CA6140数控化改造毕业设计ok

1、摘要21、数控机床改造的意义32、CA614/床简介42.1 CA6140车床概述2.2 CA6140车床的加工范围及特点 62.3 CA6140车床的传动系统分析73、纵向进给系统的分析9设计心得23参考文献24摘要我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有 11.34万 台，即我国机床数控化率不到 3%近10年来，我国数控机床年产量约 为0.60.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为 6% 我国机床役龄10年以上的占60项上；10年以下的机床中，自动/半自 动机床不到20% FMC/FM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须上）。可见我们的大

2、多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，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，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。物竞天择，一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床 的数控化改造是机械行业在必然趋势。通过搜集资料、实践研究等方 法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。而这也将极 大的推动中国机械行业的发展。经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和 稳定性。所以很多企业纷纷将现有

3、机床改造成经济型数控机床，这种 做法具有投资少、见效快的特点。事实证明：机床的数控化改造可以 为企业带来可观的经济效益。关键字：机床、数控化、改造、意义1、 数控机床改造的意义(1)、机床现状我国是生产和使用机床最多国家之一，现有金属切削机床400万台左右，但 现有的机床大多数服役年限较长，设备陈旧落后，功能严重不足，运运不能满足现代 生产的需要。（2）、技术分析在过去的几十年,金属切削机床的基本动作是原理变化不大。如今科学技 术发展很快，特别是计算机技术的发展，应用到机床控制系统上，不但能提高机床的 自动化程度，而且能提高加工精度和表面质量。近年来，我国已经积极开展了对机床 数控化再制造技术

4、的研究，如武汉华中数控公司先后完成了 50多家企业数百台设 备的数控化在制造。实践证明。改造的机床满足了科学技术的发展需要，提高了生产效率和产品精度，增大了设备的适应能力和型面的加工范围（曲面、各种螺纹的 加工等，利用日臻完善的经济型数控系统及配套部件改造现有的普通机床的技术条 件已经成熟。（3）、市场分析国内资料分析，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。（4）、经济分析由于新型机床价格昂贵，一次性投

5、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。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。（5）、生产分析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

6、的作用。数控机床是最能适应这种生产需要的。（6）、重要性分析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。(7)、综合分析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 。2、CA614肉床简介CA6140车床是一种机械结构比较复杂而电气系统简 单的机电设备，是用来进行车削加工的机床。在加

7、工 时，通过主轴和刀架运动的相互配合来完成对工件的车削加工。车床的种类很多，按其用途和结构的不同，可 分为卧式车床、落地车床、立式车床、仿形车床、转塔 车床、多刀半自动车床、自动车床等。2.1 CA6140车床概述一、机床的组成和主要技术参数1、机床的组成CA6140车床的主要组成部件由图1所示图 1 CA6140 车床外形图1 主轴箱2 刀架3 尾座4 床身5 右床腿6 溜板箱7 左床腿进给箱6 溜板箱7 左床腿进给箱(1)、主轴箱 主轴箱1是一部件，由箱体、主轴、传 动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封件等组 成。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动，也可以安装前尖顶通过

8、拨盘带动工件旋转。(2)、刀架 四方刀架装在小滑板上，而小滑板装在中 滑板上，纵滑板可沿床身与轨纵向移动，从而带动刀具纵向移动，用来车外圆、链内孔等。而中滑板相对于纵 滑板作横向移动，用来带动刀具加工端面、切断、切槽 等。小滑板可相对中滑板改变角度后带动刀具斜进给， 用来车削内外短锥面。(3)、尾座 尾座3可沿其导轨纵向调整位置，其上可安装顶尖支撑长工件的后段以加工长圆柱体，也可以安装孔加工刀具加工孔。尾座可横向作少量的调整，用于加工小锥度的外锥面。(4)、进给箱 进给箱8内装有进给运动的传动及操作装置，通过改变进给量的大小，可改变所加工螺纹的种类及导程。(5)、床身及床腿床身4是机床的支承件

9、，它安装在左床腿 7和右床腿5上并支承在地基上。床身上安装着机床的各部件，并保证它们之间具有要求的相互准确位置。床身上面有纵向运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。(6)、溜板箱 溜板箱6与纵向滑板(床鞍)相连，溜板箱内装有纵、横向机动进给的传动换向机构和快速进给机构等。2、CA614/床的主要技术参数，如表 1。表1 CA6140车床的主要技术参数床身上最大工件回转直400mm刀架上最大工件回转直210mm最大工件长度主轴中心至床身平面导 轨距离最大车削长度主轴孔径主轴转速反转（12级）刀架纵向及横向进给量纵向小进给量1000mm205mm650、900、1400mm48mm正转（24 级）10

10、1400r/min141580r/min各64种般进给量0.081.59mm0.028 0.054mm加大进给量1.71 6.33mm横向一般进给量0.040.79mm小进给量0.0140.027mm加大进给量0.863.16mm刀架纵向快速移动速度4m/min车削螺纹范围米制螺纹（441192mm种）快速电动机功率250kw英制螺纹（20种）224牙/in模数螺纹（39种）0.25 48mm经节螺纹（37种）196牙/in主电动机功率7.5kw转速1450r/min转速2800r/min2.2 CA6140车床的加工范围及特点一、加工范围CA6140床的工艺范围很广，它能完成车削内外圆柱面、

11、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、较孔、攻螺纹、套螺纹 和滚花等工作。其典型表如图2所示。CA614阵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CA614评床使用十分广泛。图2车床加工的典型零件二、CA614冰床的加工特点（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。（4）、在车削加工过程中切屑和刀具之间的剧烈挤压和摩擦，以及刀具与工

12、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CA614春加工过程中一般可以不使用切削液。（5）、在一般情况下，这种机床多用于粗加工和半精加工。2.3 CA6140车床的传动系统分析CA614心床的传动西统，由主运动传动系统、车螺纹进给传动系统组成，见图3。图3 CA6140车床主运动传动系统图一、主运动传动系统1 .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CA6140型卧式车床主运动传动链来说，即从主电动机经中130mmF轮带动 中230mm?轮，从而带动I轴，I轴上有双摩擦离合器M1, M1向左结合, 左边的z51、z

13、56双联齿轮与I轴一起转动，通过两对传动副5651我，石传动n轴实现主轴正转。M向右结合，由z50与I轴一起转动，z50通过W轴z34传动n轴上的z30实现主轴反 转。M1处于中间，则I轴空转，即不传动左边的z51和z56,也不传动右边的z50, n轴的运动通过n田轴之前的三对传动392230副50 , 58, 50传动田轴，田轴有两条路线可传动主轴，即通过VI轴上的m M：向左滑移至z63与z50啮合，使得田轴2050通过而，50直接传动主轴VI轴，实现主轴高速转动，即2051为4501400r/min;若M.向右结合，田轴通过（80 , 50）传动IV205126轴，IV轴通过H0 , 5

14、0传动V轴， V轴通过58传动VI轴（主轴）二、车螺纹进给传动系统CA614cs卧式车床的螺纹进给传动系统可车削米制，模数制，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，两端件一一主轴，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。车螺纹传动链运动平衡式为：式中U为主轴至丝杠间全部传动机构的总传动比；L丝为机床丝杠的导程,CA6140®车床的丝杠导程L丝=12mm L为工件螺纹的导程（mm、纵向、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

15、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XIX经溜板箱传动。从主轴 VI至进给箱轴XVII上滑移齿轮Z28处于左位，使 M 脱开，从而切断进给箱与丝杠的28联系。运动由齿轮副56及联轴节传至光杠XIX,再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 XXVII,使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。CA6140a卧式车床可以通过4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

16、样传动路线传动时，横向进给量为纵向进给量的一半。2536.28363244028一 XM L, XXXXKkx J： X 2,5 X I 2 tJllV36251,1563256294XXO1 .纵向机动进给量（32种r 58 33 63 100 25 .网 58 33 100 75 36= 0.7114他1m2« 36 32 4 40 48 59 上x x - x - w - x - x x 5 用通56 32 56 29 48 48 182 .横向机动进给量（64种/,58336310025.2536Au = /1 ttrxx xxxx xXX A*上棚58331007536*3

17、625=0.355"%IM横向机动进给量为纵向机动进给量的一半四、刀架的快速移动在CA614/床上加工零件时，为了缩短辅助时间，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（0.25kw, 2800rpm）经齿轮副13/29使轴XX高速转动，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M8及M9控制。3、纵向进给系统的设计纵向（Z轴）进给系统改造纵向进给传动系统的改造如图2所示。纵向步进电机1通过一对减速齿轮2 把动力传递给纵向滚珠丝杠3,再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台 4做往复

18、移动。原 车床的进给箱保留，滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴 6通过套筒 联轴器5与滚珠丝杠相连，这种联轴器用 2个互相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联 接起来，结构简单，径向尺寸小，可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和 附加应力。如图3所示，滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承支承座 4,通过一对 深沟球轴承1实现径向支承，丝杠左端通过一对圆螺母（图中未画出）实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧。因此纵向滚珠丝杠的支承形式为一端固定，一端浮动，三点 支承。滚珠丝杠采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，调整方便。步 进电机通过消隙齿轮2减速，减速器输出轴用套筒联轴器 6与丝杠3 （见图2）

19、 联接，固定销3防止减速器转动。图2纵向进给系统图1.纵向步进电机2.减速齿轮3.纵向滚珠丝杠4.工作台5.套筒联轴器6.支撑轴图3 纵向步进电机装配图1.深沟球轴承 2.消隙齿轮 3.固定销 4.滑动轴承支承座5.圆螺母 6.套筒联轴器滚珠丝杠3 （见图2）仍安装在原滑动丝杠的空间位置，其螺母副通过支架1 （见图4）安装在床鞍的底部，如图 4所示。支架做成可移动的形式方便装配，丝杠位置调整好后，由螺钉拧紧图4纵向滚珠丝杠装配图1 .支架 2.丝杠托架3.纵向滚珠丝杠4.丝杠防护罩5.大拖板6.过渡板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

20、骤为：拆除原 CA6140车床的传动机构（进给箱、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。已知条件，如表2:表2已知条件最 大工件 直径溜 刀 最板及刀架快移大进给位精架重量速度 速度 度/m/mm/m/minminmmkw王 起动加 滚速珠丝杠时导程问/mm/ms床 床 10身上 鞍上 00 向纵 横 纵横纵横向 向 向 向 向40280010006042.2100

21、7;07.525 .015.50根据机床精度要求选择脉冲当量，纵向：0.01mm陟，横向为纵向的一半，即0.005mm成。一、切削力的计算车床的主电动机最大切削功率P切=ptqK式中P 主电动机功率，CA6140车床P =7.5KW“一一主传动系统效率，一般为 0.60.7 ,取4=0.65K一一进给系统功率总效率取K=0.96P 切=7.5 X 0.65 X 0.96=4.68KWf vlO 1一 又丁切削力P切=式中F 主切削力(N)V最大切削速度(m/min)。按用硬质合金刀具半精车刚件的速度V=100m/min在外圆车肖U 中：F = (0.15 0.7) F =2808X 0.6=1

22、684.8NF1= (0.1 0.6) F =2808X 0.5=1404N二、滚珠丝杠副的设计及选型1、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，其结构原理如图4所示。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4上装有挡滚珠器2 (又叫回珠器或反向器)。回路管道 5将滚珠3引回，构成滚珠连续工作的循环通道。图4滚珠丝杠副1-压块2-挡珠器3-滚珠4-螺纹滚道5-回路管道6-螺母7-丝杠(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4=0.920.94,是

23、普通滑动丝杠的34倍(4=0.200.40)。、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 60-60HRG表面粗糙度值小，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：、

24、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。2、滚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。3、滚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

25、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。4、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Cm(N即必须满足C。5、滚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里Fm又因为 Fm=KFf+f (Fc+w式中Ff、Fp、Fc切削分力(N)K颠覆里矩影响取 K=1.15F'导轨上的摩擦因数取f' =0.16W移动部件的重量(N)代入式中：Fm=kFf+f' (fc+w=1.15X 1684.8+0.16 X (2808+800=2514.8N(1)、寿命L最大切削里F的进给速度Vs可取最高进给

26、速度的1/2 1/5 (取为1/2), 纵向最大进给速度为0.6m/min,丝杠导程Lo=6mm 则丝杠转速为： 1000V lOOOx 0.6nnn/ minx 0.5 f .=50r/min n=丝杠使用寿命时间一般为15000h,则丝杠的计算寿命L为60订 60x 50r/inin =;-=45(10。)L="(2)、载荷Cm当量动载荷Cm选用滚珠丝杠直径do时，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Cm即为滚珠丝杠杆副所能承受的最大当量动载荷 Cm近 Fy <ifff式中：一一运转系数精度

27、系数r 五人£痂x ),52x2514.8J = f ?=1=14908.11N根据C的原则，查 机械设计手册化学出版社出版，第三章第3卷，(P12-21 )选取滚轴丝杆的型号为：CMD4006-2.5E左，坐标直径为40mm,即外循环，齿差调隙式，一圈 2.5歹I。滚珠直径为39.69mm ,导程为6mm ,摩擦 级选用 5 级，螺纹开角 r=arctag ( L / - d ) =arctg ( 6mm/ " x 40 ) =arctg0.047=（3）、传动功率。滚轴丝杆副的传动功率为：4 =tgr/tg （r+。）='.； 44 . I。=0.94式中：r丝

28、杠的螺纹开角摩擦角。滚动丝杆副的滚动摩擦因数f=0.003 ,摩擦角约等于10'所以二 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 FmaX寸是否会产生纵向弯曲。1巾鼾占 R /式中E 丝杆材料弹性量，对纲 E=2.06Xl0（i N/mL丝杠两支承端距离（nj） , L=1.5m;f 丝杠的支承方式系数，f =2.00f 许用稳定Tt安全系数，f =3N / 工】4 "I丝杠截面惯性矩（m）|= 64= 64=0.001m；d1 丝杠螺纹底径（m） , dl =d -1.02d ' =40-1.02 X3.9

29、69=36.02mm.讣123.142,06«10" Insx 谪 T ；算 一=2256.75N（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。、丝杠的拉伸或压缩变形量1在总变形量中占的比重教大10式中/-滚珠丝杠支撑间的受力长度（mmb-滚珠丝杠的导程（mm%在工作载荷作用引起的导程变化量（mm“土卫又=,式中，-轴向平衡载荷F-材料弹性模量 钢=2,。6父哈、,加州即/）上*36.02）加 = 10185,A-滚珠丝杠横截面积A= 4=4土44 土 2514., 6 而削,二一二.6： !。 。底'&#

30、39;= 丁 三飞。,登01/0 0.719x10 mm4 2x 1500 = ±1.79*10 一mm“+”号用于拉伸。由于两端均采用角接触球轴承且丝杠又进行了预紧，故其拉压刚度端固定的丝杠提高四倍。其实际变形为 。靛=1.79x100,0044mm44、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-半，F%=0.0013、-川一 *I式中轴向工作载荷（N预紧力滚珠直径滚珠数量其为圈数K列数Z每圈螺纹滚道内的滚珠数外循环Z= ,d。滚珠丝杠公称直径25I4,XKXIOF 乩二 0.0013=j2.5X 万 *

31、40 r；3.969x l684.Kx( yV3,9692.S494443470196据上所诉，实际变形量为 ：=0.009、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 =35mm 滚球直径-6.35/w/j/滚动体数量 =18 轴承的轴向接触变形3为：2514 X*-0JI04 J- 110024 rO.0024 « 3,1316mm - 0.007516N d £¥635x IS-mm因施加预紧力，故实际变形量3：-= -x 0.007516 - O.OO375Smm注意匕单位为k十=+ + =0.0044+004

32、1+0.003758=0.01225 8又有前面已知条件可得： 0.012258mm： 0.015mm的定位精度。 符合要求。6、减速齿轮的设计根据机床设计的要求，纵向进给脉冲当量为0.01mm,滚珠丝杠导程Lt =6mm及初选的步进电动机的步距角 0.75 "，传动比为075x65F = = 1 .Zj =-360x0.0144 5 40 =因为I<5,故可为一级齿轮传动。1= 4 =4 32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 压力角二20d I=M x z=2 x 32=64mmd用2*40,8°加用分度圆直径：'=+2 =

33、m( +2 =2(32+2 1=68 mmL =4 +2 A =m(4 +24 =2(40+2 . 1=84mmK齿顶高系数，我国标准规定：借1 mm时，正常齿制后=1齿根圆径=-=m( -2 -2 =2(32 22 0.25=59=-=m( -2 -2 =2(40 2-2 0.25=75.，顶隙系数我国标准规定： 1 mm时，正常齿制-=0.25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，取什忆”则卜卜（5、叫伽取%=1所以.364丽32加A -力*5“ 10）川加- 38的所以减速齿轮参数为：d=64/na| = 38nj/w, m- 2mm.d =

34、20，& =犯"加,名尸犯二犯大小齿轮的材料均为40 CA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，小齿轮硬度/叫246叫大齿轮：硬度胆= 220项三、步进电动机的选择1、计算负载惯量的意义惯量匹配条件：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：伺服电动机转子的转动惯量（依门犷）可有伺服电动机技术手册查出。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。2、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 150BF002 ,

35、其电动机转动惯量乙=10值”力。传动系统折算到步进电动机轴上的等效转动惯量为：（1）、齿数zl、z!折算到步进电动机轴上的转动惯量为：J产jrp x dy x 4 = x jt x 7.8x 10 kJ cm k （6,4）4 x 2cm 10 = 3.21i, / cm ?.32J. = x i/1 * L = x x 7,8 x 10 k I cm x R4 x 2rn?x 10 = 6.2 7 A ; cm"32132*'（2）、丝杠折算到步进电动机轴上的转动惯量从表查得1m的丝杠的=15.453加 J '=15.45 X 1.5 kg.Cili =23.175

36、 Agrm（3）、等效转动惯量为=3.21+ ()(627+23.175) + 408000.6)9.8 2x3.14二 一 二22.531 ;3、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,（1）、快速空载起动时所需转矩是:盘 2400 0,75将已知数据代入,=D0 M河* =500r/min考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111 J|.J,1J =J +J=10+22.531 :谓C =32.53160(IF10-32.513kg. cm2”5OOr,而口 i-xid -X 60x0-035-567.77N折算到电动机轴上的摩擦力

37、矩门冗,+ 如)4 0J6 n (280S+ 800)x 0,6=55.15 N.cm附加摩擦力矩OJ6*(2S()8 + SOO)* 0.6*2卯2 1技0.y)2* 3.l4xO.S« 1.25=3.259N.cmM =M1伽:+M +M =567.77N.cm+55.15N.cm+3.259N.cm=626.179N.cm（2）、快速移动时所需力矩M1M =M+M=55.15N.cm+3.259N.cm=58.409N.c m（3）最大切削负载时所需力矩 M=M+M+号，-55.15 Wan » 3,259 N.cm + -"°4"&qu

38、ot;".cni=55.15N.cm+3.259 N.cm+134.14N.cm=192.549N.cm从上面计算看出M1、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。A =-2-0.951查资料得，步进电机为五项十帕时，626 J 79u 65&4N,C 加=6,5KN.m步进电动机最大静转矩= 一。.配按次最大静力矩，150BF002型步进电机最大静转距为13.72 N期大于所需最大静力矩，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：1000VI)巾60%1000 匕/ =s60(?1000x2,

39、4+ ,mm min - 4001) Hz60 M 0.011000x0.6 mm/min = tOOOWz60 x 0.012800% 允150BF002 型反应式步进电动机允许的最高空载启动频率为许的最高空载运行频率为 8000 5由图5 步进电动机起动矩频特性可看出，当步进电动机起动时，f 起=2500HZ 时，M=100Ncm,远远不能满足此机床所要求的空载起动力矩(633.84N cm),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 1000HZ时，起动扭矩可增高到 588N cm,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。图5 150BF002步进电机起动矩频特性a起动矩频特性b运行矩频特性当快速运动和切削进给时，由 150BF002 步进电机起动矩频特性图 18（b）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150BFOO2 步进电动机能满足要求