉(zhuǎn)一周，刀具準(zhǔn)確地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。此外，螺紋加工要經(jīng)過幾次切削才能完成，每次重復(fù)切削時(shí)，開始進(jìn)刀的位置必須相同。為了重復(fù)切削不亂牙，數(shù)控系統(tǒng)在接收到光電編碼器的一轉(zhuǎn)脈沖才開始螺紋切削的計(jì)算。其傳動(dòng)路線是：主軸—齒輪副—脈沖編碼器—數(shù)控裝置—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)—縱、橫向進(jìn)給。根據(jù)加工精度的要求，選擇了長春第一光學(xué)儀器廠leelf型編碼器（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為1200個(gè)）。（1）拆下原有掛輪，加工兩只67齒和90齒掛輪（2）增加一只中間繼電器，由電門鎖開關(guān)來控制機(jī)床的電源（3）在電動(dòng)刀架三相電源進(jìn)線外加裝快速熔斷器和熱繼電器（25A），保證刀架完全工作。 改進(jìn)刀架CA6140普通車床的上帶有手動(dòng)刀架。根據(jù)加工要求和生產(chǎn)情況，對(duì)刀架進(jìn)行改造，提高生產(chǎn)率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工提供前提條件。經(jīng)過比較，選用常州宏達(dá)機(jī)床設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4—C0625型四工位電動(dòng)刀架。作為CA6140車床的電動(dòng)刀架。可以完成粗精車，車螺紋和切槽（斷）等加工的換刀工作，結(jié)構(gòu)簡單且實(shí)用。刀架的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)由三相微型異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)完成。在加工過程中，選刀時(shí)在程序中輸入被選刀具的的TXX（刀具號(hào)）和DXX（刀沿號(hào)）。，當(dāng)所選刀具到達(dá)加工位置時(shí)，刀架上的集成霍爾單元?jiǎng)t發(fā)出信號(hào)，～。（1）拆下原有手動(dòng)刀架.（2）在小拖板上鉆四個(gè)安裝孔并公絲.（3）手動(dòng)抬起電動(dòng)刀架逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)使上刀體轉(zhuǎn)45度左右時(shí)即可覆出高裝孔，然后固定刀架并用墊板來調(diào)其中心高度，再轉(zhuǎn)至原狀態(tài)，放下刀架.（4）主裝后，適用MDI功能換刀觀察三相電源有沒有接反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要達(dá)到輕松靈活的要求.機(jī)床導(dǎo)軌的作用：是使機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件沿一定運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)，它是機(jī)床主要基本結(jié)構(gòu)要素之一。機(jī)床的加工精度和使用壽命很大程度上取決于機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌，從類型上仍是滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。為提高機(jī)床的伺服進(jìn)給的精度和定位精度，數(shù)控機(jī)床使用導(dǎo)軌都具有較低的摩擦系數(shù)和有利于消除低速爬行的摩擦特性。機(jī)床導(dǎo)軌一般分為：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌的要求：（1）導(dǎo)向精度高 導(dǎo)向精度是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線性和與有關(guān)基