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（终稿）C6132型车床用微机数控系统改造的设计（CAD图纸全套完整）

附加摩擦转矩式中滚珠丝杆预加负荷，般取，为进给牵引力滚珠丝杆导程滚珠丝杆未预紧时的传动效率，般取上述三项合计快速移动时所需转矩最大切削负载时所需要的转矩式中折算到电机轴上的切削负载转矩从上面计算看出三种工况下，以快速空载所需转矩最大，即以此项作为校核步进电机转矩的依据。从表查出，当步进电机为五相十拍时为则最大静转矩为从表查出最大转矩为为，大于所需最大静转矩，可以满足此项要求。Ⅱ校核步进电动机起动矩频特性和运行矩频特性前面已经计算出机床最大快移时，需步进电机的最高起动频率为.,切削进给时所需步进电机运行频率为.从表中查出型步进电机允许的最高空载起动频率为，运行频率为，再从图，查出步进电机起动矩频特性和运行矩频特性如图所示。当快速运动和切削进给时，型步进电机起动矩频特性和运行矩频特性可以满足要求。图电机起动矩频特性和运行矩频特性.横向进给伺服系统机械部分结构设计机械部分结构设计的任务是画出进给伺服系统的装配图，用以表达设计构思设计特点及计算结果，进给伺服系统总图设计。横向进给伺服系统总图设计横向进给机构可以从俯视图看出，横向进给的齿轮箱和步进电机装在床鞍后面，滚珠丝杆也需用盖板保护。横向进给的手柄可以拆除也可保留，将原机的方刀架拆除，改装自动回转刀架，由计算机控制，根据程序，自动转位夹紧。从总图中可以看到带动刀架回转的微型电机齿轮箱。总体图上还画出此车床上加工螺纹的部件光电编码器在数控车床上，利用光电编码器装在主轴或主轴箱中与主轴保持定传动比的伸出轴上，当主轴旋转圈时，光电编码器就发出定数量的脉冲，输入到计算机中，经过计算机的运算控制步进电机，带动滚珠丝杆，使刀架进给定的螺距。而附录中光电编码器用弯板装在主轴箱左端面，通过弹性联轴器与主轴箱中伸出轴相连。因伸出轴不可能与弹性联轴器孔的尺寸完全致，故还要设计个中间过渡套。控制面板上有数码显示，按键各种指示灯及开关，注意设计时要与硬件电路图致。进给伺服系统的装配图经过计算，已知横向进给系统采用型步进电机。经过二对齿轮减速，齿轮齿数。齿轮模数,滚珠丝杆直径为,滚珠丝杆螺母选用的是外循环沟槽式垫片调隙。进行应保证足够应考虑以上问题Ⅰ设计应保证足够的行程，经济型数控车床，在床面上加工最大尺寸为，横向进给行程至少为，图中设计了两对减速齿轮，减小了齿轮箱体的高度，使横向拖板运动时，防尘盖不致和箱体上盖干涉，从图中可以看出横向拖板最大运动距离为，另外还需注意从横向拖板装刀架的中心到主轴中心的距离必须大于等于行程与方刀架见方及刀头伸出度之和，设计时应注意，主轴中心与床身中心并不重合，车床此尺寸为。车床刀架见方为，刀头伸出长度为左右。Ⅱ滚珠丝杆与横向导程的平行度应小于.，为达到此要求，可在镗床上对床鞍两边的装轴承孔在次装卡中镗出。Ⅲ为保证滚珠丝杆转动轻快灵活，无阻滞现象，必须使滚珠螺母与两端轴承同轴。在本设计中，滚珠螺母与横向拖板之间装有垫片，通过水平面内滚珠螺母，在垂直面内与两端支承同轴，在通过内六角螺钉的过孔，调整水平面内滚珠螺母与两端支承同轴，调整好以后，打入定位销。Ⅳ滚珠丝杆左右各采用对径向轴承，在右端又采用对止推轴承，以承受轴向力。当丝杆受到向右的轴向力时，通过丝杆台阶传给止推轴承动圈，经钢珠传给止推轴承不动圈，再通过挡圈，对径向轴承的外圈传给法兰盘再传到床鞍上。丝杆受到向左的轴向力通过丝杆右端的圆螺母传给止推轴承的动圈钢珠，经不动圈传给法兰盘床鞍，此处必注意丝杆所受的轴向力必须传到床鞍等固定体上。另外，要注意止推轴承不动圈和轴颈之间必须画出间隙。Ⅴ双片消隙齿轮的中间开有三个月牙形的槽放入压簧，并用三个内六角螺钉固定断面和断面，这种消隙齿轮的装配顺序首先将双片齿轮相对转过个齿距，使双片齿轮的齿对齐，弹簧受压，上紧螺钉，装入箱体后将螺钉松开，弹簧将双片齿轮沿周向错开，以消除与齿轮的间隙，此时在将螺钉上紧因而在设计时，箱壁上要留有可伸入六角扳手的孔，弹簧两端用削扁的销子压住此设计中应注意箱体中留足够的扳手空间，双片齿轮用二个六角螺钉固紧，六角扳手可以齿轮箱体上端面伸入端盖拆下，六角螺钉和滚珠丝杆在轴向留有足够的空间，但此空间也不宜留得过大，以免加大箱体尺寸，双片齿轮采用三个开槽螺钉紧固。螺丝刀需从箱体左面孔中伸入拆去端盖。Ⅵ型步进电机轴为平键，为防止运转过程中齿轮从电机上松动滑出，在齿轮的轮毂上装顶丝，电机轴上钻小窝并用铅丝在顶丝口处与齿轮轮毂缠住以防松。纵向进给伺服系统机械部分计算与校核.计算切削主切削力按经验公式估算走刀方向的切削分力车床身上加工最大直径.走刀方向的切削力垂直走刀方向的切削力.滚珠丝杆螺母副的计算和造型计算进给牵引力纵向进给选为综合导轨。参考表.，.两表机床设计手册.查书综合作业指导书在正常情况下考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨取.滑动导轨磨擦系数溜板及刀架重力查综合作业指导书表，取.计算最大动负载参考机床设计手册.选用滚珠丝杆导轨式中寿命，以转为单位丝杆转速为最大切削条件下进给速度，可取最高进给速度的取丝杆导程初选为使用寿命,对于数控机床取运转系数，查表般取.滚珠丝杆螺母副的选型查阅附录表，可采用外循环垫片调隙双螺母珠丝杆副，列.圈，其额定功动负载为，精度等级按表综合作业指导书表选为级。传功效率计算式中螺旋升角，.磨擦角取滚动磨擦系数刚度验算先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图所示，最大牵引力.。支承间距，丝杆螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷。图纵向进给滚珠丝杠支承方式.丝杠的拉伸或压缩变形量查综合作业指导书图，根据查出可算出由于两端均采用向心推力球轴承，且丝杆进行了预拉伸，故其拉压刚度可以提高倍。其实际变形量为.滚珠与螺纹滚道间接触变形查综合作业指导书表，系列列.圈滚珠和螺纹滚道接触变形量.因进行预紧.支承滚珠丝杆轴承的轴向接触变形采用型推力球轴承滚动体直径.,滚动体数量,注意此公式中单位应为因施加预紧力，故根据以上计算定位精度.可以满足要求，考虑此经济型数按车床有可能使用较大的切削用量，应该先稍大转矩的步进电机，以留有定的余量，另方面，与国内同类型机床进行类比，决定采用步进电机，但从表中看出步进电机最高空载起动频率为，不能满足的要求，此项指标可暂不考虑，可以采用软件开降速程序来解决。校核步进电机转矩前面所初步电机的转矩计算，均为估算，初迭之后，应该进行校核计算。Ⅰ等效转动惯量计算计算简图见图，根据综合作业指导书表，传动系统折算到电机轴上的总转动惯量可由下式计算式中齿轮及其轴的转动惯量滚珠丝杆转动惯量丝杆导程工件及工作台重量参考同类型机床，初步反应式步进电机，其转子转动量齿轮轴丝杆等圆柱体惯量计算表所示圆柱体转动惯量计算公式如下对于钢材，式中圆柱体质量圆柱体直径圆柱体长度或原长钢材的密度为代入公式可得考虑步进电机与传动系统惯车匹配问题满足惯量匹配的要求。电机转矩的计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算快速空载起动转矩在快速空载起动阶段，加速转矩占的比例较大，具体计算如下式中快速空载起动转矩空载起动时折算到电机轴上的摩擦转矩折算到电机轴上的摩擦转矩由于丝杆预紧时折算到电机轴上的附加摩擦转矩在采用丝杆螺母副传动时，上述各种转矩可用下式计算式中传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量电机最大角速度电机最大转速运动部件最快速度脉冲当量步进电机的步距角运动部件从停止到起动加速到最大快进速度所需时间起动加速时间折算到电机轴上的摩擦转矩式中导轨的摩擦力丝杆导程.垂直方向的切削力运动部件的总重量导轨摩擦系数，取.齿轮降速比传动链总效率，般可取附加摩擦转矩式中滚珠丝杆预加负荷，般取，为进给牵引力.滚珠丝杆导程.滚珠丝杆未预紧时的传动效率，般取取.上述三项合计快速移动时所需转矩最大切削负载时所需要的转矩式中折算到电机轴上的切削负载转矩从上面计算看出三种工况下，以快速空载所需转矩最大，即以此项作为校核步进电机转矩的依据。从综合作业指导书表查出，当步进电机为五相十拍时为则最大静转矩为查表中型步进电机最大转矩为.，大于所需最大转静转矩，可以满足要求。Ⅱ校核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。已计算出机床最大快移时需步进电机的最高起动频率为，切削进入时所需步进电机运行频率为.。从综合作业指导书表中查出型步进电机允许的最高空载起动频率为，运行频率为，再从综合作业指导书图，查出步进电机起动矩频特性和运行矩频特性曲线如图所示，当步进电机起动时，时，.,不能满足此机床所要求的空载起动力矩.。直接使用则会施行失步现象，所以必须采取开降进控制用软件实现，将起动频率到起动转矩可增高到，然后电路上再采用高低压驱动电路，可将电机输出转矩扩大倍左右。当快速运动和切削进给时，型步进电机运行矩频特性图完全可以满足要求如图图电机运行矩频特性.纵向进给伺服系统机械部分结构设计机械部分结构设计的任务是画出进给伺服系统的机械装配图，用以表达，设计者构思，设计特点及计算结果。纵向进给伺服系统总图设计纵向进给机构，在原机床装进给箱的位置，将进给箱拆除，装伺服系统齿轮箱，在箱体的左面装步进电机，滚珠丝杆右端轴承座仍装在原机床滑动丝杆后轴承座处。滚珠丝杆装有挡板，以防止切屑掉下损坏滚珠丝杠。将床的溜板箱拆除，在滚珠螺母座前面有控制板，装有急停，电源开关等几个按钮，便于工人操作。总图上还必须画出此车床上加工螺纹的部件光电编码器在经济型数按车床上，利用光电编码器装在主轴或在主轴箱与主轴保持定传动比的伸出轴上，当主轴旋转圈时，光电编码器就发出定数量的脉冲，输入计算中，经过计算的运算，控制步进电机，带功滚珠丝杠，使刀架进给定的螺距。而光电编码器用弯板装在主轴箱左端面，通过弹性联轴器与主轴箱中伸出轴相连，因伸出轴不可能与弹性联轴器的尺寸完全致，故中间还要设计个中间过渡套。进给伺服系统的装配图经过计算，已知此纵向进给系统采用型步进电机，经过对齿轮减速，齿轮系数。。模数滚珠丝杆公称直径为。滚珠丝杠螺母副先用的是外循环沟槽式垫片凋隙。进行结构设计进，注意考虑以下问题进行改造设计时，将原车床进给箱挤掉，利用原来的安装基面安装齿轮箱体。因而必须注意齿轮箱体螺钉中心距的尺寸，应保证箱的安装螺钉和销钉均在原来的安装基础面上，床尾的轴承座仍要装在原车床尾部轴承的加面上。为保证滚珠丝杠与导轨平行设计时