畢業(yè)設(shè)計(jì)----數(shù)控車床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)控車床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　數(shù)控車床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　第一章 引 言2</b></p><p>　　第二章 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史2</p><p>　?。?/p>

2、一）國內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀3</p><p>　?。ǘ﹪鴥?nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)3</p><p>　　第三章 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)3</p><p>　?。ㄒ唬┡c普通機(jī)床相比，數(shù)控車床的土傳動(dòng)系統(tǒng)有以下特點(diǎn)。3</p><p>　?。ǘ?shù)控車床主軸變速方式4</p><p><b>　?。ㄈ┲鬏S組件

3、4</b></p><p><b>　　（四）主軸5</b></p><p><b>　?。ㄎ澹┲鬏S軸承5</b></p><p>　　第四章 主軸組件的潤滑與密封6</p><p><b>　?。ㄒ唬┲鬏S潤滑6</b></p><p&g

4、t;　?。ǘ┲鬏S的密封6</p><p>　　第五章 主軸的準(zhǔn)停6</p><p>　　第六章 數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)7</p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?</b></p><p>　?。ǘ╇姍C(jī)與絲杠之間的聯(lián)接7</p><p>　　(三）滾珠絲杠螺母副8</p>

5、<p>　　(四)滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整10</p><p>　　(五)滾珠絲杠的支承方式11</p><p>　　(六)制動(dòng)裝置12</p><p>　?。ㄆ撸L珠絲杠的保護(hù)12</p><p>　　第七章 車床數(shù)控化改造的必要性13</p><p>　　（一）微觀看改造的必要性13&

6、lt;/p><p>　?。ǘ┖暧^看改造的必要性13</p><p>　?。ㄈ┸嚧哺脑斓男б娣治?4</p><p>　　第八章 車床的數(shù)控改造15</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控車床工作原理及組成15</p><p>　　（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)16</p><p>　?。ㄈ?shù)控部分的設(shè)

7、計(jì)改造16</p><p>　?。ㄋ模C(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)17</p><p><b>　　致謝詞18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　數(shù)控車床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　作者：李靜瑤</

8、b></p><p>　　摘要：數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numerical control，簡稱NC）機(jī)床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。它是由主機(jī)，CNC，驅(qū)動(dòng)裝置，數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備所組成。此次設(shè)計(jì)包括機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，縱向機(jī)械傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，其中還包括齒輪模數(shù)計(jì)算及校核，主軸剛度的校核等。</p><p&

9、gt;　　關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　Make a summary: The numerically controlled lathe calls digital control (Numerical control , shorter form NC) a machine tool. That it has been digital control-based

10、 , has adopt the numerical control technology, is that a dress has controlling the systematic machine tool by program. It is from the lead plane , CNC , driving device, numerical control machine tool auxiliary device , w

11、hat programming machine and their his some subsidiary equipment is composed of. Design designing that the mechanical </p><p>　　Keywords: Numerically controlled lathe mechanical drive system betokens systemat

12、ic feed drive of motion system</p><p><b>　　第一章 引 言</b></p><p>　　當(dāng)前的世界已進(jìn)入信息時(shí)代，科技進(jìn)步新月異。生產(chǎn)領(lǐng)域和高科技領(lǐng)域中的競爭益加劇，產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步、更新?lián)Q代的步伐不斷加快?，F(xiàn)在單件小批量生產(chǎn)的零件已占到機(jī)械加工總量的80%以上，而且要求零件的質(zhì)量更高、精度更高，形狀也趨復(fù)雜化，這是擺在機(jī)床工

13、業(yè)面前的一個(gè)突出問題。為了解決復(fù)雜、精密、單件小批量以及形狀多變的零件加工問題，一種新型的機(jī)床——數(shù)字控制(Numerical control)機(jī)床的產(chǎn)生也就是必然的了。此次設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，還包括齒輪模數(shù)計(jì)算及校核，主軸剛度的校核等。</p><p>　　第二章 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史</p><p>　　1946年誕生了世界上第

14、一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。</p><p>　?。ㄒ唬﹪鴥?nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀</p><p>

15、;　　近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。 2001年，我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，達(dá)47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費(fèi)額比上一年增長25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)

16、床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24.06億美元，比上年增長27.3%。 近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。</p><p>　?。ǘ﹪鴥?nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)</p><p>　　1

17、、新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。</p><p>　　2、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。    </p><p>　　2001年國內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)1.8萬臺(tái)，比上年增長28.5%。金切機(jī)床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率 從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。</p><p>　　3、數(shù)控機(jī)床發(fā)

18、展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了突破。</p><p>　　第三章 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)是指數(shù)控機(jī)床的工運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。主運(yùn)動(dòng)是機(jī)床實(shí)現(xiàn)切削的最基本的運(yùn)動(dòng)。在切削過程個(gè)，主運(yùn)動(dòng)為切除丁什毛坯—卜多余的金屬提供所需的切削速度和動(dòng)力，是切削過程中速度最高、消耗功率最多的運(yùn)動(dòng)。土運(yùn)動(dòng)也是切削加』獲得要求的表c幣形狀所必需的成形運(yùn)動(dòng)。   

19、; </p><p>　?。ㄒ唬┡c普通車床相比，數(shù)控車床的土傳動(dòng)系統(tǒng)有以下特點(diǎn)。    </p><p>　　1、所選用數(shù)控機(jī)床電動(dòng)機(jī)的區(qū)別。rI前數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)已不再采用普通的交流異步電動(dòng)機(jī)或傳統(tǒng)的自流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它們已逐漸被新型的交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)和直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)所代替。    </p><p>　

20、　2、數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)速高，功率大。數(shù)控機(jī)床和上傳動(dòng)系統(tǒng)能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行人功率田削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加于。    </p><p>　　3、變速范圍人。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要求有較人的凋速范圍，—股R。，loo，以保證加』—時(shí)能選／g合理的切削用量，從而獲得最佳的芍；產(chǎn)申．加工精度和袁l面質(zhì)量。    </p><p>　　4、 數(shù)

21、控機(jī)床主軸速度的變換迅速、可靠。數(shù)控機(jī)床的變速是按照摔制指令自動(dòng)進(jìn)行的．因此變速必須適應(yīng)門動(dòng)操作的要求。目前直流利交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，不儀能方便地實(shí)現(xiàn)寬范圍的尤級(jí)變速，而且減少丁中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。</p><p>　?。ǘ?shù)控車床主軸變速方式</p><p>　　目前，主傳動(dòng)系統(tǒng)大致可分為以下大類。</p><p>　　1.帶有變

22、速齒輪的主傳動(dòng)</p><p>　　如圖3-1a）所示，通過少數(shù)幾對齒輪降速，以滿足主軸低速時(shí)對扭矩特性的要求。數(shù)控機(jī)床在交流或直流電機(jī)無級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無級(jí)變速。滑移齒輪的移位大都采用液壓缸和撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)</p><p>　　如圖3-1b）所示，這種傳動(dòng)主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床

23、上，由交流電機(jī)通過V帶直接帶動(dòng)主軸。這種傳動(dòng)方式可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)與噪聲，但只能適用于低扭矩特性要求的主軸。</p><p>　　3.調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)</p><p>　　如圖3-1c）所示，這種主傳動(dòng)方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電機(jī)發(fā)熱對主軸影響較大。</p><p>　　圖3-1 主傳動(dòng)型

24、式</p><p><b>　　（三）主軸組件</b></p><p>　　數(shù)控車床主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度，影響工件的加工精度；它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度，影響加工效率；它的自動(dòng)變速、準(zhǔn)停、換刀等，影響機(jī)床的自動(dòng)化程度。因此，要求主軸部件具有與本機(jī)床工作性能相適應(yīng)的高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升；在結(jié)構(gòu)上，必須很好地解決刀具或工件

25、的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整、潤滑密封等問題。</p><p><b>　　主軸組件的類型</b></p><p>　　主軸組件按運(yùn)動(dòng)方式可分為五類:</p><p>　　（1）只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸組件。此類主軸結(jié)構(gòu)較為簡單，如車床、銑床和磨床等的主軸組件。</p><p>　?。?）既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的主軸

26、組件。如鉆床和鏜床等的主軸組件。其主軸組件與軸承裝在套筒內(nèi)，主軸在套筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，套筒在主軸箱的導(dǎo)向孔內(nèi)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?。?）既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有軸向調(diào)整移動(dòng)的主軸組件。如滾齒機(jī)、部分立式銑床等的主軸組件。主軸在套筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，并可根據(jù)需要隨主軸套筒一起作軸向調(diào)整移動(dòng)。</p><p>　?。?）既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的主軸組件。如臥式鏜床的平旋盤主軸部件、

27、組合機(jī)床的鏜孔車端面頭主軸組件。主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，裝在主軸前端平旋盤上的徑向 塊可帶動(dòng)刀具作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?。?）主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又作行星運(yùn)動(dòng)的主軸組件。</p><p><b>　?。ㄋ模┲鬏S</b></p><p>　　主軸是主軸組件的重要組成部分。它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料及熱處理等，對主軸組件的工作性能有很大

28、的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同而有多種形式。</p><p>　　主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支承跨度。評(píng)價(jià)和考慮主軸主要尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適用范圍。</p><p><b>　　主軸直徑 </b></p><p>　　主軸直徑越大，其剛性越高，但軸承和軸上其它零件的

29、尺寸也相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級(jí)精度軸承的公差值也就越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難，同時(shí)極限轉(zhuǎn)速也下降。</p><p>　　主軸內(nèi)孔直徑 </p><p>　　主軸內(nèi)孔用來通過棒料，用于通過刀具夾緊裝置固定刀具以及傳動(dòng)氣動(dòng)或液壓卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑就越大，機(jī)床的使用范圍就越寬，同時(shí)主軸部件也越輕。主軸孔徑大小主要受主軸剛度的制約。當(dāng)主軸的孔徑與主軸直徑之

30、比小于0.3時(shí)，空心主軸的剛度幾乎與實(shí)心主軸的剛度相當(dāng)；為0.5時(shí)，空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的90%；大于0.7時(shí)，空心主軸的剛度急劇下降。</p><p><b>　　懸伸長度 </b></p><p>　　主軸的懸伸長度與主軸前端結(jié)構(gòu)的形狀尺寸、前軸承的類型和組合方式以及軸承的潤滑與密封有關(guān)。主軸的懸伸長度對主軸的剛度影響很大，主軸懸伸長度越短，其剛度越

31、好。</p><p>　　主軸的支承跨距 </p><p>　　主軸組件的支承跨距對主軸本身的剛度都有很大的影響。</p><p>　　主軸的軸端用于安裝夾具和刀具，要求夾具和刀具在軸端定位精度高，定位剛度好，裝卸方便，同時(shí)使主軸的懸伸長度短。</p><p><b>　?。ㄎ澹┲鬏S軸承</b></p>

32、<p>　　主軸軸承也是主軸組件的重要組成部分，應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、精度采用不同的主軸軸承。一般中、小規(guī)格的數(shù)控機(jī)床（如車床、銑床、鉆鏜床、加工中心、磨床等）的主軸部件多采用成組高精度滾動(dòng)軸承，重型數(shù)控機(jī)床采用液體靜壓軸承，高精度數(shù)控機(jī)床（如坐標(biāo)磨床）采用氣體靜壓軸承，轉(zhuǎn)速達(dá)（2～10）×104r/min的主軸可采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷滾珠軸承。</p><p>　　第四章 主軸組件

33、的潤滑與密封</p><p>　　主軸組件的潤滑與密封是使用和維護(hù)過程中值得重視的問題。良好的潤滑效果可以降低軸承的工作溫度，延長其使用壽命。密封不僅要防止灰塵、屑末和切削液進(jìn)入，還要防止?jié)櫥偷男孤?lt;/p><p><b>　?。ㄒ唬┲鬏S潤滑</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速高，為減少主軸發(fā)熱，必須改善軸承的潤滑方式。潤滑的作

34、用是在摩擦副表面形成一層薄油膜，以減少摩擦發(fā)熱。在數(shù)控機(jī)床上的潤滑一般采用高級(jí)油脂封入方式潤滑，每加一次油脂可以使用7～10年。也有用油氣潤滑，除在軸承中加入少量潤滑油外，還引入壓縮空氣，使?jié)L動(dòng)體上包有油膜起到潤滑作用，再用空氣循環(huán)冷卻。</p><p><b>　?。ǘ┲鬏S的密封</b></p><p>　　主軸的密封有接觸式和非接觸式兩種。</p>

35、<p>　　圖3-2 非接觸式密封</p><p>　　幾種非接觸密封的形式如圖3-2所示。圖3-2a)是利用軸承蓋與軸的間隙密封，在軸承蓋的孔內(nèi)開槽是為了提高密封效果；這種密封用于工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處。圖3-2b)是在螺母的外圓上開鋸齒形環(huán)槽，當(dāng)油向外流時(shí)，靠主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力把油沿斜面甩到端蓋的空腔內(nèi)，油液再流回箱內(nèi)。圖3-2c)是迷宮式密封的結(jié)構(gòu)，在切屑多、灰塵大的工作環(huán)境下可獲得可靠的密

36、封效果；這種結(jié)構(gòu)適用于油脂或油液潤滑的密封。</p><p>　　接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封兩種。</p><p><b>　　第五章 主軸的準(zhǔn)停</b></p><p>　　主軸準(zhǔn)停功能又稱主軸定位功能（spindle specified position stop）,即當(dāng)主軸停止時(shí)能控制其停于固定位置。它是自動(dòng)換刀所必需的功

37、能。在自動(dòng)換刀的鏜銑加工中心上，切削的轉(zhuǎn)矩通常是通過刀桿的端面鍵傳遞的。這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度的功能，如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 主軸準(zhǔn)停換刀 圖3-4 磁傳感器準(zhǔn)停</p><p>　　主軸準(zhǔn)?？煞譃闄C(jī)械準(zhǔn)停和電氣準(zhǔn)停。</p><p>　　機(jī)械準(zhǔn)停采用機(jī)械凸輪等機(jī)構(gòu)和光電盤方式進(jìn)行

38、初定位，然后由定位銷（液壓或氣動(dòng)）插入主軸上的銷孔或銷槽完成定位，換刀后定位銷退出，主軸才可旋轉(zhuǎn)。采用此方法定向比較可靠、準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　電氣準(zhǔn)停有磁傳感器準(zhǔn)停、編碼器型準(zhǔn)停和數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停。常用的磁傳感器準(zhǔn)停裝置如圖3-4所示，它是在主軸上安裝一個(gè)發(fā)磁體，使之與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡1～2mm處固定一個(gè)磁傳感器。磁傳感器經(jīng)過放大器與主軸控制單元連接，當(dāng)主軸需要定向準(zhǔn)停時(shí)，便控

39、制主軸停止在調(diào)整好的位置上。</p><p>　　第六章 數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)</p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是輪廓控制的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，必須對進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置和運(yùn)動(dòng)的速度兩個(gè)方面同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，與普通機(jī)床相比，要求其進(jìn)給系統(tǒng)有較高的定位精度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。一個(gè)典型數(shù)控機(jī)床閉

40、環(huán)控制的進(jìn)給系統(tǒng)，通常由位置比較放大單元、驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)械傳動(dòng)裝置及檢測反饋元件等幾部分組成。這里所說的機(jī)械傳動(dòng)裝置是指將驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈，包括減速裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)的絲杠螺母副及導(dǎo)向元件等等。為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和工作的穩(wěn)定性，對機(jī)械部分設(shè)計(jì)總的要求是消除間隙，減少摩擦，減少運(yùn)動(dòng)慣量，提高傳動(dòng)精度和剛度。另外，進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載變化較大，響應(yīng)特性要求很高，故對剛度、慣量匹配都有很高的要求。

41、</p><p>　　為了滿足上述要求，數(shù)控機(jī)床一般采用低摩擦的傳動(dòng)副，如減摩滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌及靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠等；保證傳動(dòng)元件的加工精度，采用合理的預(yù)緊、合理的支承形式以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度；選用最佳降速比，以提高機(jī)床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量減少；盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反向死區(qū)誤差，提高位移精度等。</p><p>　?。ǘ╇姍C(jī)與絲杠之間的聯(lián)接</p>&

42、lt;p>　　數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)對位置精度、快速響應(yīng)特性、調(diào)速范圍等有較高的要求。實(shí)現(xiàn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的電機(jī)主要有三種：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。目前，步進(jìn)電機(jī)只適應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，直流伺服電機(jī)在我國正廣泛使用，交流伺服電機(jī)作為比較理想的驅(qū)動(dòng)元件已成為發(fā)展趨勢。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)當(dāng)采用不同的驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)可能會(huì)有所不同。電機(jī)與絲杠間的聯(lián)接主要有三種形式，如圖3-5所示。</p><p>　　1

43、．帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)</p><p>　　數(shù)控車床在機(jī)械進(jìn)給裝置中一般采用齒輪傳動(dòng)副來達(dá)到一定的降速比要求，如圖3-5a）所示。由于齒輪在制造中不可能達(dá)到理想齒面要求，總存在著一定的齒側(cè)間隙才能正常工作，但齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動(dòng)量，對閉環(huán)系統(tǒng)來說，齒側(cè)間隙會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用消除措施來盡量減小齒輪側(cè)隙。但這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。</p><p>

44、　　圖3-5 電機(jī)與絲杠間的聯(lián)接形式</p><p>　　2．經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)</p><p>　　如圖3-5b）所示，這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡單。同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但只能適于低扭矩特性要求的場所。安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，且同步帶與帶輪的制造工藝復(fù)雜。</p><p>　　3．電機(jī)通過聯(lián)軸器直接與

45、絲杠聯(lián)接</p><p>　　如圖3-5c）所示，此結(jié)構(gòu)通常是電機(jī)軸與絲杠之間采用錐環(huán)無鍵聯(lián)接或高精度十字聯(lián)軸器聯(lián)接，從而使進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。在加工中心和精度較高的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，普遍采用這種聯(lián)接形式。</p><p>　　(三）滾珠絲杠螺母副</p><p>　　滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的一種新

46、型傳動(dòng)裝置，在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)元件，以減少摩擦。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副工作原理</p><p>　　滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖3-6所示。圖中絲杠和螺母上都加工有圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們對合起來就形成了螺旋滾道。在滾道內(nèi)裝有滾珠，當(dāng)絲杠與螺母相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺旋槽向前滾動(dòng)，在絲杠上滾過數(shù)圈以后通過回程引導(dǎo)

47、裝置，逐個(gè)地又滾回到絲杠與螺母之間，構(gòu)成一個(gè)閉合的回路。</p><p>　　圖3-6 滾珠絲杠螺母副工作原理圖 圖3-7 螺紋滾道法向截面形式</p><p>　　2、滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)</p><p>　　滾珠絲杠的螺紋滾道法向截面有單圓弧和雙圓弧兩種不同的形狀，如圖3-7所示(a)為單圓弧、b)為雙圓弧)。其中單圓弧工藝簡單，雙圓弧性能較好

48、。</p><p><b>　　3、滾珠的循環(huán)方式</b></p><p>　　滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種方式。</p><p><b>　　外循環(huán)</b></p><p>　　滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。如圖3-8a）所示為插管式，它用彎管作

49、為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。如圖3-8b）所示為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。</p><p><b>　?。?）內(nèi)循環(huán) </b></p><p>　　這種循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道,使?jié)L珠成單圈環(huán), 如

50、圖3-9所示,滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器,借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進(jìn)入相鄰滾道,實(shí)現(xiàn)循環(huán)。一般一個(gè)螺母上裝有2～4個(gè)反向器，反向器沿螺母圓周等分分布。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回滾道較短，摩擦損失小。缺點(diǎn)是反向器加工困難。</p><p>　　圖3-8 外循環(huán)滾珠絲杠</p><p>　　圖3-9 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠</p><p>　　(四)滾珠絲杠

51、螺母副軸向間隙的調(diào)整</p><p>　　滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動(dòng)精度和絲杠的剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力過大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。此外還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。</p>

52、;<p>　　常用的螺母絲杠消除間隙方法有：</p><p>　　1、墊片調(diào)隙式。如圖3-10所示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，調(diào)整時(shí)需要卸下調(diào)整墊圈修磨，滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。</p><p>　　圖3-10 墊片調(diào)隙式 圖3

53、-11 螺紋調(diào)隙式</p><p>　　2、螺紋調(diào)隙式。如圖3-11所示，滾珠絲杠左右兩螺母副以平鍵與外套相聯(lián)，用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，只要擰動(dòng)圓螺母1即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母2鎖緊。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，但預(yù)緊量不很準(zhǔn)確。</p><p>　　3、齒差調(diào)隙式。如圖3-12所示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套

54、筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為z1和z2，并相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量。例如，z1=81，z2=80，滾珠絲杠的導(dǎo)程為t=6mm時(shí)，s=6/6480≈0.001mm。這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。</p><p>　　圖3-12 齒差調(diào)隙式

55、 圖3-13單螺母變位螺距式</p><p>　　4、單螺母變位螺距預(yù)加負(fù)荷。如圖3-13所示，它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間使用螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè)△L0的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。</p><p>　　(五)滾珠絲杠的支承方式</p><p>　　數(shù)控車床

56、的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座、絲杠端部的軸承及其支承加工的不精確性和它們在受力后的過量變形，都會(huì)給進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度帶來影響。因此，螺母座的孔與螺母之間必須保持良好的配合，并應(yīng)保證孔對端面的垂直度，螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)睦甙?，并加大螺母座和機(jī)床結(jié)合部件的面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。滾珠絲杠的不正確及支承結(jié)構(gòu)的剛度不足，會(huì)使?jié)L珠絲杠

57、的壽命大大下降。因此要注意軸承的選用和組合，尤其是軸向剛度要求較高，為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承及其支承方式是十分重要的。常用的支承方式有下列幾種，如圖3-14所示。</p><p>　　1、一端裝止推軸承（固定-自由式）。這種安裝方式如圖3-14a）所示。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控機(jī)床的垂直坐標(biāo)中。</p><p>　　

58、圖3-14 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu)</p><p>　　2、一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定-支承式） 這種安裝方式如圖3-14b）所示。當(dāng)滾珠絲杠較長時(shí)，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減小絲杠熱變的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源（如液壓馬達(dá)）。</p><p>　　3、兩端裝止推軸承。這種安裝方式如圖3-14c）所示。將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)

59、緊拉力，有助于提高傳動(dòng)剛度。但這種安裝方式對熱伸長較為敏感。</p><p>　　4、兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定-固定式）。這種安裝方式如圖3-14d）所示。為了提高剛度，</p><p>　　絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承</p><p>　　和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這</p><p>　　種結(jié)構(gòu)形式，可使絲杠的熱變形能轉(zhuǎn)

60、</p><p>　　化為止推軸承的預(yù)緊力。</p><p><b>　　(六)制動(dòng)裝置</b></p><p>　　由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高，無</p><p>　　自鎖作用，故必須裝有制動(dòng)裝置（特別</p><p>　　是滾珠絲杠處于垂直傳動(dòng)時(shí)）。</p><p>　

61、　圖3-15所示為數(shù)控臥式銑鏜床主軸箱進(jìn)給絲杠的制動(dòng)裝置示意圖。當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，電磁鐵線圈通電吸住壓彈簧，打開摩擦離合器。此時(shí)步時(shí)電動(dòng)機(jī)受控制系統(tǒng)的指令脈沖后，通過液壓轉(zhuǎn)矩放大器及減速齒輪，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸鐵線圈亦同時(shí)斷電，在彈簧作用下摩擦離合器壓緊，使得滾珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱就不會(huì)因自重而下沉了。超越離合器也可用作滾珠絲杠的制動(dòng)裝置。</p><p>　?。ㄆ撸L珠絲杠的保護(hù)</p>&

62、lt;p>　　滾珠絲杠副可用潤滑來提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤滑劑分為潤滑油及潤滑脂兩大類。潤滑油用機(jī)油、90～180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油。潤滑脂可采用鋰基油脂。潤滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤滑油通過殼體上的油孔注入螺母空間內(nèi)。</p><p>　　滾珠絲杠副和其它滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)元件，只要避免磨料微粒及化學(xué)活性物質(zhì)進(jìn)入，就可以認(rèn)為這些元件幾乎是不產(chǎn)生磨損的情況下工作的。但如果在滾道上落入臟物

63、，或使用骯臟的潤滑油，不僅會(huì)妨礙滾珠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且使磨損急劇增加。</p><p>　　通常采用毛氈圈對螺母副進(jìn)行密封，毛氈圈的厚度為螺距的2～3倍，而且內(nèi)孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。密封圈除了采用柔軟的毛氈之外，還可以采用耐油橡膠或尼龍材料。由于密封圈和絲杠直接接觸，因此防塵效果較好，但也增加了滾珠絲杠螺母副的摩擦阻力矩。為了避免這種摩擦阻力矩，可以采用由較硬塑料制成的

64、非接觸式迷宮密封圈，內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相反的形狀，并留有一定的間隙。</p><p>　　對于暴露在外面的絲杠，一般采用螺旋剛帶、伸縮套筒、錐形套筒以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。除與導(dǎo)軌的防護(hù)罩相似外，這幾種防護(hù)罩一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。</p><p>　　第七章 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 </p>

65、<p>　?。ㄒ唬┪⒂^看改造的必要性　　</p><p>　　從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。  </p><p>　　1、可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。

66、</p><p>　　2 、可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動(dòng)化"。 </p><p>　　3、 加工零件

67、的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。 </p><p>　　4、可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 </p><p>　　5、 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。 </p><p>　　6、 由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力

68、（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少   了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。 </p><p>　?。ǘ┖暧^看改造的必要性</p><p>　　從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民

69、品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　數(shù)控化改造的市場空間，機(jī)床的數(shù)控制化改造是一個(gè)方興未的行業(yè)，從各種統(tǒng)計(jì)數(shù)字上看前途應(yīng)該是十分光明的，例如："在美國，日本和

70、德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造人作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是一個(gè)"永恒"的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)所以不難看出： </p><p><b>　　1．國內(nèi)的市場</b></p><p>　　我國目前機(jī)床總量380余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有

71、11.34萬臺(tái)，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的

72、產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。  </p><p>　　2. 進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場　　</p><p>　　我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1979～1988年10

73、年間，全國引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng)，大約165.8億美元?！　?lt;/p><p>　　這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時(shí)只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項(xiàng)目不

74、完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母?、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財(cái)富，反而消耗著財(cái)富。　　</p><p>　　這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活

75、最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場。</p><p>　?。ㄈ┸嚧哺脑斓男б娣治?lt;/p><p>　　提高機(jī)床數(shù)控化效率有兩個(gè)途徑：一是購買新的數(shù)控機(jī)床；二是對舊的機(jī)床進(jìn)行改造而對于一個(gè)機(jī)床擁有量大，經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足的發(fā)展中國家來說，采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率是一個(gè)極其有效和使用的途徑，采用第二中方法有以下的優(yōu)點(diǎn)： </p&

76、gt;<p>　　1、 減少了投資和交貨的期限   </p><p>　　同購置新的數(shù)控機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60%到80%的費(fèi)用，改造的費(fèi)用大大減低。 </p><p>　　2、機(jī)械的穩(wěn)定性可靠   </p><p>　　機(jī)床的床身，立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄鐵構(gòu)件，而鑄件越久自然失

77、效充分，內(nèi)應(yīng)力的消除使得比新的鑄件更穩(wěn)定，這些鑄件的使用又可以節(jié)約社會(huì)資源，又減少了鑄鐵件生產(chǎn)時(shí)對環(huán)境的污染。 </p><p>　　3、熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，便于操作維修，購買的新設(shè)備，事先很難前面了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能，以至很難預(yù)算是否完全適合加工要求，而改造則完全可以避免這種情況，并且大大縮短了對數(shù)控機(jī)床在使用和維修方面的培訓(xùn)時(shí)間，機(jī)床一旦改裝完成，很快就可以投入使用，見效較快。  <

78、/p><p>　　4、可以充分利用現(xiàn)有的條件      </p><p>　　可以充分利用現(xiàn)有的地基，不必像購新機(jī)時(shí)重新構(gòu)筑新基，同時(shí)工夾具、樣板和外設(shè)備也可以在利用。 </p><p>　　5、可更好的因地制宜合理篩選功能     </p><p>

79、　　購買現(xiàn)成的通用型機(jī)床，往往對一個(gè)具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，又可能缺少某一個(gè)專用的特殊功能，如向機(jī)床制造廠提出特殊定貨要求，增加某些特殊的加工要求，往往費(fèi)用大，交貨的日期又長。而采用改造方案就可以根據(jù)生產(chǎn)加工要求，采用組合的方法再某些部件設(shè)計(jì)改造成專用的數(shù)控機(jī)床。 </p><p>　　6、可及時(shí)采用最新技術(shù)，充分利用社會(huì)資源   </p><p&g

80、t;　　由于技術(shù)進(jìn)步和我國機(jī)床功能部件專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，目前已有眾多的疏忽資源支持機(jī)床方面的改造 ，如隨意采購各種尺寸的滾珠絲杠副，且交貨期短；采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù)，可使傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來防止爬行，還可以使得刮研極容易，等等例子說明有一大批社會(huì)資源，可根據(jù)技術(shù)更新的發(fā)展速度，及時(shí)地采用最新技術(shù)來提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)場改造成當(dāng)今水平的機(jī)床。 </p><p&g

81、t;　　第八章 車床的數(shù)控改造</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控車床工作原理及組成</p><p>　　1. 數(shù)控車床工作原理：</p><p>　　數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先應(yīng)編制零件的加工程序，這是數(shù)控機(jī)床的工作指令。將加工程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的變化、起停，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻潤滑的開、關(guān)等

82、動(dòng)作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格的按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合要求的零件。 </p><p>　　2.數(shù)控機(jī)床的組成：</p><p>　　數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成，其組成框圖如圖2-1</p><p>　　圖3-16  數(shù)控車床的組成圖 </p><p

83、>　　（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)</p><p>　　普通車床的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（包括縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算）、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理及改造后的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)、機(jī)床調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)、電磁離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)是對臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造，實(shí)現(xiàn)微機(jī)對車床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對車床的縱向、橫向進(jìn)給系

84、統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制，并要達(dá)到縱向最小運(yùn)動(dòng)單位為0.01 /脈沖，橫向最小運(yùn)動(dòng)單位0.005 /脈沖，主運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，刀架要改造成自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)的切削螺紋。 </p><p>　?。ㄈ?shù)控部分的設(shè)計(jì)改造 </p><p>　　1、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按其運(yùn)動(dòng)軌跡可分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控

85、制系統(tǒng)只要求控制刀具從一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)的位置，而對于運(yùn)動(dòng)軌跡原則上不加控制。連續(xù)控制系統(tǒng)能對兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的位移進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復(fù)雜輪廓零件，所以本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。 </p><p>　　2、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造    </p><p>　　數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋可分為開

86、環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。</p><p>　　閉環(huán)控制方案的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到和好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但他結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、調(diào)式和維修困難、造價(jià)高。</p><p>　　半閉環(huán)控制系統(tǒng)由于調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)。但是，采用半閉環(huán)控制其調(diào)式比開環(huán)要復(fù)雜，設(shè)

87、計(jì)上也要有其自身的特點(diǎn)，技術(shù)難度較大。</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有位置控制器及反饋線路，因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差，但其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，所以常用于精度要求不高的場合。</p><p>　　經(jīng)過上序比較，由于所改造的C618車床的目標(biāo)加工精度要求不高，所以決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 </p><p>　　3、數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)  

88、 </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。</p><p>　　數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)方案通常有： </p><p>　?。╨） 可以全部自己設(shè)計(jì)制作</p><p>　?。?） 可以采用單板機(jī)或STD模塊或工控機(jī)改制</p>

89、;<p>　?。?） 可以選用現(xiàn)成的數(shù)控裝置作少量的適應(yīng)化改動(dòng)</p><p>　　在普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造中，由于第一種設(shè)計(jì)周期較長且不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)質(zhì)量也難于保證。第二種則更加不經(jīng)濟(jì)。所以不課程設(shè)計(jì)將采取第三鐘方案。</p><p>　?。ㄋ模C(jī)械改造部分的設(shè)計(jì) </p><p>　　1、主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì) 將原機(jī)床的主

90、軸電動(dòng)機(jī)換成變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，無級(jí)調(diào)速部分由變頻器控制。將原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機(jī)構(gòu)。改造后使其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，主軸電動(dòng)機(jī)的作用只是帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。 </p><p><b>　　2、進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造</b></p><p>　　將原機(jī)床的掛輪機(jī)構(gòu)、進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等全部拆除?？v向、橫向進(jìn)給以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件經(jīng)一級(jí)

91、齒輪減速后，由滾珠絲杠傳動(dòng)。</p><p>　　3、其它部件的改造    </p><p>　　刀架部分：拆除原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝由微機(jī)控制的四工位電動(dòng)機(jī)刀架，該刀架具有重復(fù)定位精度高、剛性好、使用壽命長、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　

92、　在本文完成之際，無論我的設(shè)計(jì)是否能夠真的投入使用，這里面每一個(gè)控件的繪制，每一行語句的調(diào)試，每一段文本的輸入之中都有我辛勤的汗水。幾個(gè)月里的設(shè)計(jì)時(shí)間雖然短暫，我卻從中學(xué)到了很多的東西。我由衷地感謝關(guān)懷、教誨、幫助、支持和鼓勵(lì)我完成學(xué)業(yè)的老師、朋友和親人。</p><p>　　特別感謝我的輔導(dǎo)員***老師，三年來他在學(xué)習(xí)、生活上一直對我悉心指導(dǎo)，嚴(yán)格要求、熱情鼓勵(lì)，為我創(chuàng)造了很多鍛煉提高的機(jī)會(huì)。***老師洞察全局

93、、高屋建瓴，為我的論文的順利完成指出了很好的方向，他淵博的知識(shí)、寬廣無私的胸懷、夜以繼日的工作態(tài)度、對事業(yè)的執(zhí)著追求、誨人不倦的教師風(fēng)范和對問題的敏銳觀察力，都將使我畢生受益。</p><p>　　在此我謹(jǐn)向我的導(dǎo)師以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我很大幫助的老師、同學(xué)們致以最誠摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p&g

94、t;　　1、吳明友 《數(shù)控車床（華中數(shù)控）考工實(shí)訓(xùn)教程》 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 </p><p>　　第二章數(shù)控車床概述3節(jié)數(shù)控車床功能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　2、趙長明 《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》 高等教育出版社 2003 第二章1節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、2節(jié)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)、4數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　3、關(guān)穎 《FAN

95、UC系統(tǒng)數(shù)控車床培訓(xùn)教程》 化學(xué)工業(yè)出版社 2009 第三章2節(jié)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　4、陳嬋娟 《數(shù)控車床設(shè)計(jì)》 北京 化學(xué)工業(yè)出版社2006 第四章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　5、付承云 《數(shù)控車床編程與操作》 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 第三章2節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化</p><p>　　6、宋放之 《數(shù)控工藝培訓(xùn)教程》 清華大學(xué)出版社

96、 2005 第二章1節(jié)主傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　7、吳南星 《數(shù)控車床絲桿進(jìn)給系統(tǒng)剛度對定位精度的影響》 中國工程科學(xué) 2004 第三章2節(jié)數(shù)控車床絲桿進(jìn)給系統(tǒng)</p><p>　　8、張超英 《數(shù)控車床》 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 第一章數(shù)控車床的發(fā)展歷史</p><p>　　9、張偉 許冉 《數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教程》 國防工業(yè)出版社2007 第一章