畢業(yè)設計---ca6140普通車床的數(shù)字化改造

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ……………………………………………………………2</p><p>　　1、數(shù)控機床改造的意義………………………………………………3</p><p>　　2、CA6140車床簡介…………………………………………………4</p><p>　　2.1 C

2、A6140車床概述………………………………………………………4</p><p>　　2.2 CA6140車床的加工范圍及特點………………………………………6</p><p>　　2.3 CA6140車床的傳動系統(tǒng)分析………………………………………7</p><p>　　3、縱向進給系統(tǒng)的分析………………………………………………9</p><p&g

3、t;　　設計心得 ……………………………………………………23</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………24</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產量約為0

4、.6～0.8萬臺，年產值約為18億元。機床的年產量數(shù)控化率為6%。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏

5、競爭力，直接影響一個企業(yè)的產品、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>　　物競天擇，一些不適應社會發(fā)展在機床必將被淘汰，所以實施機床的數(shù)控化改造是機械行業(yè)在必然趨勢。通過搜集資料、實踐研究等方法對機床就行改造即是用較少的成本去創(chuàng)造更高的價值。而這也將極大的推動中國機械行業(yè)的發(fā)展。 </p><p>　　經過大量實踐證明普通機床數(shù)控化改

6、造具有一定經濟性、實用性和穩(wěn)定性。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點。事實證明：機床的數(shù)控化改造可以為企業(yè)帶來可觀的經濟效益。</p><p>　　關鍵字：機床、數(shù)控化、改造、意義</p><p><b>　　數(shù)控機床改造的意義</b></p><p><b>　　（1）、機床現(xiàn)狀<

7、/b></p><p>　　我國是生產和使用機床最多國家之一,現(xiàn)有金屬切削機床400萬臺左右，但現(xiàn)有的機床大多數(shù)服役年限較長,設備陳舊落后,功能嚴重不足,運運不能滿足現(xiàn)代生產的需要。</p><p><b>　　（2）、技術分析</b></p><p>　　在過去的幾十年,金屬切削機床的基本動作是原理變化不大。如今科學技術發(fā)展很快,特別是

8、計算機技術的發(fā)展，應用到機床控制系統(tǒng)上,不但能提高機床的自動化程度,而且能提高加工精度和表面質量。近年來,我國已經積極開展了對機床數(shù)控化再制造技術的研究,如武漢華中數(shù)控公司先后完成了50多家企業(yè)數(shù)百臺設備的數(shù)控化在制造。實踐證明。改造的機床滿足了科學技術的發(fā)展需要,提高了生產效率和產品精度,增大了設備的適應能力和型面的加工范圍(曲面、各種螺紋的加工等),利用日臻完善的經濟型數(shù)控系統(tǒng)及配套部件改造現(xiàn)有的普通機床的技術條件已經成熟。<

9、/p><p><b>　　（3）、市場分析</b></p><p>　　國內資料分析,訂購新的數(shù)控機床的交貨周期一般較長,往往不能滿足用戶的需要,而改造的數(shù)控機床能夠適應市場對產品多樣化和高精度的要求。因此得到了用戶廣泛的應用,機床的數(shù)控化改造已成為滿足市場需求的主要補充手段,對中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。</p><p><b>

10、　?。?）、經濟分析</b></p><p>　　由于新型機床價格昂貴,一次性投資巨大,如果把舊機床設備全部用新型機床替換。要花費大量的資金,而替換下的機床又會閑置起來造成巨大浪費,若采用數(shù)控技術對舊機床加以改造和購買機床相比,則可省50%以上的資金,一套經濟型數(shù)控裝置的價格僅為全功能裝置的1/3到1/5。一般用戶都能承擔的起,這為資金緊張的中小型企業(yè)的技術改造開辟了新路,也對實力雄厚的大型企業(yè)產生了

11、較大的吸引力。</p><p><b>　?。?）、生產分析</b></p><p>　　在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中,中小批量甚至單件生產,個性化的產品占有相當大的比重,尤其是我國加入世貿組織后,成為世界性的加工基地,產品出口的增長迅速,從低附加值、勞動密集型產品逐步過度到高附加值的精密型零件的出口，高精度的數(shù)控機床起了重要的作用。數(shù)控機床是最能適應這種生產需要的。<

12、/p><p><b>　?。?）、重要性分析</b></p><p>　　以數(shù)控機床為代表的現(xiàn)代基礎機械是制造實現(xiàn)生產現(xiàn)代化的重要設備，數(shù)控技術水平的高低和機床的數(shù)控化率，數(shù)控設備的擁有量已成為衡量一個國家現(xiàn)代工業(yè)化水平的重要標志。</p><p><b>　?。?）、綜合分析</b></p><p>

13、　　數(shù)控技術用于機床的改造是建立在微電子技術與傳統(tǒng)技術相結合的基礎上，具有高可靠性、柔性強，易于實現(xiàn)機電一體化、經濟性可觀等特點。為此，在舊機床上進行數(shù)控化改造可以提高機床的使用性能、降低生產成本、用較少的資金投入而得到較大的經濟效益。</p><p>　　2、CA6140車床簡介</p><p>　　CA6140車床是一種機械結構比較復雜而電氣系統(tǒng)簡單的機電設備，是用來進行車削加工的機床

14、。在加工時，通過主軸和刀架運動的相互配合來完成對工件的車削加工。車床的種類很多，按其用途和結構的不同，可分為臥式車床、落地車床、立式車床、仿形車床、轉塔車床、多刀半自動車床、自動車床等。</p><p>　　2.1 CA6140車床概述</p><p>　　一、機床的組成和主要技術參數(shù)</p><p><b>　　1、機床的組成</b><

15、/p><p>　　CA6140車床的主要組成部件由圖1所示。</p><p>　?。?）、主軸箱 主軸箱1是一部件，由箱體、主軸、傳動軸、軸上傳動件、變速操縱機構、潤滑密封件等組成。主軸通過前端的卡盤或者花盤帶動工件完成旋轉作主運動，也可以安裝前尖頂通過撥盤帶動工件旋轉。</p><p>　?。?）、刀架 四方刀架裝在小滑板上，而小滑板裝在中滑板上，縱滑板可沿床身導

16、軌縱向移動，從而帶動刀具縱向移動，用來車外圓、鏜內孔等。而中滑板相對于縱滑板作橫向移動，用來帶動刀具加工端面、切斷、切槽等。小滑板可相對中滑板改變角度后帶動刀具斜進給，用來車削內外短錐面。</p><p>　?。?）、尾座 尾座3可沿其導軌縱向調整位置，其上可安裝頂尖支撐長工件的后段以加工長圓柱體，也可以安裝孔加工刀具加工孔。尾座可橫向作少量的調整，用于加工小錐度的外錐面。</p><p&g

17、t;　　（4）、進給箱 進給箱8內裝有進給運動的傳動及操作裝置，通過改變進給量的大小，可改變所加工螺紋的種類及導程。 </p><p>　?。?）、床身及床腿 床身4是機床的支承件，它安裝在左床腿7和右床腿5上并支承在地基上。床身上安裝著機床的各部件，并保證它們之間具有要求的相互準確位置。床身上面有縱向運動導軌和尾座縱向調整移動的導軌。</p><p>　?。?）、溜板箱 溜板箱6

18、與縱向滑板（床鞍）相連，溜板箱內裝有縱、橫向機動進給的傳動換向機構和快速進給機構等。</p><p>　　2、CA6140車床的主要技術參數(shù)，如表1。</p><p>　　表1 CA6140車床的主要技術參數(shù)</p><p>　　2.2 CA6140車床的加工范圍及特點</p><p><b>　　一、加工范圍</b>

19、</p><p>　　CA6140車床的工藝范圍很廣，它能完成車削內外圓柱面、圓錐面、車削端面、各種螺紋、成形回轉面和環(huán)形槽等多種多樣的加工工序。也可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。其典型表如圖2所示。CA6140車床主運動由工件隨主軸旋轉來實現(xiàn)，而進給運動由刀架的橫向動來完成。由于機械產品中回轉表面的零件很多。車床的工藝范圍又較廣泛，因此CA6140車床使用十分廣泛。</p>

20、<p>　　二、CA6140車床的加工特點</p><p>　?。?）、加工范圍較大。 </p><p>　?。?）、加工時，主運動是工件和旋轉運動，進給運動是刀具的縱向和橫向移動。</p><p>　?。?）、正常情況下，在車削加工過程中，切削力比較穩(wěn)定，加工比較平穩(wěn)。</p><p>　?。?）、在車削加工過程中切屑和刀具之間

21、的劇烈擠壓和摩擦，以及刀具與工件之間的摩擦，產生了大量的切削熱，但大部分熱量被切屑帶走，所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。</p><p>　?。?）、在一般情況下，這種機床多用于粗加工和半精加工。</p><p>　　2.3 CA6140車床的傳動系統(tǒng)分析</p><p>　　CA6140車床的傳動西統(tǒng)，由主運動傳動系統(tǒng)、車螺紋進給傳動系統(tǒng)組成，見

22、圖3。</p><p><b>　　一、主運動傳動系統(tǒng)</b></p><p><b>　　1.傳動路線表達式</b></p><p>　　寫傳動路線表達式的方法是“抓兩頭帶中間”，即將首件通過中間傳動件將末端件聯(lián)系起來，對于CA6140型臥式車床主運動傳動鏈來說，即從主電動機經Φ130mm帶輪帶動Φ230mm帶輪，從而帶

23、動Ⅰ軸，Ⅰ軸上有雙摩擦離合器M1，M1向左結合，左邊的z51、z56雙聯(lián)齒輪與Ⅰ軸一起轉動，通過兩對傳動副「，」傳動Ⅱ軸實現(xiàn)主軸正轉。M向右結合，由z50與Ⅰ軸一起轉動，z50通過Ⅶ軸z34傳動Ⅱ軸上的z30實現(xiàn)主軸反轉。M1處于中間，則Ⅰ軸空轉，即不傳動左邊的z51和z56，也不傳動右邊的z50，Ⅱ軸的運動通過Ⅱ——Ⅲ軸之前的三對傳動副「，，」傳動Ⅲ軸，Ⅲ軸有兩條路線可傳動主軸，即通過Ⅵ 軸上的M，M向左滑移至z63與z50嚙合，使得

24、Ⅲ軸通過﹝，﹞ 直接傳動主軸Ⅵ軸，實現(xiàn)主軸高速轉動，即為450～1400r/min;若M向右結合，Ⅲ軸通過﹙，﹚傳動Ⅳ軸，Ⅳ軸通過﹝，﹞傳動Ⅴ軸，Ⅴ軸通過 傳動Ⅵ軸（主軸）</p><p>　　二、車螺紋進給傳動系統(tǒng)</p><p>　　CA6140型臥式車床的螺紋進給傳動系統(tǒng)可車削米制，模數(shù)制，英制和徑節(jié)制4種標準螺紋，另外還可以加工大導程螺紋，非標準螺紋及較精密螺紋以及右旋，左旋螺紋。

25、</p><p>　　車制螺紋時，刀架通過車螺紋傳動鏈得到運動，兩端件——主軸，刀架之間必須保持嚴格的運動關系，即主軸每轉一周，刀具移動一個被加工螺紋的導程L。車螺紋傳動鏈運動平衡式為：</p><p><b>　　=L</b></p><p>　　式中U為主軸至絲杠間全部傳動機構的總傳動比；L絲為機床絲杠的導程，CA6140型車床的絲杠導程L

26、絲=12mm；L為工件螺紋的導程（mm）。</p><p>　　三、縱向、橫向進給機構</p><p>　　車削內、外圓柱表面時，可使用機動的縱向進給車削端面時，可使用機動的橫向進給。為了減少絲杠的摩孫和便于操作，保證螺紋傳動鏈的精度，機動進給傳動鏈不用絲杠及開合螺母傳動。機動進給是由光杠XIX經溜板箱傳動。從主軸VI至進給箱軸XVII上滑移齒輪Z28處于左位，使 脫開，從而切斷進給箱與絲

27、杠的聯(lián)系。運動由齒輪副及聯(lián)軸節(jié)傳至光杠XIX，再由光杠通過溜板箱中的傳動機構，分別傳至齒輪齒條機構或橫向進給絲杠XXVII，使刀架做縱向或橫向機動進給。溜板箱內的雙向齒式離合器及分別用于縱、橫向機動進給運動的接通、斷開及控制進給方向。CA6140型臥式車床可以通過4種不同的傳動路線來實現(xiàn)機動進給運動，從而獲得縱向和橫向進給量各64種。以同樣傳動路線傳動時，橫向進給量為縱向進給量的一半。</p><p>　　1.縱

28、向機動進給量(32種)</p><p>　　2.橫向機動進給量(64種)</p><p>　　橫向機動進給量為縱向機動進給量的一半。</p><p><b>　　四、刀架的快速移動</b></p><p>　　在CA6140車床上加工零件時，為了縮短輔助時間，提高生產效率：刀架可實現(xiàn)機動縱向、橫向快速移動。按下快速移動按

29、鈕（點動控制），快速電機（0.25kw，2800rpm）經齒輪副13/29使軸XX高速轉動，再經蝸桿副4/29及溜板箱內的轉換機構，使刀架實現(xiàn)縱向或橫向的快速移動，快速移動的方向由溜板箱內的雙向離合器M8及M9控制。</p><p>　　3、縱向進給系統(tǒng)的設計</p><p>　　縱向（Z軸）進給系統(tǒng)改造</p><p>　　縱向進給傳動系統(tǒng)的改造如圖2 所示?？v向

30、步進電機1 通過一對減速齒輪2 把動力傳遞給縱向滾珠絲杠3，再由滾珠絲杠螺母副拖動工作臺4 做往復移動。原車床的進給箱保留，滾珠絲杠左端仍然采用原固定支承結構，支撐軸6 通過套筒聯(lián)軸器5與滾珠絲杠相連，這種聯(lián)軸器用2 個互相垂直的錐銷將支撐軸與絲杠聯(lián)接起來，結構簡單，徑向尺寸小，可防止被連接軸的位移和偏斜帶來的裝配困難和附加應力。如圖3 所示，滾珠絲杠右端仍利用原有的滑動軸承支承座4，通過一對深溝球軸承1 實現(xiàn)徑向支承，絲杠左端通過一對

31、圓螺母（圖中未畫出） 實現(xiàn)滾珠絲杠的預拉伸和鎖緊。因此縱向滾珠絲杠的支承形式為一端固定，一端浮動，三點支承。滾珠絲杠采用雙螺母螺紋預緊方式消除絲杠和螺母間的間隙，調整方便。步進電機通過消隙齒輪2 減速，減速器輸出軸用套筒聯(lián)軸器6 與絲杠3 （見圖2）聯(lián)接，固定銷3 防止減速器轉動。</p><p>　　圖2 　縱向進給系統(tǒng)圖</p><p>　　1. 縱向步進電機　2. 減速齒輪　3. 縱

32、向滾珠絲杠　4. 工作臺</p><p>　　5. 套筒聯(lián)軸器　6. 支撐軸</p><p>　　圖3 　縱向步進電機裝配圖</p><p>　　1. 深溝球軸承　2. 消隙齒輪　3. 固定銷　4. 滑動軸承支承座　</p><p>　　5. 圓螺母　6. 套筒聯(lián)軸器</p><p>　　滾珠絲杠3 （見圖2） 仍安裝

33、在原滑動絲杠的空間位置，其螺母副通過支架1 （見圖4） 安裝在床鞍的底部，如圖4 所示。支架做成可移動的形式方便裝配，絲杠位置調整好后，由螺釘擰緊。</p><p>　　圖4 　縱向滾珠絲杠裝配圖</p><p>　　1．支架　2. 絲杠托架　3. 縱向滾珠絲杠　4. 絲杠防護罩　</p><p>　　5. 大拖板 6. 過渡板</p><p&g

34、t;　　縱向進給系統(tǒng)主要分為切削力的計算、滾珠絲杠副的選擇、減速齒輪的設計、步進電機的確定等。</p><p>　　操作步驟為：拆除原CA6140車床的傳動機構（進給箱、溜板箱、傳動絲杠、光杠、操作絲杠），利用原機床進給箱的安裝孔和銷釘孔，安裝步進電機減速箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置，兩端仍采用原固定方式（一端固定、一端浮動）。由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，所以縱向進給機構整體剛性優(yōu)于從前，所以采用一級

35、齒輪減速裝置。</p><p><b>　　已知條件，如表2：</b></p><p><b>　　表2 已知條件</b></p><p>　　根據機床精度要求選擇脈沖當量，縱向：0.01mm/步，橫向為縱向的一半，即0.005mm/步。</p><p><b>　　一、切削力的計算 &

36、lt;/b></p><p>　　車床的主電動機最大切削功率P=PηK</p><p>　　式中 P——主電動機功率，CA6140車床P=7.5KW</p><p>　　η——主傳動系統(tǒng)效率，一般為0.6～0.7，取η=0.65</p><p>　　K——進給系統(tǒng)功率總效率 取K=0.96</p><p>

37、　　∴P=7.5×0.65×0.96=4.68KW</p><p><b>　　又∵切削力P= </b></p><p>　　式中 F——主切削力（N）</p><p>　　V——最大切削速度（m/min）。按用硬質合金刀具半精車剛件的速度V=100m/min</p><p>　　在外圓車削中：

38、F=（0.15～0.7）F=2808×0.6=1684.8N</p><p>　　F=（0.1～0.6）F=2808×0.5=1404N</p><p>　　二、滾珠絲杠副的設計及選型</p><p>　　1、滾珠絲杠副的工作原理及特點 </p><p>　　在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。滾珠絲杠副

39、是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副，其結構原理如圖4所示。為防止?jié)L珠在工作過程中從螺母兩端掉出，在螺母的螺紋滾道4上裝有擋滾珠器2（又叫回珠器或反向器）?；芈饭艿?將滾珠3引回，構成滾珠連續(xù)工作的循環(huán)通道。</p><p>　?。?）、滾珠絲杠副具有如下優(yōu)點：</p><p>　?、?、傳動效率高：滾珠摩擦的摩擦損失小，傳動效率η=0.92～0.94，是普通滑動絲杠的34倍（η

40、=0.20～0.40）。</p><p>　?、?、摩擦力?。阂蜢o、動摩擦因數(shù)小，因而傳動靈敏、運動平穩(wěn)、低速不易爬行、隨動精度和定位精度高。</p><p>　?、邸⒖深A緊：經預緊后可消除軸向間隙。有助于定位精度和剛度提高，既使反向也沒有空行程，反向定位精度高，且傳動平穩(wěn)。</p><p>　?、苡锌赡嫘裕阂蚰Σ烈驍?shù)小，所以不僅可將旋轉成直線運動，也可將直線運動轉換

41、為旋轉運動，絲杠可螺母既可作為主動件，也可作為從動件。</p><p>　?、?、使用壽命長：滾珠絲杠副采用優(yōu)質合金鋼制成，去滾道表面淬火硬度達60-60HRC，表面粗糙度值小，而且是滾動摩擦，故磨損很小、使用壽命長。</p><p>　　因為滾珠絲杠副具有這些優(yōu)點，所以進給系統(tǒng)我選擇滾珠絲杠副</p><p>　?。?）、滾珠絲杠副的缺點是：</p>

42、<p>　?、佟⒅圃旃に噺碗s，成本高：滾珠絲杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙要求高，故制造成本高。如絲杠螺母上的螺旋槽滾道一般都要求削成形表面，工藝復雜。</p><p>　　②、不能實現(xiàn)自鎖：由于起摩擦因數(shù)小而不能自鎖，特別是垂直（立式）絲杠，由于自重和慣性或因突然停斷電而容易造成主軸箱等下滑，所以需要添加制動裝置。</p><p>　　2、滾珠絲杠副的循環(huán)方式<

43、;/p><p>　　常用的循環(huán)方式有外循環(huán)和內循環(huán)兩大類，滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)：始終與絲杠保持接觸的稱為內循環(huán)。</p><p><b>　　3、滾珠絲杠的安裝</b></p><p>　　為提高傳動剛度，選擇合理的支承結構并正確安裝很重要。滾珠絲杠主要承受向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重，因此滾珠絲杠的軸向精度和剛度

44、要求較高。在安裝時，應注意調整絲杠間隙，可用百分表測出具體的間隙所在。</p><p><b>　　4、珠絲杠副的選用</b></p><p>　　滾珠絲杠副的選擇主要是工件負載必小于滾珠絲杠的額定動負載Cm(N)即必須滿足C<Cm。</p><p>　　5、滾珠絲杠的承載能力的計算</p><p>　　選擇縱向進

45、給為綜合導軌，計算絲杠的最大軸向進給切削里Fm</p><p>　　又因為Fm=KFf+f’(Fc+w)</p><p>　　式中Ff、Fp、Fc——切削分力（N）</p><p>　　K——顛覆里矩影響取K=1.15</p><p>　　F’——導軌上的摩擦因數(shù)取f’=0.16</p><p>　　W——移動部件的重

46、量（N）</p><p>　　代入式中：Fm=kFf+f’(fc+w)</p><p>　　=1.15×1684.8+0.16×(2808+800)</p><p><b>　　=2514.8N</b></p><p><b>　?。?）、壽命L</b></p>&

47、lt;p>　　最大切削里F的進給速度Vs可取最高進給速度的1/2——1/5（取為1/2），縱向最大進給速度為0.6m/min,絲杠導程Lo=6mm，則絲杠轉速為：n=</p><p>　　絲杠使用壽命時間一般為15000h，則絲杠的計算壽命L為</p><p><b>　　L=</b></p><p><b>　?。?）、載荷C

48、m</b></p><p>　　當量動載荷Cm選用滾珠絲杠直徑do時，必須保證絲杠工作時，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運轉10轉后，在它的滾珠上下產生疲勞點濁現(xiàn)象。這個軸向負載的最大值Cm，即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當量動載荷Cm</p><p><b>　　式中：——運轉系數(shù)</b></p><p><b>　　—

49、—精度系數(shù)</b></p><p>　　∴==14908.11N</p><p>　　根據C<Cm的原則，查 《機械設計手冊》化學出版社出版，第三章第3卷，（P12-21）選取滾軸絲桿的型號為：CMD4006-2.5E左，坐標直徑為40mm，即外循環(huán)，齒差調隙式，一圈2.5列。滾珠直徑為39.69mm，導程為6mm，摩擦級選用5級，螺紋升角r=arctag（L/d）=ar

50、ctg（6mm/×40）=arctg0.047=.</p><p><b>　?。?）、傳動功率</b></p><p>　　滾軸絲桿副的傳動功率為：=tgr/tg（r+）==0.94</p><p>　　式中：r——絲杠的螺紋升角</p><p>　　——摩擦角。滾動絲桿副的滾動摩擦因數(shù)f=0.003，摩擦角

51、約等于10′所以=10′</p><p><b>　　（4）、穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　臨界壓縮載荷，對于受壓的細長的滾軸絲桿，應驗算其承受最大軸向壓縮載荷Fmax時是否會產生縱向彎曲。</p><p>　　式中 E——絲桿材料彈性量，對綱E=2.06×10N/m</p><p>　　L——絲杠

52、兩支承端距離（m），L=1.5m;</p><p>　　f——絲杠的支承方式系數(shù)，f=2.00</p><p>　　f——許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，f=3</p><p>　　I——絲杠截面慣性矩（m） I= = =0.001m</p><p>　　d——絲杠螺紋底徑（m），d=d-1.02d=40-1.02×3.969=36.02mm.

53、</p><p>　　∴==2256.75N</p><p><b>　　（5）、剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的軸向變形會影響進給系統(tǒng)的定位精度及運動平穩(wěn)性，因此驗算滿載時候的軸向變形量。</p><p>　?、?、絲杠的拉伸或壓縮變形量</p><p>　　在總變形量中占的比重

54、教大</p><p>　　式中--滾珠絲杠支撐間的受力長度(mm)</p><p>　　--滾珠絲杠的導程(mm)</p><p>　　--在工作載荷作用引起的導程變化量(mm)</p><p><b>　　又∵</b></p><p>　　式中--軸向平衡載荷</p><p&

55、gt;　　--材料彈性模量 鋼=</p><p>　　--滾珠絲杠橫截面積 A==</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　“+”號用于拉伸。由于兩端均采用角接觸球軸承且絲杠又進行了預緊，故其拉壓剛度端固定的絲杠提高四倍。其

56、實際變形為。</p><p>　?、?、滾珠與螺紋接觸變形量</p><p>　　此項變形占總變形量的比重也教大，當對絲杠加有預緊力且預緊力為軸向最大載荷的1/3時，之值可減少一半，</p><p><b>　　又∵</b></p><p>　　式中 ——軸向工作載荷（N）</p><p>&l

57、t;b>　　——預緊力</b></p><p><b>　　——滾珠直徑</b></p><p>　　——滾珠數(shù)量其為圈數(shù)K列數(shù)Z每圈螺紋滾道內的滾珠數(shù)</p><p><b>　　外循環(huán)Z=</b></p><p>　　d——滾珠絲杠公稱直徑</p><p&g

58、t;<b>　　= </b></p><p>　　據上所訴，實際變形量為: =0.009</p><p>　?、?、支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形</p><p>　　支撐滾珠絲杠的軸承為8107型推力軸承，幾何參數(shù)d =35mm，滾球直徑 滾動體數(shù)量=18 軸承的軸向接觸變形為：</p><p><b>　

59、　mm</b></p><p>　　因施加預緊力，故實際變形量</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　注意單位為k</b></p><p>　　∴總變形量=++=0.0044++0041+0.003758=0.012258</p><p

60、>　　又有前面已知條件可得：0.012258mm＜0.015mm的定位精度。</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　6、減速齒輪的設計</b></p><p>　　根據機床設計的要求，縱向進給脈沖當量為0.01mm，滾珠絲杠導程L=6mm，及初選的步進電動機的步距角0.75，傳動

61、比為</p><p>　　因為I<5,故可為一級齒輪傳動。I==</p><p>　　因進給運動齒輪受力不大。根據《機械設計基礎》選取第一系列中的模樹m=2壓力角=20</p><p>　　∴d=M×z=2×32=64mm</p><p>　　分度圓直徑：=+2=m(+2)=2(32+21)=68 mm</p&

62、gt;<p>　　=+2=m(+2)=2(40+21)=84㎜</p><p>　　齒頂高系數(shù)，我國標準規(guī)定：m≥1㎜時，正常齒制=1</p><p>　　齒根圓徑 = -=m(-2-2)=2(322-20.25)=59</p><p>　　= -=m(-2-2)=2(402-20.25)=75.</p><p>　　頂隙系數(shù)

63、 我國標準規(guī)定：≥1 mm時，正常齒制=0.25</p><p>　　齒寬b=為了減小加工量，也為了裝配和調整方便，大齒齒寬應小于齒輪齒寬，取，則</p><p><b>　　取=1 所以 </b></p><p>　　所以減速齒輪參數(shù)為：</p><p>　　大小齒輪的材料均為40合金鋼，考慮到對傳動要求和制造

64、方便采用直齒傳動從動齒輪齒輪錯齒輪法消除和間隙，熱處理采用調壓處理，小齒輪硬度，大齒輪：硬度</p><p>　　三、步進電動機的選擇</p><p>　　1、計算負載慣量的意義</p><p>　　慣量匹配條件：慣量匹配是指進給系統(tǒng)負載慣量與伺服電動機轉子慣量相匹配。 條件是：1〈〈4</p><p>　　式中：——伺服電動機轉子的轉動

65、慣量（）可有伺服電動機技術手冊查出。</p><p>　　J——負載慣量（），即進給系統(tǒng)（傳動軸、齒輪、工作臺等）折算到伺服電動機上全部負載轉動慣量。</p><p><b>　　2、負載慣量的計算</b></p><p>　　參考同類型機床，初步選用反應式步進電動機150BF002，其電動機轉動慣量=10。傳動系統(tǒng)折算到步進電動機軸上的等效轉

66、動慣量為：</p><p>　　（1）、齒數(shù)Z、Z折算到步進電動機軸上的轉動慣量為：</p><p>　?。?）、絲杠折算到步進電動機軸上的轉動慣量</p><p>　　從表查得1m的絲杠的=15.45</p><p>　　∴J=15.45×1.5=23.175</p><p>　?。?）、等效轉動慣量為&l

67、t;/p><p><b>　　J=J+ </b></p><p>　　=3.21+ (=22.531</p><p>　　3、負載轉矩計算及最大靜轉矩的選擇</p><p>　　機床在不同的共況下，其所需轉矩不同，</p><p>　?。?）、快速空載起動時所需轉矩是：</p><

68、p>　　將已知數(shù)據代入，=500r/min</p><p>　　考慮了電動機轉子的轉動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機軸上的總轉動慣量 J=J+J=10+22.531=32.531</p><p>　　M×=567.77N </p><p>　　折算到電動機軸上的摩擦力矩</p><p>　　=55.15 N.cm

69、</p><p><b>　　附加摩擦力矩</b></p><p>　　=3.259N.cm</p><p>　　則M=M+M+M=567.77N.cm+55.15N.cm+3.259N.cm=626.179N.cm</p><p>　　（2）、快速移動時所需力矩M</p><p>　　M=M+M

70、=55.15N.cm+3.259N.cm=58.409N.cm</p><p>　　（3）、最大切削負載時所需力矩M</p><p>　　=M+M+=55.15N.cm+3.259 N.cm+134.14N.cm=192.549N.cm</p><p>　　從上面計算看出M、M、M三種情況下，以快速空載起動時所需轉矩最大，以此項作為初選步進電動機的依據。</p

71、><p>　　查資料得，步進電機為五項十帕時， </p><p>　　步進電動機最大靜轉矩=</p><p>　　按次最大靜力矩，150BF002型步進電機最大靜轉距為13.72大于所需最大靜力矩，可作為出選型號。但還得考慮電機起動頻率特性和運行矩頻特性。</p><p>　　步進電機的空載起動頻率：</p><p>　　

72、150BF002型反應式步進電動機允許的最高空載啟動頻率為2800，允許的最高空載運行頻率為8000。</p><p>　　由圖5步進電動機起動矩頻特性可看出，當步進電動機起動時，f起=2500HZ時，M=100N·㎝，遠遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩（633.84N·㎝），直接使用會產生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（可用軟件實現(xiàn)），將起動頻率降到1000HZ時，起動扭矩可增高到58

73、8N·㎝，然后在電路上再采用高低壓驅動電路，可將步進電動機輸出轉矩擴大一倍左右。</p><p>　　當快速運動和切削進給時，由150BF002步進電機起動矩頻特性圖18（b）知該電動機能滿足要求，根據上述計算綜合分析，縱向進給系統(tǒng)采用150BFOO2步進電動機能滿足要求。</p><p><b>　　設計心得</b></p><p>

74、;　　課程設計這一個星期來收獲頗豐，課程設計讓我對書本上的知識有了更深的理解，也讓我把書本上學到的知識更好的應用到實際上來。這些對于我以后的工作或學習都會起到很大的促進作用！</p><p>　　一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了

75、運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。</p><p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．</p><p>　　具體的來說，在課程設計

76、中我知道了如何從接到一個新課題到一步一步分析，提出解決方案。再執(zhí)行提出的方案，最后形成成果。也知道了如何在遇到難題時調動自己的知識儲備來分析解決難題。還讓我知道了怎樣獲取想要的急需的信息和知識。</p><p>　　在做設計的過程中，我學會了熟練運用AutoCAD軟件，并按時完成了所要完成的任務。通過這次課程設計，本人在多方面都有所提高。通過這次課程設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識，從而培養(yǎng)和提高

77、學生獨立工作能力，鞏固與擴充了課程所學的內容，掌握CA6140普通車床數(shù)字化改造設計的方法和步驟，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。</p><p>　　在這次設計過程中，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。</p><p>　　在本次設計過程中最應該感謝的是

78、我們的指導老師！這一星期來xx老師一直不辭辛苦的耐心的給我們講解，給我們演示，多方面給予我們支持。在他的幫助下，我克服了設計中遇到許多難題，也少走了許多彎路。從老師身上我們不僅僅是獲取到專業(yè)知識，更重要的是我們學到了誨人不倦、盡職盡業(yè)、一絲不茍的工作態(tài)度，這對一個工科學生來說是非常寶貴的！同學們也給了我很大的幫助和啟發(fā)，在此一并對他們表示深切的謝意。同時感謝對我?guī)椭^的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。 &l

79、t;/p><p>　　由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].《機床設計手冊》.機械工業(yè)出版社.第三卷</p><p>　　[2].《機械設計手冊》. 化學工業(yè)出版社.第三

80、版.第三卷 </p><p>　　[3].《機電一體化設計手冊》. 機械工業(yè)出版社.第二卷</p><p>　　[4]. 隋明陽.《機械設計》.機械工業(yè)出版社 </p><p>　　[5]. 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編.《數(shù)控技術》.機械工業(yè)出版社 .2005</p><p>　　[6]. 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編.《機械制造基礎》.機械工業(yè)出

81、版社.2005</p><p>　　[7]. 丁樹模主編.《機械工程學》.機械工業(yè)出版社. 2005</p><p>　　[8]. 鄭曉峰主編.《數(shù)控原理與原理》.機械工業(yè)出版社.2003</p><p>　　[9]. 陳富安主編.《數(shù)控原理與原理》.人民郵電出版社.2006</p><p>　　[10]. 李雪梅主編.《數(shù)控機床》.電子工業(yè)