c616型普通車床改造為經(jīng)濟性數(shù)控車床

1、<p>　　C616型普通車床改造為經(jīng)濟性數(shù)控車床</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　數(shù)控機床是自動化加工必不可少的組成部分，根據(jù)我國的國情對舊機床進行數(shù)控化改造不失為一條經(jīng)濟有效的途徑。我國擁有機床300萬臺，其中大部分為通用機床，特別是地方中小企業(yè)，普通設(shè)備擁有量巨大，數(shù)控改造的前景相當大，在對C616車床的數(shù)控化改造設(shè)計

2、中，用單片機作為中央微處理器較好，改造后大大提高了原有機床的自動化程度和生產(chǎn)率，其成本僅為全功能數(shù)控車床的1/3~1/4.</p><p><b>　　【關(guān)鍵詞】</b></p><p>　　數(shù)控　改裝　機械　車螺紋</p><p>　　Model C616 Lathe CNC lathe transformation of economy&l

3、t;/p><p><b>　　Abstract：</b></p><p>　　CNC machine tools is an integral part of automated processing, according to China's national conditions on the transformation of the old NC mach

4、ine tools after all a cost-effective way. With over 3 million units machine tools, most of which common tools, in particular, local SMEs, the amount of ordinary device has huge prospects for transformation of large CNC,

5、CNC lathe in the C616 Modification design, with a single chip micro-processing as a central one shows that after transformation, greatly</p><p>　　Key words：</p><p>　　CNC converted machine thr

6、eading</p><p><b>　　1 序言</b></p><p>　　本課題是圍繞將普通機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床展開設(shè)計的，經(jīng)濟型數(shù)控機床是指價格低廉、操作使用方便，適合我國國情的裝有簡易數(shù)控系統(tǒng)的高效自動化機床。中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，常希望對原有舊機床進行改造，實現(xiàn)數(shù)控化、自動化。經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實的的生產(chǎn)實際，結(jié)合我國國情，在滿足系統(tǒng)基本功

7、能的前提下，盡可能降低價格。價格便宜、性能價格比適中是其最主要的特點，特別適合在設(shè)備中占有較大比重的普通車床改造，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟型數(shù)控型系統(tǒng)對設(shè)備進行改造后，將提高產(chǎn)品加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時又能保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對產(chǎn)品更新?lián)Q代的應(yīng)變能力，增強企業(yè)的競爭能力。</p><p>　　利用微機改造現(xiàn)有的普遍車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機械傳動的進

8、給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進給改造成由計算機控制的刀架自動轉(zhuǎn)位以及自動進給加工車床，即經(jīng)濟型數(shù)控車床。</p><p>　　進行數(shù)控機床的改造是非常有必要的。數(shù)控機床可以很好地解決形狀復雜、精密、小批量及多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機床的運用也受到其他條件的限制。如：數(shù)控機床價格昂貴，一次性投資巨大等，因此，普通車床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國的經(jīng)濟水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成

9、為我國設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。</p><p>　　現(xiàn)我選用C616普通車床為例進行數(shù)控改造。</p><p>　　1.1　概述 　　用數(shù)控技術(shù)對C616車床進行改裝，不僅可提高機床精度，提高生產(chǎn)率，大大減輕工人的勞動強度，減少對工夾具的投資和數(shù)量，而且適合我國國情。1.2 C616的機械改裝 　　對C616的機械改裝主要在主傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)和刀架部分。&

10、#160; 1.2.1　主傳動系統(tǒng)改裝　　</p><p>　　為提高機床的自動化程度，實現(xiàn)在加工過程中自動變速，對原C616主傳動系統(tǒng)作如下改裝：　 取消原變速箱，將主電機換成四速異步電機；保留原主軸箱內(nèi)的背輪機構(gòu)。　　通過微機控制多速電機變速和手動控制背輪機構(gòu)變速，使主軸獲得高、低兩檔共8級轉(zhuǎn)速，其中每檔有四級轉(zhuǎn)速可以在機床加工過程中自動變換。 </p><p>　　1.2.2

11、 進給系統(tǒng)的改裝 </p><p>　　改裝后為保證較高的傳動精度和傳動效率，采用結(jié)構(gòu)簡單、步距均勻、連續(xù)性好且易于數(shù)控的步進電機，經(jīng)齒輪傳動驅(qū)動滾珠絲杠實現(xiàn)進給。滾珠絲杠選用單圓弧滾道截面，外循環(huán)方式、精度選F級。</p><p>　　為了在齒輪傳動中消除間隙，實現(xiàn)微量自動補償以提高傳動精度，選用雙片薄齒輪調(diào)隙、可調(diào)拉簧式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.2.3

12、 刀架部分　</p><p>　　刀架部分是機床的重要功能部件，對其進行改裝主要是為了實現(xiàn)多刀夾持，自動轉(zhuǎn)位。將原刀架改為常州武進機床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4-I型四工位自動刀架。該刀架具有重復定位精度高、剛性好、使用壽命長、工藝性好等特點。  1.2.4　主軸脈沖發(fā)生器　　</p><p>　　為保證車螺紋時嚴格的運動關(guān)系，在主軸箱上安裝GD7072光電脈沖發(fā)生器，通過

13、主軸——脈沖發(fā)生器——數(shù)控系統(tǒng)——步進電機的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架縱向進給一個螺紋導程的車螺紋運動。1.3　C616的數(shù)控系統(tǒng) 　　采用南京微分電機廠生產(chǎn)的JWK-15T型數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由TP8031單板機、驅(qū)動電源裝置及110BF003型、110BC380B型功率步進電機等組成開環(huán)控制系統(tǒng)。主要技術(shù)特性: 　　可控制車削端面、內(nèi)外圓、任意錐面、螺紋、球面以及用球面逼近的任意曲面；有17檔進給速

14、度;有直線、圓弧插補功能，程序中可給出一定延時；有自動循環(huán)，間隙補償、程序暫停、點動、報警功能，還具有對自動刀架轉(zhuǎn)位及主軸正、反轉(zhuǎn)、變速、停止等裝置的控制功能。</p><p>　　2 設(shè)計方案的確定</p><p>　　C616型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的普通車床。實踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟效果。</p><p&g

15、t;<b>　　2.1設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　本設(shè)計任務(wù)是對C616普通車床進行數(shù)控改造。利用微機對縱橫進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制。縱向脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。</p><p>　　2.2總體設(shè)計方案的確定</p><p>　　

16、由于是經(jīng)濟型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對機床的改動盡可能減少，以降低成本.根據(jù)C616車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗，確定總體方案為:采用微機對數(shù)據(jù)進行計算處理，由I/O接口輸出步進脈沖。經(jīng)一級齒輪減速后,帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向進給運動。</p><p>　　3 機械部分改造設(shè)計與計算</p><p>　　3.1縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計

17、</p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控車床的改造一般是步進電機經(jīng)減速驅(qū)動絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動刀架左右移動。步進電機的布置，可放在絲杠的任意一端。對車床改造來說，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計要求那么高，而從改造方便、實用方面來考慮，一般把步進電機放在縱向絲杠的右端。</p><p>　　3.1.1縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 </p><p><b>　　已知條件：

18、 </b></p><p>　　工作臺重量： W=80kgf=80N(根據(jù)圖紙粗略計算)</p><p>　　時間常數(shù)： T=25ms</p><p>　　滾珠絲杠基本導程：L0=6mm</p><p>　　行程： S=640mm</p><p>　　脈沖當量：

19、 δp=0.01mm/step</p><p>　　步距角： α=0.75°/step</p><p>　　快速進給速度： Vmax=2mm/min</p><p>　?。?）切削計算 </p><p>　　由〈〈機床設(shè)計手冊〉〉可知，切削功率</p><p>&l

20、t;b>　　Nc=NηK</b></p><p>　　式中 N——電機功率，查機床說明書，N=4KW； </p><p>　　η——主傳動系統(tǒng)總效率，一般為0.6～0.7取η=0.65； </p><p>　　K——進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96。</p><p>　　則： <

21、/p><p>　　Nc=4×0.65×0.96=2.496KW</p><p><b>　　又因為</b></p><p><b>　　NC=</b></p><p><b>　　FZ=</b></p><p>　　所以

22、 </p><p>　　式中 v——切削線速度，取v=100m/min。</p><p><b>　　主切削力</b></p><p>　　FZ =152.76(kgf)=1527.6(N)</p><p>　　由〈〈金屬切削原理〉〉可知，主切削力</p><p>　　FZ=CFz apx F

23、z fYFz KFz</p><p>　　查表得： CFz=188kgf/mm21880Mpa</p><p>　　XFz=1 YFz=0.75 KFz=1</p><p>　　則可計算FZ 如表3.1所示</p><p>　　表3.1 FZ計算結(jié)果</p><p&g

24、t;　　當FZ=1520N 時，切削深度ap=2mm, 走刀量f=0.3mm，以此參數(shù)做為下面計算的依據(jù)。</p><p>　　從〈〈機床設(shè)計手冊〉〉中可知，在一般外圓車削時：</p><p>　　FX =（0.1～0.6）FZ FZ=(0.15～0.7) FZ</p><p><b>　　?。?</b></p>

25、<p>　　FX=0.5 FZ=0.5×1527.6=763.8N</p><p>　　FY=0.6 FZ=0.6×1527.6=916.5N</p><p>　?。?）滾珠絲杠設(shè)計計算</p><p>　　綜合導軌車床絲杠的軸向力： </p><p>　　P=KFX+f′(FZ+W)</p>&l

26、t;p>　　式中 K=1.15，f′=0.15～0.18，取為0.16。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　P=1.15×763.8+0.16×(1527.6+800)=1250.8N</p><p><b>　　強度計算：</b></p><p&g

27、t;　　壽命值 L1=</p><p><b>　　n1==</b></p><p>　　取工件直徑 D=80 mm,查表得T I=15000h</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　n1==20r/min</p><p>&l

28、t;b>　　L1==18</b></p><p>　　最大動負載 Q=</p><p>　　查表得： 運轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.2 硬度系數(shù) fH=1</p><p><b>　　則</b></p><p>　　Q=×1.2×1×1250.8=

29、39933.6N</p><p>　　根據(jù)最大動負載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠直徑為φ32mm,型號為FC1B32×6—5—E2，其額定動載荷是10689N，所以強度足夠用。</p><p>　　效率計算：根據(jù)〈〈機械原理〉〉的公式，絲杠螺母副的傳動效率η為：</p><p><b&

30、gt;　　η=</b></p><p>　　式中 摩擦角ψ=10′　　螺旋升角γ=3°25′</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　η=</b></p><p>　　剛度驗算：滾珠絲杠受到工作負載P引起的導程的變化量

31、 </p><p><b>　　△L1=±</b></p><p>　　式中 L0=6mm=0.6cm；</p><p>　　E=20.6×166N/ cm2。</p><p>　　滾珠絲杠截面積 F=()2π=（）

32、2×3.14</p><p><b>　　則</b></p><p>　　△L1=±=±5.9×10-6㎝</p><p>　　滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量△L2很小,可忽略,即：△L=△L1。所以：</p><p><b>　　導程變形總誤差△為</b>&

33、lt;/p><p>　　==×5.9×10-6=9.8μm/m</p><p>　　查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為15μm/m，故剛度足夠。</p><p>　　穩(wěn)定性驗算：由于機床原絲杠直徑為φ30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為φ32 mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。</p><p>　　3.1.2齒輪

34、及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計算</p><p>　　(1)有關(guān)齒輪計算傳動比</p><p><b>　　i===1.25</b></p><p>　　故取 Z1=32mm Z2=40</p><p>　　m=2mm b=20mm α=20°</p><p>

35、　　d1=m Z1=2×32=64mm</p><p>　　d2= m Z2=2×40=80mm</p><p>　　dα1 =d1 +2ha*=68mm</p><p>　　dα2=d2+2ha*=84mm</p><p><b>　　α===72㎜</b></p><p>

36、<b>　　轉(zhuǎn)動慣量計算</b></p><p>　　工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量：</p><p>　　J1=()2W=()2×80=0.468㎏·㎝2</p><p><b>　　=4.68N·㎝2</b></p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動慣量

37、：</b></p><p>　　JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×3.24×140.3</p><p>　　=11.475㎏·㎝2=114.75N·㎝2</p><p><b>　　齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：</b></p><p>

38、;　　JZ1=7.8×10-4×6.44×2=2.617㎏·㎝2=26.17 N·㎝2</p><p>　　JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39㎏·㎝2=63.9 N·㎝2</p><p>　　電機轉(zhuǎn)動慣量很小可以忽略。</p><p>　　因此,總的轉(zhuǎn)動慣量

39、：</p><p>　　J=(JS+JZ2)+ JZ1+ J1</p><p>　　=(11.475+6.39)+2.617+0.468</p><p>　　=14.519㎏·㎝2=145.19N·㎝2</p><p>　?。?）所需轉(zhuǎn)動力矩計算</p><p>　　快速空載啟動時所需力矩</

40、p><p>　　M=Mamax＋Mf＋M0</p><p>　　最大切削負載時所需力矩</p><p>　　M=Mat＋Mf＋M0＋Mt</p><p><b>　　快速進給時所需力矩</b></p><p><b>　　M= Mf＋M0</b></p><p

41、>　　式中 Mamax ——空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩；</p><p>　　Mf ——折算到電機軸上的摩擦力矩；</p><p>　　M0 ——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩；</p><p>　　Mat ——切削時折算到電機軸上的加速度力矩；</p><p>　　M

42、t ——折算到電機軸上的切削負載力矩。</p><p>　　Ma=×10-4N·m</p><p>　　當n=nmax時 Mamax =Ma</p><p>　　nmax===416.7r/min</p><p>　　Mamax=×10-4=2.52N·m=25.72㎏f·㎝&

43、lt;/p><p>　　當n=nt時 Ma=Mat</p><p>　　nt====24.88r/min</p><p>　　Mat=×10-4=0.1505N·m=1.536㎏f·㎝</p><p><b>　　Mf ==</b></p><p>　　當η0=0.8

44、 f′=0.16時</p><p>　　Mf ==1.223㎏f·㎝</p><p>　　M0 =(1-η02)</p><p>　　當η0=0.9時預(yù)加載荷P0=Fx則：</p><p>　　M0===0.462㎏f·㎝=4.62N·㎝</p><p>　　Mt===7.297

45、㎏f·㎝=72.97 N·㎝</p><p>　　所以, 快速空載啟動時所需力矩：</p><p>　　M=Mamax＋Mf＋M0</p><p>　　=25.72＋1.223＋0.462=27.405㎏f·㎝</p><p>　　=274.05N·㎝</p><p><b

46、>　　切削時所需力矩：</b></p><p>　　M=Mat＋Mf＋M0＋Mt</p><p>　　=1.536＋1.223＋0.462＋7.297=10.518㎏f·㎝</p><p>　　=105.18 N·㎝</p><p>　　快速進給時所需力矩：</p><p>　　M

47、= Mf＋M0=1.223＋0.462=1.685㎏f·㎝</p><p>　　=16.85 N·㎝</p><p>　　由以上分析計算可知：</p><p>　　所需最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動時，</p><p>　　Mmax=27.405㎏f·㎝=274.05 N·㎝</p>&l

48、t;p>　　3.2 橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計和計算</p><p>　　3.2.1 橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控改造的橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計比較簡單,一般是步進電機經(jīng)減速后驅(qū)動滾珠絲杠,使刀架橫向運動。步進電機安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進電機和機床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動精度。</p><p>　　3.2.2橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計和計

49、算</p><p>　　由于橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計和計算與縱向類似，所用到的公式不再詳細說明，只計算結(jié)果。</p><p><b>　　已知條件：</b></p><p>　　工作臺重（根據(jù)圖紙粗略計算） W=30㎏f=300N</p><p>　　時間常數(shù) T=25ms</p&

50、gt;<p>　　滾珠絲杠基本導程 L0=4㎜ 左旋</p><p>　　行程 S=190㎜</p><p>　　脈沖當量 δp=0.005㎜/step</p><p>　　步距角 α=0.7

51、5°/ step</p><p>　　快速進給速度 vmax=1m/min</p><p>　　切削力計算 橫向進給量為縱向的1/2～1/3，取1/2，則切削力約為縱向的1/2</p><p>　　FZ=0.5×152.76=76.38㎏f=763.8N</p><p><b>

52、;　　在切斷工件時：</b></p><p>　　Fy=0.5 FZ=0.5×76.38=38.19㎏f=381.9N</p><p><b>　　滾珠絲杠設(shè)計計算</b></p><p>　　強度計算：對于燕尾型導軌：</p><p>　　P=KFy＋f′(Fz＋W)</p><

53、;p>　　取K=1.4 f′=0.2</p><p><b>　　則</b></p><p>　　P=1.4×38.19＋0.2(76.38＋30)</p><p>　　=74.74㎏f=747.4N</p><p><b>　　壽命值 </b></p><

54、p><b>　　L1===13.5</b></p><p><b>　　最大動負載</b></p><p>　　Q===213.55㎏f=2135.5N</p><p>　　根據(jù)最大動負載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號。例如，滾珠絲杠參照漢江機床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠公稱直徑為φ20㎜，型號為FC1B2

55、0×4—5—E2左，其額定動負載為5393N，所以強度足夠用。</p><p>　　效率計算：螺旋升角γ=3°38′，摩擦角ψ=10′　　</p><p><b>　　則傳動效率</b></p><p><b>　　η===0.956</b></p><p>　　剛度驗算：滾珠絲

56、杠受工作負載P引起的導程的變化量</p><p>　　△L1=±=±=±5.96×10-6㎝</p><p>　　滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量△L2很小，可忽略，　即：△L=△L1所以導程變形總誤差為</p><p><b>　　△=</b></p><p>　　查表知E級精度絲

57、杠允許的螺旋誤差（1m長）為15μm/m，故剛度足夠。</p><p>　　穩(wěn)定性驗算：由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，一端固定，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強，故不再驗算。</p><p><b>　　齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計算</b></p><p><b>　　有關(guān)齒輪計算</b>

58、</p><p>　　傳動比 i=</p><p>　　故取 Z1=18 Z2=30</p><p>　　m =2㎜ b=20㎜ α=20°</p><p>　　d1=36㎜ d2=20㎜</p><p>　　dα1 =40㎜ dα1=64㎜<

59、/p><p><b>　　a=48㎜</b></p><p><b>　　傳動慣量計算</b></p><p>　　工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量：</p><p><b>　　J1=㎏·㎝2</b></p><p><b>　　絲杠

60、的轉(zhuǎn)動慣量：</b></p><p>　　JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×24×50=0.624㎏·㎝2</p><p><b>　　齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：</b></p><p>　　JZ1=7.8×10-4×3.64×2=0.

61、262㎏·㎝2</p><p>　　JZ2=7.8×10-4×64×2=2.022㎏·㎝2</p><p>　　電機轉(zhuǎn)動慣量很小可以忽略。</p><p>　　因此，總的轉(zhuǎn)動慣量：</p><p><b>　　J=</b></p><p>　　=1

62、.258㎏·㎝2</p><p><b>　　所需轉(zhuǎn)動力矩計算</b></p><p><b>　　nmax=</b></p><p>　　Mamax=N·m=2.23㎏f·㎝</p><p>　　nt==33.17r/min</p><p>　

63、　Mat==0.0174 N·m=0.1775 f·㎝</p><p>　　Mf===0.287㎏f·㎝=0.028 N·m</p><p>　　M0=0.116㎏f·㎝=0.011 N·m</p><p>　　Mt=1.824㎏f·㎝=0.182 N·m</p><

64、p>　　所以，快速空載啟動時所需轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　M=Mamax＋Mf＋M0</p><p>　　=2.23＋0.287＋0.116=2.633㎏f·㎝=26.33N·㎝</p><p><b>　　切削時所需力矩：</b></p><p>　　M=Mat＋Mf＋M0＋Mt</p

65、><p>　　=0.1774＋0.287＋0.116＋1.824</p><p>　　=2.404㎏f·㎝=24.04 N·㎝</p><p>　　快速進給時所需力矩：</p><p>　　M= Mf＋M0=0.287＋0.116</p><p>　　=0.403㎏f·㎝=4.03 N

66、3;㎝</p><p>　　從以上計算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動時，Mmax=2.633㎏f·㎝=26.33 N·㎝。</p><p><b>　　4 步進電機的選擇</b></p><p>　　4.1 步進電機的選擇的基本原則</p><p>　　合理選用步進電機是比較復雜的問題，需要根據(jù)電機在整

67、個系統(tǒng)中的實際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇。現(xiàn)僅就選用步進電機最基本的原則介紹如下：步距角α　步距角應(yīng)滿足：</p><p><b>　　α≤</b></p><p>　　式中 i——傳動比</p><p>　　αmin——系統(tǒng)對步進電機所驅(qū)動部件的最小轉(zhuǎn)角。</p><p><b>　　4.2精度

68、</b></p><p>　　步進電機的精度可用步矩誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值。用積累誤差衡量精度比較實用。所以選用不進電機應(yīng)滿足</p><p><b>　　△Q≤i[△θs]</b></p><p>　　式中 △Q——步進電機的積累誤差；</p

69、><p>　　[△θs]——系統(tǒng)對步進電機驅(qū)動部件允許的角度誤差。</p><p><b>　　4.3轉(zhuǎn)矩 </b></p><p>　　為了使步進電機正常運行（不失步、不越步），正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：</p><p>　　4.3.1啟動力矩 </p><p>　　一般啟動力矩選取為

70、：</p><p><b>　　Mq≥</b></p><p>　　式中 Mq——電動機啟動力矩；</p><p>　　ML0——電動機靜負載力矩。</p><p>　　根據(jù)步進電機的相數(shù)和拍數(shù)，啟動力矩選取如表4.1所示。Mjm為步進電機的最大靜轉(zhuǎn)矩，是步進電機技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。</p><p&

71、gt;　　表4.1 步進電機相數(shù)、拍數(shù)、啟動力矩表</p><p><b>　　4.3.2啟動頻率</b></p><p>　　在要求的運行頻率范圍內(nèi)，電動機運行力矩應(yīng)大于電動機的靜載力力矩與電動機轉(zhuǎn)動慣量（包括負載的轉(zhuǎn)動慣量）引起的慣性矩之和。</p><p>　　由于步進電機的啟動頻率隨著負載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負載力矩和

72、轉(zhuǎn)動慣量的極限啟動頻率應(yīng)滿足：</p><p><b>　　ft≥[fcp]m</b></p><p>　　式中 ft——極限啟動頻率；</p><p>　　[fcp]m——要求步進電機最高啟動頻率。</p><p>　　4.4步進電機的選擇</p><p>　　4.4.1 C616縱向進給系

73、統(tǒng)步進電機的確定</p><p>　　Mq = 685.125 N·㎝</p><p>　　為滿足最小步矩要求，電動機選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為：</p><p>　　Mjm=791.14 N·㎝</p><p>　　步進電機最高工作頻率</p>

74、<p><b>　　fmax=Hz</b></p><p>　　綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進電機，能滿足使用要求。</p><p>　　4.4.2 C616橫向進給系統(tǒng)步進電機的確定</p><p><b>　　Mq = N·㎝</b></p><p>　　電

75、動機仍選用三相六拍工作方式，查表知：</p><p>　　Mq/Mjm=0.866</p><p>　　所以，步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為：</p><p><b>　　Mjm= N·㎝</b></p><p>　　步進電機最高工作頻率</p><p>　　fmax==3333.3 Hz&

76、lt;/p><p>　　為了便于設(shè)計和采購，仍選用110BF003型直流步進電機，能滿足使用要求。</p><p>　　5 機床導軌改造</p><p>　　臥式車床上的運動部件，如刀架、工作臺都是沿著機床導軌面運動的。導軌就</p><p>　　能起到支承和導向，即支承運動部件并保證運動部件在外力作用下，能準確的沿著一定的方向運動。導軌的導

77、向精度、精度保持性和低速運動平穩(wěn)性，直接影響機床的加工承載能力和使用性能。</p><p>　　數(shù)控機床上，常使用滑動導軌和滾動導軌。滾動導軌摩擦系數(shù)小，動靜摩擦系數(shù)接近，因而運動靈活輕便，低速運行時不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價格貴。經(jīng)濟型數(shù)控一般不使用滾動導軌，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動導軌，將太大增加機床床身的改造工作量和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動導軌。</p><p>

78、　　滑動導軌具有結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，抗振性強等優(yōu)點。普通機床的導軌一般是鑄鐵—鑄鐵或鑄鐵—淬火鋼導軌。這種導軌的缺點是靜摩擦系數(shù)大，且動摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動導軌的上述缺點，數(shù)控改造一般是將原機床導軌進行修整后貼塑，使其成為貼塑導軌。</p><p>　　貼塑導軌摩擦系數(shù)小，且動靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強、加工性和化學性

79、能穩(wěn)定，且 有良好的自潤滑性和抗振性，加工簡單，成本低。</p><p>　　目前應(yīng)用較多的聚四氟乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國生產(chǎn)的Twrcite—B和我國生產(chǎn)的TSF軟帶材料，次、此種軟帶厚度為0.8㎜、1.6㎜、3.2㎜等幾種規(guī)格。考慮承載變形，宜厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為1.6㎜為宜。</p><p>　　貼塑軟帶粘貼工藝非常簡單，可直接粘結(jié)在原有的滑動導軌面上

80、，不受導軌形式的限制，各種組合形式的滑動導軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導軌精度要求對金屬導軌面進行加工修理。根據(jù)導軌尺寸長度放大3～4㎜，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進行修整加工。作為導軌面的表面，根據(jù)需要可進行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。</p><p>　　6 自動轉(zhuǎn)位刀架的選用</p><p>　　

81、自動轉(zhuǎn)位刀架的選用是普通機床數(shù)控改造機械方面的關(guān)鍵，而由數(shù)控系統(tǒng)控制的自動轉(zhuǎn)位刀架，具有重復定位精度高，工件剛性好，性能可靠，使用壽命長以及工藝性能襖等優(yōu)點。</p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控車床的自動刀架，在生產(chǎn)中最常用的是常州武進機床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的系列刀架，具有重復定位精度高，工作剛性好，使用壽命長，工藝性能好等優(yōu)點達到國內(nèi)先進水平，在生產(chǎn)中大量使用?，F(xiàn)選用常州武進機床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4—工型系列四工位自

82、動刀架。</p><p><b>　　刀架技術(shù)參數(shù)：</b></p><p><b>　　刀位數(shù)：4</b></p><p><b>　　電動功率：60W</b></p><p>　　電機轉(zhuǎn)速：1400r/min</p><p><b>　　夾

83、緊力：1t</b></p><p>　　上刀體尺寸：152×152</p><p>　　下刀體尺寸：161×171</p><p>　　技術(shù)指標：重復定位精度：≤0.005㎜</p><p>　　工作可靠性：＞30000次</p><p>　　換刀時間：90° 180&

84、#176; 270°</p><p>　　2.9s 3.4s 3.9s</p><p>　　7 經(jīng)濟型數(shù)控機床改造時數(shù)控系統(tǒng)選用</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是一臺數(shù)控機床的核心。對系統(tǒng)的選擇在機床數(shù)控改造中是至關(guān)重要的</p><p>　　現(xiàn)從系統(tǒng)的經(jīng)濟性和實用性選擇為開環(huán)伺服系統(tǒng)為JWK—15T。

85、</p><p>　　現(xiàn)將該經(jīng)濟性數(shù)控系統(tǒng)性能參數(shù)列表如下：</p><p>　　表7.1 數(shù)控系統(tǒng)性能參數(shù)</p><p><b>　　8 致謝</b></p><p>　　通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《C616型普通車床改造為經(jīng)濟性數(shù)控車床》終于完成了，這意味著大學生活即將結(jié)束。在大學階段，我在學習上和

86、思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。</p><p>　　在本論文的寫作過程中，我的導師陳建剛老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學和朋友。</p><p>　　寫作畢業(yè)論文是一

87、次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。我將銘記我曾是一名陜理工學子，在今后的工作中把陜理工的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。</p><p>　　感謝各位老師的批評指導</p><p><b>　　9 小結(jié)</b></p><p>　　三年的大學學習，讓我們對機械設(shè)計與制造方面的知識有了一個系統(tǒng)而又全新的的認識。畢業(yè)設(shè)計是我們

88、學習中最后一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是一個綜合性較強的設(shè)計任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個良好的基礎(chǔ)，對我們掌握所學知識情況進行了全面而又直觀的檢測。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計，我投入了萬分的精力做了充分的準備工作。</p><p>　　首先，我先針對畢業(yè)課題來考慮，在指導老師的指點和幫助下，對所需的資料進行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計的要求，再對資料做一個簡單的歸類。</p><p>　

89、　其次，依據(jù)指導老師給出的設(shè)計任務(wù)要求，先制定設(shè)計的總體方案，按照指導老師要求的設(shè)計進度，一步步的完成此次的設(shè)計任務(wù)。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計雖已結(jié)束，但想想我在其中所學到的知識，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個復雜的技術(shù)過程，容不得半點含糊。設(shè)計人員應(yīng)先明白設(shè)計的目的，了解產(chǎn)品的價值和實用性，其次要對設(shè)計的產(chǎn)品進行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫

90、產(chǎn)品的設(shè)計說明書，進行繪圖。</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我獨立設(shè)計思考和分析解決問題的能力，拓寬了我的知識面，是一次很好的鍛煉機會！感謝指導陳老師和各位同學對我此次畢業(yè)設(shè)計的指導!</p><p>　　10 參 考 文 獻</p><p>　　【1】 于海生等,微型計算機控制技術(shù),北京：清華大學出版社，1999</p><p&g

91、t;　　【2】 劉 堅,機械加工設(shè)備,北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　【3】 戴 曙,金屬切削機床,北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　【4】 張建民,機電一體化系統(tǒng)設(shè)計,北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　【5】 鐘約先等,機械系統(tǒng)計算機控制,北京：清華大學出版社，2001</p>&l

92、t;p>　　【6】 王貴明,數(shù)控實用技術(shù),北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　【7】 中國機械工業(yè)教育協(xié)會,數(shù)控技術(shù),北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　【8】 王愛玲,現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng),北京：國防大學出版社，2002</p><p>　　【9】 張毅坤等,單片微型計算機原理及應(yīng)用,西安：西安電子科技大學出版社，1