CA6140普通车床的数控化改造设计论文

通车床的数控化改造设计 摘 要 数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高， 产品 质量稳定、可靠，生产 效 率高， 可加工形状复杂的零件， 改善劳动条件， 有 利于生产管理 和机械加工自动化的发展 。 普通机床的缺点： 普通机床 靠齿轮和普通 丝杠 螺母 传动。由于各运动副间存在间隙，加上手工操 作不准确，因此重复精度较低。普通机床测量时需停车后手工测量， 测量误差 较大，而且效率低下。适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同 ，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 目前机床数 控化改造的市场在我国有很大发展空间，现在我国机床数控化率不到 3。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其 结构的改造设计，性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。 关键字： 机床 ； 数控化 ； 改造 ； 意义 s is of be on so to of is is a It is to is is On on it is of is is of a of At in of s of of in of of an so we to of nc on as of NC of 目 录 第 1 章 数控化改造的好处 . 5 第 2 章 数控化改造方案 . 6 第 3 章 介绍 通车床 . 7 单介绍 .工范围及特点 . 加工范围 8 2 床的加工特点 . 3 传动系统的介绍 . 主运动传动系统 车螺纹进给传动系统 . 10 向、横向进给系统 . 10 架的快速移动 . 4 章 设计进给系统 . 11 计纵向进给系统 . 切削力的计算 11 . .珠丝杠副的循环方式 滚珠丝杆的安装 12 珠丝杠的承载能力的计算 减速齿轮的设计 14 进电动机的设计 14 向进给系统的设计 切削力的计算 .滚珠丝杠副的设计及选型 .减速齿轮的设计 . 步进电动机的选择 18 第 5 章 改造车床主轴及控制系统 . 20 进主轴电动机 主轴脉冲编码器的概述 . 20 纹加工过程中编码器的作用 . 20 码器的选择 . 安装步骤 . 21 进刀架 改造刀架的目的 . 刀架的选择 刀架的工作原理 . 安装步骤 .进机床导轨 标系的建立 X、 Z 轴的限位和参考返回电路 机床坐 标系是机床固有的坐标系 . 22 床坐标系是机床固有的坐标系 .置用键和变频器的安装 配置用键 . 变频器的安装 . 24 床的安装、调试、精度检验 . 6 章 结论 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 第 1 章 数控化改造的好处 一、 有利于企业技术的提高，成本的节约 数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。 它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工人工资水平高。这样会大大的加大企业的支出，对企业的收入也是有所影响的。 二、 有利于企业经济开支的节约 数控化改造一般用户都能承担的起 ,这为资金紧张的中小型企业的技术改造开辟了新路 ,也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。由于新型机床价格昂贵 ,一次性投资巨大 ,如果把旧机床设备全部用新型机床替换。要花费大量的资金 ,而替换下的机床又会闲置起来造成巨大浪费 ,若采用数控技术对旧机床加以改造和购买机床相比 ,则可省 50%以上的资金 ,一套经济型数控装置的价格仅为全功能装置 的 1/3到 1/5。 三、 有利于数控化市场的扩大 订购新的数控机床的交货周期一般较长 ,往往不能满足用户的需要 ,而改造的数控机床能够适应市场对产品多样化和高精度的要求。因此得到了用户广泛的应用 ,机床的数控化改造已成为满足市场需求的主要补充手段 ,对中、小型企业来说是十分理想的选择。 四、 有利于企业生产的扩大 在现代机械制造工业中 ,中小批量甚至单件生产 ,个性化的产品占有相当大的比重 ,尤其是我国加入世贸组织后 ,成为世界性的加工基地 ,产品出口的增长迅速 ,从低附加值、劳动密集型产品逐步过度到高附加值的精密型零件的出口，高 精度的数控机床起了重要的作用。数控机床是最能适应这种生产需要的。 五、 有利于企业的工业化水平的提高 以数控机床为代表的现代基础机械是制造实现生产现代化的重要设备，数控技术水平的高低和机床的数控化率，数控设备的拥有量已成为衡量一个国家现代工业化水平的重要标志。 六、 有利于企业的多方面发展 数控技术用于机床的改造是建立在微电子技术与传统技术相结合的基础上，具有高可靠性、柔性强，易于实现机电一体化、经济性可观等特点。为此，在旧机床上进行数控化改造可以提高机床的使用性能、降低生产成本、用较少的资金投入而得到较大的经 济效益。 第 2 章 数控化改造方案 一、 改造的内容 普通车床的数控化改造主要有 4个内容： （ 1）车床的主轴的正、反向转数控制和实现其不同切削速度的主轴变速。 （ 2）车床纵横两个方向的走刀量控制。由计算机控制电动机直接带动传动丝杠来实现。 （ 3）自动换刀的控制。是通过计算机控制的电动机来达到转角的目的。 （ 4）在加工螺纹时，应保证主轴转一转、刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。 二、 改造原则 确定具体改造方案的基本原则是：在满足使用要求的前提下对机床的改动尽可能少，以降低成本、增强抗干扰性。 三、 改造方案 采 用 控系统，由 I/O 接口输出步进脉冲，步进电机经减速齿轮减速后带动丝杠转动，利用滚珠丝杠螺母副从而实现纵向、横向的进给运动。使用四方刀架进行自动换刀。此外，为了保证车床加工螺纹的功能和防止意外事故的发生，增加光电编码器和电路中设置了保护电路。 四、 进给系统改造的要求 具有较高的定位精度、有良好的动态响应特性，即系统跟踪指令信号的响应要好、稳定性要好，为了确保数控机床进给的传动精度和工作稳定性。要求进给系统达到无间隙、低惯量、高刚度和高谐频率以及适应的阻尼等。 第 3 章 介绍 通车床 简单介绍 1机床的组成 图 所示。 2 表 1 . 表 1 床身上最大工件回转直径 400架上最大工件回转直径 210大工件长度 750、 1000、 1500轴中心至床身平面导轨距离 205大车削长度 650、 900、 1400轴孔径 48 轴转速 正转（ 24级） 10 1400r/转（ 12级） 14 1580r/架纵向及横向进给量 各 64种 纵向 一般进给量 进给量 大进给量 向 一般进给量 进给量 大进给量 架纵向快速移动速度 4m/削螺纹范围 米制螺纹（ 44种） 1 192制螺纹（ 20种） 2 24牙 /数螺纹（ 39种） 48节螺纹（ 37种） 1 96牙 /电动机 功率 速 1450r/速电动机 功率 250速 2800r/工范围及特点 工范围 能完成车削内外圆柱面、圆锥面、车削端面、各种螺纹、成形回转面和环形槽等多种多样的加工工序。也可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹和滚花等工作。 床主运动由工件随主轴旋转来实现，而进给运动由刀架的横向动来 完成。由于机械产品中回转表面的零件很多。车床的工艺范围又较广泛，因此 床的加工特 点 1. 加工范围较大。 2. 加工时，主运动是工件和旋转运动，进给运动是刀具的纵向和横向移动。 3. 正常情况下，在车削加工过程中，切削力比较稳定，加工比较平稳 。 及刀具与工件之间的摩擦，产生了大量的切削热，但大部分热量被切屑带走，所以 5. 在一般情况下，这种机 床多用于粗加工和半精加工。 动系统的介绍 主运动传动系统、车螺纹进给传动系统组成， 如图 。 运动传动系统 传动路线表达式 写传动路线表达式的方法是“抓两头带中间”，即将首件通过中间传动件将末端件联系起来，对于 卧式车床主运动传动链来说，即从主电动机经 13030而带动轴，轴上有双摩擦离合器 边的 联齿轮与轴 一起转动，通过两对传动副 ，传动轴实现主轴正转。 M 向右结合，由轴一起转动， 过轴 动轴上的 现主轴反转。 于中间，则轴空转，即不传动左边的 不传动右边的 轴的运动通过 轴之前的三对传动副 ，传动轴，轴有两条路线可传动主轴，即通过 轴上的 M ， M 向左滑移至 合，使得轴通过，直接传动主轴轴，实现主轴高速转动，即为 4501400r/ M 向右结合，轴通过 ，传动轴，轴通过，传动轴，轴通过传动轴（主轴） 。 螺纹进给传动系统 数制，英制和径节制 4种标准螺纹，另外还可以加工大导程螺纹，非标准螺纹及较精密螺纹以及右旋，左旋螺纹。车制螺纹时，刀架通过车螺纹传动链得到运动，两端件 主轴，刀架之间必须保持严格的运动关系，即主轴每转一周，刀具移动一个被加工螺纹的导程 L。 向、横向进给机构 车削内、外圆柱表面时，可使用机动的纵向进给车削端面时，可使用机动的横向进给。为了减少丝杠的摩孙和便于操作，保证螺纹传动链的精度，机动进给传动链不用丝杠及开 合螺母传动。机动进给是由光杠 主轴 滑移齿轮 脱开，从而切断进给箱与丝杠的联系。运动由齿轮副 及联轴节传至光杠 由光杠通过溜板箱中的传动机构，分别传至齿轮齿条机构或横向进给丝杠 刀架做纵向或横向机动进给。溜板箱内的双向齿式离合器 及 分别用于纵、横向机动进给运动的接通、断开及控制进给方向。 种不同的传动路线来实现机动进给运动，从而获得纵向和横向进给量各 64种。以同样传动路线传动时，横向进给量为纵向进给量的一半。 架的快速移动 在 了缩短辅助时间，提高生产效率：刀架可实现机动纵向、横向快速移动。按下快速移动按钮（点动控制），快速电机（ 2800齿轮副 13/29使轴 速转动，再经蜗杆副 4/29 及溜板箱内的转换机构，使刀架实现纵向或横向的快速移动，快速移动的方向由溜板箱内的双向离合器 9控制。 第 4 章 设计进给系统 计纵向进给系统 纵向进给系统主要分为切削力的计算、滚珠丝杠副的选择、减速齿轮的设计、步进电机的确定等。 操作步骤 为：拆除原 给箱、溜板箱、传动丝杠、光杠、操作丝杠），利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔，安装步进电机减速箱体，滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置，两端仍采用原固定方式（一端固定、一端浮动）。由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠，所以纵向进给机构整体刚性优于从前，所以采用一级齿轮减速装置。 削力的计算 车床的主电动机最大切削功率 P = 式中 P 主电动机功率， = 主传动系统效率，一般为 = 进给系统功率 总效率 取 K= P =切削力 P = 中 F 主切削力（ N） ， V 最大切削速度（ m/按用硬质合金刀具半精车刚件的速度 V=100m/外圆车削中： F =（ F =2808 F =（ F =2808 404N 珠丝杠副的设计及选型 滚珠丝杠副的工作原理及特点 : 在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。滚珠丝杠副是一种在丝杠与螺母间装有 滚珠作为中间元件的丝杠副，为防止滚珠在工作过程中从螺母两端掉出，在螺母的螺纹滚道上装有挡滚珠器（又叫回珠器或反向器）。 （ 1） 滚珠丝杠副具有如下优点： 传动效率高 滚珠摩擦的摩擦损失小，传动效率 =普通滑动丝杠的34 倍（ = 摩擦力小 因静、动摩擦因数小，因而传动灵敏、运动平稳、低速不易爬行、随动精度和定位精度高。 可预紧 经预紧后可消除轴向间隙。有助于定位精度和刚度提高，既使反向也没有空行程，反向定位精度高，且传动平稳。 有可逆性 因摩擦因数小， 所以不仅可将旋转成直线运动，也可将直线运动转换为旋转运动，丝杠可螺母既可作为主动件，也可作为从动件。 使用寿命长 滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，去滚道表面淬火硬度达 60面粗糙度值小，而且是滚动摩擦，故磨损很小、使用寿命长。 因为滚珠丝杠副具有这些优点，所以进给系统我选择滚珠丝杠副 。 （ 2） 滚珠丝杠副的缺点是： 制造工艺复杂，成本高 滚珠丝杠、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。如丝杠螺母上的螺旋槽滚道一般都要求削成形表面，工艺复杂。 不能实现自锁 由于起摩 擦因数小而不能自锁，特别是垂直（立式）丝杠，由于自重和惯性或因突然停断电而容易造成主轴箱等下滑，所以需要添加制动装置。 珠丝杠副的循环方式 常用的循环方式有外循环和内循环两大类，滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环：始终与丝杠保持接触的称为内循环。 珠丝杠的安装 为提高传动刚度，选择合理的支承结构并正确安装很重要。滚珠丝杠主要承受向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重，因此滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。在安装时，应注意调整丝杠间隙，可用百分表测出具体的间隙所在。 珠丝杠副 的选用 滚珠丝杠副的选择主要是工件负载必小于滚珠丝杠的额定动负载 )即必须满足 C 珠丝杠的承载能力的计算 选择纵向进给为综合导轨，计算丝杠的最大轴向进给切削 。 又因为 Ff+f (Fc+w) 式中 切削分力（ N） K 颠覆里矩影响取 K= 导轨上的摩擦因数取 f = 移动部件的重量（ N） 代入式中： Fm=f (fc+w)=(2808+800)= 1） 寿命 L 最大切削里 1/5（取为 1/2），纵向最大进给速度为 杠导程 丝杠转速为： 杠使用寿命时间一般为 15000h，则丝杠的计算寿命 =300000h （ 2） 载荷 当量动载荷 用滚珠丝杠直径 ，必须保证丝杠工作时，在一定的轴向载荷作用下，丝杠在运转 10转后，在它的滚珠上下产生疲劳点浊现象。这个轴向负载的最大值 为滚珠丝杠杆副所能承受的最大当量动载荷 =据 C 机械设 计手册化学出版社出版，第三章第 3卷，（ 选取滚轴丝杆的型号为： ，坐标直径为 40外循环，齿差调隙式，。滚珠直径为 程为 6擦级选用 5级，螺纹升角 r=L / d ）=6 40） = 3） 传动功率 滚轴丝杆副的传动功率为 r+ f） =中： r 丝杠的螺纹升角。滚动丝杆副的滚动摩擦因数 f=擦角约等于 10 ,所以 传动功率为 10。 （ 4） 稳 定性验算 临界压缩载荷，对于受压的细长的滚轴丝杆，应验算其承受最大轴向压缩载荷 式中 E 丝杆材料弹性量，对纲 E=10 N/m L 丝杠两支承端距离（ m）， L=f 丝杠的支承方式系数， f =f 许用稳定性安全系数， f =3 I 丝杠截面惯性矩（ m ） I= = =d 丝杠螺纹底径（ m）， d =d 5） 刚度验算 滚 珠丝杠副的轴向变形会影响进给系统的定位精度及运动平稳性，因此验算满载时候的轴向变形量。 滚珠与螺纹接触变形量 ，此项变形占总变形量的比重也教大，当对丝杠加有预紧力且预紧力为轴向最大载荷的 1/3时，之值可减少一半， 外循环 Z= 滚珠丝杠公称直径 据上所诉，实际变形量为 : 支撑滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形 支撑滚珠丝杠的轴承为 8107 型推力轴承，几何参数 d =35滚动体数量 =18， 轴承的轴向接触变形为： 5总变形量 = + + =0041+有前面已知条件可得： 定位精度。 符合要求。 速齿轮的设计 根据机床设计的要求，纵向进给脉冲当量为 珠丝杠导程 L =6初选的步进电动机的步距角 传动比为 1。 因为 I5,故可为一级齿轮传动。 因进给运动齿轮受力不大。根据机械设计基础选取第一系列中的模树 m=2， 压力角=20。 d =M z=2 32=64度圆直径 m( +2 )=2(32+2 1)=68 mm=m( +2 )=2(40+2 1)=84齿顶高系数，我国标准规定： m 1时，正常齿制 =1。 齿根圆径 m( 2 )=2(32 2 m( 2 )=2(40 275。 顶隙系数 我国标准规定： 1 常齿制 = 齿宽 b= 为了减小加工量，也为了装配和调整方便，大齿齿宽应小于齿轮齿宽，则取 1 ， 所以减速齿轮参数为： 21。 大小齿轮的材料均为 40 合金钢，考虑到对传动要求和制造方便采用直齿传动从动齿轮齿轮错齿轮法消除和间隙，热处理采用调压处理 进电动机的选择 惯量匹配条件 惯量匹配是指进给系统负载惯量与伺服电动机转子惯量相匹配。 条件是： 1 J 4 式中： J 负载惯量 ，即进给系统（传动轴、齿轮、工作台等）折算到伺服电动机上全部负载转动惯量。 负载惯量的计算 参考同类型机床，初步选用反应式步进电动机 150电动机转动惯量 =10 。传动系统折算到步进电动机轴上的等效转动惯量为： 15。 齿数 Z 、 Z 折算到步进电动机轴上的转动惯量为： 14。 从表查得 1杠的 = J =J = 机床在不同的共况下，其所需转矩不同。 （ 1）快速空载起动时所需转矩是：将已知数据代入， M =500r/虑了电动机转子的转动惯量以后，传动系统折算的电动机轴上的总转动惯量 ， J =折算到电动机轴上的摩擦力矩 =附加摩擦力矩 =则 M =M +M +M = （ 2）快速移动时所需力矩 M =M +M= （ 3）最 大切削负载时所需力距 M =上面计算看出 M 、 M 、 M 三种情况下，以快速空载起动时所需转矩最大，以此项作为初选步进电动机的依据。 按次最大静力矩， 150步进电机最大静转距为 于所需最大静力矩，可作为出选型号。但还得考虑电机起动频率特性和运行矩频特性 。 步进电机的空载起动频率： 150反应式步进电动机允许的最高空载启动频率为 2800 ，允许的最高空载运行频率为 8000 。 当步进电动机起动时， 2500M=100N，远远不能满足此机床所要求的空载起动力矩（ ），直接使用会产生失步现象，所以必须采取升降速控制（可用软件实现），将起动频率降到 1000动扭矩可增高到 588N，然后在电路上再采用高低压驱动电路，可将步进电动机输出转矩扩大一倍左右。 当快速运动和切削进给时，由 150进电机起动矩 频特性图知该电动机能满足要求，根据上述计算综合分析，纵向进给系统采用 150 横向进给系统主要分为切削力的计算、滚珠丝杠副的选择、减速齿轮的设计、步进电机的确定等。 改造步骤：保留原手动机构，用于微机进给和机床刀具对空操作；保留原有的支承机构；步进电机、齿轮箱体安装在机床后侧，为了便于安装滚珠丝杠。副丝杠轴采用分移式，然后用套筒刚联接。采用双片齿轮错齿法消除齿轮副间隙，并在溜板箱上安装了纵横向进给按钮和急停按钮，以适应机床调整时的操作和意外事故的紧急处 理。 削力的计算 F =（ F =2808 404N 珠丝杠副的设计及选型 选择纵向进给为燕尾性导轨，计算丝杠的最大轴向进给切削 力 因为 Ff+f (F +W) 式中 切削分力（ N） K 颠覆里矩影响取 K= 导轨上的摩擦因数取 f = 移动部件的重量（ N） 代入式中： f (P+W)=(2808+2 1404+600)=命 L 最大切削里 F 的进给速度 取最高进给速度的 1/2 1/5（取为 1/3），纵向最大进给速度为 杠导程 丝杠转速为： 15000 r/杠使用寿命时间一般为 15000h，则丝杠的寿命 = 18。 载荷 当量动载荷 ，必须保证丝杠工作时，在一定的轴向载荷作用下，丝杠在运转 10 转后，在它的滚道上下产生疲劳点浊现象。这个轴向负载的最大值 为滚珠丝杠杆副所能 承受的最大当量动载荷 =据 C原则，查 机械设计手册化学出版社出版，第三章第 3 卷，选取滚轴丝杆的型号为： ，坐标直径为 25外循环，齿差调隙式，一圈 珠直径为 程为 6擦级选用 5级，螺纹升角 r=L / d ） =6 40） = 传动功率 滚轴丝杆副的传动功率为： gr/r+f ） =r 丝杠的螺纹升角 摩擦角。滚动丝 杆副的滚动摩擦因数 f=擦角约等于 10所以 =103 稳定性验算（ 1）临界压缩载荷，对于受压的细长的滚轴丝杆，应验算其承受最大轴向压缩载荷 式中 E 丝杆材料弹性量，对纲 E=10 N/m L 丝杠两支承端距离（ m）， L=f 丝杠的支承方式系数， f =f 许用稳定性安全系数， f =3 I 丝杠截面惯性矩（ m ） I= = = m d 丝杠螺纹底径（ m）， d =d = = 1） 滚珠与螺纹接触变形量 ，此项变形占总变形量的比重也教大，当对丝杠加有预紧力且预紧力为轴向最大载荷的 1/3 时，之直可减少一半，滚珠数量其为圈数 K 列数 Z 每圈螺纹滚道内的滚珠数 。 d 滚珠丝杠公称直径 。 据上所诉，实际变形量为 （ 2） 支撑滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形 支撑滚珠丝杠的轴承为 8107型推力轴承，几何参数 d =15球直径 滚动体数量 =12 轴承的轴向接触变形 总变形量 = + + =有前面已知条件可得： 定位精度。 显然，此变形量已大于定位的要求，不符合要求 ;要进行修改。因横向留板空间限制，不宜再加大滚珠丝杠直径，故采取贴速导轨减小摩擦力，从而取减小最大牵引力。 计算丝杠的最大轴向进给切削里 因为 Ff+f (F +W) 式中 切削分力（ N） K 颠覆里矩影响取 K= 导轨上的摩擦因数取 f = 移动部件的重量（ N） 代入式中： f (P+W)=(2808+2 1404+600)=珠与螺纹接触变形量 ，此项变形占总变形量的比重也教大，当对丝杠加有预紧力且预紧力为轴向最大载荷的 1/3 时，之直可减少一半， 据上所诉，实际变形量为 : = 3） 支撑滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形 支撑滚珠丝杠的轴承为 8102型推力轴承，几何参数 d =15动体数量 =12 轴承的轴向接触变形 总变形量 = + + =有前面已知条件可得： 定位精度。 此变形量仍不能满足要求，如果将滚珠丝杠再经过预拉伸，刚度还可以提高四倍，则总变形量 = 此变形量满足设计要求 速齿轮的设计 根据机床设计的要求，纵向进给脉冲当量为 珠丝杠导程 L =5初选的步进电动机的步距角 传动比为 1 因为 I5,故可为一级齿轮传动。 I=1 因进给运动齿轮受力不大。根据机械设计基础选取第一系列中的模树 m=2， 压力角=20。 d =M =2 15=30度圆直径 =m( +2 )=2(15+2 1) =34 +2 =m( +2 )=2(30+2 1)=64 齿顶高系数，我国标准规定： m 1时，正常齿制 =1 齿根圆径 =m( 2 )=2(15 2502 )=2(30 150 顶隙系数 我国标准规定： 1 常齿制 =宽 为了装配和调整方便，大齿齿宽应小于齿轮齿宽，则取 =1. 所以减速齿轮参数为： 1 大小齿轮的材料均为 40 合金钢，考虑到对传动要求和制造方便采用直齿传动从动 齿轮齿轮错齿轮法消除和间隙，热处理采用调压处理 。 进电动机的选择 (1) 参考同类型机床，初步选用反应式步进电动机 130电动机转动惯量 J=10 。传动系统折算到步进电动机轴上的等效转动惯量为 12。 齿数 Z 、 Z 折算到步进电动机轴上的转动惯量为 15。 丝杠折算到步进电动机轴上的转动惯量 J 从表查得 1= J =效转动惯量为： J =(2) 负载转矩计算及最大静转矩的选择 ： 机床在不同的共况下，其所需转矩不同， 快速空 载起动时所需转矩是： 500 将已知数据代入， M =500r/虑 了电动机转子的转动惯量以后，传动系统折算的电动机轴上的总转动惯性 J =J +J=10+ 折算到电动机轴上的摩擦力矩 = M =M +M +M =速移动时所需力矩 M =M +M=大切削负载 所需力矩 M=M+M+M=上面计算看出 M 三种情况下，以最大切削负载时所需转矩最大，以此项作为初选步进电动机的依据。查资料得，步进电机为五项十帕时 ， 步进电动机最大静转矩 ， 其次最大静力矩， 130步进电机最大静转距为 于所需最大静力矩，可作为出选型号。但还得考虑电机起动频率特性和运行矩频特性。 步进电机的空载起动频率：电动机允许的最高空载启动频率为 3000 ，最高空载运行频率为 16000 。当步进电动机起动时， 2500， M=100N 所要求的空载起动力矩，所以必须采取升降速控制 。 当快速运动和切削进给时，由 150进电机起动矩频特性图知该电动机能满足要求，根据上述计算综合分析，纵向进给系统采用 150 第 5 章 改造车床主轴及控制系统 进主轴电机 在对 主轴系统基本保留 采用兰州电机厂生产的交流鼠笼式感应电动机型号为 1列。 1机电一体化技术手册 备相应的电气控制设备 。可以实现主轴的正反转，主轴点动，主轴电机的热保护功能，正转或反转命令通过面板操作写在程序中，由 反转继电器（ 使接触器 成主轴的正反转切换，为减小主轴电机的起动电源，使用了 -切换。为适应螺纹加工要求，主轴上安装了编码器，通过端口 入 611元。热继电器（ 一组常开触点接入 入点 电机过热时，热继电器（ 作，使 效， 元产生报警 ，并切断主轴电机的电源 。 轴脉冲编码器的概述 。 脉冲编码器又称脉冲发生器，它是一种直接用数字代码表示角位移及线位移的检测器。能把机械转角转变成电脉冲，是数控机床上使用广泛的位置控制装置。脉冲编码器控制方式的特点： （ 1） 控制方式是非接触式的，无摩擦和磨损，驱动力矩小。 （ 2） 由于光电交换器性能的提高，可得到较快的响应速度。 （ 3） 由于照像腐蚀技术的提高，可以制造高分辨率、高精度的光电盘，母盘制作后，复制很方便，且成本底。 （ 4） 抗污染能力差，容易损坏。 螺纹加工过程中编码器的作用 。 虽然主轴的转速由机械控制，但在车螺纹加工中必须知道主轴转速，根据主轴计算进给速度。必须在主轴上安装光电编码器，光电编码器通常与主轴直接联结（传动比 1： 1），为保证切削螺纹的螺距准确，要求主轴转一周工作台移动一个导程，必须有固定的起刀点的退刀点。安装在轴上的光电编码器在切削螺纹时就可解决主轴旋转与坐标轴进给的同步控制。