CA6140車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造.

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1、新鄉(xiāng)學(xué)院 2010屆畢業(yè)論文 題 目：CA6140車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 姓 名： 張 濤 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 07機(jī)電（3）班 學(xué) 號(hào)： 2007144303004 指導(dǎo)教師： 徐秀芬 2010 年 05月 15 日

2、 目 錄 內(nèi)容摘要1 關(guān)鍵詞1 Abstract1 Keywords1 1. 緒論2 2. CA6140車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)控改造的總體方案3 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)3 2.2 CA6140進(jìn)給箱以及數(shù)控車床進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)分析3 2.3 總體方案確定3 3. CA6140車床數(shù)控改造中機(jī)械改造4 4. CA6140數(shù)控改造的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算5 4.1 滾珠絲杠螺母副5 4.2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算6 4.3 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算7 5. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇12 5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇12 5.2

3、滾珠絲杠與電動(dòng)機(jī)的連接12 6. 軸承的選擇13 設(shè)計(jì)小結(jié)13 致謝13 參考文獻(xiàn) 14 內(nèi)容摘要：針對(duì)現(xiàn)有常規(guī)CA6140普遍車床的缺點(diǎn)提出數(shù)控改裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高加工精度和擴(kuò)大機(jī)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)控化改造的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)過程，較詳盡地介紹了CA6140緊急系統(tǒng)的機(jī)械改造部分及數(shù)控系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)。經(jīng)過對(duì)CA6140的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造，使CA6140放入工作精度和效率得到提高 關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 進(jìn)給系統(tǒng) 數(shù)控改造 Abstract：To remedy the defects of ordinary lather CA6140 a desi

4、gn of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate.This paper describes the CNC lathe feed motion transformation of the design process, a more detailed descripti

5、on of the CA6140 transform part of the emergency system and the mechanical part of the design of NC system. After feeding on the CA6140 to reform the system so that the work CA6140 into the improved accuracy and efficiency. Keywords： CNC Feeding system NC Transformation 1.

6、緒論 機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：1.適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)

7、，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高； 4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件;5.良好的經(jīng)濟(jì)效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國(guó)家建設(shè)的需要。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家1/10左右，差距太大，急待改造。舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上

8、增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。 1984年，我國(guó)開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家

9、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。所以說，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性和實(shí)用性。 2. CA6140車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)控改造的總體方案 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 2.1.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 對(duì)CA6140車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)控改造。研究?jī)?nèi)容包括CA6140進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)分析、數(shù)控車床進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)分析、步進(jìn)電機(jī)選擇、滾珠絲杠螺母副的選型、縱向絲杠組裝裝配圖的繪制、軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1.2 技術(shù)指標(biāo) （1）主軸調(diào)速范圍：0~2000r/min； （2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制。 2.2 CA6140進(jìn)給箱以及數(shù)控車床進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)分析 CA6140的進(jìn)給箱主要有以

10、下幾部分組成：變換螺紋導(dǎo)程和進(jìn)給量的變速機(jī)構(gòu)，變換螺紋種類的移換機(jī)構(gòu)，絲杠和光杠的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及操縱機(jī)構(gòu)。由面板上的扳手手動(dòng)控制絲杠和光杠調(diào)整橫向縱向進(jìn)給量，這種方式效率低，傳動(dòng)精度也不高。而數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用無極調(diào)速的伺服驅(qū)動(dòng)方式，伺服電機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)只需經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)傳給工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件，部分機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)去掉了降速齒輪副，直接將伺服電機(jī)與滾珠絲杠相連接，將光杠改為滾珠絲杠。數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，所以傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)零件之間摩擦力更小，傳動(dòng)精度與剛度更高。 2.3總體設(shè)計(jì)方案確定 本設(shè)計(jì)對(duì)CA6140進(jìn)行進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造，因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控

11、制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)為了提高機(jī)床的精度和效率，用滾珠絲杠代替原機(jī)床的光杠，并采用單獨(dú)的電機(jī)來控制。由于時(shí)間原因，本文僅涉及縱向進(jìn)給系統(tǒng)的改造。 3 . CA6140車床數(shù)控改造中機(jī)械改造 拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等、裝上步進(jìn)電機(jī)、齒輪減速器和滾珠絲杠螺母副。齒輪間隙采用雙薄片調(diào)隙方式。 利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷釘孔安裝齒輪箱體。滾珠絲桿仍安置在原來的位置，兩端仍采用原固定方式。這樣可減少改裝工作量，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，切外徑比原來的大，從而使縱向進(jìn)給整體剛度增大。 縱向進(jìn)

12、給機(jī)構(gòu)都采用了一級(jí)減速齒輪。雙片齒輪間沒有加彈簧自動(dòng)消除間隙。因?yàn)閺椈傻膹椓茈y適應(yīng)負(fù)載的變化情況。當(dāng)負(fù)載大時(shí)，彈簧彈力顯小，起不到消除間隙之目的，當(dāng)負(fù)載小時(shí)，彈簧彈力又顯大，則會(huì)加速齒輪的磨損。因此，采用人工調(diào)整、螺釘緊固的方法消除間隙。 在溜板箱上安裝縱向快速進(jìn)給和急停按鈕，以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作需要和遇到意外情況時(shí)的急停處理需要。 4.數(shù)控改造CA6140傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置是指將電動(dòng)機(jī)的選轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)的直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈及其附屬機(jī)構(gòu)。包括齒輪減速器、絲杠螺母副、導(dǎo)軌、工作臺(tái)等。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，傳動(dòng)裝置是伺服

13、系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求除了具有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出了無間隙、低摩擦、低慣量、高強(qiáng)度、高諧振頻率的要求。為達(dá)到這些要求，采取主要措施如下： （1）盡量采用低摩擦的傳動(dòng)，如采用靜壓導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)絲杠等，以減少摩擦力。 （2）選用最佳降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，是工作臺(tái)盡可能大地加速，以達(dá)到跟蹤指令，系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小的要求。 （3）用縮短傳動(dòng)鏈以及預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。如采用大扭矩寬調(diào)

14、速的直流電機(jī)與絲杠直接聯(lián)接，應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)絲杠副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩段軸向固定的，并可用預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 （4）盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反響死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器，采用有消除間隙措施的傳動(dòng)副等。 4.1滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。滾動(dòng)絲杠螺母副可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，滾珠絲杠螺母副既是傳動(dòng)元件，也是直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的元件。 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)是： （1）摩擦損失小、傳動(dòng)效率高，高達(dá)0.92~0.96 （2）螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，傳

15、動(dòng)精度高、剛性好。 （3）摩擦阻力小，且?guī)缀跖c運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，動(dòng)靜摩擦力之差極小，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象，保證了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 （4）磨損小，壽命長(zhǎng)，精度保持性好。 （5）不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可滿足一些特殊要求的傳動(dòng)場(chǎng)合，但當(dāng)立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。 （6）工藝復(fù)雜，成本高。 由于滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率高，精度高切運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，所以用滾珠絲杠螺母副代替原有光杠。 4.2縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 電機(jī)初步估算轉(zhuǎn)速為1500r/min 切削力的計(jì)算 最大且小功率 P=Pη 式中P——主電機(jī)功率，CA

16、6140的功率P=7.5kW η——主傳動(dòng)系統(tǒng)的效率，一般為0.7~0.85，取η=0.8 所以 P=7.5*0.8=6kW 機(jī)床的切削功率應(yīng)該為可承受的最大切削功率，以滿足在遇到最大切削力和最大切削速度的需要 車床的道具為YT5，材料為硬質(zhì)合金，切削材料Q235為低碳鋼，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，可查得最大切削速度v=150m/min P= 已計(jì)算得P=6kW 所以，主切削力F=2400N 在車削外圓時(shí)，一般F=（01.~0.5 5）F，F(xiàn)=（0.15~0.65）F 取F=0.5 F=1200N，F(xiàn)=0.6F=1440N F——縱向切削分力 F——

17、橫向切削分力 4.3 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾珠絲杠的選型設(shè)計(jì)，一般必需已知下列條件：絲杠最大軸向載荷F，使用壽命T，絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速n，絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 4.3.1軸向切削力計(jì)算 F=K F+f（F+G） G——機(jī)床移動(dòng)部件重量，W=800 f——導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，f=0.15~0.18，取f=0.16 K——考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，K=1.15 因此F=1.15*1200+0.16*（2400+800）=1892N 4.3.2滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠螺母副齒輪之間的傳動(dòng)比 i==0.8 ——縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量，取=0.01

18、 ——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩角，=0.75 L——絲杠的基本導(dǎo)程， L=6mm 電機(jī)軸與滾珠絲杠之間是降速傳動(dòng)，所以滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)速 n=n*i=1200r/min 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，當(dāng)量轉(zhuǎn)速n在最大轉(zhuǎn)速n和最小轉(zhuǎn)速n之間，取最小轉(zhuǎn)速n=1r/min 則當(dāng)量轉(zhuǎn)速n===600.5r/min，取n=600r/min 4.3.3滾珠絲杠的壽命計(jì)算 L===540*10 r 4.3.4最大動(dòng)負(fù)載C C= ——運(yùn)動(dòng)系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，=1.2 ——精度系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，=1 因此，C=18488.4N 根據(jù)絲杠螺母副選擇原則，按表“滾珠絲杠副不同循環(huán)方式的比較

19、”及表“滾珠絲杠副不同預(yù)緊類型的比較”選定滾珠螺母形式，按估算的P、C從“內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副系列性能參數(shù)” 、“外循環(huán)滾珠絲杠副系列性能參數(shù)” 、“大導(dǎo)程滾珠絲杠副系列性能參數(shù)” 、“微型滾珠絲杠副系列性能參數(shù)”中選出合適的規(guī)格代號(hào)及有關(guān)安裝連接尺寸。 表 滾珠絲杠副不同循環(huán)方式的比較 循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán) 外循環(huán) 浮動(dòng)式 固定式 插管式 螺旋槽式 代號(hào) F G C L 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 滾珠循環(huán)鏈短，反向靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，使用可靠，工作壽命長(zhǎng)，螺母配合外徑較小，扁圓型反向器螺母軸向尺寸最短 滾珠循環(huán)鏈較長(zhǎng)，但軸向排列緊密，軸向尺寸小，螺母配合外徑較大。剛性較差，但

20、滾珠流暢性好，靈活、輕便 摩擦力矩 小 小 較小 較大 工藝性 較差 差 好 一般 制造成本 最高 較高 較低 較低 使用場(chǎng)合 各種高靈敏、高精度、高剛度的進(jìn)給定位系統(tǒng) 重型載荷。高速運(yùn)動(dòng)及精密定位系統(tǒng)在大導(dǎo)程、多頭螺紋中顯示其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) 適用于一般工程機(jī)械，不適宜高剛度、高速運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng) 根據(jù)此表，從工藝性已經(jīng)經(jīng)濟(jì)型和適用場(chǎng)合來分析，選擇外循環(huán)插管式滾珠絲杠副，代號(hào)C 表滾珠絲杠副不同預(yù)緊類型的比較 預(yù)緊類型 雙螺母齒差預(yù)緊 雙螺母墊片預(yù)緊 雙螺母螺紋預(yù)緊 單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊 單螺母增大鋼球預(yù)緊 代號(hào) C D L B Z

21、 滾珠螺母受力性質(zhì) 拉伸 拉伸 壓縮 拉伸(外) 壓縮(內(nèi)) 拉伸(+) 壓縮(-) _ 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 可實(shí)現(xiàn)2um以下的精密微調(diào)，預(yù)緊可靠，調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸偏差大，工藝復(fù)雜 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向性好，預(yù)緊可靠，不可調(diào)整，軸向尺寸適中工藝性好 使用中可隨時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊力，但不能實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整，螺母軸向尺寸大 結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，完全避免了雙螺母結(jié)構(gòu)中形位誤差的干擾，技術(shù)性強(qiáng)，不可調(diào)整 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但不適宜預(yù)緊力過大的場(chǎng)合，不可調(diào)整，軸向尺寸小 適用場(chǎng)合 用于要求準(zhǔn)確預(yù)加載荷的精密定位系統(tǒng) 用于高剛度、重載荷的傳動(dòng)，目前應(yīng)用最廣泛 用于不需要準(zhǔn)確預(yù)加載荷且用戶自調(diào)的

22、場(chǎng)合 用于中等載荷以下，且對(duì)預(yù)加載荷有要求的精密定位、傳動(dòng)系統(tǒng) 用于中等載荷以下軸向尺寸受限制的場(chǎng)合 備注 “內(nèi)預(yù)緊”結(jié)構(gòu)形式。方便用戶使用，一般不提倡用戶自調(diào)，而由生產(chǎn)廠根據(jù)用戶要求用儀器檢測(cè)來調(diào)整 最難以實(shí)現(xiàn)“內(nèi)預(yù)緊”，使用不準(zhǔn)確，不廣泛 最典型的“內(nèi)預(yù)緊”結(jié)構(gòu)，使用廣泛 最典型的“內(nèi)預(yù)緊”結(jié)構(gòu)，使用廣泛 選擇雙螺母墊片預(yù)緊，代號(hào)D 根據(jù)最大動(dòng)載荷C和預(yù)設(shè)導(dǎo)程，查表常用外循環(huán)滾動(dòng)螺旋副尺寸系列及其承載能力，取規(guī)格代號(hào)為4006，因次，滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為CD4006-3.5-3，既外循環(huán)插管式雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠螺母副。額定動(dòng)載荷19050，強(qiáng)度夠用，精度等級(jí)為三級(jí)，

23、公稱直徑d=40mm，導(dǎo)程P=6mm，鋼球直徑D=3.969mm 4.3.5剛度計(jì)算 滾珠絲杠受負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量 L= P——滾珠絲杠的基本導(dǎo)程，P=6mm=0.6cm F——工作負(fù)載 E——彈性模量，E=20.610 A——滾珠絲杠截面積 A=（） 其中d=d+2e-2R d——滾珠絲杠公稱直徑 e——滾珠絲杠滾道圓弧偏心距 R——滾道圓弧半徑 e=（R-）cos，R= D——滾珠直徑，取D=4mm ——接觸角，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，=45 因此，R==2.08mm e=（R-）cos=（20.8-2）cos45=0.057mm d=d+2e-

24、2R=40+2*0.057-2*2.08=35.95mm=3.595cm 因此，面積A=（）=（）*3.14=10.15 cm 則 L===5.43cm= 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量L很小，可以忽略 既總L=L，所以導(dǎo)程總變形量=L=5.4310=9.05/m 在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中》可知3級(jí)精度的滾珠絲杠允許的螺距誤差為19/m，故剛度夠用。 滾珠絲杠螺母副的兩端采用固定支承，所以穩(wěn)定性沒有問題，無需校核 5、伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 由于開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床容易掌握，調(diào)試方便，維修簡(jiǎn)便，國(guó)內(nèi)的大多經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)多采用這種方式，因此從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方面考慮，本次數(shù)控改造依然使

25、用開環(huán)控制系統(tǒng)。 5.1伺服電機(jī)的型號(hào)選擇 伺服電機(jī)功率確定 N= NS——伺服電機(jī)功率 Q——進(jìn)給力抗力，據(jù)資料顯示改造后的簡(jiǎn)式數(shù)控車床最大主切削力F=2750N，故Q=0.5F=1375N V——車床進(jìn)給速度，V=0.4m/min Y——進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率，一般為0.15~0.2，取Y=0.2 N==0.46kW 考慮進(jìn)給系統(tǒng)的過載現(xiàn)象，選擇的電機(jī)功率應(yīng)該大于計(jì)算功率，參考電機(jī)手冊(cè)，選擇型號(hào)為110SNMA6I型的永磁無刷伺服電機(jī) 型號(hào) 額定功率kW 額定轉(zhuǎn)矩Nm 額定電流A 轉(zhuǎn)子慣量Kgm 110SNMA6I 1.256 6 50. 0.78*

26、10 5.2 滾珠絲杠與電動(dòng)機(jī)的連接 電機(jī)通過齒輪副與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連接，為了方便和實(shí)用，步進(jìn)電機(jī)安裝子縱向滾珠絲杠的左端 6、軸承的選擇 因絲杠主要承受軸向力，且傳動(dòng)精度要求較高。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：推力球軸承軸向力承受能力較好，所以選用推力球軸承。推力球軸承的基本代號(hào)為51100，根據(jù)軸承代號(hào)原理，以及軸承安裝配合為過盈配合，選擇尺寸代號(hào)為7，所以軸承型號(hào)為51107，幾何參數(shù)d=35mm，滾動(dòng)體直徑d=6.35mm，滾動(dòng)體數(shù)量Z=18,|滾珠絲杠副及軸承均進(jìn)行預(yù)緊。 設(shè)計(jì)小結(jié) 經(jīng)過這么久的忙碌呢，終于完成了本次設(shè)計(jì)課題的各項(xiàng)任務(wù)。經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了我

27、的自學(xué)能力和手機(jī)實(shí)用資料的能力，同時(shí)全面系統(tǒng)的鞏固和總結(jié)大學(xué)三年來所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)。 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我把大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)貫穿到了一起，所學(xué)的知識(shí)得到了系統(tǒng)性的整合，也是我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)首次得到綜合性的應(yīng)用。加深了對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)還接觸了一些在原來知識(shí)基礎(chǔ)書上更為深層的知識(shí)。當(dāng)然，也是我體味到設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)艱苦任務(wù)，必須具備艱苦耐勞的精神?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，為我的將來工作大號(hào)了良好的基礎(chǔ)。 同時(shí)由于本人知識(shí)面較窄，加上時(shí)間比較倉(cāng)促缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和不足之處，還望各位老師和同學(xué)批評(píng)指正，不勝感激 致謝： 本文是在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和大力支持下

28、完成的。指導(dǎo)老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。同時(shí)由于本人知識(shí)面較窄，很多資料和數(shù)據(jù)都是在老師的幫助下才找到，對(duì)我的設(shè)計(jì)起到了很大的幫助。同時(shí)也感謝同學(xué)們對(duì)我的無私幫助，幫我查資料找書，使我得以順利完成此文。 參考文獻(xiàn) [1]楊后川：《數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》，北京大學(xué)出版社2007年版 [2]賈亞洲：《金屬切削機(jī)床概論》，機(jī)械工業(yè)出版社1996年版 [3]劉建華、杜鑫：《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，化學(xué)工業(yè)出版社2008年版 [4]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》2008新編軟件版 [5]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》軟件版 [6]余英良：《機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例》，機(jī)械工業(yè)出版社 17