c6132普通车床的数控化改造

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，在我国目前由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。本文对 C6132 普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。结果表明: 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，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。关键词: c6132 普通车床; 数控化改造; 步进电机; 经济型数控系统ABSTRACTSummary of study on machine tool numerical control transformation of important project is to raise the level of technology and equipment in China, in our country now due to numerical control machine tools, processing capacity and finance limited, NC machine tools is a way to save money, fast and efficient. This article on C6132 of NC improvement on common lathe for in-depth study, including feasibility analysis for machine tool, machine performance and precision, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, facecontrol, improve the efficiency of the original machine tool production, reduce labor intensity.key words: lathe; numerical control transformation; stepping motors; CNC system 目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 数控技术与数控机床 .11.2 机床数控化改造的兴起及意义 .11.2.1 国外机床改造业的兴起 .11.2.2 我国机床数控化改造的意义 .11.3 本文所研究的主要内容 .21.3 本章小结 .32 车床总体改造方案设计 .42.1 总体方案设计 .42.2 主传动系统的改造 .42.2.1 主轴无级变速的实现 .42.2.2 主轴脉冲编码器的安装 .52.3 横向进给传动系统的改造 .62.3.1 横向传动系统的改造 .62.3.2 齿轮传动间隙的消除 .62.4 导轨的改造 .72.5 刀架部分的改造 .82.6 数控系统的类型及选择 .102.6.1 数控系统的分类 .102.6.2 数控系统的选择 .112.7 计算机系统的选择 .112.8 本章小结 .123 C6132 车床数控化改造机械部分改造设计与计算 .133.1 纵向进给系统的设计计算 .133.1.1 切削力计算 .133.1.3 同步带减速箱设计 .153.1.4 步进电动机的选择 .173.2 横向进给系统的计算 .193.3 车床改造的机械结构特点 .193.3.1 纵向滚珠丝杠 .193.3.2 横向滚珠丝杠 .203.3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型 .203.3.4 导轨副 .203.3.5 主轴脉冲发生器 .203.3.6 安装电动卡盘 .213.4 安装 .213.5 本章小结 .224 电气控制部分设计 .234.1 硬件电路设计 .234.2 单片机数控系统硬件电路设计内容 .234.3 MCS-51 系列单片机简介 .254.4 存储器扩展电路设计 .264.4.1 地址锁存器选用 .264.4.2 外部程序存储器选择 .264.4.3 内部程序存储器选择 .264.4.4 外部 I/O 接口电路的扩展 .264.4.5 键盘接口电路的设计 .274.5 译码电路设计 .274.6 其他辅助电路设计 .284.7 步进电机的控制 .284.7.1 步进电机的工作原理 .284.7.2 步进电机的控制 .294.7.3 步进电机接口及驱动电路 .294.8 C6132 普通车床微机数控化改装硬件设计说明 .304.9 控制软件设计 .314.9.1 总体方案设计 .324.9.2 环形分配器软件设计 .324.9.3 逐点比较法的直线插补软件设计 .334.9.4 逐点比较法的圆弧插补软件设计 .334.9.5 步进电机自动升降速控制 .334.10 本章小结 .39结 论 .40致 谢 .41参考文献 .42附 录 .431 绪论1.1 数控技术与数控机床 数控技术，简称数控(Numerical CorltrolNC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computer Numerical ControlCNC)。 采用了数控技术进行控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础，它很好地解决了形状结构复杂、精度要求高及小批量零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的发展水平和方向。与普通机床相比，数控机床能够自动换刀、自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线的加工，加工精度和生产效率都比较高，因而应用日益广泛。 1.2 机床数控化改造的兴起及意义 1.2.1 国外机床改造业的兴起 在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造业作为新的经济增长行业，生气盎然，正处在黄金时期。由于机床以及数控技术的不断进步，机床改造成了一个“永恒的课题。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，这已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国,机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有： Bertsche 工程公司、ayton 机床公司、DeVliegBuUavd(得宝)服务集团、US 设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装(Retrofitting) 业。从事改装业的著名公司有：大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机械公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 1.2.2 我国机床数控化改造的意义我国目前机床总量约 400 万台，其中数控机床总数只有 20 万台，即我国机床数控化率仅为 5左右，而国外发达国家的机床数控化率，多年前就达到 20以上。我国机床役龄 10 年以上的占 60以上；役龄 10 年以下的机床中，自动半自动机床不到20，FMCFMS 等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占 60以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是传统的机床，而且半数以上是役龄在 10 年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等现象，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。 目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床来替换根本不现实，而且替换下来的旧机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控化改造之路。从美国、日本等国家工业现代化进程看，机床的数控化改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。如日本的大企业中有 26的机床经过数控改造，中小型企业则是 74，在美国有许多数控专业化公司，为世界各地提供机床数控化改造服务。因此，普通机床的数控化改造不但有存在的必要，而且大有可为，尤其对一些中小型企业更是如此。 利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台高效、多功能的数控机床，投资少、见效快，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法，也是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。 另外对普通机床进行数控化改造有许多积极的意义: 1）节省资金。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省 60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的 1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床 60%的费用，并可以利用现有地基。 2）性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 3）提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高 3 至 5 倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多，且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。 4）可实现多工序的集中，提高了相关的加工精度,同时减少了零件在机床间的频繁运转。 5）可缩短新产品试制周期和生产周期，对市场需求做出快速反应。机床数控化还是推行 FMC、FMS 以及 CIMS 等企业信息化改造的基础。 6）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好的调节了机床的加工状态。还可以提示操作者机床故障或编程错误等机床运行中出现的问题。1.3 本文所研究的主要内容 1）根据数控化改造后车床所具备的功能，制订了车床总体改造方案，并绘制了改造后车床总体布置图； 2）为使改造后的车床主轴能够实现无级变速、正转、反转以及停止等功能，本次改造采用了变频器驱动主电机的方式，本文对主轴变频器的选用做了相应的说明；3）为使改造后的车床能够加工螺纹，改造时，拆除原来的挂轮架部分，在机床轴伸出端安装主轴脉冲编码器，本文对脉冲编码器的安装方法作了简要论述； 4）在利用聚四氟乙烯软带对原车床导轨贴塑的工作中，粘接工艺的好坏将直接影响改造后导轨的性能。本文对粘接工艺的控制作了简要论述； 5）在电气改造方面，设计了车床数控系统的硬件电路图，纵、横向步进电机的计算和选型也作了详细阐述； 6）在机械改造方面，对纵横向伺服进给机构，特别是滚珠丝杠螺母副作了详细设计研究，并对数控转位刀架的安装和选用作了介绍； 7）在软件设计方面，对 MCS-51 单片机做了简要的介绍，并在 8031 单片机的基础上编制了相应的程序。1.3 本章小结本章主要介绍了国内外数控技术和数控机床，以及机床数控化改造的兴起及意义。并提出了本文的研究内容和目标。2 车床总体改造方案设计 2.1 总体方案设计利用数控系统 NIM-9702 对 C6132 型卧式车床的纵，横向进给系统进行开环控制。纵向脉冲当量为 0.01mm/脉冲，驱动元件采用步进电动机。改造后的机床能完成一般车削及加工任意面、球面、螺纹等加工工序。并能控制主轴开停变速、刀架转位及一些辅助功能，使加工实现自动化。根据设计任务，系统应采用轮廓控制形式。控制系统硬件由微机部分、键盘及显示器、I/O 接口及光电隔电路、步进电动机功率放大电路等组成。纵向、横向均采用步进电动机减速带滚珠丝杠螺母溜板的传动方式。刀架更换为四刀位自动回转刀架。2.2 主传动系统的改造 2.2.1 主轴无级变速的实现 C6132 车床的主轴变速为手动、有级变速。考虑到数控车床在自动加工的过程中负载切削力随时会发生变化，为了保证工件表面加工质量的一致性、提高工件加工质量，主轴要能实现恒切削速度切削。这就要求主轴能实现无级变速。目前实现无级变速主要有两种方式，其一是采用变频器驱动电机的方式，同时保留原有的主传动系统和变速操纵机构，这样既保留了车床的原有功能，又减少了改造量；其二是用双速或者是四速电动机替代原有车床的主电动机。由于多速电机的功率是随着转速的变化而变化的，所以要选择功率较大一些的电动机，随之电动机的尺寸也变大了，机床改造相对较麻烦，另外在这种改造方式下，主传动系统也要拆除并进行重新设计，这样可以得到加工精度和稳定性更高的车床，但是加大了改造成本。 考虑到改造的成本，我决定采用第一种方式，这样可以利用原车床的三相异步电动机。即由数控系统控制变频器，变频器驱动异步电动机实现主轴无级变速。 交流异步电动机的转速与电源频率，电动机磁极对数 nfp 以及转差率之间的关系式为：（2-1）SPfn160对于 C6132，电动机磁极对数和转差率是定值，因此利用变频器改变电源频率 fn 即可改变电动机的转速。另外，变频器能方便地与数控系统连接，控制电动机的正转、反转及停止。 变频器的控制方式主要有 Uf 恒定控制方式、无反馈矢量控制方式和有反馈矢量控制方式。数控车床除了在车削毛坯时，负荷大小有较大变化外，以后的车削过程中，负荷的变化通常是很小的。因此，就切削精度而言，选择 Uf 恒定控制方式是能够满足要求的。但在低速切削时，需要预置较大的 Uf，在负载较轻的情况下，电动机的磁路常处于饱和状态，励磁电流较大。因此，从节能的角度看，并不理想。数控车床属于高精度、快响应的恒功率负载加工设备，应尽可能选用矢量控制高性能型通用变频器，而且中、小容量变频器以电压型变频器为主。有反馈矢量控制方式虽然是运行性能最为完善的一种控制方式，但由于需要增加编码器等转速反馈环节，不但增加了费用，而且编码器的安装也比较麻烦。所以，除非对加工精度有特殊要求，一般没有必要选择此种控制方式。 目前，无反馈矢量控制方式的变频器已经能够做到在 0.5Hz 时稳定运行。所以，完全可以满足主运动系统的要求，而且无反馈矢量控制方式能够克服 Uf 控制方式的缺点，因此可以说，是一种最佳选择。 数控车床连续运转时所需的变频器容量(kVA)计算式如下：（2-2）MCNkIUP3103cos式中，PM负载所要求的电动机的轴输出功率； 电动机的效率(通常约 O.85)； cos电动机的功率因素(通常约 O.75) MU电动机的电压，380V； MI电动机工频电源时的电流，为 15.4A； k电流波形的修正系数(PWM 方式时取 1.05-1.10)； PCN变频器的额定容量，kVA； ICN变频器的额定电流，A；由公式(2-2)可得：（2-3）AkI kVAUPkVMCN94.165. 15.04.1538037.8cos 33 选择变频器时应同时满足以上三个等式的关系。综合以上分析计算，确定选用三菱FR-A540 系列变频器，具体型号为 FR-A540-7.5K-CH。2.2.2 主轴脉冲编码器的安装 为了使改造后的数控车床能自动加工螺纹，须配置主轴脉冲编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件，其目的是用来检测主轴转角的位置，通过主轴脉冲编码器数控系统步进电机的信息转换系统，实现主轴转一转，刀架纵向移动一个导程的车螺纹运动。 主轴脉冲编码器的安装，通常采用两种方式：一种是同轴安装，另外一种是异轴安装。同轴安装的结构简单，缺点是安装后不能加工穿入车床主轴孔的零件，限制了工件的加工长度，而异轴安装不会遇到这种问题，因此，异轴安装较合适。主轴通过主轴箱中轴和轴的 5858 及轴和轴的 3333 两级齿轮(实现传动比 1：1)把动力传递给挂轮轴 X，见图附录 1 所示，主轴脉冲编码器 1 通过支架 2 固定，并通过联轴器 3 与闷头4 相连，闷头 4 通过过盈配合与主轴箱内 X 轴连接。 C6132 主轴转速范围是 202000 r/min，可以选择欧姆龙 E6B2-CWZ6C 型光电脉冲编码器，其允许的最高转速为 6000r/ min，所以满足设计要求。 2.3 横向进给传动系统的改造 2.3.1 横向传动系统的改造 如图 2-1 所示是横向传动系统的改造布置图，步进电机和减速箱安装在远离操作者的床鞍一端，拆除床鞍上原来的手动操作装置，在原来支承丝杠的轴承位置，安装角接触球轴承进行支撑，同纵向一样，滚珠丝杠一端直接充当减速器的输出轴，滚珠丝杠两端同样有两对锁紧螺母对滚珠丝杠进行预拉伸，滚珠丝杠螺母副采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙。螺母座和中拖板的连接可以利用原来的螺钉孔进行连接。图 2-1 横向传动结构图车床进行横向进给时，由步进电机通过减速箱将动力传递给滚珠丝杠，再由滚珠丝杠带动螺母座，再通过螺母座带动中拖板做横向运动。滚珠丝杠螺母副继续采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙。 2.3.2 齿轮传动间隙的消除 模数相同的两片薄齿轮 2 和 3，齿轮 2 空套在齿轮 3 上可以做相对回转运动。在齿轮3 上开有三个周向圆弧槽，齿轮 2 上均布着三个螺纹孔，装配时在齿轮 3 的槽中放置 3 个弹簧，数控车床在加工过程中，会经常变换移动方向。当进给方向改变时，如侧存在间隙会造成进给运动滞后于指令信号，丢失指令脉冲并产生反向死区，影响传动精度和系统稳定。因此，必须消除齿侧间隙。通常齿侧间隙的消除主要有刚性调整法和柔性调整法。刚性调整法虽然结构简单，但侧隙调整后不能自动补偿，柔性调整法是调整后齿侧间隙仍可自动补偿的调整法。因此决定采用柔性调整法中的双片齿轮错齿消隙法和周向弹簧调整法。 双片齿轮错齿消隙法 图 2-2 是双片齿轮错齿式消除间隙结构。两个相同齿数的薄齿轮 1 和 2 与另一个厚齿轮(图中未画出)啮合。齿轮 l 空套在齿轮 2 上并可作相对回转。每个齿轮的端面均匀分布着四个螺孔，分别装上凸耳 3 和 8。齿轮 1 的端面还有另外四个通孔，凸耳 8 可以在其中穿过。弹簧 4 的两端分别钩在凸耳 3 和调节螺钉 7 上，通过转动螺母 5 就可以调节弹簧 4 的拉力，调节完毕用螺母 6 锁紧。弹簧的拉力使薄片齿轮 1 和2 错位，即两个薄齿轮的左、右齿面分别紧贴在厚齿轮齿槽的左、右齿面上，消除了齿侧间隙。这种方法适合直径较大，有充分安装螺钉空间的圆柱齿轮。 2）周向弹簧调整法。同样是两个齿数、利用齿轮 2 上安装的螺钉顶住弹簧，装配完成后两片齿轮在弹簧力作用下的情况下错齿，从而达到消除间隙的目的。这种结构适合齿轮直径偏小，安装空间较小。 2.4 导轨的改造由于导轨表面有明显的划痕，摩擦系数变大，会产生进给运动的失真。为了恢复导轨的精度，增加耐磨性，提高机床的稳定性，提高机床的防爬行和吸振性能，对机床导轨选用填充聚四氟乙烯软带来改造。填充聚四氟乙烯是在聚四氟乙烯中添加青铜粉、二硫化硅、玻璃纤维粉、二硫化铜、石墨、聚苯等填充剂，使聚四氟乙烯的性能改善如下：(1)耐负荷变形可提高 5 倍； (2)刚性提高 45 倍； (3)热膨胀系数减小 1312；(4) 导热率提高 2 倍；(5)硬度提高 10；(6) 抗压强度增加 23 倍。在利用填充聚四氟乙烯软带对原车床导轨贴塑的工作中，主要是对粘接工艺的控制。具体工艺为：首先对原导轨进行刮研，保证粘贴前导轨的表面粗糙度 1.66.3um，平面度达到 0011000 精度；选用厚度为 1.5mm 的软带，用钠基溶液处理聚四氟乙烯软带表面；粘接前需对金属导轨粘接面除锈去油，可先用砂布、砂纸或钢丝刷清除锈斑杂质，然后再用丙酮擦洗干净、晾干；专用胶须随配随用，按 A 组份B 组份=1 l 的重量比混合，搅拌均匀后即可涂胶。可用“带齿刮板”或 lmm 厚的胶木片进行涂胶。专用胶可纵向涂布于金属导轨上，横向涂布于软带上，涂布应均匀，胶层不宜过薄或太厚，胶层厚度控制在 0.080.12mm 之间；软带刚粘贴在金属导轨上时需前后左右蠕动一下，使其全面接触，要用手或器具从软带长度中心向两边挤压，以赶走气泡。用重物加压或扣压于床身导轨上，加压均匀，压强通常为 0.050.1MPa。加压前在软带面上覆盖一层油纸或在加压面上涂一薄层润滑脂或机油，防止胶粘剂粘接加压物。软带粘接后约 24 小时固化(环境温度 15以上) ，可清除余胶，切去软带工艺余量，并倒角；对软带进行开油槽和刮研，油槽深度可为软带厚度的 1223，油槽离开软带边缘至少 6mm 以上，刮研要求达到与导轨面接触面积为：全长不少于 75，全宽上不少于 50。2.5 刀架部分的改造型号及主轴中心高度，选用常州市宏达机床数控设备厂生产的 LD4-C6132 型电动刀架，该刀架内带 120W 三相交流异步电动机用于驱动正转选刀。内置的 4 只霍尔元件检测刀位位置拆除原手动刀架和小拖板，安装由数控系统控制的四工位电动刀架。根据车床的，电动机反转完成刀具定位锁紧。安装时，拆除车床上的原小拖板，置刀架于中拖板上，卸掉电机风罩，逆时针方向转动电机，使刀架转动到 45左右时，装上螺钉，然后固定刀架即可。电机安装图见附录 1。LD4-C6132 型电动刀架技术参数见表 2-1。电动刀架的安装较为方便，安装时必须注意以下两点： 1)电动刀架的两侧面与原车床纵、横向的进给方向平行； 2)电动刀架与系统的连线在安装时应合理，以免加工时切屑、冷却液及其它杂物磕碰电动刀架连线。1、2薄齿轮 3、8凸耳 4弹簧 5、6螺母 7调节螺钉 图 2-2 双圆柱薄片齿轮错齿消隙结构 根据以上分析可初步确定车床改造的总体布置方案，如图 2-4 所示。由于导轨表面有明显的划痕，摩擦系数变大，会产生进给运动的失真。为了恢复导轨的精度，增加耐磨性，提高机床的稳定性，提高机床的防爬行和吸振性能，对机床导轨选用填充聚四氟乙烯软带来改造。填充聚四氟乙烯是在聚四氟乙烯中添加青铜粉、二硫化硅、玻璃纤维粉、二硫化铜、石墨、聚苯等填充剂，使聚四氟乙烯的性能改善如下：(1)耐负荷变形可提高 5 倍；(2) 刚性提高 45 倍；(3)热膨胀系数减小 1312；(4) 导热率提高 2 倍；(5)硬度提高 10；(6) 抗压强度增加 23 倍。在利用填充聚四氟乙烯软带对原车床导轨贴塑的工作中，主要是对粘接工艺的控制。表 2-1 LD4-C6132 型电动刀架技术参数具体工艺为：首先对原导轨进行刮研，保证粘贴前导轨的表面粗糙度 1.66.3um，平面度达到 0.011000 精度；选用厚度为 1.5mm 的软带，用钠基溶液处理聚四氟乙烯软带表面；粘接前需对金属导轨粘接面除锈去油，可先用砂布、砂纸或钢丝刷清除锈斑杂质，然后再用丙酮擦洗干净、晾干；专用胶须随配随用，按 A 组份B 组份=1 l 的重量比混合，搅拌均匀后即可涂胶。可用“带齿刮板”或 lmm 厚的胶木片进行涂胶。专用胶可纵向涂布于金属导轨上，横向涂布于软带上，涂布应均匀，胶层不宜过薄或太厚，胶层厚度控制在 0.080.12mm 之间；软带刚粘贴在金属导轨时需前后左右蠕动一下，使其全面接触，要用手或器具从软带长度中心向两边挤压，以赶走气泡。用重物加压或扣压于床身导轨上，加压均匀，压强通常为 0.050.1MPa。加压前在软带面上覆盖一层油纸或在加压面上涂一薄层润滑脂或机油，防止胶粘剂粘接加压物。软带粘接后约 24 小时固化(环境温度 15以上) ，可清除余胶，切去软带工艺余量，并倒角；对软带进行开油槽和刮研，油槽深度可为软带厚度的 1223，油槽离开软带边缘至少 6mm 以上，刮研要求达到与导轨面接触面积为：全长不少于 75，全宽上不少于 50。换刀时间 (s) 最大许用应力 （Nm）901870qMXs重复定位精度（mm）电机功率（w）电机转速（r/min）净重（）2.1 2.6 3.1 500 1100 350 1; H寿命（以 转为单位 1，如 1.5 则为 150 万转） 。寿命 L 可按下式计算L610（3-7）60nTL式中, 滚珠丝杠的转速n使用寿命时间，数控机床取 15000hT工作负载的数值可用机床设计手册中进给牵引力的实验公式计算，对于三角形或综合导轨（3-8） WFfkzXp式中, 切削分力；XZF,移动部件的重量 ;WN80考虑颠覆力矩影响的系数， ；k 15.k导轨上的摩擦系数， 取 。f 80f 6.f则 N75242.436.915.pF当机床以线速度 ，进给量为 ，车削直径为 外圆m/in0um/r.f m80D时，丝杠的转速（3-9）r/in9.1r/i68014.330 DLvf则 （3-万 转万 转 .75961nT10）根据工作负载 、寿命 ，计算出滚珠丝杠副承受的最大动载荷，取 ，pFL 2.1wf1Hf （3-N3.46572.18.9733 pHwQFfL11）由 查滚珠丝杠的产品样本或机床设计手册 ，选择丝杠的型号。例如参照某厂F滚珠丝杠的产品样本，选择滚珠丝杠的直径为 ，型号为 ,其额定m323206PCDM动载荷是 ,强度足够用。N205效率计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率 为0（3-12）tan0式中 , 螺纹的螺旋升角，该丝杠为 ； 253摩擦角， 约等于 。1则 9.0tan03.刚度验算滚珠丝杠工作时受轴向力和扭矩的作用，它将引起导程 发生变化，因滚珠丝杠受0L扭时引起的导程变化量很小，可忽略不计，因此，工作负荷引起的导程变化量 cmL（3-13）ESLFP0式中, 弹性模量，对钢 ；E26N/cm1.2滚珠丝杠截面积（按丝杠螺纹底经确定 ） ；S c7.1d（3-14）2203.7.4S“+”用于拉升时， “-”用于压缩时。则 cm107.c2.61.2586L丝杠 长度上导程变形总误差m1总/8./0.06总3 级精度丝杠允许的螺旋误差为 ，因此刚度足够。m/153.1.3 同步带减速箱设计为了满足脉冲当量的设计要求增大转矩，同时也为了使传动系统的负载惯量尽可能的减小，传动链中常采用减速传动。本设计中，纵向减速箱采用同步带传动。设计同步带减速箱需要的原始数据有：带传动的功率 P；主动轮转速 和传动比 i；1n传动系统的位置和工作条件等。根据改造经验，C6132 车床纵向步进电动机最大静转矩通常在 15-25Nm 之间选择。今初选电动机型号为 110BF003，五相混合式，最大静转矩为 20Nm，十拍驱动时步距角为 。该电动机的详细技术参数如表 3-1 所示。72.0（1） 传动比 i 的确定 已知电动机的步距角 ，脉冲当量 /脉72.001.z滚珠丝杠导程 。根据式（ 3-15）算的传动比 i=1.2。m6hP（3-15）360hPi表 3-1 反应式/磁阻式步进电动机的技术参数型号 相数 步距角 /电压/V电流/I最大静转矩/mN空载运行频率/Hz空载起动频率/Hz转动惯量/2cmkg110BF003 3 0.75/1.5 80300 6 11.7612000 1200 9（2）主动轮最高转速 由纵向床鞍的