ca6140車床數(shù)控化改造畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目： CA6140普通車床的數(shù)控改造 </p><p>　　班 級：機電設(shè)備維修與管理0902班 </p><p>　　學 號: </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　CA6140車床數(shù)控化改造</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。數(shù)控機床作為機電一體化的典

3、型產(chǎn)品，在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機床，而去購買昂貴的數(shù)控機床，勢必造成巨大的浪費。因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為。</p><p>　　針對現(xiàn)有常規(guī)CA6140普遍車床的缺點提出數(shù)控改裝方案設(shè)

4、計，提高加工精度和擴大機床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。本論文說明了普通車床的數(shù)控化改造的設(shè)計過程，較詳盡地介紹了CA6140各個改造部分的設(shè)計。</p><p>　　通過對CA6140普通車床的數(shù)控改造，實現(xiàn)了加工精度明顯提高，定位準確可靠，操作方便，大大提高了工作效率，穩(wěn)定了零件的加工質(zhì)量，并保留了原機床的基本結(jié)構(gòu)和部分工作性能，能節(jié)約資金，縮短生產(chǎn)周期，是工廠進行機械設(shè)備技術(shù)化改造的趨勢。</p>

5、<p>　　關(guān)鍵詞：車床，數(shù)控，改造，精度，進給系統(tǒng)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一 緒論1</b></p><p>　　1.1數(shù)控機床的發(fā)展史1</p><p>　　1.2機床數(shù)控化改造的意義1</p><p>　　

6、1.3數(shù)控化改造后機床的優(yōu)越性1</p><p>　　1.4機床數(shù)控化改造的內(nèi)容2</p><p>　　二 設(shè)計要求及系統(tǒng)的選型3</p><p>　　2.1總體方案設(shè)計要求3</p><p><b>　　2.2設(shè)計參數(shù)3</b></p><p><b>　　2.3其他要求3

7、</b></p><p>　　2.4系統(tǒng)的確定4</p><p>　　2.5系統(tǒng)的特點4</p><p>　　2.6GSK980TA的參數(shù)4</p><p>　　三 車床絲杠的改造與伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計7</p><p>　　3.1滾珠絲杠的優(yōu)點7</p><p>　　3.2

8、換用滾珠絲杠的設(shè)計7</p><p>　　3.3縱向滾珠絲杠選型與設(shè)計7</p><p>　　3.4橫向滾珠絲杠的選用與設(shè)計12</p><p>　　3.5滾珠絲杠的支撐與軸承的選用16</p><p>　　3.6步進電機的選用原則16</p><p>　　3.7步進電機的選用18</p>&

9、lt;p>　　3.8驅(qū)動器的選擇24</p><p>　　四 CA6140其他部分的改造特點26</p><p>　　4.1電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計26</p><p>　　4.2主軸脈沖發(fā)生器的選用與安裝29</p><p>　　4.3導軌副的改裝29</p><p>　　4.4聯(lián)軸器的安裝29<

10、;/p><p><b>　　五 總結(jié)30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　附錄33</b></p><p><b>　

11、　一 緒論</b></p><p>　　1.1數(shù)控機床的發(fā)展史</p><p>　　1946年誕生了世界上第一臺電子計算機。6年后，即在1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。（注：兩個階段：數(shù)控NC階段和計算機數(shù)控CNC階段。六代：即電子管時代、晶體管時代、小規(guī)模集成電

12、路時代、小型計算機時代、微處理器時代和基于PC時代）。必須指出，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了可靠性低、價格極為昂貴、應(yīng)用很不方便（主要是編程困難）等極為關(guān)鍵的問題。因此，數(shù)控技術(shù)經(jīng)過了近30年的發(fā)展才走向普及應(yīng)用。</p><p>　　1.2機床數(shù)控化改造的意義</p><p>　　機床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機床上增加微型計算機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)

13、預(yù)定的加工工藝目標。</p><p>　　眾所周知，企業(yè)要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發(fā)展,就必須在最短的時間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出滿足市場需求、性能合適的產(chǎn)品。目前,采用先進的數(shù)控機床已成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。購買新的數(shù)控機床是提高數(shù)控化率的主要途徑,而改造舊機床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機床改裝成數(shù)控機床也是提高機床數(shù)控化率的另一條有效途徑。機床數(shù)控化改造的市場目前在我國有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在

14、我國機床數(shù)控化率不到3％。用普通機床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高等不良因素，直接影響一個企業(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床的數(shù)控化率。</p><p>　　近年來，美國、日本、德國、英國等發(fā)達國家，在制造大量數(shù)控機床的同時，也非常重視對普通機床的數(shù)控化改造，機床的技術(shù)改造市場十分活躍。機床改造業(yè)正逐步從機床制造業(yè)中分化出來，形成了用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線的

15、新的行業(yè)和領(lǐng)域。</p><p>　　1.3數(shù)控化改造后機床的優(yōu)越性</p><p>　?。?）機床數(shù)控化改造可以提高零件的加工精度和生產(chǎn)效率。</p><p>　　（2）機床數(shù)控化改造可以提高機床的性能和質(zhì)量，加工出普通機床難以加工或者不能加工的復(fù)雜型面零件。</p><p>　?。?）機床數(shù)控化改造后可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，效率可比傳統(tǒng)

16、機床提高3~7倍。</p><p>　　（4）可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運，降低工件的定位誤差。</p><p>　　（5）擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自檢功能，更好的調(diào)節(jié)了機床加工狀態(tài)，還可以提示操作者機床故障或編程錯誤等機床運行中出現(xiàn)的問題。</p><p>　?。?）數(shù)控加工降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)

17、品試制周期很生產(chǎn)周期，并可對市場需求做出快速反應(yīng)。</p><p>　　1.4機床數(shù)控化改造的內(nèi)容</p><p>　?。?）精度恢復(fù)和機械傳動部分的改進。隨著機床使用的役齡的增加，機床的機械傳動部件，如導軌、絲杠、軸承等都有不用程度的磨損。因此，機床改造過程中的首要任務(wù)是對舊機床進行類似于通常的機床大修，以恢復(fù)機床精度，達到新機床的制造標準。</p><p>　　

18、（2）選定數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。根據(jù)要求進行數(shù)控化改造機床的控制功能要求，選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)是至關(guān)重要的。選擇是，除了考慮各項功能滿足要求外，還一定要確保系統(tǒng)工作可靠性。伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選取，也按改造數(shù)控機床的性能要求決定。</p><p>　?。?）數(shù)控機床輔助裝置的選取。輔助裝置指的是數(shù)控機床的一些必須的配套部件。如冷卻系統(tǒng)、自動換刀裝置等</p><p>　?。?）在進行機床數(shù)控化改造時

19、，原機床的電器控制部分要做改造，重新按數(shù)控化改造要求進行設(shè)計制作。數(shù)控機床的強電控制部分設(shè)計中要特別注意的是，數(shù)控系統(tǒng)各接口信號的特點和形式要相配，并且在設(shè)計過程中應(yīng)盡量簡化強電控制線路。還要在設(shè)計時考慮電磁干擾的問題。</p><p>　?。?）整機聯(lián)接調(diào)試。舊機床上述各個部件的改造過程完成后，就可對組裝后改造機床各個部件進行調(diào)試。一般先對電氣控制部分進行調(diào)試，看單個動作是否正常，然后再進行聯(lián)機調(diào)試。</

20、p><p>　　經(jīng)數(shù)控化改造的機床就成為了數(shù)控機床，具有數(shù)控機床的特點，如數(shù)控機床本身具有的高速、高效和高精度，工序集中，可靠性高等特點。但是改造后的機床也具有一定的局限性，主要有機床原有結(jié)構(gòu)精度限制了改造后機床的加工精度和加工性能；機床原有的結(jié)構(gòu)形式限制了改造后機床的加工范圍和數(shù)控化程度。這些不利條件最終影響了改造后機床的速度和精度。</p><p>　　隨著數(shù)控產(chǎn)業(yè)整體水平的提高，數(shù)控系統(tǒng)

21、的性能、伺服電動機及其驅(qū)動裝置等配套產(chǎn)品的性能也提高很多，對數(shù)控化改造中機床速度和精度的提高都非常有利。</p><p>　　二 設(shè)計要求及系統(tǒng)的選型</p><p>　　2.1總體方案設(shè)計要求</p><p>　?。?）改造前要求機床的狀況良好，各種基礎(chǔ)構(gòu)件有足夠的剛性，機械性能良好，符合數(shù)控改造的要求。</p><p>　?。?）普通車床

22、數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進行循環(huán)加工和螺紋加工等，控制精度Z軸為0.01mm，X軸為0.005mm因此，數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。</p><p>　　3）車床數(shù)控化改裝后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）根據(jù)普通車床最大的加工尺寸、加工

23、精度、控制速度以及經(jīng)濟性要求，經(jīng)濟型數(shù)控機床的系統(tǒng)一般采用國產(chǎn)機床系統(tǒng)，如廣州數(shù)控設(shè)備廠的GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)，其為兩軸聯(lián)動，功能比較齊全，價格便宜。</p><p>　?。?）設(shè)計自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。</p><p>　?。?）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，其傳動比應(yīng)滿足機床所要求的分辨率。</p><p>　

24、?。?）采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。</p><p>　　（8）為了減少改造的復(fù)雜性，主軸要求不改造。</p><p><b>　　2.2設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　設(shè)計參數(shù)包括車床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計數(shù)控進給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)。</p><p>　　改造CA6140機床設(shè)計參數(shù)如下：</p>

25、;<p>　　最大加工直徑：在床面上400mm     在橫刀架以上210mm</p><p>　　最大加工長度：1000mm</p><p>　　快進速度：縱向2.4m/min   橫向1.2m/min</p><p>　　最大切削進給速度：縱向0.5m/min 

26、0;橫向0.25m/min</p><p>　　溜板及刀架重力：縱向800N   橫向600N</p><p>　　主電機功率：7.5KW</p><p><b>　　控制坐標數(shù)： 2</b></p><p>　　最小指令值（脈沖當量）： 縱向 0.01mm/脈沖 

27、60;  橫向0.005mm/脈沖</p><p>　　進給傳動鏈間隙補償量：  縱向0.15mm   橫向0.075mm</p><p><b>　　2.3其他要求</b></p><p>　?。?） 原機床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動量，以降低成本縮短改造周期。</p>

28、<p>　　（2）機械結(jié)構(gòu)改裝部分應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保正安裝、調(diào)試、拆卸方便，需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便。</p><p><b>　　2.4系統(tǒng)的確定</b></p><p>　　在選擇數(shù)控系統(tǒng)的型號時，要考慮CA6140機床的加工精度，加工精度可達IT7級，要求6140能加工復(fù)雜的零件，所以數(shù)控系統(tǒng)選擇連續(xù)型控制的，開環(huán)控制系統(tǒng)。

29、以滿足數(shù)控化改造后的定位，插補，循環(huán)加工，和螺紋加工等功能。根據(jù)經(jīng)濟性，實用性的比較，確定使用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，廣州數(shù)控廠的GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)功能齊全，價格便宜，操作方便，性能穩(wěn)定，比較適合與經(jīng)濟型的數(shù)控機床。選擇數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)盡量向一個廠家靠攏，這樣有利于維修和管理，也有利于備件的購買。在改造中應(yīng)考慮有類似的數(shù)控裝置。</p><p><b>　　2.5系統(tǒng)的特點</b><

30、/p><p>　　GSK980TA的特點如下：</p><p>　?。?）該系統(tǒng)采用16bit高速微處理器（CPU）和超大規(guī)模可編程門陣列（CPLD）進行硬件插補，實現(xiàn)高速微米級控制。</p><p>　?。?）全封閉式裝置，集成高度，整機工藝結(jié)構(gòu)合理，抗干擾能力強，可靠性強。</p><p>　?。?）直線型、指數(shù)型加減速方式，可配套步進電機、

31、伺服電機，應(yīng)用靈活。</p><p>　?。?）可變電子齒輪比，應(yīng)用方便。</p><p>　　（5）320*240點陣列式液晶顯示。</p><p>　?。?）中文、英文（選配）菜單，界面友好，操作方便。</p><p>　　2.6GSK980TA的參數(shù)</p><p>　　本章節(jié)主要介紹了此次改造的數(shù)控系統(tǒng)的選型，

32、對系統(tǒng)的要求，以及一些系統(tǒng)參數(shù)的列舉。通過對該系統(tǒng)的了解，進一步明白該系統(tǒng)的優(yōu)越性。</p><p>　　三 車床絲杠的改造與伺服系統(tǒng)的改造設(shè)計</p><p>　　3.1滾珠絲杠的優(yōu)點</p><p>　?。?）傳動效率高。一般可達95%以上，是滑動絲杠的2~4倍。</p><p>　?。?）運動平穩(wěn)，摩擦小，靈敏度高，低速無爬行。<

33、/p><p>　　（3）可以預(yù)緊、消除絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度。</p><p>　?。?）定位精度和重復(fù)精度高。</p><p>　?。?）使用壽命為普通滑動絲杠的4~10倍，甚至更高。</p><p>　　（6）同步性好，用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的部件裝置時，可獲得較好的同步性。</p><p>　

34、?。?）不自鎖，可逆向傳動，即螺母為主動，絲杠為被動。旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。</p><p>　?。?）有專廠生產(chǎn)，選用配套方便。</p><p>　　3.2換用滾珠絲杠的設(shè)計</p><p>　　進給系統(tǒng)改造設(shè)計需要改動的主要部分有掛輪架、進給箱、溜板箱、溜板</p><p>　　掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動軸處安裝光電脈沖發(fā)生器。&

35、lt;/p><p>　　進給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進給步進電機與齒輪減速箱總成</p><p>　　絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠，滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原來裝軸承座的部分。</p><p>　　溜板箱部分：全部拆除，在原來安裝滾珠絲杠中間支撐架和螺母以及部分操</p><p><b>　　作按鈕。

36、</b></p><p>　　橫溜板箱部分：將原橫溜板的絲杠的、螺母拆除，改裝橫向進給滾珠絲杠螺。</p><p>　　母副、橫向進給步進電機與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連。</p><p>　　3.3縱向滾珠絲杠選型與設(shè)計</p><p>　?。?）切削力的計算。由《機床設(shè)計手冊》可知，切削功率</p&g

37、t;<p>　　Pc = PKη （3-1）</p><p>　　式中 P——主軸電動機功率，P =7.5KW；</p><p>　　η——主傳動系統(tǒng)總效率，一般為0.75~0.85，一般取η=0.8:；</p><p>　　K——進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取K=0.96;</p><p><b>　

38、　則</b></p><p>　　PC =7.50.80.96kw =5.76kw</p><p>　　切削功率應(yīng)該在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削轉(zhuǎn)速來計算，即</p><p>　　PC = （3-2）</p><p>　　式中 Fz——主切削力（N）</p>

39、<p>　　V——切削速度（m/min）</p><p>　　按最大切削速度計算，取v=100m/min，則主切削力</p><p><b>　　Fz= （3-3）</b></p><p>　　由《機床設(shè)計手冊》可知，在外圓車削時：</p><p>　　Fx =（0.1~0.55）Fz，F(xiàn)y =（0.15~0

40、.65）Fz （3-4）</p><p>　　取縱向切削分力Fx =0.5Fz，橫向切削分力Fy =0.6Fz，則</p><p>　　Fx =0.5Fz=0.53456N =1728N</p><p>　　Fy =0.6Fz =0.63456N =2073.6N</p><p>　?。?）滾珠絲杠設(shè)計計算</p>&l

41、t;p>　　①螺紋滾道型面的選型：單圓弧型面、雙圓弧型面。</p><p>　　要求：經(jīng)濟、易調(diào)試、穩(wěn)定。</p><p>　　方案：選用雙弧形面。</p><p>　　原因：雙圓弧型面接觸角不變，雙圓弧交接處尚有小空隙可容納一些臟污，這對滾珠絲杠有利而不至于堵塞。</p><p>　?、跐L珠循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)。</p>

42、;<p><b>　　方案：選用外循環(huán)。</b></p><p>　　原因：結(jié)構(gòu)簡單、工藝性優(yōu)良、適合成批生產(chǎn)、經(jīng)濟適用，適用于重載荷傳動、高速驅(qū)動及精密定位系統(tǒng)，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。</p><p>　?、圯S向間隙的調(diào)整和預(yù)緊力的選擇：墊片式、螺紋式、齒差式。</p><p>　　要求：經(jīng)濟可靠、易拆裝、剛度好。</p

43、><p>　　方案：選用雙螺母墊片式預(yù)緊。</p><p>　　原因：結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便、剛度好。</p><p>　?。?）計算進給牽引力Fm（N）?？筛鶕?jù)《機床設(shè)計手冊》中進給牽引力的試驗公式計算，縱向為三角形導軌，則</p><p>　　Fm = KFx + f（Fz + G） （3-5）</p><p>　　式

44、中 Fx——切削分力（N）;</p><p>　　K——顛覆力矩影響的試驗系數(shù)，K =1.15；</p><p>　　f——滑動導軌摩擦因數(shù)， f =0.15~0.18，取f =0.16</p><p>　　G——溜板及刀架重力， G =1000N</p><p><b>　　則</b></p><

45、;p>　　Fm =1.151728N +0.16 (3456 +1000)N =2700.16N</p><p>　　(4)計算最大動載荷C(N)</p><p>　　C = fwfh Fm （3-6）</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　t = &

46、lt;/b></p><p><b>　　n =</b></p><p>　　式中 t——壽命，以106為1單位；</p><p><b>　　n——絲杠轉(zhuǎn)速；</b></p><p>　　P0——滾珠絲杠導程，初選P0=6mm</p><p>　　Vs——最大切削力

47、下得進給速度，可取最高進給速度的1/3~1/2，本機床取1/2；</p><p>　　fw——運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)fw　＝１．２～１．５，取fw =1.3；</p><p>　　fh——硬度系數(shù)，為60HRC時，fh =1，小于60HRC時，fh >1，本機床取1；</p><p>　　T——使用壽命，按15000H計算。</p><p&g

48、t;<b>　　則</b></p><p>　　n == r/min =50r/min（3-7）</p><p>　　t = = 萬r =45萬r （3-8）</p><p>　　C = fw fhFm = 1.3 1 2700.16N =12485.8N （3-9）</p><p>　?。?）選擇滾珠絲杠螺母副。

49、查《機械設(shè)計手冊》，根據(jù)C<Ca（Ca是絲杠的額定載荷，見表4-1）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動載荷大于計算的最大工作載荷。由上面初選的絲杠導程及計算所得的最大動載荷，選取滾珠絲杠型號為CDM4006—5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為40mm，導程為6mm，右螺紋，載荷鋼球為5圈，精度3級的定位滾珠絲杠副。CDM4006—5的額定動載荷為28771N > 12485.8N,故強度

50、足夠。CDM4006—5型滾珠絲杠具體參數(shù)見表3-1.</p><p>　　表3-1 CDM4006—5型滾珠絲杠具體參數(shù)</p><p>　　（6）滾珠絲杠的驗證</p><p>　　1）傳動效率計算。根據(jù)《機械原理》，絲杠螺母副的傳動效率η0為</p><p><b>　　（3-10）</b></p>

51、<p>　　式中 φ——摩擦角，φ =10，；</p><p>　　γ——螺旋升角，根據(jù)tanγ=螺距 （3.14 公稱直徑），可得</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　==0.966</b></p><p>　　2）剛度驗算。滾珠絲杠工作時受軸向力和轉(zhuǎn)

52、矩的作用，將引起導程P0的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩時引起的導程變化很小，可以忽略不計，所以工作負載引起的導程變化量ΔP0為：</p><p>　　ΔP0 =± （3-11）</p><p>　　式中 E——材料彈性模量，對于剛，E =20.6 104MPa</p><p>　　A——滾珠絲杠的截面積，按絲杠螺紋底徑確定d，即

53、d =3.51cm，則</p><p>　　A =d2 =9.67cm2 （3-12）</p><p>　　P0——滾珠絲杠導程，P0 =6mm =0.6cm。</p><p>　　其中，“+”用于拉伸時，“—”用于壓縮時。</p><p>　　ΔP0 = ± = ±8.133 10-6c

54、m </p><p>　　滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導程變化量ΔP1很小，可以忽略不計，即ΔP1 =ΔP0，所以導程變形總量誤差 ΔP總 =式中 ΔP總——縱向最大行程，由《機床說明書》可知，P總=900mm=90cm。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　ΔP總 =8.133 106μm = 12. 2μm

55、 （3-13）</p><p>　　由《機床說明書》可知，絲杠縱向有效行程為900mm，且絲杠精度等級為3級，查《機械零件設(shè)計說明說手冊》電子版，縱向行程允許的行程變動量為17μm，CDM40006—5的ΔP總為12.2μm < 17μm,故剛度足夠。</p><p>　　3）穩(wěn)定性校核。要使?jié)L珠絲杠不失穩(wěn)的條件是：臨界負載荷Fk≥Fmax。</p><p>

56、;<b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　Fk = （3-14）</p><p>　　式中 ——絲杠的支撐方式系數(shù)，查《機械零件設(shè)計手冊》可知，=0.2（雙推支撐）</p><p>　　E——材料彈性模量，對于鋼，E=20.6104 MPa</p><p>　　L——絲杠兩支

57、撐端距離，查《機械零件設(shè)計手冊》可知，CDM4006—5絲杠兩支撐端距離為1600mm =160cm；</p><p>　　K——滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 K = 1/4;</p><p><b>　　I——截面慣性矩。</b></p><p>　　I =， 其中d =（d0 – 1.2Dw） （3-15）</p>&l

58、t;p>　　式中 d0——滾珠絲杠的公稱直徑，d0 = 40mm=4 cm；</p><p>　　Dw——滾珠絲杠的滾珠直徑，Dw =3.969mm=0.3969cm。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　I =(4 – 1.20.3969)4CM4 =7.532 CM4 （3-16）</p>

59、<p>　　Fk = （3-17）</p><p>　　3.3.1縱向齒輪傳動比的確定</p><p><b>　　傳動比計算公式：</b></p><p>　　i= （3-18）</p><p>　　其中，δp =0.01mm/步；參考《實用微電機手冊》，初選=&l

60、t;/p><p>　　Po =6 mm，則</p><p>　　i= （3-19） </p><p>　　可初選齒輪的齒數(shù)比為</p><p><b>　　i= </b></p><p>　　齒輪材料采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，精度等級取7級，前后軸承選用8024型流動軸承，齒輪傳

61、動時效率為。</p><p>　　由于進給運動時齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，由經(jīng)驗公式可知，齒寬b =20mm，則分度圓直徑分別為：</p><p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>

62、;　　中心距為：</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　3.4橫向滾珠絲杠的選用與設(shè)計</p><p>　?。?）切削力的計算。 因為橫向進給量為縱向的1/3~1/2，取1/2，則橫向主軸切削力約為縱向的1/2.</p><p>　　由《機床設(shè)計手冊》可知，其經(jīng)驗公式為

63、：</p><p>　　式中 Fx——橫切端面時的進給力；</p><p><b>　　Fy——背向力。</b></p><p><b>　?。?-23）</b></p><p><b>　?。?-24）</b></p><p>　　(2)滾珠絲杠設(shè)

64、計計算</p><p>　　滾珠絲杠的選型的方案可以參考縱向滾珠絲杠的設(shè)計選型，方案來設(shè)計。即：</p><p>　?、俾菁y滾道型面的選型：單圓弧型面、雙圓弧型面。</p><p>　?、跐L珠循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)。</p><p>　?、圯S向間隙的調(diào)整和預(yù)緊力的選擇：墊片式、螺紋式、齒差式。</p><p>　?。?/p>

65、3）計算進給牽引力Fm（N）?？筛鶕?jù)《機床設(shè)計手冊》中進給牽引力的試驗公式計算，</p><p>　　橫向為燕尾槽導軌，則</p><p><b>　?。?-25）</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　(4)計算最大動載荷C(N) ：</p><p

66、>　　由 </p><p>　　(5)選擇滾珠絲杠螺母副</p><p>　　根據(jù)C<Ca（Ca是絲杠的額定載荷，見表3-2）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動載荷大于計算的最大工作載荷。由上面初選的絲杠導程及計算所得的最大動載荷，選取滾珠絲杠型號為CDM2004—5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為20mm，導程為4m

67、m，右螺紋，載荷鋼球為5圈，精度3級的定位滾珠絲杠副。CDM2004—5的額定動載荷為10639N > 8824.4N,故強度足夠。CDM2004—5型滾珠絲杠具體參數(shù)見表4-2</p><p>　　表3-3CDM2004—5型滾珠絲杠具體參數(shù)</p><p>　?。?）滾珠絲杠的驗證</p><p>　　1）傳動效率計算。根據(jù)《機械原理》，絲杠螺母副的傳動效

68、率為η0</p><p><b>　　其中，則</b></p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　2）剛度驗算。滾珠絲杠工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導程P0的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩時引起的導程變化很小，可以忽略不計，所以工作負載引起的導程變化量ΔP0為：</p><p&

69、gt;　　ΔP0 =± （3-27） </p><p>　　式中 E——材料彈性模量，對于剛，E =20.6104MPa</p><p>　　A——滾珠絲杠的截面積，按絲杠螺紋底徑確定d，即d =1.7cm，則</p><p>　　A =d2 =2.27cm2 （3-28）</p><p>

70、;<b>　　則</b></p><p><b>　?。?-29）</b></p><p>　　滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導程變化量ΔP1很小，可以忽略不計，即ΔP1 =ΔP0，所以導程變形總量誤差 ΔP總 =ΔP總/P0 *ΔP0</p><p>　　式中 ΔP總——縱向最大行程，由《機床說明書》可知，P總=240mm=

71、24cm。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　ΔP總 = （3-30）</p><p>　　由《機床說明書》可知，絲杠縱向有效行程為900mm，且絲杠精度等級為3級，查《機械零件設(shè)計說明說手冊》電子版，縱向行程允許的行程變動量為12μm，CDM2004—5的ΔP總為10.78μm < 12μm

72、,故剛度足夠。</p><p>　　3）穩(wěn)定性校核。要使?jié)L珠絲杠不失穩(wěn)的條件是：臨界負載荷Fk≥Fmax。</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　Fk = （3-31）</p><p>　　式中 ——絲杠的支撐方式系數(shù)，查《機械零件設(shè)計手冊》可知，=0.2（雙推支

73、撐）</p><p>　　E——材料彈性模量，對于鋼，E=20.6104 MPa</p><p>　　L——絲杠兩支撐端距離，查《機械零件設(shè)計手冊》可知，CDM2004—5絲杠兩支撐端距離為L=600mm =60cm；</p><p>　　K——滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 K = 1/4;</p><p><b>　　I——截面慣性矩

74、。</b></p><p>　　I =， 其中d =（d0 – 1.2Dw） （3-32）</p><p>　　式中 d0——滾珠絲杠的公稱直徑，d0 = 20mm=2cm；</p><p>　　Dw——滾珠絲杠的滾珠直徑，Dw =2.381mm=0.2381cm。</p><p><b>　　則</b&g

75、t;</p><p>　　I =(2 – 1.20.2381)4CM4 =0.41 CM4</p><p><b>　　Fk = </b></p><p>　　3.4.1橫向齒輪傳動比的確定</p><p><b>　　傳動比計算公式：</b></p><p>　　i=

76、 （3-33）</p><p>　　其中，δp =0.01mm/步；參考《實用微電機手冊》，初選=</p><p><b>　　Po =4mm，則</b></p><p>　　i= （3-34）</p><p>　　可初選齒輪的齒數(shù)比為</p><

77、;p><b>　　i= </b></p><p>　　齒輪材料采用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，精度等級取7級，前后軸承選用8024型流動軸承，齒輪傳動時效率為。</p><p>　　由于進給運動時齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，由經(jīng)驗公式可知，齒寬b =20mm，則分度圓直徑分別為：</p><p><b>

78、;　?。?-35）</b></p><p><b>　?。?-36）</b></p><p><b>　　中心距為：</b></p><p>　　3.5滾珠絲杠的支撐與軸承的選用</p><p>　　滾珠絲杠的支撐形式的選擇。為了滿足高精度、高速度進給系統(tǒng)的要求，除了應(yīng)采用高精度、高速度

79、的滾珠絲杠副外，還必須充分重視支撐的設(shè)計，注意選用軸向剛度好、摩擦力矩小、運行精度高的軸承。</p><p><b>　　滾動軸承的選用</b></p><p>　　絲杠軸承的載荷主要是軸向載荷，徑向除絲杠重力外，一般無外載荷，對絲杠軸承主要要求軸向精度和剛度較高，摩擦力矩要盡量小。</p><p>　　固定支撐采用的有60度角接觸球軸承、雙向

80、推力角接觸球軸承、滾針軸承和推力滾子軸承等。</p><p>　　根據(jù)實際需要，選用深溝球軸承，固定支撐可選用60度角接觸球軸承，其特點如下：</p><p>　　1）接觸角大、剛球數(shù)多、承載能力強=剛度高。</p><p>　　2）既能承載軸向載荷，也能承載徑向載荷，支撐結(jié)構(gòu)可以簡化。</p><p>　　3）軸承是按規(guī)定的預(yù)緊力供應(yīng)的，使

81、用者不需要自己調(diào)整。</p><p>　　4）軸承起動摩擦力矩小，降低絲杠副驅(qū)動功率，提高進給系統(tǒng)的靈敏度。</p><p>　　3.6步進電機的選用原則</p><p>　　3-3 開環(huán)控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　選用步進電動機時，通常希望步進電動機的輸出轉(zhuǎn)距，啟動頻率和運行頻率高，步距誤差小，性能價格比高。但增大轉(zhuǎn)距也快速運行存在

82、一定矛盾，高性能也低成本存在矛盾，因此實際選用時，必須全面考慮。</p><p>　　1)首先，應(yīng)考慮系統(tǒng)的精度和速度的要求。為了提高精度，希望脈沖當量小。但是脈沖當量越小，系統(tǒng)的運行速度越低。故因兼顧精度也速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當量。在脈沖當量確定以后，又可以為依據(jù)來選擇步進電動機的步距角和傳動機構(gòu)的傳動比。</p><p>　　2)其次，對位移誤差的要求。步進電動機的步距角從理論上

83、說是固定的，但實際上還是有誤差的。此外，負載轉(zhuǎn)距也將引起步進電動機的定位誤差。應(yīng)將步進電動機的步距誤差、負載引起的定位誤差和傳動機構(gòu)的誤差全部考慮在內(nèi)，使總的誤差小于數(shù)控機床允許的定位誤差。</p><p>　　3)第三，步進電動機的特性曲線對步進電動機參數(shù)選擇有影響的特性曲線包括：起動距頻特性曲線和反映轉(zhuǎn)距也連續(xù)運行頻率之間關(guān)系的工作距頻特性曲線。</p><p>　　4)第四，步進電動

84、機的選擇既要滿足快速進給的要求，又要滿足切削進給的要求。在這兩種情況下，對轉(zhuǎn)距和進給速度有不同的要求。若要求進給驅(qū)動裝置有如下性能：在切削進給時的轉(zhuǎn)距為 ,最大切削進給速度為v,在快速進給時的轉(zhuǎn)距為 ，最大快速進給速度為 。</p><p><b>　　3.6.1步距角α</b></p><p><b>　　步距角應(yīng)滿足：</b></p&g

85、t;<p>　　α= （3-37）</p><p><b>　　式中， </b></p><p>　　i——傳動比：系統(tǒng)對步進電動機所驅(qū)動部件要求的最小轉(zhuǎn)角。</p><p><b>　　3.6.2精度</b></p><p>　

86、　步進電動機的精度可以用步距誤差或累積誤差衡量，累積誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用累積誤差衡量精度比較實用，所選用的步進電動機應(yīng)滿足：</p><p>　　△θm≤i [△θs］   （3-38）            

87、;    </p><p>　　式中，    △θm ——步進電動機的累積誤差。</p><p>　　[△θs]——系統(tǒng)對步進電動機驅(qū)動部分允許的角度誤差。</p><p><b>　　3.6.3轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　為了使步進電動機正常運

88、轉(zhuǎn)（不失步，不越步）正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮以下條件：</p><p>　　a.       起動力矩。一般選取為</p><p>　　Mq ≥MLo/0.3-0.5             

89、;              </p><p>　　式中，Mq——電動機起動力矩</p><p>　　MLo——電動機靜負載力矩</p><p><b>　　3.6.4啟動頻率</b></p><

90、p>　　由于步進電動機的啟動頻率隨著負載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的增大而降低，因此，相應(yīng)負載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的極限啟動頻率應(yīng)滿足：</p><p>　　Ft≥［fop］m （3-39）</p><p>　　式中，ft——極限啟動頻率，</p><p>　　[fop]m——要求步進電動機最高啟動頻率。</p>&l

91、t;p>　　3.7步進電機的選用</p><p>　　3.7.1CA6140縱向步進電機的選用</p><p>　　1）負載轉(zhuǎn)矩（Tm）及最大靜轉(zhuǎn)矩（Tjmax）的計算。根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負載轉(zhuǎn)矩可按下式估算：</p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　若不考慮起動時運動部件慣

92、性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　?。?-41）</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.3，則</p><p><b>　?。?-42）</b></p><p>　　查《實用微電機手冊》，當步進電機為五相十拍時，選步進電機的起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 </p>

93、<p><b>　?。?-43）</b></p><p>　　2）初選步進電機的型號。查《實用微電機手冊》，根據(jù)估算出來的最大靜轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　Tjmax=11.94，可初選步進電機為150BF002型步進電機，其最大靜轉(zhuǎn)13.72基本可滿足要求。</p><p>　　3）各種工況下轉(zhuǎn)矩的計算</p>&

94、lt;p>　?、儇撦d轉(zhuǎn)動慣量計算。折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量按下式估算。</p><p>　　Jf =J1 +( Z1/Z2)2［J2 + J3 + G/g(P0/2π)2］ （3-44）</p><p><b>　　式中 ；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p&

95、gt;<b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　g——重力加速度。</b></p><p>　　對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量按下式估算：</p><p><b>　?。?-45）</b></p

96、><p>　　式中 D——圓柱零件的直徑；</p><p>　　L——零件軸向長度；</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　有公式可知：</b></p><p>　　②快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩T0 。因為數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機最

97、大靜轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)滿足快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩T的要求：</p><p><b>　?。?-46）</b></p><p>　　式中 Tamax——快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　Tf——克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　T0——絲杠頂緊所需引起的折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩，由動力學可知：<

98、;/p><p><b>　?。?-47）</b></p><p>　　其中 ，t為加速時間常數(shù)，t=30ms=0.03s，</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　?。?-48）</b></p><p><b>　

99、　（3-49）</b></p><p>　　式中 F0——預(yù)加載荷，一般最大為軸向載荷的1/3，即</p><p><b>　?。?-50）</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　?、劭焖僖苿訒r所需轉(zhuǎn)矩T快：</p><p>&l

100、t;b>　　（3-51）</b></p><p>　?、茏畲笄邢髫撦d時所需轉(zhuǎn)矩T切</p><p><b>　?。?-52）</b></p><p>　　由以上計算可以看出，快速空載起動時所需起動轉(zhuǎn)矩T、快速移動時所需轉(zhuǎn)矩T快和最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩T切三種情況下，快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩T最大。所以，以此項作為校核電動機的依據(jù)

101、，初選步進電機為五相十拍。由前面查得結(jié)果可知，步進電機為五相十拍時，起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：，則</p><p><b>　?。?-53）</b></p><p>　　⑤步進電機的最高工作頻率：</p><p><b>　?。?-54）</b></p><p>　　由以上選型及計算，最終選用15

102、0BF002型反應(yīng)式步進電機，其主要參數(shù)如下表：</p><p>　　根據(jù)《機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計》150BF002型反應(yīng)式步進電機允許的最高空載啟動頻率為2800Hz，允許的最高空載運行頻率為8000Hz。所以，必須采用升降速控制和高低壓驅(qū)動電路。</p><p>　　3.7.2CA6140橫向步進電機的選用</p><p>　　1）負載轉(zhuǎn)矩（Tm）及最大靜轉(zhuǎn)矩（

103、Tjmax）的計算。根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負載轉(zhuǎn)矩可按下式估算：</p><p>　　若不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　?。?-55）</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.3，則</p><p><b>　　（3-56）</b></p&g

104、t;<p>　　查《實用微電機手冊》，當步進電機為五相十拍時，選步進電機的起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 </p><p><b>　　（3-57）</b></p><p>　　2）初選步進電機的型號。查《實用微電機手冊》，根據(jù)估算出來的最大靜轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　Tjmax=8.2，可初選步進電機為130BF001型步進電

105、機，其最大靜轉(zhuǎn)9.31基本可滿足要求。</p><p>　　3）各種工況下轉(zhuǎn)矩的計算</p><p>　?、儇撦d轉(zhuǎn)動慣量計算。折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量按下式估算。</p><p>　　Jf =J1 +( Z1/Z2)2［J2 + J3 + G/g(P0/2π)2］ （3-58）</p><p><b>　　式中 ；<

106、;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　g——重力加速度。</b></p><p>　　對于材料為鋼的圓柱形

107、零件，其轉(zhuǎn)動慣量按下式估算：</p><p><b>　?。?-59）</b></p><p>　　式中 D——圓柱零件的直徑；</p><p>　　L——零件軸向長度；</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　有公式可知：<

108、/b></p><p>　　②快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩T0 。因為數(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，應(yīng)滿足快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩T的要求：</p><p><b>　?。?-60）</b></p><p>　　式中 Tamax——快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　Tf——克服

109、摩擦所需的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　T0——絲杠頂緊所需引起的折算到電動機軸上的附加轉(zhuǎn)矩，由動力學可知：</p><p><b>　?。?-61）</b></p><p>　　其中 ，t為加速時間常數(shù)，t=30ms=0.03s，</p><p><b>　　則</b></p>

110、<p>　　式中 F0——預(yù)加載荷，一般最大為軸向載荷的1/3，即</p><p><b>　?。?-62）</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　?、劭焖僖苿訒r所需轉(zhuǎn)矩T快：</p><p><b>　　（3-63）</b><

111、;/p><p>　?、茏畲笄邢髫撦d時所需轉(zhuǎn)矩T切</p><p><b>　?。?-64）</b></p><p>　　由以上計算可以看出，快速空載起動時所需起動轉(zhuǎn)矩T、快速移動時所需轉(zhuǎn)矩T快和最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩T切三種情況下，快速切削負載時所需轉(zhuǎn)矩T切最大。所以，以此項作為校核電動機的依據(jù)，初選步進電機為五相十拍。步進電機為五相十拍時，起動轉(zhuǎn)

112、矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：，則</p><p><b>　?。?-65）</b></p><p>　?、莶竭M電機的最高工作頻率：</p><p><b>　　（3-66）</b></p><p>　　由以上選型及計算，最終選用130BF001型反應(yīng)式步進電機，其主要參數(shù)如下表：</p>&

113、lt;p>　　根據(jù)《機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計》130BF001型反應(yīng)式步進電機允許的最高空載啟動頻率為3000Hz，允許的最高空載運行頻率為16000Hz。所以，必須采用升降速控制和高低壓驅(qū)動電路。</p><p><b>　　3.8驅(qū)動器的選擇</b></p><p>　　由GSK980TA數(shù)控裝置技術(shù)參數(shù)可知，它的驅(qū)動器適配的裝置有：DF3A系列三相反應(yīng)式步進

114、電機驅(qū)動器、DY3B系列三相混合式步進電機驅(qū)動器、DA98系列交流伺服。根據(jù)驅(qū)動器同時要和數(shù)控系統(tǒng)及X、Z軸電動機匹配的原則，X、Z軸選用的是反應(yīng)式步進電機，所以在這里應(yīng)選取DF3A系列三相反應(yīng)式電動機驅(qū)動器。根據(jù)系列的型號，選取DF3A—06三相反應(yīng)式步進電機驅(qū)動器較合適。</p><p>　　（1）DF3A—06三相反應(yīng)式步進電機驅(qū)動器的特點：</p><p><b>　　1

115、）可靠性高。</b></p><p><b>　　2）低速性好。</b></p><p>　　3) 高速性能優(yōu)。輸入信號頻率不大于250kHz（20細分時），輸入電流頻率可達15kHz，由于采用單高壓（300V）恒流斬波、高速特性好，驅(qū)動步進電機的空載運行最高速不低于7000mm/min。</p><p>　?。?）使用面廣。輸入電

116、流3~12A可調(diào)，可驅(qū)動90BF、110BF、130BF、150BF步進電機。</p><p>　　DY3B系列三相混合式步進電機驅(qū)動器部分參數(shù)如下：</p><p>　　表3-5DF3A—06三相反應(yīng)式步進電機驅(qū)動器的參數(shù)</p><p>　　本章節(jié)主要講述了數(shù)控化改造時，絲杠的選型，要求絲杠的類型以及絲杠的安裝和設(shè)計，系統(tǒng)的介紹了在改造時應(yīng)做的工作。其次又介紹了

117、伺服系統(tǒng)和伺服電機的選型，通過計算，設(shè)計，選出了合適的伺服電機，列舉了伺服電機的部分參數(shù)，為設(shè)計做了更好的說明。</p><p>　　四 CA6140其他部分的改造特點</p><p>　　4.1電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計</p><p>　　一臺典型的數(shù)控機床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖所：</p><p>　　圖4-1電氣控制系統(tǒng)</p&g

118、t;<p>　　在電氣系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　1）最大限度地滿足生產(chǎn)機械對電氣控制的要求，這些生產(chǎn)機械的生產(chǎn)工藝要求是電氣控制設(shè)計的依據(jù)。</p><p>　　2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，設(shè)計方案力求簡單、經(jīng)濟，不適宜盲目追求自動化和高指標，力求控制系統(tǒng)的簡單、使用與維修方便。</p><p>　　3）正確、合理地選用電氣

119、元件，確?？刂葡到y(tǒng)的俄安全可靠地工作，同時考慮技術(shù)進步，造型美觀。</p><p>　　4）為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇控制設(shè)備時，設(shè)備能力應(yīng)留有合適當量。</p><p>　　CA6140車床的控制系統(tǒng)主要由四個基本部分組成：主機部分、驅(qū)動部分、控制部分、檢測和顯示部分。電氣改造中，電器元件可保留原機床中的變壓器、自動斷路器、接觸器等，主要增加的電氣元件包括X、Z軸驅(qū)動器，電動刀

120、架控制器，以及必要的控制開關(guān)、繼電器等。改造后拆除原電控箱，原位安裝改造后的電控箱。</p><p>　　臥式車床的動力控制系統(tǒng)一般是由三相異步電機來實現(xiàn)。三相異步電機是由接觸器拉控制的。電氣控制線路一般應(yīng)由電源電路、主電路、控制電路和CNC控制回路等構(gòu)成。在改造中，選用GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)時，同時配置了與該數(shù)控系統(tǒng)配套的電源電路。電氣原理圖如下：</p><p>　　圖4-2 主電路

121、電氣原理圖</p><p>　　圖4-3控制電路原理圖</p><p>　　4.1.1自動回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計</p><p>　?。?）本刀架結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p><b>　　圖4-4刀架結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　此設(shè)計采用的是常州宏達機床數(shù)控設(shè)備廠LD4—CK6132立式轉(zhuǎn)位刀架，

122、其大致尺寸如下圖。 表4-5LD4—CK6132立式轉(zhuǎn)位刀架參數(shù)</p><p>　　自動回轉(zhuǎn)刀架工作原理：</p><p>　　微電動機經(jīng)彈簧安全離合器至蝸桿副帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母抬起刀架使定位用的端齒盤的上盤與下盤分離，隨即帶動刀架轉(zhuǎn)到位。然后發(fā)出信號使電動機反轉(zhuǎn)鎖緊，完成刀架換位后，在進行切削加工。一般情況下，回轉(zhuǎn)刀架的換刀動作包括刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位、刀架壓緊。其工

123、作原理如下圖：</p><p>　　1—電動機 2—固定安裝絲杠 3—安全離合器 4—上刀架</p><p>　　4.2主軸脈沖發(fā)生器的選用與安裝</p><p>　　脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，它把機械角變成電脈沖，是一種常用角位移傳感器。光電式脈沖編碼器根據(jù)編碼方式的不同，分為絕對式編碼盤和增量式編碼盤。絕對式編碼盤能夠直接給出對應(yīng)于每個角位置

124、的二進制數(shù)碼，便于計算機處理，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，光源壽命較短，而增量式編碼器結(jié)構(gòu)簡單，價格低，壽命長等特點。目前廣泛應(yīng)用。因此，在改造設(shè)計中結(jié)合GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)選用增量式編碼器。</p><p>　　主軸部位安裝主軸脈沖發(fā)生器,為保證脈沖發(fā)生器與主軸等速旋轉(zhuǎn),即主軸轉(zhuǎn)一周,主軸脈沖發(fā)生器也轉(zhuǎn)一周。</p><p>　　主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式很重要。改裝時,主軸傳動必須經(jīng)過原有CA

125、6140車床主軸箱中58/58和33/33兩級齒輪(實現(xiàn)1∶1)傳遞到原有CA6140車床的掛輪軸X,拆除掛輪留出空間,安裝脈沖發(fā)生器,并用法蘭盤固定。</p><p><b>　　4.3導軌副的改裝</b></p><p>　　對數(shù)控車床來說，導軌除應(yīng)具有普通車床導向精度和工藝性外，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)。同時要有足夠的剛度，以減少導

126、軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。 </p><p>　　普通車床導軌大多采用的是滑動導軌，其動、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時間后都會有不同程度的磨損，對機床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對其進行數(shù)控化改造的同時必須針對機床導軌狀況進行必要的檢修處理，改造后決定采用貼塑導軌，以減小導軌的摩擦力。 </p><p><b>　　4.4聯(lián)軸器的安裝</b