買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘 要 數(shù)控機(jī)床以它生產(chǎn)效率高、可加工零件多樣化的特點(diǎn)，越來(lái)越顯示出它的優(yōu)越性，然而，很多資深的老企業(yè)還存在著許多原有的普通機(jī)床，如何將普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床，已成為機(jī)械加工設(shè)備改造工作的重點(diǎn)。 本文以 出了該機(jī)床數(shù)控化改造的方案并實(shí)施了改造。機(jī)械部分改造主要做了以下工作：將三個(gè)進(jìn)給方向的滑動(dòng)絲杠改為滾珠絲杠，用伺服步進(jìn)電機(jī)和減速齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給部分的調(diào)速，這樣不僅提高了傳動(dòng)效率而且可以實(shí)現(xiàn)快速定位和準(zhǔn)確的啟、停；數(shù)字控制系統(tǒng)選用南京華興數(shù)控設(shè) 備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 系統(tǒng)達(dá)到數(shù)字化控制各部件協(xié)調(diào)工作，而且成本低；電氣改造中取消原機(jī)床強(qiáng)電柜中的大量電氣元件，改用繼電器、接觸器以及伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的控制。對(duì)改造后的機(jī)床進(jìn)行了幾何精度和工作精度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果滿足機(jī)床的精度要求，根據(jù)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)床改造的可行性和可靠性，不僅加工范圍增大，同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加工效率。 與改造前相比，該機(jī)床的操作更加方便，大大降低了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，改造后的銑床可提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,該方案具有投資 少、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床；數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 on of to NC of 5230 of to of NC a of of to of C C is a of in by of s of s of is NC of C 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - I - 目 錄 1 題的研究目的和意義 1 文的選題及主要研究?jī)?nèi)容 2 要研究?jī)?nèi)容 2 控化改造的主要環(huán)節(jié) 3 通銑床數(shù)控化改造方案的設(shè)計(jì) 5 計(jì)要求 5 體改造方案 5 控銑床改造后技術(shù)參數(shù) 8 動(dòng)系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與計(jì)算 9 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9 向進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 向進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 進(jìn)電機(jī)的選擇 31 向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 31 向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 33 向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 34 床數(shù)控化改造的數(shù)控系統(tǒng) 36 控系統(tǒng)選型 36 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器選型 38 動(dòng)器選型 38 配器 39 大器 41 統(tǒng)連接 42 動(dòng)器信號(hào)輸入輸出 44 號(hào)輸入輸出 44 板開(kāi)關(guān)說(shuō)明 45 氣系統(tǒng)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 47 述 47 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 氣系統(tǒng)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 47 電柜的安裝與連接 48 5. 床改造驗(yàn)收 49 床外觀檢查 49 床的性能及數(shù)控功能的試驗(yàn) 49 床精度測(cè)試 51 結(jié) 論 55 附錄 A 數(shù)控機(jī)床操作指南 56 附錄 B 總體改造方案圖 62 附錄 C 縱向、橫向、垂向進(jìn)給裝配圖 63 附錄 D 機(jī)床部分電路圖 66 參考文獻(xiàn) 73 致謝 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 1 - 1緒論 1 1 課題的研究目的和意義 機(jī)械制造行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是其發(fā)展的先導(dǎo)。歷史的實(shí)踐已證明：先進(jìn)的制造裝備與先進(jìn) 的制造技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要的作用；而先進(jìn)的裝備與先進(jìn)的制造技術(shù)則正是由先進(jìn)的機(jī)械工業(yè)來(lái)提供的。 隨著消費(fèi)向個(gè)性化發(fā)展，單件小批量多品種產(chǎn)品占到 70% 80%，這類(lèi)產(chǎn)品的零件一般采用通用機(jī)床來(lái)加工。當(dāng)產(chǎn)品改變時(shí)，機(jī)床與工藝裝備均需作相應(yīng)的變換和調(diào)整，而通用機(jī)床的自動(dòng)化程度不高，基本上是由人工操作，難于進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和保證質(zhì)量。特別是一些曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿形機(jī)床或者借助劃線和樣板，用手工操作的方法來(lái)完成，其加工精度和生產(chǎn)效率會(huì)受到極大的影響。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來(lái)越合理，性能、精度和效率日 趨提高，因此對(duì)產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)設(shè)備（機(jī)床）也相應(yīng)提出了高性能、高精度與高自動(dòng)化的要求。為了解決單件小批量多品種產(chǎn)品在生產(chǎn)中日愈增加的質(zhì)量與效益矛盾，特別是復(fù)雜型面零件的加工生產(chǎn)問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用在機(jī)械加工中得到了廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)是制造大國(guó)，但不是制造強(qiáng)國(guó)。制造業(yè)水平 的 相對(duì)落后，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平差距大，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力弱，直接影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如汽車(chē)、拖拉機(jī)與家用電器的零件，為了提高產(chǎn)量和品質(zhì)，廣泛采用了組合機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線和自動(dòng)化車(chē)間來(lái)組織生產(chǎn)，但是這類(lèi)專(zhuān)用機(jī)床和生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn) 加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，更新產(chǎn)品和修改生產(chǎn)工藝不易、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)等缺點(diǎn)制約了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。我國(guó)現(xiàn)正處于從以勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)為主向以技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)為主的發(fā)展階段，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的需求會(huì)越來(lái)越大、越來(lái)越積極。盡管數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量多品種零件的加工問(wèn)題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率但從我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)來(lái)看，機(jī)床總量約 400萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 12萬(wàn)多臺(tái)，數(shù)控機(jī)床占有率不足 3，而一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早已達(dá)到 30以上 【 2】 。 逐步提高數(shù)控機(jī)床的占有率， 已經(jīng)成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)也是我國(guó)制造業(yè)發(fā)展所需要解決的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。提高機(jī)床數(shù)控率有兩個(gè)途徑：一是增加新的數(shù)控機(jī)床。買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 2 - 從目前企業(yè)面臨的情況看各企業(yè)均有大量的普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資較大，企業(yè)完全用數(shù)控機(jī)床替代是根本不可能的；二是對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床擁有量極大的國(guó)家，而且約有半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床，采取對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造來(lái)提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，投入少、收效大，是一個(gè)極其有效和實(shí)用的途徑，而且符合中國(guó)的國(guó)情，是企業(yè)必走之路。 文的選題及主要研究?jī)?nèi)容 要研究?jī)?nèi)容 為了使 度高、形狀復(fù)雜的零件，同時(shí)在加工過(guò)程中不僅可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且保證加工質(zhì)量以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本次設(shè)計(jì)對(duì) 約資金的同時(shí)，又能夠滿足生產(chǎn)需求。 設(shè)計(jì)的目的主要是以下幾個(gè)方面： 1、節(jié)約資源，降低數(shù)控化成本。利用原來(lái)的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，提高機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率。 2、實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬動(dòng)，從而可以提高零件加工精度，減小尺寸分散度，使裝配容易，不需再“修配”。 3、實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，效率可比傳 統(tǒng)機(jī)床提高三到七倍。 4、數(shù)控加工降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，減少工裝縮短新試品試制周期和生產(chǎn)周期，并對(duì)市場(chǎng)作出快速反應(yīng)。 通銑床進(jìn)行數(shù)控改造后，系統(tǒng)應(yīng)能控制主軸轉(zhuǎn)速并實(shí)現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)；控制工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；控制冷卻和潤(rùn)滑；通過(guò)鍵盤(pán)輸入加工程序；由顯示器顯示加工狀態(tài)等。 數(shù)控部分：機(jī)床中的主軸、冷卻、潤(rùn)滑和進(jìn)給等均需系統(tǒng)自動(dòng)控制，為此需設(shè)計(jì)接口轉(zhuǎn)換電路和強(qiáng)電控制電路。電器元件可保留使用原機(jī)床中的變壓器、自動(dòng)斷路器、接觸器等。拆除原電控箱，原位安裝改制后的電 控箱。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 3 - 機(jī)械部分： 銑床主要用于對(duì)中小型軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)及箱體類(lèi)零件的加工，改造后的機(jī)床可進(jìn)行銑、鉆等工序，可以加工各種斜面、溝槽。可適用于企業(yè)的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)，特別適用于工夾模具的制造。 數(shù)控化改造的主要環(huán)節(jié) 普通機(jī)床數(shù)控化改造主要從主傳動(dòng)部分、進(jìn)給傳動(dòng)部分、數(shù)控系統(tǒng)三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行方案制定和改造實(shí)施。 （ 1）主傳動(dòng)改造 主軸部件直接帶動(dòng)工件或刀具參加切削運(yùn)動(dòng)，它除承受本身重量外，還需承接較大的切削載荷，主軸本身的剛性和旋轉(zhuǎn)精度以及支撐的剛性都將直接影響 零件的加工精度，因此主軸部分的數(shù)控改造，首 先應(yīng)保證本身的剛性以及修復(fù)和提高本身的旋轉(zhuǎn)精度。 由于中、小型機(jī)床，本身價(jià)格較低，如果將其主傳動(dòng)改為交流變速，其費(fèi)用太高，因此，在一般情況下，為了降低改裝的費(fèi)用，保持機(jī)床的原有精度，主傳動(dòng)系統(tǒng)基本不變，保持原機(jī)床的手動(dòng)變速，改造后使主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分離，數(shù)控系統(tǒng)只用于控制主軸的起、停、升、降和正、反轉(zhuǎn)及冷卻液的開(kāi)、關(guān)。主傳動(dòng)系統(tǒng)仍采用原電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只是將主軸改裝成由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)滾珠絲杠帶動(dòng)的可升降主軸。 （ 2）進(jìn)給傳動(dòng)的改造 為了加工出符合要求的零部件，對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)的要求一般為 : 1、高精度即高的定位精 度和重復(fù)定位精度以及加工零件的綜合精度； 2、高品質(zhì)即響應(yīng)快，頻帶寬，動(dòng)靜態(tài)速降小，調(diào)速范圍寬； 3、高速度即能快速定位，以提高效率； 4、大功率即能輸出大的力矩和功率，以滿足加工要求； 機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，需將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，普通機(jī)床常采用普通絲杠，雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低 ( = 動(dòng)靜摩擦系數(shù)相差大，在低速時(shí)容易出現(xiàn)爬行，而數(shù)控機(jī)床要求進(jìn)給部分的移動(dòng)元件靈敏度好，精度高，反應(yīng)快，無(wú)爬行。采用滾珠絲杠副可能滿足要求。 綜上所述，我們選擇滾珠絲 杠傳動(dòng)，由于其高效率、溫升小、高精度、高速度、高剛性、可逆性、長(zhǎng)壽命、低能耗、同步性、高靈敏度、無(wú)間隙、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而得到買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 4 - 廣泛應(yīng)用，為了滿足數(shù)控機(jī)床高進(jìn)給速度、高定位精度、高平穩(wěn)性和快速響應(yīng)的要求，必須合理選擇滾珠絲杠副，并進(jìn)行必要的校核計(jì)算。 此外，從轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、最大靜轉(zhuǎn)矩和頻率等方面對(duì)縱、橫、垂向步進(jìn)電機(jī)分別進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而選擇縱、橫、垂向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算選擇縱、橫、垂向步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠之間配套的減速齒輪。 （ 3）電氣部分改造 機(jī)床的主軸、冷卻等均需系統(tǒng)自動(dòng)控制，為此需設(shè)計(jì)接口轉(zhuǎn)換電路 和強(qiáng)電控制電路。電器元件可保留原機(jī)床中的變壓器、自動(dòng)斷路器、接觸器等。拆除電控箱，原位安裝改造后的電控箱。此部分任務(wù)是確定控制方式、選擇伺服系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)控制方式基本上可以分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)三種方式。機(jī)床數(shù)控化改造選擇哪種方式，需根據(jù)具體情況決定。一般小型機(jī)床或精度要求較低的機(jī)床，多采用開(kāi)環(huán)控制方式，大、中型機(jī)床多采用半閉環(huán)控制方式。在機(jī)床數(shù)控化改造中，小型機(jī)床多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制精度和速度低。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 5 - 通銑床數(shù)控化改造方案的設(shè)計(jì) 計(jì)要 求 通銑床進(jìn)行數(shù)控化改造后，系統(tǒng)應(yīng)能控制主軸轉(zhuǎn)速并實(shí)現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)；控制工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；控制冷卻和潤(rùn)滑；通過(guò)鍵盤(pán)輸入加工程序；由顯示器顯示加工狀態(tài)等。 （ 1）銑頭裝能在垂直面內(nèi)作縱橫兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，便于加工各種復(fù)雜形狀的零件。 （ 2）主軸可以在垂直方向上下運(yùn)動(dòng)。 （ 3） X、 Y、 實(shí)現(xiàn)三軸任意兩兩聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行直線和圓弧插補(bǔ)。 X、 據(jù)設(shè)計(jì)要求，改造后的數(shù)控銑床應(yīng)具有以下功能： （ 1）提高 原機(jī)床加工工件時(shí)所能達(dá)到的精度； （ 2）能實(shí)現(xiàn)工件加工的自動(dòng)循環(huán)要求，縮短輔助時(shí)間，提高加工效率； （ 3）可以實(shí)現(xiàn)程序的存儲(chǔ)和編輯功能； （ 4）主傳動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速仍保持原機(jī)床的手動(dòng)變速； （ 5）可以在平面或空間范圍內(nèi)按設(shè)定曲線 (直線、圓弧等 )恒速或變速運(yùn)行； （ 5）控制系統(tǒng)可靠，擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自動(dòng)功能； （ 6）銑床總體造型要美觀、大方； 體改造方案 普通銑床經(jīng)過(guò)多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動(dòng)零件幾經(jīng)更換和調(diào)整，故障率仍然較高，采用傳統(tǒng) 的修理方案很難達(dá)到大修驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而且費(fèi)用較高。因此合理選擇改造方案是工作得以成功的主要環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的改造目的是要求機(jī)床穩(wěn)定可靠，以盡可能低的故障率運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，用來(lái)進(jìn)行改造的機(jī)床最好是七八成新的機(jī)床。 根據(jù)各機(jī)床制造廠對(duì)普通銑床進(jìn)行數(shù)控改造的主要形式，并結(jié)合現(xiàn)有型號(hào)和實(shí)際情況，擬定出以下兩種改造方案： 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 6 - 方案 （ 1）技改要點(diǎn) 主傳動(dòng)甩掉現(xiàn)有銑床主軸箱（包括主軸）、進(jìn)給箱等，只保留床身立柱、導(dǎo)軌、等，重新設(shè)計(jì)制造主軸（高轉(zhuǎn)速）及箱體。 進(jìn)給傳動(dòng)采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這一類(lèi)系統(tǒng)的位置檢測(cè)元件從機(jī)械傳動(dòng)鏈的中間取得 信號(hào)，檢測(cè)元件大多是裝在伺服電動(dòng)機(jī)后端或滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)端。由于位置反饋信號(hào)不包括滾珠絲杠螺母副及工作臺(tái)等執(zhí)行部件誤差因素影響，能獲得比閉環(huán)伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性好的控制特性，而且也較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)采用高分辨率的檢測(cè)元件，且半閉環(huán)外的傳動(dòng)部件 (滾珠絲杠副、導(dǎo)軌以及工作臺(tái)等工作部件 )又有足夠高的工作精度時(shí)，即使在半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床上也可以獲得較滿意的精度和運(yùn)動(dòng)速度。 但在加工使用中，環(huán)境溫度變化和滾珠絲杠工作溫度變化引起的熱變形，機(jī)械原點(diǎn)漂移等未消除時(shí)，常成為高精密加工的主要誤差因素。進(jìn)給箱變?yōu)榻涣魉欧姍C(jī)支撐箱，需重新設(shè)計(jì)制造； 三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)支撐件、聯(lián)接件，三絲杠支撐與溜板聯(lián)接件，電氣柜、防護(hù)罩等主要件需設(shè)計(jì)制作；各主要部件需裝配、安裝與調(diào)整。 （ 2）技術(shù)難點(diǎn) 主軸和主軸箱技術(shù)要求高，設(shè)計(jì)難度大，我們無(wú)設(shè)計(jì)條件、經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)時(shí)間，其制造難度也大，一般加工企業(yè)無(wú)法加工；三絲杠的支撐、聯(lián)接技術(shù)與安裝調(diào)整、工藝要求較高；三個(gè)伺服電機(jī)支撐、聯(lián)接技術(shù)要求較高。 改造后屬于半閉環(huán)系統(tǒng)控制，加工精度較高但改造費(fèi)用也需要較高。 方案 （ 1） 技改要點(diǎn) 主傳動(dòng)保留主軸箱、床身立柱、導(dǎo)軌，而甩掉現(xiàn)有銑床進(jìn)給箱。進(jìn)給傳動(dòng)采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)沒(méi)有檢查機(jī)械 運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)元件，即沒(méi)有來(lái)自位置傳感器的反饋信號(hào)。由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度和精度較低，運(yùn)動(dòng)中容易產(chǎn)生振蕩、丟步等現(xiàn)象，因此主要用于經(jīng)濟(jì)型或簡(jiǎn)易型數(shù)控機(jī)床，其精度和速度的提高受到限制。進(jìn)給箱變?yōu)椴竭M(jìn)電機(jī)支撐，需重新設(shè)計(jì)制造；三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)支撐件、聯(lián)接件，三絲杠支撐工作臺(tái)聯(lián)接件，電氣柜、防護(hù)等主要件需設(shè)計(jì)制作；各主要部件需裝配、安裝與調(diào)整。 （ 2）技術(shù)難點(diǎn) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 7 - 三絲杠的支撐、聯(lián)接技術(shù)與安裝調(diào)整工藝要求較高；三步進(jìn)電機(jī)支撐、聯(lián)接技術(shù)要求較高。 改造后屬于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)控制，加工精度相對(duì)低但改造費(fèi)用也需要較低。 根據(jù)以上兩種普 通機(jī)床數(shù)控化改造方案的比較， 經(jīng)過(guò)察看 及其性能指標(biāo)、工作狀況，采用價(jià)格相對(duì)較低的數(shù)控系統(tǒng)，并配以混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與滾珠絲杠螺母副對(duì) 床的 X、 Y、 并且參照數(shù)控銑床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體改造方案。 1、基本保留機(jī)床原主軸的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，主軸的正、反轉(zhuǎn)以及啟動(dòng)、停車(chē)的由數(shù)控系統(tǒng)控制； 2、拆除機(jī)床工作臺(tái)的 X、 Y、 Z 軸原進(jìn)給系統(tǒng)，將滑動(dòng)絲杠副更換為滾動(dòng)絲杠副，并改裝減速齒輪、選用伺服電機(jī)。 3、數(shù)控系統(tǒng)選用 南京華興數(shù)控設(shè)備有限責(zé)任公司 4、電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中使用步進(jìn)電機(jī)，由于改造設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足需要的前提下，對(duì)于機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本。 （ 1）床身：床身采用分離式結(jié)構(gòu)，立柱和底座用螺栓連接，立柱正面的燕尾導(dǎo)軌，用于安裝垂直移動(dòng)的升降臺(tái)。立柱后面安裝電氣箱，床身底座上安裝升降臺(tái)垂直移動(dòng)絲杠座。 （ 2）進(jìn)給箱：拆除原手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，改用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪副傳動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)，脈沖當(dāng)量為 給由數(shù)控系統(tǒng)控制。 （ 3）主軸進(jìn)給：主軸進(jìn)給由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪副帶動(dòng)滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)，脈沖當(dāng)量為 軸錐孔的錐度為 于安裝彈簧夾頭和鉆夾頭，夾頭用拉桿拉緊在主軸錐孔內(nèi)。 （ 4）工作臺(tái)：整個(gè)部件靠升降臺(tái)支撐在立柱正面的燕尾槽和垂直升降滾珠絲杠上，升降臺(tái)頂面的燕尾導(dǎo)軌和滑板相配，滑板上的燕尾導(dǎo)軌于工作臺(tái)相配。工作臺(tái)縱橫兩向運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪副帶動(dòng)滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)，脈沖當(dāng)量為 （ 5）冷卻部分：冷卻部分由切削液泵、出液泵、回液管、開(kāi)關(guān)及噴嘴等組成。切削液泵安裝在機(jī)床底座的內(nèi)腔里，將切削液從底座內(nèi)儲(chǔ)液池泵至出液管，在經(jīng)噴嘴噴出，買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 8 - 對(duì)切削區(qū)進(jìn)行冷卻。 （ 6）潤(rùn)滑部分：潤(rùn)滑部 分采用機(jī)動(dòng)潤(rùn)滑方式，用潤(rùn)滑油泵通過(guò)分油器對(duì)主軸套筒、刀軌 及滾珠絲杠進(jìn)行潤(rùn)滑，以提高機(jī)床的使用壽命。 改造的三軸在機(jī)械上采用了滾珠絲杠通過(guò)齒輪副進(jìn)行傳動(dòng)聯(lián)接；工作臺(tái)進(jìn)行貼塑處理；滾珠絲杠和工作臺(tái)潤(rùn)滑采用手動(dòng)泵注入，整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械零部件加工、機(jī)床大修及整機(jī)的安裝和調(diào)試等。改造后機(jī)床傳動(dòng)示意圖如圖 圖 動(dòng)系統(tǒng)示意圖 控銑床改造后技術(shù)參數(shù) 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)參數(shù)包括銑床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需的參數(shù)。 工作臺(tái)工作面：長(zhǎng)度 1220寬度 300工作臺(tái)最大行程：縱向（ 550橫向（ 320是導(dǎo)軌？ 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 9 - 垂向（ 380量 3 16 65主軸孔錐度 軸端面至工作臺(tái)面距離 40 420主軸中心線至垂直導(dǎo)軌距離 170 780主軸轉(zhuǎn)速范圍 60 4000r/臂行程 590搖臂回轉(zhuǎn)角度 360 銑頭電機(jī) 控系統(tǒng)總功率 360w 機(jī)床外型尺寸（長(zhǎng) 寬 高） 1420 1780 2187機(jī)床凈重 1500改造后，設(shè)備的操作改由系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加工和柔性加工，加工精度也得到了提高。同時(shí)，使設(shè)備的故障率明顯降低，維護(hù)費(fèi)用也減少了，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也跟著減輕，而工作效率得到了極大的提高，從前一些無(wú)法加工的工件，現(xiàn)在也可以加工了?？傊摍C(jī)床改造后的可靠性和加工效率得到了很大提升，避免了人為因素的影響。整個(gè)改 造所用費(fèi)用少、見(jiàn)效快，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期的目的。 動(dòng)系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與計(jì)算 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 根據(jù)簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)，對(duì)高速鋼圓柱銑刀，銑削力的計(jì)算公式為： 0( （ 2 應(yīng)在參考文獻(xiàn)中列出 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 10 - 式中： 系數(shù)，其值取決于切削條件和工件材料，當(dāng)工件為碳鋼時(shí)，根據(jù)簡(jiǎn)明銑工手冊(cè) 12表 3 65， 每齒進(jìn)給量，取 背吃刀量，取0 z 銑刀齒數(shù)，取 z =4； 0d 銑刀直徑，取0d=27 n 銑刀轉(zhuǎn)數(shù)； fx、fy、fu、 公式中各個(gè)參數(shù)的指數(shù)； 切削條件改變時(shí)，切削 力的修正系數(shù)。其中參數(shù)按實(shí)際加工過(guò)程中平均銑削條件為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。 由已知條件，取.0、工碳鋼時(shí)，b=637修正系數(shù)明銑工手冊(cè)表 3 1)637637()673( 由公式 2 圖 橫向進(jìn)給系統(tǒng)圖 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 11 - 用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑加工時(shí)： 縱向銑削分力 1 F， 取 F，取 F，取： 7 84 3 1 1 74 3 1 33 7 由此可算出周向銑削力： 222 珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 1、強(qiáng)度校核計(jì)算 根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，燕尾形導(dǎo)軌工作時(shí)軸向力 )( （ 2 式中： K 考慮顛覆力矩影響的 系數(shù)，取 f 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，取 G 工作臺(tái)重量， G=8084= xF、yF、 切削分力 由 2 4348 653232 ， 0， 1617N 代入 2 ）（ 其壽命值為： L=600101500 0=910 6（ r） 式中： L 工件壽命（ r）； N 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（ r/ T 使用壽命時(shí)間（ h），數(shù)控機(jī)床一般為 15000h； 滾珠絲杠承受的最大動(dòng)負(fù)載計(jì)算： 3（ 2 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 12 - 式中： 滾珠絲杠工作載荷， 2.1 2、傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 為： )（ 2 絲杠螺旋升角 =325 ，滾珠絲杠螺母副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f=10 ，則： 2 5 9 0253t 253t 3、滾珠絲杠螺母副的選型 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的方法很多，采用絲杠螺母副是常用的方法之一。滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置。 （ 1）滾珠絲杠螺母副工作原理與特點(diǎn) 圖 珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖 1 螺母 2 滾珠 3 絲杠 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖 絲杠 3和螺母 1上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道 b，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并 在滾道內(nèi)裝滿滾珠 2。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 13 - 時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。因而迫使螺母（或絲杠）軸向移動(dòng)?？芍?，滾珠絲杠螺母副中是滾動(dòng)摩擦，它具有以下特點(diǎn)： 1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá) 2）絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度； 3）摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象。磨損小、壽命長(zhǎng)、精度保持好； 4）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)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，絲杠立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。 4、滾珠絲杠螺母副的選用 目前我國(guó)滾珠絲杠螺母副的精度標(biāo)準(zhǔn)為四級(jí)：普通級(jí) P、標(biāo)準(zhǔn)級(jí) B、精密級(jí) J 和超精密級(jí) C。各級(jí)精度所規(guī)定的各項(xiàng)允差可查有關(guān)手冊(cè)。一般的數(shù)控機(jī)床可選用標(biāo)準(zhǔn)級(jí) B，精密數(shù)控機(jī)床可選精密級(jí) 。 在設(shè)計(jì)和選用滾珠絲杠螺母副時(shí)，首先要確定螺距 t、名義直徑 珠直徑 確定后兩個(gè)參數(shù)時(shí)，采用與驗(yàn)算滾珠軸承相似的方法，即規(guī)定在最大軸向載荷 珠絲杠能以 00小時(shí)而不出現(xiàn)點(diǎn)蝕。 選擇螺距 般應(yīng)根據(jù)絲杠的承載能力和剛度要求，首先確定名義直 徑 后根據(jù)名義直徑 用的螺距 t=4、 5、 6、 8、 10、 12距愈小，在一定軸向力作用下摩擦力矩愈??；但 t 小時(shí)（滾珠也?。?，導(dǎo)致滾珠絲杠承載能力下降。另外，如絲杠名義直徑 距升角隨之減小，傳動(dòng)效率也隨之降低。絲杠名義直徑 據(jù)承受的載荷來(lái)選取。 杠承載能力和剛度愈大。為了滿足傳動(dòng)剛度和穩(wěn)定性的要求，通常應(yīng)大于絲杠長(zhǎng)度的1/301/50。 滾珠直徑 盡可能取較大的數(shù)值。一般 最后 尺寸按滾珠標(biāo)準(zhǔn)選用。 滾珠的工作圈數(shù) J、列數(shù) 對(duì)絲杠工作特性影響很大。根據(jù)試驗(yàn)，每一個(gè)循環(huán)回路中，各圈所受載荷不均勻，滾珠第一圈約承受總載荷的 50%，第二圈約承受 30%，第三圈約承受 20%。因此，圈數(shù)過(guò)多并不能加大承載能力，反而增加了軸向尺寸。一般工作圈數(shù) J=工作圈數(shù)必須超過(guò)三圈半時(shí)，可制成雙列或三列，買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 14 - 列數(shù)多，增加了接觸剛度，提高了承載能力。但并不是成比例增加，列數(shù)多，增加承載能力并不顯著，反而加大了螺母的軸向尺寸。一般 K=23列。工作滾珠總數(shù) 般 N150，否則，容易引起流通不暢而堵塞。但也不宜過(guò)少，這樣會(huì)使每個(gè)滾珠所受載荷加大，彈性變形也大。 （ 1）絲杠的導(dǎo)程和轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速為 1440r/使用時(shí)最高轉(zhuǎn)速為 1000r/動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)和絲杠相連，工作臺(tái)最大速度 m ax ，故絲杠的導(dǎo)程應(yīng)為 。 絲杠轉(zhuǎn)速：強(qiáng)力切削 30r/般切削 50r/細(xì)車(chē)削 60r/移 80r/ （ 2）當(dāng)量載荷和當(dāng)量轉(zhuǎn)速 100100 2211 m m i n/80100506010030501001530 r （ 3）初選滾珠絲杠副 初選滾珠絲杠的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 ，即 。假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)（ N10r/下工作并受載，那么還需要考慮另一種失效形式 滾珠絲杠接觸面上的塑性變形。即考慮滾珠絲杠的額定載荷 般使 m=2 3。 根據(jù)最大動(dòng)載荷 考 南京工藝裝備制造有限公司 所生產(chǎn)的絲杠導(dǎo)軌，查表2選用 示內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向器雙螺母墊片預(yù)緊，公稱(chēng)直徑 25本導(dǎo)程為 6 ，螺紋旋向?yàn)橛倚?，?以強(qiáng)度足夠，預(yù)緊力 于最大軸向載荷的三分之一，這種絲杠是可用的。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 - 15 - 圖 向絲杠零件圖 表 2規(guī)格代號(hào) 公稱(chēng)直徑 稱(chēng)導(dǎo)程 杠外徑 球直徑 杠底徑 環(huán)圈數(shù) 基本額定負(fù)荷 剛度 母安裝連接尺寸 N N 2 3 B 5 D6 h D 2 4 4 17 22 22 10 44 8 32 2 6 63 6 4 42 28 28 10 52 10 38 0 6 32 0 65 6 5 00 28 28 10 52 10 38 0 6 32 2 83 0 4 19 36 36 10 62 11 48 0 6 40 5 72 0 5 36 36 36 10 62 11 48 0 6 40 5 83 5 4 54 40 40 10 66 11 53 0 6 46 0 74 5 5 57 40 40 10 66 11 53 0 6 46 0 84 5 6 36 40 40 10 66 11 53 0 6 46 0 9