C150普通机床的数控化改造

C150 普通机床的数控化改造摘要机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资本，快捷有效的途径。本文以 C150 普通车床数控化该在为例进行深入研究，包括对机床改造的现状和前景分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案的论证、选择合适的机床伺服系统和数控系统，以及在改造中应注意的事项进行了详细论述。结果：经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了远机床的生产效率，降低了劳动强度。在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对普通车床的数控化改造进行了分析和设计，通过对普通车床的数控化改造，提高了普通车床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。关键词：普通车床；数控改造；步进电机。The Numerically Controlled Transform of C150 latheAbstractStudy on machine tool mumerical control transformation of important project is to improve the level of technical equiment in China,with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case ,because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money,fast and effective way.C150 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting situation and prospects analysis ,calculation of parameters of the key parts of machine tool design ,maching tool,machine tool structure rebuilding scheme optimal selection ,choose a suitable machine tools servo system and computer system,and matters for attentinon in the reform are discussed in detail. Results:after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool , fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensity.In a NC machine tool system, the precision and reliability of the machine tool depend on the serve system. Through the reconstructing ,analyzing and designing of a common turning machine serve system, the machining ability can be improved ,and a big sum money may be saved, the company will benefit from it.Keywod:Lathe；numerical control transformation ；stepping motors.目录摘要 .IAbstract .II第一章 绪论 .11.1 机床数控化改造的必要性分析 .11.2 普通机床数控化改造的意义 .11.3 数控机床的发展趋势 .21.4 我国机床设备现状分析 .2第二章 数控改造总体方案设计 .32.1 C150 普通车床基本参数 .32.2 确定设计方案 .32.3 数控系统的选择 .32.4 伺服系统的改造设计 .32.5 机械部分的改造设计 .42.6 自动回转刀架的选择设计 .42.7 编码盘的选用 .4第三章 机械本体改造和设计计算 .63.1 纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算 .63.1.1 切削力的计算 .63.1.2 滚珠丝杠设计计算 .63.1.3 滚珠丝杠的选型 .73.1.4 滚珠丝杠的验算 .83.2 横向机械传动部分的数控化改造和设计计算 .93.2.1 切削力的计算 .93.2.2 滚珠丝杠的设计计算 .103.2.3 滚珠丝杠的选型 .103.2.4 滚珠丝杠的验算 .103.3 滚珠丝杠的支撑与轴承选用 .123.3.1 滚珠丝杠支撑形式选择 .123.3.2 滚动轴承的选用 .13第四章 伺服系统的改造设计 .144.1 伺服系统的选择 .144.2 纵向步进电机的计算与选择 .164.2.1 负载转矩（T m）及最大静转矩（Tj max）的计算 .164.2.2 初选步进电动机型号 .174.2.3 各种工况下的转矩计算 .174.3 横向步进电机的计算与选择 .194.3.1 负载转矩及最大静转矩的计算 .194.3.2 初选步进电动机型号 .194.3.3 各种工况下的转矩计算 .194.4 驱动器的选择 .20第五章 自动回转刀架设计 .215.1 数控车床刀架的基本要求 .215.2 转位刀架的选择 .215.2.1 刀架结构图 .215.2.2 自动回转刀架工作原理 .225.2.3 刀架的安装 .23第六章 齿轮强度的校核及间隙消除 .246.1 纵向进给箱齿轮强度的校核 .246.1.1 按齿面接触强度校核 .246.1.2 按齿根弯曲强度校核 .246.2 横向进给箱齿轮强度的校核 .256.2.1 按齿面接触强度校核 .256.2.2 按齿根弯曲强度校核 .266.3 齿轮传动间隙消除机构设计 .26总结 .28致谢 .29参考文献 .30附录 A 外文翻译-原文部分 .31附录 B 外文翻译-译文部分 .38第一章 绪论1.1 机床数控化改造的必要性分析 20 世纪 70 年代末、80 年代初，工业发达国家的军、民机械工业已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC 、FMS 外，还在产品开发中推行CAD、 CAE、CAM 、虚拟制造，在生产管理中推行 MIS（管理信息系统） 、CIMS 等，在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而在我国的信息技术改造传统产业方面比发达国家落后约20 连。如我国机床拥有量中，数控机床的比例到 1995 年只有 1.9%，而日本在 1994 年已经达到 20.8%，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我国加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。对数控改造的理论研究和实践探索在机床改造业很有必要性。数控机床与普通机床相比较具有以下突出的优越性。（ 1） 对 加 工 对 象 的 实 用 性 强 ， 适 应 模 具 等 产 品 单 件 生 产 的 特 点 ， 为 模 具 的 制 造 提供 了 合 适 的 加 工 方 法 ；（2）加工精度高，具有稳定的加工质量；（3）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；（4）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；（5）机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的 35 倍） ；（6）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；（7）有利于生产管理现代化，数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础；（8）对操作人员的素质要求高，对维修人员的技术要求更高；（9）可靠性高。1.2 普通机床数控化改造的意义数控机床改造在国外已发展成一个新兴的工业部门，早在 60 年代已经开始迅速发展，其发展的原因是多方面的，主要有技术、经济、市场和生产上的原因。我国是拥有 300多万台机床的国家。而这些机床又大多是多年累积生产的通用机床，不论资金和我国机床制造厂的能力都是办不到的。因此，尽快将我国现有一部分普通机床实现自动化和精密化改装，是我国现有设备技术改造迫切要求解决的课题。用数控技术改造机床，正是适应了这一要求。它是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上。在机床改造中引入微机的应用，不但技术上具有先进性，同时，在应用上比其它传统的自动化改装方案，有较大的通用性与可调性。而且所投入的改造费用低，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的 1/3 至 1/5。从若干单位成功应用的实例可以证明，投入使用后，确实成倍地提高了生产效率，减少了废品率，取得了显著的技术经济效益。因此，我国提出从大力推广经济型数控这一中间技术的基础上，再逐步推广全功能数控这条道路，适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方向之一。同时，它还可以作为全功能数控机床应用的准备阶段，为今后使用全功能数控机床，培养人才，积累维护、使用经验，而且也是实现我国传统的机械制造技术朝机电一体化的方向过渡的主要内容之一。1.3 数控机床的发展趋势从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的重要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有进入更高层次的柔性制造系统和计算机集成制造系统的适应能力。在数控系统方面，目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，诸如日本的 FANCU，德国的 SIEMENS 和美国的 A-B 公司，产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。它们的数控系统都采用了 16 位和 32 位微机处理机、标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到 1MB 以上，机床分辨率可达 0.1 微米，高速进给可达 100m/min,控制轴数可达 16 个，并采用先进的电装工艺。在驱动系统方面，交流驱动系统发展迅速。交流传动已由模拟式向数字式方向发展，以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件所取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。1.4 我国机床设备现状分析从总体来看，我国机床工业额世界先进水平相比，差距仍然十分明显：一是国产倒档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内的产业发展需求，高档数控机床目前仍然要大量依赖进口；二是浮空机床功能部件和数控系统发展滞后，成为我国数控机床产业发展的瓶颈；三是机床制造企业技术装备水平不高，制造能力、综合管理和服务能力不能满足市场快节奏发展的需求；四是大型国有企业的旧设备比例大，设备更新所需资金缺口大。综上所述，机床数控化改造是提高我国数控设备的既经济又可靠的途径。下文将对C150 普通机床从总体方案设计和设计思路进行详细的阐述。第二章 数控改造总体方案设计2.1 C150 普通车床基本参数C150 普通车床属于通用机床，在市场上占有一定的份额，能加工工件的内外表面，端面和内外螺纹。主要由工人手工操作，生产效率低，使用于单件、小批量生产和维修车间。C150 普通车床的设计参数。见表 2-1。表 2-1 C150 普通车床的设计参数脉冲当量（mm/step） 纵向：0.01 横向：0.005最大加工直径（mm）： 在床身上：500 在床鞍上：280最大加工长度（mm）： 750-1500溜板及刀架重量（N ）： 纵向：1000 横向：500刀架快移速度（m/min）： 纵向：2 横向：1最大进给速度（m/min）： 纵向：0.6 横向：0.3最小分辨率（mm）： 纵向：0.01 横向 0.005重复定位精度（mm）： 0.01定位精度（mm）： 0.02主电机功率（KW）： 7.5起动加速时间（ms）： 302.2 确定设计方案根据 C150 普通车床的实际情况，确定其数控化改造方案如下：（1）保留原车床主轴旋转的主运动。（2）选择数控系统，选用广州产 GSK 928TC 型系统。（3）更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动。（4）采用步进电动机驱动进给轴运动。（5）加装主轴脉冲编码器 。（6）刀架设计为由一个异步电动机带动的课转换的四方刀架。2.3 数控系统的选择根据改造后的 C150 机床的精度要求（数控化改造后纵向加工精度为 0.01mm，横向加工精度为 0.005mm） ，加工精度要求不太高，数控机床所以可选择步进电动机驱动的开环控制系统。综合考虑性价比，在对比同类数控系统及根据改造的目的，数控系统选广州产 GSK 928TC 型系统，其为两轴联动，功能比较齐全，性能稳定，价格便宜，一般用于经济型的数控机床。数控机床驱动器选广州数控 DF3A 系列三相反应式步进电机驱动器2.4 伺服系统的改造设计C150 车床原调速方法是靠交换齿轮调速、人工手动，不能实现伺服调速。改造后需实现数控无极调速，必须使用与数控系统配对的伺服驱动系统。根据进给脉冲指令输入驱动装置，经驱动电路控制和功率放大后，驱动执行电动机转动。因此，在 C150 车床改造过程中要根据所选的电动机参数来选择合适的伺服系统。交流伺服电机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。与步进电动机相比，其精度高、价格昂贵，考虑到 C150 车床改造为经济型改造，因此一般选用步进电动机作为驱动装置。步进电动机采用脉冲数字信号进行控制，每转一转步距误差自动变为零，能方便地实现调速以及定位，改变各相绕组的接通次序即可实现正反转，易于控制，且价格低廉，数控车床上大多使用反应是步进电动机。在快速移动大距离条件下适用，转动惯量小、运行频率高。经过对比，在 C150 车床改造中。选用反应式步进电动机作为纵向和横向的进给驱动。考虑改造后的 C150 机床精度要求（纵向精度为 0.01mm/步，横向精度为 0.005mm/步），加工精度要求不算太高，为了简化结构、降低成本，故选用反应式步进电动机驱动的开环控制系统。2.5 机械部分的改造设计在机械结构的改造设计中，主要针对元车床的进给系统进行数控化改造，主传动系统中保留 C150 车床的主轴机械部分和主电动机，只是在与主轴同步旋转的轴上，加装一个脉冲编码器，实现螺纹的数控加工。在进给系统中，数控系统对纵、横向进给元件进行开环控制，驱动元件采用步进电动机。进给传动纵、横向均采用步进电动机减速齿轮滚珠丝杠螺母副床鞍的传动方式。分别在 X 轴和 Z 轴的步进电动机输出轴端配置减速器，减速器由一对啮合齿轮组成，通过减速器齿轮传动，由滚珠丝杠副把动力传给床鞍，从而带动托板的移动。为实现机床所需要的分辨率，采用步进电动机经齿轮减速再传动丝杠，同时为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。改装时先拆除原机床的进给箱、溜板箱、光杠和丝杠，再换上滚珠丝杠（安装在原丝杠的部位） 。在本设计中采用循环插管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋人式、精度等级为 3 级，车床型号为JSCCDM 系列滚珠丝杠副。此外，为提高传动刚度和消车床除间隙，齿轮传动要采用消除齿侧间隙的结构。2.6 自动回转刀架的选择设计目前常用的自动换到装置有自动回转刀架和带到库的自动换刀装置。自动回转刀架是经济型数控机床改造中最常用的，是一种最简单的自动换刀装置。通过回转头的旋转分度定位来实现车床的自动换刀动作。自动回转刀架由数控系统控制，效率高，工艺性能可靠。本设计中选用四方自动回转刀架。在 C150 车床数控改造中，将原机床的普通手动回转刀架替换成四方自动回转刀架，拆除原刀架和小滑板，换上由 常州宏达机床数控设备有限公司生产的 LD4CK6150 四工位自动回转刀架。2.7 编码盘的选用编码器的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，机床能否进行螺纹加工是株洲部分数控化该在的重要部分，所以在原来车床上需加装一个脉冲编码器，才能实现自动加攻螺纹的目的。普通车床改造成经济型数控车床时为了能够加工螺纹和丝杠，需配装主轴脉冲发生器，即编码盘作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步，发出主轴转角位置变化信号，输送到数控系统，数控系统按照所需加工的螺距进行计算处理，从而控制纵向或横向步进电动机实现螺纹加工的目的。根据前面所选车床数控系统 GSK 928TC 的技术参数可知，选长春三峰产增量式实心轴光电编码器 PIE3 系列编码器。该编码器适用于经济型数控机床，其最高许用转速为6000r/min，远远大于 C150 车床主轴最高转速 2000 r/min。PIE 31024C05F，具体参数参见表 2-2。表 2-2 PIE31024C05F 性能参数型号 分辨率 电源电压 输出电压 消耗电流 输出 相 响应频率 上升/下 时间 启动力矩 轴允许 负荷PIE102C05F105000P/RDC5V或DC10V30VCC70%150mA A.B.Z100kHZMax1S 或驱动器0.1S310-3N.m（+25）径向40N轴向30N转动惯量最大转数 抗震动 抗冲击防护等级工作温度储存温度工作温度 重量 附件4.210-6kg. 6000r/min50m/S2 (10200HZ )(XYZ方向各2 小时)980m/ S2(XYZ 方向各 2 次)持续 6msIP54-10+70-20+803085%RH0.35kgSE/PEcoupling第三章 机械本体改造和设计计算3.1 纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算3.1.1 切削力的计算由机床机床设计手册可知，切削功率可由式（3-1）求得。切削功率Pc =PK （3-1）式中 P主轴电动机功率，P=7.5KW；主传动系统总效率，一般为 0.750.85，取 =0.8；K进给系统功率系数，取 K=0.96；则Pc =7.50.80.96kW=5.76kW切削功率应该按最大的切削力（或转矩）和最大切削转速（或转速）来计算，即由式（3-2）计算。即Pc = （3-2）3ZF106式中 FZ主切削力（ N） ； 切削速度（ m/min） 。设按照最大切削速度来计算，取 = 100 m/min，则主切削力FZ = 103 = N=3456Nc60P35.7610由机床设计手册可知，在外圆车削时： FX =（0.10.55）F Z，F Y=（0.150.65）F z （3-3）取纵向切削分力 FX=0.5FZ，横向切削分力 FY=0.6FZ，则FX=0.5FZ=0.53456N= 1728 NFY=0.6FZ=0.63456N= 2073.6 N3.1.2 滚珠丝杠设计计算（1）选型方案。 传统的机床直线运动为马达通过丝杠将旋转运动转化为直线运动，但传动效率及由磨损产生的精度及精度保持性问题应运而生。特别在数控机床要求高精度及其保持性的要求下，滚珠丝杠以其传动效率高（滚动摩擦）、精度好（多为螺纹磨削或模具连续轧压），精度保持性强（因是滚动摩擦，所以可以采用优质钢材如轴承钢等按硬对硬接触方式提高了耐磨性和整体刚度）等特点成为其最佳的执行元件选项。C150 车床改造为经济型改造，滚珠丝杠要求可靠，经济，易调试，稳定。因此选择采用循环插管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋人式、精度等级为 3 级，车床型号为 JSCCDM 系列滚珠丝杠副滚珠丝杠已经标准化，因此，滚珠丝杠的设计归结为滚珠丝杠型号的选择。（2）计算作用在丝杠上的最大动载荷。先根据切削力和运动部件的重量引起的进给牵引力。计算出丝杠的轴向载荷，再根据要求的寿命计算出滚珠丝杠副应承受的最大动载荷 C。（a）工作负载 Fm 。根据机床设计手册中进给牵引力的实验公式计算，纵向为三角导轨，可由式（3-4）计算得到Fm =KFX+f（F Z+G） （3-4）式中 FX切削分力（ N）；K颠覆力矩影响的试验系数，K=1.15；f 滑动导轨摩擦因数，f=0.150.18，取 f=0.16；G溜板及刀架重力，G=1000N则Fm=1.151728 +0.16（3456 +1000）N=2700.16N滚珠丝杠最大动载荷 C（N）根据式（3-5）求得C= （3-5）3wHmtfF其中t= 60nT1n= 0Psv式中 t寿命，以 106 为 1 单位；n丝杠转速；P0滚珠丝杠导程，初选 P0=6mm；Vs最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的 1/31/2，本机床取 1/2；fw运转系数，按一般运转 fw=1.21.5，取 fw=1.2；fH硬度系数，为 60HRC 时，fH=1 ，小于 60HRC 时，fH1,本机床取 1；T使用寿命，按 15000h 计算。（b）滚珠丝杠的转速 n。n= = =50r/min01Psv.506（c）丝杠寿命 t。t= = =45 万 r6T61（d）丝杠工作的最大动载荷 CoC= 1.21Fm = 1.212700.16=11525N3453453.1.3 滚珠丝杠的选型根据CC a 的原则，使选取的滚珠丝杠的额定动载荷大于最大工作载荷。查看机械零件设计手册电子版，由于导程为6mm，滚珠丝杠应根据其额定动载荷选用，所以选取滚珠丝杠的型号为CDM4006-5。额定动载荷2877111525N，故强度负荷要求。CDM4006-5表示外循环插管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋入式的滚珠丝杠，其为右螺旋，精度为3级的定位滚珠丝杠副。CDM4006-5滚珠丝杠参数见表3-1。表3-1 CDM4006-5型滚珠丝杠参数公称直径/mm基本导程/mm钢球直径/mm丝杠外径/mm螺纹底径/mm 额定载荷 /Nd0 P0 Dw d1 d2 动载荷C a 静载荷 C0a接触刚度/（N/m）40 6 3.969 39.5 35.1 28771 95970 2191螺母安装连接尺寸/mmD D1 D2 D3 D4 D5 D6h L L1 C A M71 110 90 15 9 15 9 138 54 7 3 M63.1.4 滚珠丝杠的验算（1） 效率计算。根据机械原理 ，丝杠螺母副的传动效率 0 为（3-6）0tan=+（ ）式中：丝杠螺纹螺旋升角， tan=螺距/（3.14公称直接） ，=273；=arctg为摩擦角，一般取 =10。则0 = =0.966tan27310（ ）（2） 刚度验算。机床工作时滚珠丝杠受到轴向力和扭矩的作用，由于丝杠受转矩引起的时导程变化很小，故变化忽略不计。工作负载引起的导程变化量P 0为P0 = （3-7）m0FPEA式中 E材料弹性模量，对于钢，E=20.610 4 Mpa（20.610 6 N/cm2） ；A滚珠丝杠截面积，按丝杠螺纹底径确定d，即d=3.51cm，则A= d2 =9.67 cm2 （3-8）P0滚珠丝杠导程， P0 =6mm=0.6cm。P0 = =8.13310-6 cmmFEA670.129“+”用于拉升时， “-”用于压缩时。滚珠丝杠受转矩引起的导程变化量P很小，忽略不计，即P 1=P0 ，所以导程变化的总误差P 总 为P总 = （3-9） 0P总式中 P总 纵向最大行程，由 机床说明书可知，P 总 = 1000mmP总 = m=13.56m6108.3由机床设计参数知，丝杠纵向有效行程为1000mm，且丝杠精度等级为3级，查机械零件设计手册电子版， （有效行程lu内的目标行程公差 ep和行程变动量Vup见表3-2）纵向允许的行程变动量为17m，CDM4006-5 的P 总 为13.56m17m，故刚度符合要求。表3-2 有效行程l u内的目标行程公差e p和行程变动量V up精度等级有效行程lu/mm 1 2 3 4 5大于 至 ep Vup ep Vup ep Vup ep Vup ep Vup 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23800 1000 11 9 15 12 21 17 29 24 40 39（3） 稳定性校核。要使滚珠丝杠不失稳的条件是：临界负载荷F kF max。根据公式Fk= （3-10）2fEIKL式中 fk丝杠支撑方式系数，查机械零件设计手册可知，f k=2.0（双推简支） ；E材料弹性模量，对于钢，E=20.6 104 Mpa（20.610 6 N/cm2） ；L丝杠两支撑端距离，查机械零件设计手册 可知，CDM4006 5丝杠两支承端距离为1600=160cmK滚珠丝杠的静安全系数，取K=1/4；I截面惯性矩。I= ，其中d=（d 0-1.2Dw）46式中 d0关注丝杠的公称直径，d 0 =40mm=4cm；Dw滚珠丝杠的滚珠直径，D w =3.969mm=0.3969cm则I= （4-1.200.3969） 4=7.532cm464Fk= =29879N26.031.07.5321故稳定性符合要求（4） 确定齿轮传动比。可由下式计算。其中 p=0.01mm/步；b参考实用微电机手册 ，初选b=0.75 ；滚珠丝杠导程P 0 =6mm，i= = （3-11）pb36P.108756当传动比i1时，进给传动为减速传动；当 i680Mpa。则HH 故齿轮轮齿面接触强度满足要求6.1.2 按齿根弯曲强度校核F = （6-5）tSaFKYbm确定各参数计算值：（1） 载荷系数 KK=KAKVKK根据前面计算有 KA =1.0，K V=1.05，K F=1。齿轮的齿高 h=（2h *a +c*）m=（2+0.25）2=4.5mm齿宽 b 与齿高 h 的比 b/h=20/4.5=4.4，再根据前面计算的 KH =1.14，查表得KF =1.13.代入数据，则K=KAKVKK=1.01.0511.13=1.19 （2） 确定齿形系数 YFa 及应力校正系数 YSa 。Z=32，查表，通过计算得 YFa =2.49，Y Sa =1.635（3） 圆周力 Ft根据前面计算知 Ft=14.16N代入以上数据看，则F = = =1.715 MpatSaFKbm1.94.61352.490查表得 Flim =650 Mpa，得齿轮的需用应力F= 0.8650=520 Mpa li FF 故齿轮轮根弯曲疲劳强度满足要求6.2 横向进给箱齿轮强度的校核同纵向进给箱齿轮一样，只需校核小齿轮即可。6.2.1 按齿面接触强度校核 tHEKFu1=2.5Zbd确定各参数计算值：（1） 载荷系数 KK=KAKVKK进给箱累传动均匀平稳，取 KA =1.0。前面电机的计算，电机的最大转数 nmax=150r/min,由此可得齿轮风度圆处的速度 vmax=m/s=0.33m/s，可取 KV=1.12，K H=1，nd60齿向载荷分布系数 KH ：KH =1.12+0.18（1+0.6 2d） 2d+0.2310-3b式中 d =b/d=20/42=0.48，代入上式计算的 KH =1.38，则K=KAKVKK =1.01.1211.38=1.55（2） 圆周力 FtFt= 2Td根据前面计算，电动机轴上的最大转矩为 2.09 Nm，则Ft= = =9.95N2.0941（3） 材料的弹性影响系数 ZE =189.8Mpa，则H =2.5 ZE = 2.5189.8 =43.98 Mpa1KFtubd.5.6710.齿轮的需用应力= ,KHN 由此可见齿轮所受的接触应力很小，根据纵向进给齿轮计算可以得到肯定，则HH 故齿轮轮齿面接触强度满足要求6.2.2 按齿根弯曲强度校核F = （6-6）tSaFKYbm确定各参数计算值：（1） 载荷系数 KK=KAKVKK根据前面计算有 KA =1.0，K V=1.12，K F=1。齿轮的齿高 h=（2h *a +c*）m=（2+0.25）2=4.5mm齿宽 b 与齿高 h 的比 b/h=20/4.5=4.4，再根据前面计算的 KH =1.38，查表得KF =1.35.代入数据，则K=KAKVKK=1.01.1211.35=1.51 （2） 确定齿形系数 YFa 及应力校正系数 YSa 。Z=21，查表，通过计算得 YFa =2.76，Y Sa =1.56（3） 圆周力 Ft根据前面计算知 Ft=11.61N代入以上数据看，则F = = =1.887 MpatSaFKbm1.5.62.760同样，根据前面纵向进给齿轮的计算可以得出结论：FF 故齿轮轮根弯曲疲劳强度满足要求6.3 齿轮传动间隙消除机构设计数控机床进给系统中的减速齿轮除本身要求有很高的传动精度和工作平稳性以外，还需要尽可能的消除减速齿轮副之间的传动间隙。否则，吃侧间隙会造成进给系统反向运动时滞后于指令信号，丢失指令脉冲并产生反向死区，影响数控机床精度。因此，必须采取措施减小或者消除齿轮传动间隙。在数控机床上常见的齿轮间隙消除有刚性消除法和柔性消除方法两种。本设计中采用柔性消除法，柔性消除法是指调整后齿侧间隙可以走动补偿的调整法。本设计中采用双齿错齿轴向弹簧式结构，即两个相同齿数的薄片齿轮 1 和 2 与另一个宽齿轮相啮合，两个薄片齿轮套装在一起，并可做相对回转。结构如图 6-1 所示。数控机床弹簧的拉力使薄片齿轮错位，即两个薄片齿轮的左右齿轮面分别紧贴在宽齿轮齿槽的左右齿面上，消除齿侧的间隙，但是正反转只有一个薄片齿轮承受载荷。所以扭力受到了限制，弹簧力应能克服扭矩力，否则就失去了消除间隙的作用。图 6-1 齿轮间隙消除机构总结C150 机床数控化改造时经济型改造，因此在改造前首先对机床的原始资料（使用说明书、操作编程手册等）进行深入分析，制定了改造的方案及步骤。C150 卧式车床经过改造后，机床实现的功能比出厂时提高了很多，各项指标都达到了一定先进性的要求，具备现代先进数控机床的功能。纵向进给脉冲当量为 0.01mm/步，横向进给脉冲当量为0.005mm/步，技术改造方案的制定是科学、经济、合理的。所选的数控系统、伺服系统完全满足使用要求，伺服系统的调整使机械和控制系统达到了较好的匹配。数控刀架可进行四个方位的转换选择，其重复定位精度在 0.005mm 以下，实现了开环数控自动化加工，大大提高了加工效率，增强了其适应性，稳定了零件的加工质量，并保留了原机床的基本结构和部分工作性能，能节约资金，缩短生产周期，是工厂进行机械设备技术化改造的趋势。本次数控化改造达到了预期目标。致谢本次毕业设计是对我自己的一次总结也是对所学知识的一次检验，尽管已经尽力，但不足之处在所难免，期间得到了老师和同学的大力支持和帮助，最终如期完成任务，在此一并向他们深表感谢。首先，我要感谢我的指导老师XX 老师，感谢龙老师在我毕设期间给予的悉心指导，提出了很多建议和意见。设计刚开始时，由于对机床结构及参数性能不太熟悉，龙老师带领我们小组成员参观了学院改造成