c6150普通車床主傳動系統的數控改造畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 為 NN3000k(舊編號為 3182100)系列，后者為 NNU4900K(舊編號4482900)系列。后者只有大型，最小內徑 100mm。這種軸承多用于載荷較大，剛度要求較高，中等轉速的地方。圖 32 雙列圓柱滾子(2)雙向推力角接觸球軸承(Double direction angular contact thrust ball bearing)這種軸承與雙列圓柱滾子軸承相配套，用于承受軸向載荷，如圖 33 所示。軸承由左右內圈 1 和 5，外圈 3，左右兩列滾珠及保持架 2 和 4，隔套 6 組成。修磨隔套 6 的厚度就能消除間隙和預緊。它的公稱外徑與同孔徑的雙列圓柱滾子軸承相同，但外徑公差帶在零線的下方，與殼體之間有間隙，故不承受徑向載荷，專作推力軸承使用。接觸角有 的，編號為 234400(舊編號 2268100)。瑞典 SKF 公60?司還有 = 的，編號為 246800，形狀與 234400 相同。S 它的內、外?4?徑和公差都與 23440 系列相同，但寬度較窄。接觸角 = ，稱為?40?BTAB 系列。日本的 NSK 公司還有單向推力角接觸球軸承，形狀與圖 130 相同，但稍窄，外徑公差帶在零線下方。一對軸承背靠背配套使用。= 的為 BA10X 系列 = 的為 BT10X 系列。 越小，允許轉速越高，?30??40?但軸向剛度越低。圖 33 雙向推力角接觸球軸承1左內圈； 4滾珠； 3外圈； 5右內圈； 6隔套（3)角接觸球軸承 如圖 34，這種軸承既可以承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。常用的接觸角有兩種： 和 。其中，25???1?的編號為 7000AC 型(舊代號為 46100 型)，屬特輕型；或編號為25???7190AC 型(舊代號為 46900 型)，屬超輕型。 的編號為 7000C 型?(舊代號為 3610 型)．屬特輕型；或編號為 7190C 型(舊代號為 1036900型)，屬超輕型。如下圖所示。圖 34 角接觸球軸承圖 35 為角接觸球軸承的組配方式，這種球軸承為點接觸，剛度較低。為了提高剛度和承載能力，常用多聯組配的辦法。如下圖（a）(b)(c)所示為三種基本組配方式，分別為背靠背，面對面相同向組配，代號分別為 DB、DF 和 DT。這三種組配方式兩個軸承都能共同承受徑向載荷。背靠背和面對面組配都能受雙向軸向載荷；同向組配則只能承受單向軸向載荷。背靠背與面對面相比，支承點(接觸線與軸線的交點)間的距離 4B 前者比后者大，因而能產生一個較大的抗彎力矩，即支承剛度較大。運轉時，軸承外圍的散熱條件比內圈好，因此，內圈的溫度將高于外圈，徑向膨脹的結果將使軸承的過盈加大。軸向膨脹對背靠背組配將使過盈減小，于是，可以補償一部分徑向膨脹；面對于面對面組配，將使過盈進一步增加。基于上述分析，主軸受有彎矩，又屬高速運轉，因此主軸軸承必須采用背靠背組配。面對面組配常用于絲杠軸承。圖 35 角接觸球軸承的組配軸承配置采用速度型，其結構如下：``主軸前軸徑采用三列角接觸軸承，后軸徑采用單列角接觸軸承。這樣既可以提高剛度，也可滿足使用要求，主軸軸承等級選取為 級。4p主軸前軸承采用 7317AC 中窄型角接觸軸承；后軸徑軸承采用7313AC 中窄型角接觸軸承。 主軸主要結構參數的確定主軸的主要結構參數有主軸前、后軸頸直徑 和 ，主軸內孔直1D2徑 d，軸前端懸伸量 a 和主軸主要支撐間的跨距 L，這些參數直接影響主軸旋轉精度和主軸剛度。⑴主軸前軸承軸徑 的選取1D車床主軸前徑是按車床的主參數最大加工直徑 來確定。???所以： 或???綜合考慮取 m⑵主軸后軸承軸徑 ：根據經驗公式2 12)(D??所以： m5.?綜合考慮取主軸后軸承軸徑 952?⑶ 主軸內孔直徑 d 的確定很多機床主軸是空心的，內孔直徑與與其用途有關。車床主軸內孔用來安裝送加料機構，為了不過多削弱主軸的剛度，臥式車床的主軸孔徑 d 通常不小于主軸平均直徑的 55%60%，取 d=52mm⑷主軸前端懸懸伸量的確定主軸前端懸伸量 a 是指主軸前端面到前軸承懸伸量反里作用中點（或者徑向支撐中點）的距離。它主要取決于主軸端部的結構、前支撐配置和密封裝置的形式和尺寸，由結構設計確定。由于前端懸伸量對主軸部件的剛度，抗震性的影響很大，因此，設計是應盡量縮短該懸伸量，這里取 a=145mm。⑸主軸主要支撐間跨距 L 的確定合理確定主軸主要支撐間的跨距，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。支撐跨距過小，主軸的彎曲變形固然較小，但因支撐變形引起主軸前軸端的位移量增大，反之，支撐跨距過大，支撐變形引起主軸前軸端的位移量盡管見效了，但主軸的彎曲變形增大，也回引起主軸前端叫大的位移。因此存在一個最佳跨距，在該跨距時，因主軸彎曲變形和支撐變形引起主軸前軸的總位移量最小。但是在實際結構設計時由于結構哂納感的原因，以及支撐剛度因磨損會不斷降低，主軸主要前支撐間的實際跨距往往大于上述最佳跨距取 。mL320? 主 軸組件校核主軸最大扭矩 mNnPTj ???????566 dFt Ntr 280tan60an???? 75,5ABBCCDlmllm圖 36 為主軸上受力點的受力分析，求 B 點支承力，如圖（b） ， （c）圖 36 主軸上受力點的受力分析 22)(ABDABCCrrbLF??（31） 22)(ABDABCCttbLF??(32) 把數據代入式（31）和式（32）得 NFrb28?NFtb761?求 A 點支承力，如圖（d）垂直面內 0???CDrBrbADraLFLF Arrra?(33)把數據代入式（33）得 NFrb235?水平面內，圖（c） 0??CDtBtbADtaLLF Artta?(34) 把數據代入得 NFta567?求 D 點支承力垂直面內 0???ABrbCrArdLL ADrBrbrdF?(35)把數據代入得 NFrd259??水平面內 0??ABtbCtADtdLLAtBtbtdF?數據代入得 Ntd78?彎矩圖（i）垂直面內，圖（e） （f）B 點左： mNLFMABra ??????642572351C 點右： CDrd 092水平面內，圖（g） （h）B 點左： NLFABta ??????159275639。1C 點右： mMCDtd 02839。2彎矩圖如下： 7196547022239。 ?????C 039。1BmNT??)(132??????????2)5????主軸的剛度計算 跨度 L=320mm前端徑向跳動 .][??軸端撓度 y3.][?.. ???懸伸量 m145222105198RTPN???65()9810362..6[]BCDEBNClLLIy y????前軸承處傾斜角 [ ]《?6521298036..2[]BCDCPLLEI ???（ ） 《齒輪處傾斜角齒向交角 ???? 25251980[].CPb??〈切向交角 65()?????徑向交角 65()?????法向齒向交角 .94..9[]TR?????經校核，該主軸的強度和剛度均符合要求。 主軸脈沖編碼器的加裝主軸經濟型數控車床上加工螺紋或絲杠，需要配置主軸脈沖發生器作為車床主軸位置信號的反饋元件，它與車床主軸同步轉動，發出主軸轉角位置變化信號，輸送到數控系統。數控系統按照所需加工的螺距進行計算處理，從而控制機床縱向或橫向步進電機運轉，實現加工螺紋的目的。在使用主軸脈沖發生器時，受到步進電機頻率的限制。如采用1000Hz 工作頻率，加工 3mm 螺距的螺紋時，步進電機頻率為 300Hz， ，而主軸脈沖發生器頻率為： ，所以車床主軸轉速Hzz6010??為 。即車床主軸的轉速不得超過 ，min/23061rn?? min/20r如果主軸脈沖發生器的頻率提高到 ，轉速也僅達到 。z24由此可知，當螺距月越大時，允許的車床主軸轉速也就越低。主軸脈沖發生器的安裝，通常采用同軸安裝和異軸安裝兩種方式，其連接方式如圖 36 所示。圖 36 主軸脈沖發生器的連接圖主軸脈沖發生器屬光學元件，安裝擺放時應小心輕放，不能有較大的沖擊和振動，以防損壞玻璃光柵，造成報廢。注意脈沖發生器的最高允許轉速，車床主軸的轉速必須小于次轉速，以免損壞脈沖發生器。4 刀架及導軌部分的改造設計 刀架改造設計 電動刀架的選擇 刀架是車床的一個重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，其結構直接影響機床的切削性能和效率。臥式車床改造應拆除原手動刀架和小托板，安裝有數控系統控制的絲工位電動刀架，效率好，工藝性能可靠。根據車床型號及主軸中心高度，選用 LD4I 系列四工位自動刀架。其外形尺寸及安裝尺寸見圖 41 及表 41。圖 41 外形尺寸及安裝尺寸圖表 41 外形尺寸及安裝尺寸圖中字母對應的數值（mm) 電動刀架的工作原理及控制LD4I 型電動刀架采用渦輪蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，蝸桿夾緊的工作原理。具有轉位快，定位精度高，切向扭矩大優點。發信轉位采用霍爾元件，使用壽命長。其工作原理為：當微機發出換刀信號后，刀架控制器中繼電器動作，電動機正傳驅動渦輪蝸桿減速機構，蝸桿升降機構使上刀體上升。當上刀體上升到一定高度時，離合轉盤起作用，帶動上刀體旋轉。刀架上端上的發信盤中對應每個刀位都安裝一個霍爾元件，當上刀體旋轉到某一刀位時，該刀架的霍爾元件向數控系統輸出低電平，而其他刀位霍爾元件輸出高電平。在刀體旋轉過程中，發信盤不斷向數控系統反饋刀位信號。數控系統將反饋刀位信號與指令信號相比較，當兩信號相同時，說明上刀體已旋轉到所選刀位。此時，數控系統立即控制刀架控制繼電器使電動機反轉，活動銷反靠在反靠盤上初定位。在活動銷反靠作用下，螺桿帶動刀體下降，直至齒牙盤嚙合，完成精定位，并通過渦輪桿鎖緊螺母，使刀架緊固。向數控系統發出轉位完成信號，切斷電源，電動機停轉，完成選刀過程。利用系統內軟件控制換刀過程，其 PLC 邏輯已固化在系統控制程序內，可控制 4 個工位電動刀架換刀，其過程如圖 42 所示。圖 42 刀架換到流程圖 電動刀架的安裝電動刀架安裝時，去掉車床的小托板，置刀架與中托板上，卸掉電機風罩，逆時針方向轉動電機，或轉動軸承蓋處之內六角螺孔，使刀架轉動到 450 左右時，裝上螺釘，然后固定刀架即可。電動刀架安裝方便，安裝時必須注意以下兩點：（1）電動刀架的兩側面與原車縱、橫向的進給方向平行。（2）電動刀架與系統的連線在安裝時應合理，以免加工時切削、冷夜及其他雜物磕碰電動刀架連線。故電動刀架與系統的連線可沿橫向工作臺左側面先走線到車床后面，再沿車床導軌下方拉出一鐵絲滑線，走線到系統。 機床尾座的改造設計尾座體的移動由滑板帶動，尾座體移動后，由手動控制的液壓缸將其鎖緊在床身上。在調整機床時，可以手動控制尾座套筒移動。頂尖１與尾座套筒２用錐孔連接，尾座套筒帶動頂尖一起移動。在機床上自動工作循環中，可通過加工程序由數控系統控制尾座套筒的移動。當數控系統發出尾座套筒伸出的指令后，液壓電磁閥動作，壓力油通過活塞桿４的內孔進入套筒液壓缸的左腔，推動尾座套筒伸出。當數控系統指令其退回時，壓力油進入套筒液壓缸的右腔，從而使尾座套筒退回。尾座套筒移動的行程，靠調整套筒外部連接的行程桿１０上面的移動擋塊６來完成。下圖所示為移動擋塊的位置在右端極限位置時，尾座套筒的行程最長。當尾座套筒伸出到位時，行程桿上的擋塊６壓下確認開關９，向控制系統發出尾座套筒到位信號。當尾座套筒退回時，行程桿上的固定擋塊７壓下確認開向數控系統發出尾座套筒退回的確認信號。 機床導軌部分的改造設計所選車床用的時間久，導軌表面有明顯的劃痕，摩擦系數變大，容易產生進給運動的失動，數控機床一般采用滾動導軌或靜壓導軌，滑動導軌應用較少，為了恢復機床導軌的精度，提高機床的穩定性，提高機床的防爬行和吸振功能，選用聚四氟乙烯基軟帶改造機床導軌。 聚四氟乙烯基軟帶的主要性能聚四氟乙烯基軟帶是塑料導軌中最成功、性能最好的一種。它是以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬和石墨等充填劑混合燒結，并做成軟帶狀，厚度為 ～。其主要性能特點是： （1）摩擦特性好。鑄鐵—淬火鋼導軌副的靜、動摩擦系數相差很大，而金屬—聚四氟乙烯導軌軟帶的靜、動摩擦系數基本不變。良好的摩擦特性使聚四氟乙烯塑料導軌能防止低速爬行，使運動平穩，定位精度高，并運動靈敏。 （2）耐磨性好。除摩擦系數低外，聚四氟乙烯導軌軟帶材料中含有青銅、二硫化鉬和石墨，因此本身