數(shù)控專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文---ca6132普通車(chē)床數(shù)控化改造

1、<p>　　XXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　CA6132普通車(chē)床數(shù)控化改造</p><p>　　2012屆 機(jī)械工程系</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)_數(shù)控技術(shù)</p><p>　　學(xué) 號(hào) _</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p&g

2、t;　　指導(dǎo)教師 _</p><p>　　完成日期 2011年12月 27日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位和作用。機(jī)械制造業(yè)提供的裝備水平對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的技術(shù)進(jìn)步有著很大的和直接的影響。機(jī)械制造業(yè)的規(guī)模的水平是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志

3、。因而，世界各地都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。</p><p>　　數(shù)控車(chē)床作為機(jī)電液氣一體化的典型產(chǎn)品，是現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的加工設(shè)備，在機(jī)械制造中發(fā)揮這重要的作用，能解決機(jī)械制造中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、零件多變的加工問(wèn)題、且產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。</p><p>　　企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存、求得發(fā)展，就必須在最短的時(shí)間內(nèi)以?xún)?yōu)異的

4、質(zhì)量、低廉的成本，制造除呵護(hù)市場(chǎng)需要的產(chǎn)品，而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，制造周期的快慢，生產(chǎn)成本的高低，又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。目前，采用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，已成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。</p><p>　　購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑，但因其成本過(guò)高，很多工廠在短期內(nèi)無(wú)法有如此多的資金，這嚴(yán)重阻礙企業(yè)的設(shè)備更新和設(shè)備改造的步伐；同時(shí)目前大多數(shù)企業(yè)還有數(shù)量眾多，具有較長(zhǎng)的使用壽命的普通機(jī)床，由于普通

5、機(jī)床的加工精度相對(duì)較低，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高，生產(chǎn)適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。但考慮投資成本，產(chǎn)業(yè)的連續(xù)性和轉(zhuǎn)型周期，又不能馬上淘汰。</p><p>　　所以改造現(xiàn)有的舊機(jī)床、配備與之相適應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)，把普通機(jī)床改裝成數(shù)控機(jī)床，是當(dāng)前許多企業(yè)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改造換代的首選辦法，也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑，減少投資、提升產(chǎn)品加工質(zhì)量及精度，提高生產(chǎn)效率，不失為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力，使我國(guó)成為世界制造強(qiáng)國(guó)的一條有效的策略。本設(shè)計(jì)以

6、CA6132型普通車(chē)床為例，主要介紹其數(shù)控化改造的方案、改造部位的選型以及設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　第一章 CA6132臥式車(chē)床簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1機(jī)床的特點(diǎn)與用途</p><p>　　CA6132型臥式車(chē)床，其結(jié)構(gòu)具有典型的臥式車(chē)床布局，它的通用性程度較高。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類(lèi)和盤(pán)套類(lèi)零件的加工；能車(chē)削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、各種環(huán)

7、槽、成形面及端面；能車(chē)削常用的米制、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，也可以車(chē)削加大螺距螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)螺距及較精密的螺紋；還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。</p><p>　　1.2 機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　CA6132型普通車(chē)床的主要組成部件有：主軸箱、掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。</p><p>　　圖1-1 C

8、A6132外形結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1、11．床腿 2.進(jìn)給箱 3.主軸箱 4.床鞍 5.中滑板 6.刀架</p><p>　　7．回轉(zhuǎn)盤(pán) 8.小滑板 9.尾座 10.床身 12.光杠 13.絲杠 14.溜板箱</p><p>　　主軸箱：又稱(chēng)床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不

9、同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。為方便安裝長(zhǎng)棒料，主軸為空心結(jié)構(gòu)。</p><p>　　掛輪箱：主要用來(lái)把主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱，調(diào)換箱內(nèi)齒輪，并和進(jìn)給箱配合，可以車(chē)削不同螺距的螺紋。</p><p>　　進(jìn)給箱：又稱(chēng)走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)，其作用是把從主軸經(jīng)掛輪機(jī)構(gòu)傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)傳給光杠或絲杠，取得不同的進(jìn)給量和螺距。</p><p>　

10、　絲杠與光杠：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。絲杠是專(zhuān)門(mén)用來(lái)車(chē)削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車(chē)削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。</p><p>　　溜板箱：是車(chē)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱箱，在其接受光杠或絲杠的傳遞運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)床鞍和中/小托板及刀架實(shí)現(xiàn)車(chē)刀的縱/橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。大托板是縱向車(chē)削用的；中拖板是橫向車(chē)削和控制被吃刀量；小托板是縱向車(chē)削較短工件或角度工件。&l

11、t;/p><p>　　1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的分析</p><p>　　該機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)可以分解為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈又可分解為螺紋進(jìn)給傳動(dòng)鏈、縱向機(jī)動(dòng)相橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈，同時(shí)還有刀架的快速移動(dòng)傳動(dòng)鏈。</p><p><b>　　（1）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈</b></p><p>　?、賯鲃?dòng)路線 CA61

12、32型臥式車(chē)床主運(yùn)動(dòng)，是由主電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角皮帶傳至主軸箱中的軸I，軸I上裝有一個(gè)雙向多片式摩擦離合器M1，用以控制主軸的啟動(dòng)停止和換向。軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)離合器M1和軸II--III間變速齒輪傳至軸III，然后分兩路傳遞給主軸。</p><p>　　a高速傳動(dòng)路線 主軸VI上的滑移齒輪Z50處于左邊位置，運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副直接傳給主軸。</p><p>　　b中低速傳動(dòng)路線 主軸VI上的滑移齒輪Z

13、50處于右邊位置，且使齒式離合器M2接合，運(yùn)動(dòng)經(jīng)軸III-IV-V間的背輪機(jī)構(gòu)和齒輪副傳給主軸。</p><p>　?、谥鬏S的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)與轉(zhuǎn)速計(jì)算 根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)路線表達(dá)式，主軸正轉(zhuǎn)可獲得23(221)23=24級(jí)不同轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)12級(jí)。</p><p>　?。?）螺紋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈</p><p>　　CA6132型臥式車(chē)床螺紋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，

14、可以保證機(jī)床車(chē)削公制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋。此外，還可以車(chē)削大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)和較精密的螺紋。不同標(biāo)準(zhǔn)的螺紋用不同的參數(shù)表示其螺距。無(wú)論車(chē)削哪一種螺紋，都必須在加工中保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具準(zhǔn)確地移動(dòng)被加工螺紋一個(gè)導(dǎo)程的距離。</p><p>　?。?）機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈</p><p>　　實(shí)現(xiàn)一般車(chē)削時(shí)刀架機(jī)動(dòng)進(jìn)給的縱向和橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈，由主軸至進(jìn)給箱中軸XVII的傳動(dòng)路線與車(chē)公制或

15、英制常用螺紋的傳動(dòng)路線相同，其后運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副傳至光杠XIX（此時(shí)離合器M5脫開(kāi)，齒輪Z28與軸XIX 齒輪Z56 嚙合)，再由光杠經(jīng)溜板箱中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別傳至光杠齒輪齒條機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給絲杠XXVII。溜板箱中的雙向牙嵌式離合器M8、M9和齒輪傳副組成的兩個(gè)換向機(jī)構(gòu)，分別用于變換縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。利用進(jìn)給箱中的基本螺距機(jī)構(gòu)和增倍機(jī)構(gòu)，以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈的不同傳動(dòng)路線，可獲得縱向和橫向進(jìn)給量各64種。</p><p

16、>　?。?）刀架的快速移動(dòng)傳動(dòng)路線</p><p>　　刀架的快速移動(dòng)是使刀具機(jī)動(dòng)地快速退離或接近加工部位，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短輔助時(shí)間。當(dāng)需要快速移動(dòng)時(shí)，可按下快速移動(dòng)按鈕，裝在溜板箱中的快速電動(dòng)機(jī)（0.25kW，2800r/min）的運(yùn)動(dòng)便經(jīng)齒輪副傳至軸XX，1-2所示，然后再經(jīng)溜板箱中與機(jī)動(dòng)進(jìn)給相同的傳動(dòng)路線傳至刀架，實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的快速移動(dòng)。</p><p>　　圖1-

17、2 CA6132傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第二章 總體改造方案的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　根據(jù)實(shí)際工況，CA6132型車(chē)床的數(shù)控化改造方案如下：</p><p>　　2.1 總體改造方案</p><p>　　2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選用</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)選用廣州產(chǎn)GSK928TE 型數(shù)控系統(tǒng)，一般

18、小型機(jī)床的數(shù)控化改造多半采用開(kāi)環(huán)控制方式。數(shù)控系統(tǒng)多數(shù)為以單板機(jī)為主控制單元的簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)。因?yàn)樵摽刂品绞酵顿Y少，安裝調(diào)試方便。這里我們選用廣州產(chǎn)GSK型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)安裝到CA6132車(chē)床上。經(jīng)過(guò)改裝后的數(shù)控機(jī)床工作原理框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖 2-1 數(shù)控機(jī)床工作原理圖</p><p>　　廣州數(shù)控GSK 928TEⅡ車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)是廣州數(shù)控設(shè)備有限公司在GSK 928

19、TE車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上推出的一款新的成熟產(chǎn)品。本系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，性能更加穩(wěn)定，與本公司生產(chǎn)的交流伺服驅(qū)動(dòng)單元、交流伺服電動(dòng)機(jī)等匹配，構(gòu)成了一款性能高的普及型數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)由數(shù)控單元雙 8031機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元、專(zhuān)用控制程序、功率驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)減速裝置或轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和絲杠等組成。在加工零件時(shí), 編制的數(shù)控程序數(shù)據(jù)輸入 RAM(62256)中,專(zhuān)用控制程序 EPRAM (27256

20、.2764) 在中央處理單元的支持下,按照所輸入的加工程序數(shù)據(jù), 經(jīng)過(guò)計(jì)算處理 , 發(fā)出一系列的組合脈沖,經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)功放,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī),拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載分別控制縱、橫兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度、位移長(zhǎng)度,實(shí)現(xiàn)車(chē)床的微機(jī)控制。當(dāng)程序執(zhí)行到換刀指令時(shí),指令只給四個(gè)霍爾元件中的一個(gè)提供電源, 并同時(shí)接通電機(jī)電源使電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)轉(zhuǎn)位完成,霍爾元件反饋, 控制電機(jī)反轉(zhuǎn),夾緊完成;然后執(zhí)行下面的加工程序。</p><p>　　我

21、們選用的GSK928TEⅡ型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng),采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程,能自動(dòng)完成車(chē)削端面、內(nèi)外圓柱面、倒角、任意錐面、球面、圓弧逼近的任意曲面以及公英制的螺紋加工,并配有完備的S、M、T功能。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),內(nèi)部設(shè)有計(jì)算機(jī)、電源、接口、驅(qū)動(dòng)等模塊,具有體積小、重量輕、功耗低、功能多、速度高、操作維修方便等特點(diǎn)。</p><p>　　2.1.2 脈沖編碼器</p><p>　　圖2-

22、2 主軸箱改造圖</p><p>　　在改造時(shí)，一般不改造主軸箱。因?yàn)槿舾脑熘鬏S箱，必然使機(jī)床改造的總費(fèi)用加大，改造周期也將延長(zhǎng)，這樣會(huì)降低中、小型普通機(jī)床的改造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在主軸加脈沖發(fā)生器，是為了保證車(chē)螺紋時(shí)嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在主抽上安裝GD7072光電脈沖發(fā)生器，通過(guò)主軸—脈沖發(fā)生器—數(shù)控系統(tǒng)—步進(jìn)電機(jī)的信息交換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架縱向進(jìn)給一個(gè)螺紋導(dǎo)程的車(chē)螺紋運(yùn)動(dòng)。為保持切削螺紋的功能，必須在主軸上安

23、裝脈沖發(fā)生器，采用脈沖發(fā)生器直接與主軸由無(wú)間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器連接，達(dá)到傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)剛度提高。主軸與脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號(hào)：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)和一個(gè)同步信號(hào)，經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給數(shù)控裝置（CNC），脈沖發(fā)生器及光柵編碼器安裝位置如圖2-2：</p><p><b>　　光柵編碼器安裝位置</b></p><p>　　主軸脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

24、及原理:</p><p>　　脈沖發(fā)生器的組成部分包括白熾燈、聚光鏡、光柵盤(pán)、光闌板、光敏管及其光電整形放大電路組成，如圖2-3所示。光柵盤(pán)和光闌板都是玻璃材料制成，玻璃表面經(jīng)過(guò)研磨拋光后用鍍膜法鍍上一層不透光的鉻層，透光條及用照相腐蝕法制成。在光柵盤(pán)上刻有明暗條紋，有單條和1024個(gè)條兩組。當(dāng)平行光束經(jīng)過(guò)光柵盤(pán)時(shí)，在光柵盤(pán)的另一面就產(chǎn)生明暗光帶，這光帶通過(guò)一個(gè)光闌狹縫，照在對(duì)應(yīng)的光敏管上，從而產(chǎn)生光電脈沖信號(hào)，

25、經(jīng)斯密特電路整形后輸出。單條紋的一組產(chǎn)生同步脈沖，每轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)脈沖；1024條紋的一組通過(guò)光欄上兩個(gè)相位差π/4間距的狹縫，產(chǎn)生兩組每轉(zhuǎn)1024個(gè)脈沖組相差為π/4的脈沖序列，供給微機(jī)處理，借以判斷主軸正、反轉(zhuǎn)，且可以從1024個(gè)脈沖中均勻地取出F個(gè)脈沖，作為中斷信號(hào)控制插補(bǔ)速度，實(shí)現(xiàn)F進(jìn)給控制的目的。</p><p>　　2-3 脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　2.1.3 進(jìn)給

26、系統(tǒng)的改造</p><p>　　取消原進(jìn)給箱，將原絲杠換成滾珠絲杠，并在其尾端聯(lián)結(jié)一對(duì)齒輪進(jìn)行減速, 然后與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)。普通車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)多半為齒輪傳動(dòng)，隨著進(jìn)給變換級(jí)數(shù)的增多，齒輪對(duì)數(shù)和操縱機(jī)構(gòu)顯著增加。傳動(dòng)鏈的增長(zhǎng)，不僅使進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還因齒輪間隙的多個(gè)累積，反向間隙增大，急驟地降低了反向定位精度。進(jìn)給系統(tǒng)的改造主要是減少進(jìn)給箱內(nèi)的齒輪對(duì)數(shù)，縮短進(jìn)給傳動(dòng)鏈。所以一般改造時(shí)，是去掉進(jìn)給箱。 用滾珠絲杠副代替

27、普通絲杠副是因?yàn)闈L珠絲杠副具有傳動(dòng)精度高、效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)以及可以預(yù)緊以消除間隙并提高系統(tǒng)剛度，反向定位精度高等特點(diǎn)。</p><p><b>　　1.機(jī)械部分的改造</b></p><p>　　首先拆去進(jìn)給箱、溜板箱；還要對(duì)車(chē)床的床鞍進(jìn)行部分的改造，拆去縱向小拖板、 橫向拖板，將絲杠換成滾珠絲杠，并且由一端驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制。</p><

28、;p><b>　　2.刀架的改造</b></p><p>　　CA6132車(chē)床的刀架不能滿足數(shù)改后的車(chē)床的性能和精度的要求。所以，必須要換成數(shù)控自動(dòng)刀架。</p><p>　　2.1.4 導(dǎo)軌副設(shè)計(jì)</p><p>　　在導(dǎo)軌上粘接軟帶?；瑒?dòng)導(dǎo)軌的靜摩擦因數(shù)大，動(dòng)摩擦因數(shù)隨速度變化而變化，摩擦損失大，在低速時(shí)易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，直接影響運(yùn)動(dòng)部

29、件的定位精度。在原移動(dòng)部件的導(dǎo)軌L粘接聚四氟乙烯軟帶，該軟帶具有下述優(yōu)點(diǎn)：摩擦因數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差別小，部件運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，定位精度高。沒(méi)有振動(dòng)，提高了工件表面加工質(zhì)量，延長(zhǎng)了刀具使用壽命。軟帶耐磨損，且嵌入性能好，與其配合的金屬導(dǎo)軌面不會(huì)拉傷。軟帶有自潤(rùn)滑性，當(dāng)機(jī)械潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)軌不會(huì)拉傷。</p><p>　　2.1.5 刀架的選型</p><p>　　采用南京大地?cái)?shù)

30、控有限公司生產(chǎn)的LD4－ck0620四方刀架, 安裝在原機(jī)床小刀架的位置上較為合適。刀架的動(dòng)作順序如下:電動(dòng)機(jī)(三相異步微型電動(dòng)機(jī))→減速機(jī)構(gòu)(蝸輪蝸桿)→上升機(jī)構(gòu) (螺旋機(jī)構(gòu))→刀架旋轉(zhuǎn)→電器信號(hào)確定(霍爾元件)→電機(jī)反轉(zhuǎn)→粗定位(反靠盤(pán))→刀架下降→精定位→刀架鎖緊→換刀終了信號(hào)→執(zhí)行加工程序。</p><p>　　其原理圖與螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架相似， 如圖2-4</p><p>

31、;　　螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架原理圖</p><p>　　1—電機(jī) 2—安全離合器 3—蝸輪蝸桿副 4—內(nèi)裝信號(hào)盤(pán) 5—刀架 6—螺母 7—端齒盤(pán)</p><p>　　圖2-5螺旋升降轉(zhuǎn)位刀架圖</p><p>　　圖2-6 LD4－ck0620四方刀架外形及結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-7 LD4－ck0620四方刀架參數(shù)表圖<

32、;/p><p>　　LD4型系列立式電動(dòng)刀架采用渦輪蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤(pán)嚙合，螺桿夾緊的工作原理。具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)信轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位采用霍爾元件，使用壽命長(zhǎng)。并且完全滿足刀架設(shè)計(jì)使用的要求，即A夾緊力在4000N 以上,B需要進(jìn)行四個(gè)方位的轉(zhuǎn)換選擇,C重復(fù)定位精度不大于0.005mm。</p><p>　　綜上所述，CA6132 普通車(chē)床數(shù)控化改造后的總圖如下圖2-8：<

33、/p><p>　　圖2-8 CA6132 車(chē)床數(shù)控化改造方案圖</p><p>　　1—機(jī)床本體 2—Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 3—數(shù)控箱 4—X向步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 5—電機(jī)轉(zhuǎn)位刀架 6—主軸脈沖編碼器 7—Z向滾珠絲杠 8—X向滾珠絲杠</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　將CA61

34、40車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。要求該車(chē)床具有切削螺紋的功能，縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向：0.01mm，橫向：0.005mm。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　最大加工直徑：</b></p><p>　　在床面上400mm</p><

35、;p>　　在床鞍上210mm</p><p>　　最大加工長(zhǎng)度：1000mm</p><p><b>　　快進(jìn)速度</b></p><p>　　縱向2.4m/min</p><p>　　橫行1.2m/min</p><p><b>　　最大切削進(jìn)給速度</b

36、></p><p>　　縱向0.5m/min</p><p>　　橫行0.25m/min</p><p>　　代碼制ISO</p><p>　　脈沖分配方式逐點(diǎn)比較法</p><p>　　輸入方式增量值、絕對(duì)值通用</p><p><b>　　控制坐

37、標(biāo)數(shù)2</b></p><p><b>　　最小指令值</b></p><p>　　縱向0.01mm/pulse</p><p>　　橫行0.005mm/pulse</p><p>　　刀具補(bǔ)償量0~99.99mm</p><p>　　進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量<

38、/p><p>　　縱向0.15mm</p><p>　　橫行0.075mm</p><p>　　自動(dòng)升降速性能有</p><p>　　第三章 進(jìn)給系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　縱向(Z)進(jìn)給絲杠改用滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程l0＝6mm；縱向溜板箱及橫向工作臺(tái)與刀架等可移動(dòng)部件的總質(zhì)量為400kg(實(shí)際設(shè)

39、計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)圖紙進(jìn)行計(jì)算或拆卸稱(chēng)量)；脈沖當(dāng)量δ取為0.01mm／step,(δ應(yīng)根據(jù)被加工零件的最高精度的尺寸公差來(lái)選定，一般取其公差的二分之一);這里取工進(jìn)速度為V溜＝60mm/min；快進(jìn)速度取為V溜＝2m/min；步進(jìn)電機(jī)的步距角0.75。/step。</p><p>　　3.1 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載有外力負(fù)載(切削力)、摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載，所選

40、步進(jìn)電機(jī)必須克服這些負(fù)載才能作正常的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　(1)切削負(fù)載。假設(shè)采用的切削用量范圍：v＝1.75m／s；ap＝5mm；f＝0.3mm/r，則其主切削力(可根據(jù)切削原理近似公式計(jì)算)Fz＝3000N(垂直向)，取Fx＝0.6 Fz＝1800N(縱向)，F(xiàn)y＝0.5 Fz＝1500N(橫向)(根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)在一般車(chē)外因時(shí)只，F(xiàn)x＝(0.1～0.6) Fz，F(xiàn)、＝(0.15～0.7) Fz。設(shè)

41、計(jì)時(shí)，也可根據(jù)主電機(jī)的功率來(lái)計(jì)算能承受的最大主切削力Fzmax。但這樣計(jì)算，F(xiàn)zmax往往很大，因原機(jī)床主電機(jī)功率是按最大原則選取的。還可根據(jù)機(jī)床的限用最大切削用量進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　(2)摩擦阻力。當(dāng)溜板箱導(dǎo)軌為滑動(dòng)摩擦?xí)r，取其摩擦系數(shù)＝0.1，因主切削力壓向?qū)к?，則摩擦阻力F 摩＝(400×l0十3000)×0.1＝700N(g＝10m／s2時(shí))，(其它摩擦阻力這里未計(jì)算)。&

42、lt;/p><p>　　(3)等效轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)量計(jì)算。根據(jù)理論力學(xué)公式計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)中各回轉(zhuǎn)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)損量。設(shè)減速比為i，則</p><p>　　i＝·l0/360·δ=0.75×6/360×0.01=1.25</p><p>　　故可取Z1＝20、Z 2＝25; m＝1.5(模數(shù))，b＝20(mm)＝2(cm)(齒寬)，＝20。；df

43、1＝mZ1=30(mm)，df2＝mZ2＝37.5(mm)，de1＝df1十26＝33(mm)，de2＝df2十2h＝40.5(mm)。</p><p>　　則齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為(齒輪為45號(hào)鋼，并將齒輪近似看作圓柱體)</p><p>　　JZ1＝7.8d4e1×b×10-4=7.8×3.34×2×10-4=0.185(Kgcm2)=1

44、.85×10 -5(Kgm2)</p><p>　　JZ2＝7.8d4e2×b×10-4=7.8×4.054×2×10-4=4.2×10 -5(Kgm2)</p><p>　　若根據(jù)類(lèi)比法，選用CMFZD40×6—3.5—C3／1200絲杠其長(zhǎng)度為1.2m(鋼材)，直徑d0＝40mm，則絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為&l

45、t;/p><p>　　JZ＝7.8×44×120×10-4＝23.96(Kgcm2)＝2.4×10-3(Kgm2)</p><p>　　設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為4.6×10-4 (Kgm2)(當(dāng)?shù)刃У诫姍C(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大于電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)量一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，可以忽略，但當(dāng)?shù)刃У诫姍C(jī)軸上的負(fù)載慣量較小時(shí)，就不能輕易地忽略它?，F(xiàn)預(yù)選電機(jī)為110BF00

46、3，其電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為4.6×10-4 (Kgm2)*</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)【1】式(6—4)可知</p><p>　　[J]k=1/42i(Vi/nk)2+j(nj/nk)2</p><p>　　式中Vi采用最不利于機(jī)床起動(dòng)時(shí)速度，這里選用快進(jìn)給速度V溜＝2m／min；</p><p>　　則nk=nm(電機(jī))＝V溜

47、／(360×δ)＝4l 6.67(r／min)；Mi＝400Kg(全部直線運(yùn)動(dòng)部件的總質(zhì)量)；nz1＝nm；nz2＝nz1/i＝333.34(r／min)。</p><p>　　則[J]m＝1/42×400×(2／416.67)2十Jz1十Jm十(Jz2十Js)／i2</p><p>　?。?.34×l0-4十4.6×10-4十1.85&#

48、215;10-5十(4.2×10-5十2.4×10-3)／1.252</p><p>　?。?.28×l0-3(Kgm2)</p><p>　　(4)絲杠摩擦阻力矩(Tsm)的計(jì)算。由于絲杠承受袖向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力矩。但由于滾珠絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對(duì)于其它負(fù)載力矩小得多，故一般不予考慮。</p>

49、<p>　　(5)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩[T] m。由文獻(xiàn)【1】式(6—8)得</p><p>　　[T] m＝(F摩十Fx)×V溜／nm十0</p><p>　　＝(1800十700)×2／416.67＝1.9l(Nm)</p><p>　　(6)啟動(dòng)慣性阻力矩(T慣)的計(jì)算。以最不利于啟動(dòng)的快進(jìn)速度計(jì)算時(shí)，設(shè)啟動(dòng)加速(或制動(dòng)減速時(shí)間為＝0.3

50、s(一般在0.1～1s之間選取)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速m＝nm/60＝×416.67／60＝43.63[1／s]，取加速曲線為等加(減)速梯形曲線，故角加速度為</p><p>　　m＝m/＝43.63／0.3＝145.4(1/s2)</p><p>　　則 T慣＝[J]mm＝2.28×10-3×145.4＝0.332(Nm)</p>

51、<p>　　(7) 步進(jìn)電機(jī)輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p>　　T∑＝[J]m十T慣＝1.91+0.322=2.242(Nm)</p><p>　　3.2 步進(jìn)電機(jī)的匹配選擇</p><p>　　上述計(jì)算均未考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效審，當(dāng)選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率＝0.7時(shí)：</p><p>　　T1∑＝T∑／=2.242／0.7=3

52、.2(Nm)</p><p>　　在車(chē)削時(shí)，由于材料的不均勻等因素約影響，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)短突然增大，為避免汁算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電機(jī)丟步，從而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)。</p><p>　　安全系數(shù)一般可在1.2～2之間選取。如果取安全系數(shù)尺＝1.5，則步進(jìn)電機(jī)可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩選取</p><p>　　T2∑＝K T1∑＝1.5×

53、;3.2＝4.8(Nm)</p><p>　　若選用上述預(yù)選的電機(jī)110BF003，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax＝7.84Nm。在三相六拍驅(qū)動(dòng)時(shí)，其步距角為0.75。／step，為保證帶負(fù)載能正常加速起動(dòng)和定位停止，電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq必須滿足</p><p><b>　　Tq＞T2∑</b></p><p>　　由文獻(xiàn)【1】表3—7可知，Tq／Tjm

54、ax＝0．87，則Tq＝0．87×7．84＝6．82(Nm)，故選用合適。</p><p>　　3.3 滾珠絲杠的校核</p><p>　　如在選擇滾珠絲杠時(shí)是根據(jù)原絲杠直徑大小按類(lèi)比法選的名義直徑，就要對(duì)其負(fù)載能力進(jìn)行必要的校核；若是根據(jù)承載能力選出的，則應(yīng)對(duì)壓桿穩(wěn)定及其剛度進(jìn)行必要的校核。</p><p>　　由于在選擇絲杠時(shí)，是根據(jù)類(lèi)比法選的，故應(yīng)進(jìn)

55、行相應(yīng)項(xiàng)目的進(jìn)一步校核。</p><p>　　(1)承載能力的校核。根據(jù)文獻(xiàn)【1】公式(2—1)</p><p>　　Q＝ fH fw Pmax＞C0。</p><p>　　式中 L=60nT／106,取T＝15000,n＝ns＝416.67/i＝333. 3(r／min);fH=1.0</p><p>　?。℉RC為58時(shí)),fw＝1.2(

56、平穩(wěn)或輕度沖擊時(shí))，Pmax＝Fx十F摩＝1800+700＝2500(N)</p><p>　　則 Q＝ fH fw Pmax=20082(N)</p><p>　　查有關(guān)滾珠絲杠額定載荷C0＝79339＞Q。</p><p>　　(2)壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)文獻(xiàn)【1】公式(2—2)</p><p>　　Pk＝fk2

57、EI/(Kl)2> Pmax</p><p>　　式中 fk＝2(雙推一簡(jiǎn)支)，E＝2.1×108(Pa)，</p><p>　　I＝/32d14＝/32×3.544 =14.7(cm)4 (d1＝35mm)</p><p>　　取K＝4，l＝ls＝120cm</p><p>　　則 Pk＝2×3.1

58、4162×2.1×108×14.7／(4×1202)=1.06×106>> Pmax</p><p>　　(3)剛度的驗(yàn)算。根據(jù)根據(jù)文獻(xiàn)【1】公式(2—3)</p><p>　　=Pl0/ES+Ml0/2IE (均取拉伸時(shí))</p><p>　　式中 l0＝0.6cm,E＝2.1×108P

59、a,S＝d21＝3.1416×3.52＝38.5(cm2)</p><p>　　I＝14.7cm4，M＝Tjmax i＝7.84×1.25＝9.8(Nm)＝980(Ncm)</p><p>　　P=Pmax＝2500N</p><p>　　則 ＝2500×0.6/（2.1×108×38.5）＋980×

60、0.62/（14.7×2.1×108×2）</p><p>　?。?.04×10－7mm (滿足使用要求)</p><p>　　3.4 滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床根據(jù)定位精度的要求通常選用1---5級(jí)精度的滾珠絲杠，1---5級(jí)</p><p>　　度絲杠的

61、行程公差數(shù)值如下表所示：</p><p>　　3.5 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊</p><p>　　滾珠絲杠副的軸向間隙，是指負(fù)載時(shí)滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。滾珠絲杠副的軸向間隙直接影響其傳動(dòng)剛度和傳動(dòng)精度，尤其是反向傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠副除了對(duì)本身單一方面的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度有要求外，對(duì)其軸向間隙也有嚴(yán)格的要求。滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊

62、，通常采用雙螺母預(yù)緊方式，其結(jié)構(gòu)型式有三種?；驹硎鞘箖蓚€(gè)螺母間產(chǎn)生軸向位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。</p><p><b>　　1．墊片調(diào)隙式</b></p><p>　　圖3—1所示結(jié)構(gòu)。是通過(guò)改變墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、剛性好，但調(diào)整費(fèi)時(shí)，且不能在工作中隨意調(diào)整。</p><p>　　圖3—1 雙螺

63、母墊片式結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　2．螺帽調(diào)隙式 </b></p><p>　　圖3—2所示為利用螺帽來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)螺母以平鍵與外套相聯(lián)，鍵可限制螺母在外套內(nèi)移動(dòng)，其中右邊的一個(gè)螺母外伸部分有螺紋。用兩個(gè)鎖緊螺帽1、2能使螺母相對(duì)絲杠作軸向移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠，調(diào)整也方便，故應(yīng)用較廣。但調(diào)整位移量不易精確控制。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠

64、，調(diào)整也方便，幫應(yīng)用較廣。但調(diào)整位移量不易精確控制，因此，預(yù)緊力也不能準(zhǔn)確控制。</p><p>　　圖3—2 雙螺母帽式結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　1、2鎖緊螺帽 </b></p><p>　　圖3—3 雙螺母齒差式結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3．齒差調(diào)隙式 </p><p>　　圖

65、3—3所示為齒差式調(diào)整結(jié)構(gòu)。在兩個(gè)螺母的凸緣上分別有齒數(shù)為Z1、Z2的齒輪，而且Z1、Z2與相應(yīng)的內(nèi)齒圈相嚙合。內(nèi)齒圈緊固在螺母座上，預(yù)緊時(shí)脫開(kāi)內(nèi)齒圈，使兩個(gè)螺母同向轉(zhuǎn)過(guò)相同的齒數(shù)，然后再合上內(nèi)齒圈。兩螺線的軸向相對(duì)位置發(fā)生變化從而實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力。如果其中一個(gè)螺母轉(zhuǎn)過(guò)</p><p>　　n個(gè)齒時(shí)則其軸向位移量為 （Ph為絲杠導(dǎo)程，Z1為齒輪齒數(shù)）。如兩齒輪沿同方向各轉(zhuǎn)過(guò)n個(gè)齒時(shí)，其兩

66、螺母間相對(duì)軸向位移量</p><p>　?。╖2為另一齒輪齒數(shù)）或。</p><p>　　例如：當(dāng)n=1，Z1=99，Z2=100 ，,即兩個(gè)螺母在軸向產(chǎn)生1的位移。這種調(diào)整方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但調(diào)整準(zhǔn)確可靠，精度較高。</p><p>　　第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的安裝與找正</p><p>　　4.1 橫向滾珠絲杠的安裝

67、找正</p><p>　　將55017滑板與55018絲母托拆開(kāi)，絲母托安裝在55016滾珠絲杠上。用螺栓將55018絲母托與55016滾珠絲杠付緊固在一起，滾珠絲杠裝入55011滑鞍中。前端裝202向心球軸承，55019隔熱用螺母緊固。后端裝軸承一套，裝55014壓蓋用M6螺釘緊固在支架上，絲杠上隔熱，用M14螺母緊固。（安裝見(jiàn)總裝配圖）</p><p><b>　　橫向附加零

68、件圖</b></p><p>　　4.2 縱向滾珠絲杠的安裝找正</p><p>　　由于CAK6132機(jī)床太舊，在安裝縱向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副之前，需要在托板上加固定滾珠絲杠的連接板，鋼板配做如下圖，然后在進(jìn)行滾珠絲杠的安裝。</p><p>　　開(kāi)始安裝，將10040按原位裝在床身上，裝好錐銷(xiāo)，用螺釘緊固，10016滾珠絲杠穿過(guò)溜板箱裝入10040支架

69、組件中，絲杠上裝10028隔套，10027端蓋加G51-1；用螺釘緊固在10040支架上。擰緊鎖母。（安裝見(jiàn)總裝配圖）</p><p><b>　　縱向附加配件圖</b></p><p>　　4.3 進(jìn)給系統(tǒng)找正</p><p><b>　　Z軸支撐找正</b></p><p>　　將10040支架

70、把合在床身上，裝檢套。檢棒與床身導(dǎo)軌平行上、側(cè)母線均為0.01／200.</p><p><b>　　10033支架找正</b></p><p>　　將10033支架把合在床身上，裝檢套，檢棒。檢測(cè)檢棒與床身導(dǎo)軌平行上、側(cè)母線均為0.01／200。</p><p><b>　　Z軸絲杠找正</b></p>&

71、lt;p>　　10040支架裝檢套，51011溜板箱上裝檢套，中間裝檢棒，打表找正檢棒上、側(cè)母線與導(dǎo)軌平行0.01／500.</p><p>　　10033支架裝檢套，51011溜板箱上裝檢套，中間裝檢棒，打表找正檢棒上、側(cè)母</p><p>　　線與導(dǎo)軌平行0.01／500且與10040上檢棒高度相等。</p><p>　　第五章 CA6132改造步進(jìn)電機(jī)的

72、設(shè)計(jì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是受脈沖信號(hào)控制的，脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和分配由軟件編程來(lái)完成，而信號(hào)的放大由放大電路來(lái)完成。由于強(qiáng)弱信號(hào)的原因，我們?cè)诜糯箅娐非凹由瞎怆婑詈想娐?，以防止電源串路?lt;/p><p>　　5.1 步進(jìn)電機(jī)的工作方式</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的工作方式和一般電機(jī)的不同，是采用脈沖控制方式工作的。只有按一定的規(guī)律對(duì)各相繞組輪流通電，步進(jìn)電機(jī)

73、才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床中采用的功率步進(jìn)電機(jī)有三相、四相、五相、和六相等。工作方式有單m拍，雙m拍、三m拍及2×m拍，m是電機(jī)的相數(shù)。所謂單m拍是指每拍只有一相通電，循環(huán)拍數(shù)為m；雙m拍是指每拍同時(shí)有兩相通電，循環(huán)拍數(shù)為m；三m拍是每拍有三相通電，循環(huán)拍數(shù)為m拍；2×m拍是各拍既有單相通電，也有兩相或三相通電。一般電機(jī)的相數(shù)越多，工作方式越多。</p><p>　　由步距角計(jì)算可知，循環(huán)拍數(shù)越多

74、，步距角越小，因此定位精度越高。另外，通電循環(huán)拍數(shù)和每拍通電相數(shù)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性、穩(wěn)定性等都有很大的影響。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)也對(duì)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響。為提高步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、工作頻率和穩(wěn)定性，可選用多相步進(jìn)電機(jī)，并采用2×m拍工作方式。</p><p>　　5.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　5.2.1步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則</p><p>

75、;　　合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問(wèn)題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際工作情況，經(jīng)過(guò)分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下：</p><p><b>　?、俨骄嘟?lt;/b></p><p><b>　　步距角應(yīng)滿足：</b></p><p><b>　　式中：</b></p>

76、;<p><b>　　——傳動(dòng)比；</b></p><p>　　——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。</p><p><b>　　②精度</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的精確可用步距誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開(kāi)始，經(jīng)過(guò)任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用積累誤差衡量

77、精度比較實(shí)用。所選用的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；</p><p>　　——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。</p><p><b>　?、坜D(zhuǎn)距</b></p><p>　　為了使步進(jìn)電機(jī)正常

78、運(yùn)行（不失步、不越步），正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：</p><p><b>　　④啟動(dòng)力矩</b></p><p>　　一般啟動(dòng)力矩選取為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載

79、力矩。</p><p>　　在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。</p><p><b>　　⑤啟動(dòng)頻率</b></p><p>　　由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足：</p>&

80、lt;p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——極限啟動(dòng)頻率；</b></p><p>　　——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率；</p><p>　　5.2.2 CA6132進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定</p><p>　　為了滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：；

81、</p><p>　　所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為：</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率：</p><p>　　綜合考慮，查表選用130BF003型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，能滿足要求。</p><p>　　5.2.3 CA6132橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定</p><p>　　為了滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方

82、式，查表知：；</p><p>　　所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為：</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率：</p><p>　　綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，能滿足要求。</p><p>　　第六章 CA6132車(chē)床電氣控制設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1 CA6132電氣控制</p>

83、;<p>　　6.1.1 CA6132運(yùn)動(dòng)形式</p><p>　　車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)是主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸變速是由主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶傳遞到主軸變速箱實(shí)現(xiàn)的.</p><p>　　車(chē)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀架帶動(dòng)刀具的直線運(yùn)動(dòng)。車(chē)床的輔助運(yùn)動(dòng)是車(chē)床上除切削運(yùn)動(dòng)以外的其它一切必需的運(yùn)動(dòng)。如尾架的縱向移動(dòng)，工件的夾緊與放松等。</p><p>　　6.1.2 電力

84、拖動(dòng)特點(diǎn)和控制電路</p><p>　　主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，不進(jìn)行電氣調(diào)速。采用齒輪箱進(jìn)行機(jī)械有級(jí)調(diào)速。主軸正反轉(zhuǎn)由主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)或采用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)。主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止采用按鈕操作。加工螺紋時(shí)，刀架移動(dòng)和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)有固定的比例關(guān)系。車(chē)削加工時(shí)，由于刀具及工件溫度過(guò)高，因而應(yīng)配有冷卻泵電動(dòng)機(jī)，且要求在主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，方可決定冷卻泵開(kāi)動(dòng)與否，而當(dāng)主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，冷卻泵應(yīng)立即停止。必

85、須有過(guò)載、短路、欠壓、失壓保護(hù)。具有安全的局部照明裝置。CA6136車(chē)床電路如圖6-1所示。</p><p>　　6.2 CA6132車(chē)床電氣控制設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)CA6132車(chē)床數(shù)控化改造（CAK6136—數(shù)控車(chē)床）方案，去掉現(xiàn)有車(chē)床進(jìn)給箱、溜板箱、刀架等，只保留主軸箱、床身導(dǎo)軌、溜板、尾座等。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)變?yōu)榭v向、橫向兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)支撐件、聯(lián)接件，兩絲杠支撐與溜

86、板聯(lián)接件，電動(dòng)刀架聯(lián)接件、電氣柜、防護(hù)等主要部件與制作，各主要部件裝配、聯(lián)接與調(diào)整。因此需從新設(shè)計(jì)它的電氣控制電路。</p><p>　　6.2.1 CA6132車(chē)床主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　由下圖可知CA6140車(chē)床主電路共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：M1為主軸電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)</p><p>　　圖6-1 CA6136車(chē)床電路</p><p>

87、;　　和刀架作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，用來(lái)輸送切削液；M3為刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主軸的正反轉(zhuǎn)由電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而CJK6136數(shù)控車(chē)床主軸的正反轉(zhuǎn)則由數(shù)控系統(tǒng)控制主軸電動(dòng)機(jī)M1在交流接觸器KM1和KM2的通斷狀態(tài)下來(lái)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，主軸電動(dòng)機(jī)M1的制動(dòng)由中間繼電器KA4控制；去掉電動(dòng)機(jī)M3，刀架快速移動(dòng)由縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)完成；卻泵電動(dòng)機(jī)M2由中間繼電器KA3控制。見(jiàn)附件5—車(chē)床改造電氣原理圖。</p><p&

88、gt;　　主電路的工作原理是將鑰匙開(kāi)關(guān)向右旋轉(zhuǎn)，再扳動(dòng)斷路器QF以及空氣開(kāi)關(guān)，將三相電源引入。主軸電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KM 1, KM2控制，由數(shù)控裝置發(fā)出指令，接觸器KM1得電，主軸電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)，接觸器KM2得電，主軸電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)；當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出指令，中間繼電器KA4得電，主軸電動(dòng)機(jī)M1制動(dòng)，達(dá)到快速停車(chē)，提高效率的目的。熱繼電器FR1作過(guò)載保護(hù)，熔斷器FU作短路保護(hù)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由中間繼電器KM3控制，與主軸電動(dòng)機(jī)Ml控制電路

89、構(gòu)成順序控制，熱繼電器FR2作過(guò)載保護(hù)。</p><p>　　6.2.2 CA61432車(chē)床控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　控制電路的電源由控制變壓器TC1輸出110V電壓提供。正常工作時(shí)，鑰匙開(kāi)關(guān)SB和位置開(kāi)關(guān)SQ2正常工作時(shí)是斷開(kāi)的，QF線圈不通電，斷路器QF能合閘。打開(kāi)配電柜門(mén)時(shí)，SQZ閉合，QF線圈得電，斷路器QF自動(dòng)斷開(kāi)。行程開(kāi)關(guān)SA（NPN型）控制縱向進(jìn)給系統(tǒng)超過(guò)規(guī)定位置時(shí)停

90、止運(yùn)動(dòng)，得到安全保護(hù)（此時(shí)需用手動(dòng)進(jìn)給，讓步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，控制縱向進(jìn)給系統(tǒng)向左運(yùn)動(dòng)）。進(jìn)給系統(tǒng)的控制，由數(shù)控裝置系統(tǒng)、環(huán)形分配器、步進(jìn)電機(jī)功率放大器、步進(jìn)電機(jī)組成。刀架控制由數(shù)控裝置系統(tǒng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架以及電機(jī)組成。照明和信號(hào)電路由控制變壓器TCI的二次則分別輸出24V, 6V，作為車(chē)床低壓照明和信號(hào)燈電源。數(shù)控裝置、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電路由控制變壓器TC2輸出220V，作為它們的電源。以上電氣控制電路及工作原理詳見(jiàn)附件5—車(chē)床改造電氣原

91、理圖。</p><p>　?。?）主軸電動(dòng)機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)控制</p><p>　　KM 1起動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)：</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕SB、數(shù)控裝置發(fā)出指令→KM1線圈得電→ 主軸電</p><p><b>　　動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)正轉(zhuǎn)。</b></p><

92、;p>　　KM2起動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)：</p><p>　　KM2線圈得電→ →主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的控制</p><p>　　當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)M1重起動(dòng)后，即KM1或KM2動(dòng)合觸點(diǎn)（5區(qū)）閉合，數(shù)控裝置系統(tǒng)發(fā)出指令，冷卻泵電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)M1停止運(yùn)行時(shí)，電

93、動(dòng)機(jī)M2自動(dòng)停止。</p><p>　?。?）進(jìn)給系統(tǒng)的控制</p><p>　　縱(Z)向進(jìn)給系統(tǒng)的控制:</p><p>　?。?）自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的控制</p><p>　?。?）照明、信號(hào)電路控制</p><p>　　控制變壓器TC1的二次側(cè)分別輸出24V和6V電壓，作為車(chē)床低壓照明燈和信號(hào)燈的電源。EL1作為車(chē)床

94、的低壓照明燈，由開(kāi)關(guān)SA控制；HI1，HI2為電源信號(hào)燈，合上電源總開(kāi)關(guān)QF ，HI2亮，主軸電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，HI1亮，表示機(jī)床控制線路電源正常。它們分別由FU4和FU3作短路保護(hù)。</p><p>　　（6）其它電路控制 </p><p>　　手輪的電路控制、光柵編碼器的電路控制詳見(jiàn)附件車(chē)床改造電氣原理圖。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b&

95、gt;</p><p>　　改造此種車(chē)床的目的：一是提高原車(chē)床的精度和自動(dòng)化程度, 達(dá)到快速調(diào)整而且仍能保持車(chē)床的通用性；二是提高原車(chē)床的功能，利用數(shù)控方法準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于改造成本相對(duì)較低，操控起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)便，并且在精度上已能滿足普通車(chē)床改造后加工零件的精度要求。不足之出在于：1.機(jī)床改造部分不是很全面，比如主軸箱就沒(méi)進(jìn)行改造；2.機(jī)床采用

96、的是開(kāi)環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)。這樣就使得在精度上沒(méi)能更進(jìn)一步。</p><p>　　隨著自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，普通車(chē)床的改造將進(jìn)一步完善，加工范圍將進(jìn)一步擴(kuò)展。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】張建民 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京：北京理工出版社 199

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99、lt;/p><p>　　【10】化學(xué)工業(yè)出版社主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)</p><p>　　【11】機(jī)械工業(yè)出版社主編 金屬切削原理 8～12</p><p>　　【12】丁明軍 CA6132普通車(chē)床的數(shù)控化改造[J] 機(jī)電一體化 2003 152～174</p><p>　　【13】許鎮(zhèn)宇等編.機(jī)械零件.人民教育出版社 1981.7 11～21<

100、;/p><p>　　【14】唐寶寧 高滿編 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 163～191</p><p>　　【15】唐宗軍 機(jī)械制造基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1996.7 57～62</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師xx老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)

101、態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，張老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。三年多來(lái)，xx老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向xx老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。    在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)大學(xué)生活各位同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。