數控專業---ca6132普通車床數控化改造(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 1＝ Z 2＝ 25。 m＝ (模數 )， b＝ 20(mm)＝ 2(cm)(齒寬 )， ? ＝ 20。；df1＝ mZ1=30(mm)， df2＝ mZ2＝ (mm)， de1＝ df1 十 26＝ 33(mm)， de2＝ df2十 2h＝ (mm)。 則齒輪的轉動慣量分別為 (齒輪為 45 號鋼，并將齒輪近似看作圓柱體 ) JZ1＝ b 104= 2 104=(Kgcm2)= 10 5(Kgm2) JZ2＝ b 104= 2 104= 10 5(Kgm2) 若根據類比法，選用 CMFZD40 6— — C3／ 1200 絲杠其長度為(鋼材 )，直徑 d0＝ 40mm，則絲杠的轉動慣量 近似為 14 JZ＝ 44 120 104＝ (Kgcm2)＝ 103(Kgm2) 設電機轉子的轉動慣量為 104 (Kgm2)(當等效到電機軸上的負載轉動慣量大于電機轉子轉動調量一個數量級時，可以忽略，但當等效到電機軸上的負載慣量較小時，就不能輕易地忽略它。現預選電機為 110BF003，其電機轉子軸的轉動慣量為 104 (Kgm2)* 根據文獻 【 1】 式 (6— 4)可知 [J]k=1/4? 2 1mj M?? i(Vi/nk)2+ 1nj J?? j(nj/nk)2 式中 Vi 采用最不利于機床起動時速度，這里選用快進給速度 V 溜＝ 2m／min； 則 nk=nm(電機 )＝ V 溜 ? ／ (360δ )＝ 4l (r／ min)； Mi＝ 400Kg(全部直線運動部件的總質量 )； nz1＝ nm； nz2＝ nz1/i＝ (r／ min)。 則 [J]m＝ 1/4? 2 400 (2／ )2 十 Jz1 十 Jm十 (Jz2 十 Js)／ i2 ＝ l04十 104十 105十 ( 105十 103)／ ＝ l03(Kgm2) (4)絲杠摩擦阻力矩 (Tsm)的計算。由于絲杠承受袖向載荷，又由于采取了一定的預緊措施，故滾珠絲杠會產生摩擦阻力矩。但由于滾珠絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對于其它負載力矩小得多，故一般不予考慮。 (5)等效負載轉矩 [T] m。由文獻 【 1】 式 (6— 8)得 [T] m＝ 1/2? (F 摩十 Fx) V 溜／ nm 十 0 ＝ 1/2? (1800 十 700) 2／ ＝ (Nm) (6)啟動慣性阻力矩 (T 慣 )的計算。以最不利于啟動的快進速度計算時，設啟動加速 (或制動減速時間為 t? ＝ (一般在 ～ 1s之間選取 )，由于電機轉速 ? m＝ 2? nm/60＝ 2? ／ 60＝ [1／ s]，取加速曲線為等加 (減 )速梯形曲線，故角加速度為 ? m＝ ? m/ t? ＝ ／ ＝ (1/s2) 則 T 慣＝ [J]m? m＝ 103 ＝ (Nm) (7) 步進電機輸出軸上總負載轉矩的計算 T∑＝ [J]m 十 T 慣＝ +=(Nm) 步進電機的匹配選擇 上述計算均未考慮機械系統的傳動效審，當選擇機械傳動總效率 ? ＝ 時： 15 T1∑＝ T∑／ ? =／ =(Nm) 在車削時，由于材料的 不均勻等因素約影響，會引起負載轉短突然增大，為避免汁算上的誤差以及負載轉矩突然增大引起步進電機丟步，從而引起加工誤差，可以適當考慮安全系數。 安全系數一般可在 ～ 2 之間選取。如果取安全系數尺＝ ，則步進電機可按以下總負載轉矩選取 T2∑＝ K T1∑＝ ＝ (Nm) 若選用上述預選的電機 110BF003，其最大靜轉矩 Tjmax＝ 。在三相六拍驅動時，其步距角為 。／ step，為保證帶負載能正常加速起動和定位停止，電機的起動轉矩 Tq 必須滿足 Tq＞ T2∑ 由文獻 【 1】 表 3— 7 可知， Tq／ Tjmax＝ 0． 87，則 Tq＝ 0． 87 7． 84＝ 6． 82(Nm)，故選用合適。 滾珠絲杠的校核 如在選擇滾珠絲杠時是根據原絲杠直徑大小按類比法選的名義直徑，就要對其負載能力進行必要的校核；若是根據承載能力選出的，則應對壓桿穩定及其剛度進行必要的校核。 由于在選擇絲杠時，是根據類比法選的，故應進行相應項目的進一步校核。 (1)承載能力的校核。根據文獻 【 1】 公式 (2— 1) Q＝ 3L fH fw Pmax＞ C0。 式中 L=60nT／ 106,取 T＝ 15000,n＝ ns＝ ＝ 333. 3(r／ min)。fH= （ HRC 為 58 時 ),fw＝ (平穩或輕度沖擊時 )， Pmax＝ Fx十 F 摩＝ 1800+700＝ 2500(N) 則 Q＝ 3L fH fw Pmax=20212(N) 查有關滾珠絲杠額定載荷 C0＝ 79339＞ Q。 (2)壓桿穩定性 驗算。根據文獻 【 1】 公式 (2— 2) Pk＝ fk? 2EI/(Kl)2 Pmax 式中 fk＝ 2(雙推一簡支 )， E＝ 108(Pa)， I＝ ? /32d14＝ ? /32 =(cm)4 (d1＝35mm) 取 K＝ 4， l＝ ls＝ 120cm 則 Pk＝ 2 108 ／ (4 1202)= 106 Pmax 16 (3)剛度的驗算。根據根據文獻 【 1】 公式 (2— 3) L? =Pl0/ES+Ml0/2? IE (均取拉伸時 ) 式中 l0＝ ,E＝ 108Pa,S＝ ? d21＝ ＝ (cm2) I＝ ， M＝ Tjmax i＝ ＝ (Nm)＝ 980(Ncm) P=Pmax＝ 2500N 則 L? ＝ 2500 （ 108 ）＋ 980 （ 1082? ） ＝ 10－ 7mm (滿足使用要求 ) 滾珠絲杠螺母副的精度等級 數控機床根據定 位精度的要求通常選用 15 級精度的滾珠絲杠， 15 級 度絲杠的行程公差數值如下表所示： 項目 符號 有效行程 lm/mm 精度等級 1 2 3 4 5 目標行程公差 Ep ＜ 315 6 8 12 16 23 315~400 7 9 13 18 25 400~500 8 10 15 20 27 500~630 9 11 16 22 30 行程變動量公差 Vmp ＜ 315 6 8 12 16 23 315~400 6 8 12 17 25 400~500 7 10 13 19 26 500~630 7 11 14 21 29 任意 300mm 內行程變動量 V300p 6 8 12 16 23 2π rad 內行程變動量 V2π p 4 5 6 7 8 滾珠絲杠副軸向間隙的調整和預緊 滾珠絲杠副的軸向間隙，是指負載時滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起 17 的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。滾珠絲杠副的軸向間隙直接影響其傳動剛度和傳動精度，尤其是反向傳動精度。因此，滾珠絲杠副除了對本身單一方面的進給運動精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴格的要求 。滾珠絲杠副軸向間隙的調整和預緊，通常采用雙螺母預緊方式，其結構型式有三種。基本原理是使兩個螺母間產生軸向位移，以達到消除間隙和產生預緊力的目的。 1．墊片調隙式 圖 3— 1 所示結構。是通過改變墊片的厚度，使螺母產生軸向位移。這種結構簡單可靠、剛性好，但調整費時，且不能在工作中隨意調整。 圖 3— 1 雙螺母墊片式結構圖 2．螺帽調隙式 圖 3— 2 所示為利用螺帽來實現預緊的結構，兩個螺母以平鍵與外套相聯，鍵可限制螺母在外套內移動，其中右邊的一個螺母外伸部分有螺紋。用兩個鎖緊螺帽 2 能使螺母相 對絲杠作軸向移動。