I摘要本設(shè)計(jì)的研究課題為 C620-1 普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)，包括機(jī)械部分的 Z 向（縱向）X 向（橫向）的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)的改造。即采用伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)滾珠絲杠將運(yùn)動(dòng)傳到滑板和刀架，實(shí)現(xiàn) Z 向（縱向）X 向（橫向）的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在加工螺紋時(shí)，為了得到主軸和刀架之間的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)，一般采取伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，并且在主軸箱內(nèi)安裝有脈沖編碼器，主軸的運(yùn)動(dòng)通過同步齒形帶 1：1 地傳到脈沖編碼器。原來機(jī)械傳動(dòng)的控制方式，改為用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì) X 軸、Z 軸的傳動(dòng)控制，通過滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?？刂菩盘?hào)由單片機(jī)來處理。高壓輸出部分由 PLC 實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞: 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)車床 改造 數(shù)控技術(shù) 步進(jìn)電機(jī)IIAbstractThe research lesson a design for counting controlling the milling of borer automatically changing the knife device namely to tool with changing the knife machine hand of this design chooses to use ,adopting the horizontal type machine bed form here In tools set of CNC, to select tool by PLC software can realize tool exchange at random and high spend 。The number controls machine tool,of witch the device of the automatical tighet is in principal axis ,the knife handle tight automatically in principal axis,It can relax by itself ,and the activity of automatically change knife moderate mutually with it ,theorganizating on the construction has novel and special place,It is made of a principal axis set ,Spring coil set ,pull to clip the module with the piston module and Theliquid presses urn 4 parts constitute ,It can realize the basic request of that system completely ,Clip tight dint as 10000.Direct push in pressure in Spring coil set ,abut have nothing to do with the principal axis.Keyword: The economic number controls the system lather Reformation The number controls the technique Tread into the electrical engineeringIII目 錄摘要 .IAbstract II第 1 章 緒論 11.1 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)展 11.1.1 我國(guó)數(shù)控機(jī)床與國(guó)際先進(jìn)機(jī)床的差距 21.1.2 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的商機(jī) 31.1.3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床信息化發(fā)展趨勢(shì) 41.2 淺析普通機(jī)床的數(shù)控改造 71.2.1 數(shù)控機(jī)床改造的必要性 .71.2.2 數(shù)控機(jī)床改造的優(yōu)點(diǎn) .81.2.3 機(jī)床改造的含義 101.3 車床的數(shù)控改造 101.3.1 改造原理 .101.3.2 設(shè)計(jì)方案的確定 .11第 2 章 機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算 152.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .152.1.1 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 152.1.2 縱向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 152.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 212.2.1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .212.2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .21第 3 章 步進(jìn)電機(jī)的選擇 263.1 步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則 263.1.1 步距角 a 263.1.2 精度 .26IV3.1.3 轉(zhuǎn)距 .263.1.4 啟動(dòng)頻率 .273.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇 .273.2.1 C620-1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 .273.2.2 C620-1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 .28第 4 章自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 294.1 刀架的選擇 .294.2 安裝和調(diào)試 .314.3 維護(hù)與休養(yǎng) .324.4 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床方刀架 .32第 5 章技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 34結(jié) 論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 37附錄 1 .38附錄 2 .41原文 .41譯文 .640第 1 章 緒論1.1 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng), 使機(jī)械產(chǎn)品日趨精密 , 復(fù)雜, 而且產(chǎn)品的生命期縮短, 改型頻繁, 這不僅對(duì)機(jī)床設(shè)備提出精度與效率的要求, 也提出了通用性與獵諾性的要求, 特別是航空, 造船, 武器, 模具生產(chǎn)等工業(yè)部門, 所加工的零件具有精度高, 形狀復(fù)雜, 經(jīng)常變動(dòng)的特點(diǎn),使用普通機(jī)床加工這類零件, 不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低, 而且還難以保證精度, 有些零件甚至無法加工, 為了解決上述這些問題, 一種靈活, 通用, 高精度, 高效率的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)---- 數(shù)控技術(shù)在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控機(jī)床較好的解決了復(fù)雜, 精密, 多變的零件加工問題, 是一種靈活的, 高效的自動(dòng)化機(jī)床 .它是機(jī)床控制技術(shù)的重要發(fā)展方向, 隨著電子, 自動(dòng)化, 計(jì)算機(jī)精密機(jī)械, 測(cè)量及人工智能技術(shù)的發(fā)展, 數(shù)控機(jī)床, 也在迅速發(fā)展和演變, 以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)的需要數(shù)控機(jī)床以其精度高, 效率高, 能適應(yīng)小批量復(fù)雜的加工等特點(diǎn), 在機(jī)械加工中得到日益廣泛的應(yīng)用。1946 年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ENIAC 的問世, 為產(chǎn)品制造由剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ), 第二次世界大戰(zhàn)后, 隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 數(shù)控處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展, 美國(guó)為了加速飛機(jī)工業(yè)的發(fā)展, 有空軍部門委托派爾森斯公司和麻省理工大學(xué)伺服機(jī)構(gòu)研究所, 利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行處理, 即采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的研制, 歷經(jīng)三年, 終于在 1952 年研制成功可同時(shí)控制三軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)控立銑床, 此為世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床, 這種系統(tǒng)的一切能都有硬件實(shí)現(xiàn), 它存在許多問題, 所以它的發(fā)展相對(duì)緩慢, 應(yīng)用受到限制, 20 世紀(jì) 70 年代初, 大規(guī)模集成電路, 半導(dǎo)體儲(chǔ)存器, 微處理的問世, 給數(shù)控行業(yè)帶來生機(jī), 利用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng), 用戶程序錄入可由鍵盤, 串口, 紙帶機(jī)等實(shí)現(xiàn), 根據(jù)需要可由 LED 數(shù)碼管 LCD 液晶, CRT, TFT, 超薄型彩色液晶等顯示系統(tǒng)的有關(guān)信息(如位置, 狀態(tài), 圖形, 程序等); 能對(duì)(2-5)軸, 甚至更多的軸進(jìn)行插補(bǔ)控制, 插補(bǔ)速度和精度也越來越高(0.001mm 精度下, 30m/min) , 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和微處理器數(shù)控系統(tǒng)的功能大都由軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn), 硬件則更加簡(jiǎn)單 , 功能大大加強(qiáng), 成本卻降低了另一方面大規(guī)模集成電路 SMT(surfsce mount technology, 表面1安裝技術(shù))等的應(yīng)用, 也使整機(jī)體縮小, 可靠性提高, 同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用以及元件價(jià)格的降低, 使數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格大幅下降, 所有這些都使數(shù)控系統(tǒng)達(dá)到一般企業(yè)能接受的程度, 從而形成了數(shù)控系統(tǒng)開發(fā), 生產(chǎn), 應(yīng)用, 服務(wù)的完整體系, 相應(yīng)地出現(xiàn)了一批著名的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家和名牌數(shù)控產(chǎn)品。 1953 年 3 月, 克耐-杜馬克公司 (Keaney 13η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 0.6～0.7 取 η=0.65;K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 K=0.96 。則： N C=7.5×0.65×0.96=4.68kw又因?yàn)? N C=FZ v/6120 FZ=6120NC/v式中 V——最大切削線速度， n max=1000vmax/πd min dmax=kD dmin/dmax=Rd查得 Rd=0.25 k=0.5 D=400mmdmax=kD=0.5×400=200(mm)dmin=Rd×dmax=0.25×200=50(mm)vmax=πd min nmax/1000=3.14×50×1520/1000=238.64m/min主切削力Fz=6120×4.68/100=286.416(kgf)=2864.16(N)由《金屬切削原理》可知，主切削力 =ZFZxYpFCafK查表可得：則可計(jì)算 FZ如表當(dāng) FZ=3280(N)時(shí)查表可得切削深度 α p=3mm,走刀量 f=0.3mm, 以此參數(shù)做為下面計(jì)算的依據(jù)。從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可得知，在一般外圓車削時(shí)：Fx=(0.1～0.6)F z Fz=(0.15～0.7) F z?。篎 x=0.5 Fz=0.5×2864.16=1432.08(N)Fy=0.6 Fz=0.6×2864.16=1718.5(N)2 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算,綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力：P=K Fx＋f /( Fz＋W)式中 K=1.15，f /=0.15～0.18,取為 0.16。則 P=1.15×1432.08＋0.16(2864.16+800)(mm)pa2 2 2 3 3 3(mm)f0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4(N)ZF1615 2189 2716 2422 3283 407414=2233.2(N)1) 強(qiáng)度計(jì)算：壽命值 L i=60niTi/106ni=n 主 f/L0=1000vf/πDL 0取工件直徑 D=40mm,查表得 Ti=15000hni=1000×100×0.3÷3.14÷400÷6=3.98r/minLi=60×3.98×15000/106=3.582最大動(dòng)負(fù)載 Q= ipfwfH3L查表 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.2 硬度系數(shù) fH=1則 Q=3.582×1.2×1×2233.2 =4100.3(N) 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷 Q 的值，選擇滾珠絲杠的型號(hào)。滾珠絲杠參照《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》的 746 頁，選取 CBFZD4006，滾珠絲杠直徑選取 40mm，型號(hào)?為。2）效率計(jì)算：根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 η 為：η=tgγ/tg(γ＋φ)式中 摩擦角 φ=9 / 螺旋升角 γ=2 o44'則η=tg2 o44//tg(2o44/＋10 /)=0.9433)剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程變化量△ L1=±PL0/EF式中 L0=4mm=0.4cm;E=20.6×106N/cm2。滾珠絲杠截面積F=（d/2） 2π=(3.69/2)2×3.14=10.688則△L 1=±2233.2×0.6/20.6×106×(3.69/2)2×3.14=±6.09×10-8cm滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L 2很小，可忽略，即：△L=△L 1。所以：導(dǎo)程變形總誤差△為△=△L ×100/ L 0=100/0.6×6.09×10-8=10.15μm/m15查表知絲杠允許的螺距誤差為 15μm/m，故剛度足夠。3 齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算1)有關(guān)齒輪計(jì)算傳動(dòng)比i=φL 0/360δ p=0.9×5/360×0.01=1.25故取 =32 =401Z2M=2mm b=20mm a= 0。=m =2×32=64mm1d=m =2×40=80mm2Z= +2 =68mm1adah?= +22=84mma= 12d?= =72mm64802)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J1= w280()p???=(180×0.01/3.14×0.7)2×80=1.46kgcm2=4.68Ncm2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：Js=7.8×10-4D4Ll=7.8×10-4×4.04×140.316=28.015kg cm2=28.015Ncm2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可以忽略總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J= 2121()szzJJi?= (28.015+6.39)+2.617+0.468.5=25.1042kgcm2=25.1042 Ncm23)所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩M=Mamax+Mf+M0最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩M=Mat+Mf+M0+Mt快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M=Mf+M0試中 Mamax——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；Mf——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；M0——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；Mat——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；Mt——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。Ma=Jn×10-4Nm/9.6T當(dāng) n=nmax時(shí) M amax=Manmax=vmaxi/L0=2000×1.25/6=416.7r/minMamax=14.519×416×10-4/9.6×0.025=2.52Nm=25.72kgfcm當(dāng) n=nt時(shí) M a=Matnt= fi/L0主=1000vfi/πDL 0=1000×100×0.3×1.25/3.14×80×6=24.88r/minMat=251.042×24.88×10-4/9.6×0.025=0.2602Nm=2.55kgfcm17Mf=F0L0/2πηi=f /WL0/2πηi當(dāng) η=0.8 f /=0.16 時(shí)Mf=0.16×80×0.6/2×3.14×0.8×1.25=1.223kgfcm=12.23NcmM0=P0L0(1-η 02)/ 2πηi當(dāng) η 0=0.9 時(shí)，預(yù)加載荷 P0=1/3Fx則 M0=FxL0(1-η 02)/6πηi=143.208×0.6(1-0.92)/6×3.14×0.8×1.25=0.8664kgfcm=8.664NcmMt=FxL0/2πηi=143.208×0.6/2×3.14×0.8×1.25=13.681kgfcm=136.81Ncm所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩：M=Mamax+Mf+M0=25.72+1.223+0.8662=27.809kgfcm=274.05Ncm切削時(shí)所需力矩：M=Mat+Mf+M0+Mt=2.55+1.223+0.866+13.681=10.518kgfcm=105.18Ncm快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：M=Mf+M0=1.223+0.866=2.089kgfcm=20.89Ncm由以上分析計(jì)算可知：所需最大力矩 Mmax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，Mmax=27.809kgfcm =278.09Ncm2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.2.1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法18蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)粒度，2.2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算上縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只計(jì)算結(jié)果。已知條件：工作臺(tái)重量： W=30kgf=300N(粗略計(jì)算)時(shí)間常數(shù)： T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程： L 0=4mm 左旋行程： S=400mm脈沖當(dāng)量： δ p=0.01mm/step步距角： α=0.75 o/step快速進(jìn)給速度： V max=1m/min1 切削力計(jì)算 橫向進(jìn)給量為縱向的 1/2—1/3，取 1/2，則切削力約為縱向的 1/2FZ=1/2×286.416=143.208kgf=1432.08N在切斷工作時(shí)：F Z=0.5 FZ=0.5×143.208=71.604=716.04 N2 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 1）強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌： '()yPKFfW??取 K=1.4 =0.2'f則 P=1.4×71.604+0.2(143.208+30)=134.89kgf=1348.9N壽命值Li=60niTi/108=60×2.985×15000/108=2.687最大動(dòng)負(fù)載 Q= ipfwfH3= ×1.2×1×134.892.68719=225.02kgf=2135.5N根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷 Q 的值，選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取系列，滾珠絲杠公稱直徑為，型號(hào)為其額定負(fù)荷，所以強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)算：摩擦角 φ=10 / 螺旋升角 γ=3 o38/則傳動(dòng)效率：η=tg3 o38//tg(3o38/＋10 /)=0.9563) 剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程變化量△ L1=±PL0/EF=±5.96×10-6cm滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L 2很小，可忽略，即：△L=△L 1。所以：導(dǎo)程變形總誤差為：△=△L ×100/ L 0==14.9μm/m查表知絲杠允許的螺距誤差為 15μm/m，故剛度足夠。3 齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算1)有關(guān)齒輪計(jì)算傳動(dòng)比i=φL 0/360δ p=0.74×4/360×0.015=0.833故取 =24 =201Z2M=2mm b=20mm a=20。=48mm =40mm1d2=52mm =44mmaada=44mm2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J1= w280()p???20=(180×0.015/3.14×0.75)2×30×1/100=0.1753kgcm2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：Js=7.8×10-4×24×50=0.624kg cm2齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：=7.8×10-4×4.84×2=0.828kg cm21Z=7.8×10-4×4.04×2=0.399kg cm22J電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，可以忽略，因此總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J= 2121()szzJi?= (0.624+0.399)+0.828+0.1753??topmf?=2.476kgcm23)所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算nmax=vmaxi/L0=1000×1.25/6=208.3r/minMamax= ×10-4max9.6JnT=2.476×208.3×10-4/9.6×0.025=0.2149Nm=2.196kgfcmnt= fi/L0主=1000vfi/πDL 0=1000×100×0.15×5/3.14×40×4×6=24.88r/minMat=2.476×24.88×10-4/9.6×0.025=0.0257Nm=0.257kgfcmMf= FxL0/2i??21= W L0/ 'f2i??=0.2×30×0.4×6/2×3.14×0.8×5=0.574 kgfcm=0.056NcmM0=FYL0(1-η 02)/ 6πηi=71.604×0.4(1-0.92) ×6/6×3.14×0.8×5=0.435kgfcm=0.0426NmMt=FxL0/2πηi=71.604×0.4×6/2×3.14×0.8×5=6.84kgfcm=0.67Nm所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩：M=Mamax+Mf+M0=2.193+0.574+0.435=3.202kgfcm=32.02Ncm切削時(shí)所需力矩：M=Mat+Mf+M0+Mt=0.2619+0574+0.435+6.84=8.111kgfcm=81.11Ncm快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：M=Mf+M0=0.574+0.435=1.009kgfcm=10.09Ncm由以上分析計(jì)算可知：所需最大力矩 Mmax發(fā)生在切削時(shí)，Mmax=8.111kgfcm=81.11Ncm第 3 章 步進(jìn)電機(jī)的選擇223.1 步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則步進(jìn)電機(jī)的選用，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的機(jī)電執(zhí)行元件。由于所用的電源是脈沖電源，也稱脈沖馬達(dá)。合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇。現(xiàn)在僅用步進(jìn)電機(jī)的最基本的原則介紹如下。3.1.1 步距角 a步距角應(yīng)滿足： mni?式中：i—傳動(dòng)比—系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。mna3.1.2 精度步進(jìn)電機(jī)的精度可用步距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(shí)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(shí)用。所選用的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足： ??Qi???式中： —步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；Q?—系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。??i?3.1.3 轉(zhuǎn)距為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步，不越步） ，正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：1）啟動(dòng)力距：一般啟動(dòng)力距選取為： 0.35LQqM??式中： —電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力距；qM23—電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。LQM2）在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力距應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力距與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。3.1.4 啟動(dòng)頻率由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足： ??topmf?式中： —極限啟動(dòng)頻率tf—要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。??opm3.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇3.2.1 C620-1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定Mq= Mmax/0.4=27.809×10/0.4=695.225Ncm為滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用五相十拍工作方式，查表知：M q/Mjm=0.866 進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjm為：Mjm= Mq/0.866=695.225/0.866=802.8Ncm步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率fmax=vmax/60δ p=2000/60×0.01=3333.3Hz綜合考慮，查表選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。3.2.2 C620-1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定24Mq= Mmax/0.4=8.111×10/0.4=202.775Ncm電動(dòng)機(jī)仍選用三相六拍工作方式，查表知：M q/Mjm=0.866所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjm為：Mjm= Mq/0.866=202.775/0.866=234.15Ncm步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率fmax=vmax/60δ p=2000/60×0.01=3333.3Hz為了便于設(shè)計(jì)和采購，仍選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。第 4 章自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架對(duì)現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行改造，主要應(yīng)該解決的問題是：如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位進(jìn)給改造成由數(shù)控系統(tǒng)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)們以及自動(dòng)進(jìn)給的自動(dòng)加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床?？焖贉?zhǔn)確地?fù)Q刀是每一臺(tái)數(shù)控機(jī)床所必須具備的功能，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上通常采用四方、五方或六方自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。按照工作原理自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架可分為：螺旋轉(zhuǎn)位刀架，十字槽轉(zhuǎn)位刀架，凸臺(tái)爪式轉(zhuǎn)位刀架，電磁式轉(zhuǎn)位刀架，液壓式轉(zhuǎn)位刀架。目前使用最多的是螺旋轉(zhuǎn)位刀架。數(shù)控車床改造中所涉及自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的主要工作有刀架的選擇以及安裝和調(diào)試。4.1 刀架的選擇1）根據(jù)刀架的主要參數(shù)進(jìn)行選擇25a. 刀尖高：刀尖高指刀具刀尖至刀架底面的垂直距離。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的立式數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的刀尖高一般在 51—245mm，共 8 個(gè)規(guī)格。一般可根據(jù)數(shù)控車床的規(guī)格來選用相應(yīng)刀尖高的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架。b. 刀架的工位數(shù)：刀架的工位數(shù)是數(shù)控車床刀架的第二主參數(shù)。應(yīng)根據(jù)在數(shù)控車床上所加工零件的工序數(shù)量來選擇；加工零件越復(fù)雜，工序數(shù)量越多，一般選用刀架的工位數(shù)也越多。c. 刀架承受的最大切削力矩：刀架承受的最大切削力矩往往取決于主軸部件的剛度和強(qiáng)度，可根據(jù)車削加工用量和加工情況進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)在數(shù)控車床上加工零件的剛性和所需夾緊力的大小來選擇，若加工零件剛性好，所需夾緊力大，一般應(yīng)選擇大切削力矩的刀架。2）定位精度和重復(fù)定位精度定位精度指實(shí)際位置與指令位置的一致程度；而重復(fù)定位精度指在同一條件下操作方法不變，進(jìn)行規(guī)定次數(shù)操作所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。刀架的定位精度和重復(fù)定位精度反映了刀架技術(shù)水平的高低。它主要取決于刀架常用的端齒盤組等精定位元件的分度精度。應(yīng)根據(jù)在數(shù)控車床上加工零件的精度來選擇，若加工零件的精度要求高，一般應(yīng)選擇高定位精度和高重復(fù)定位精度。3）單工位轉(zhuǎn)位時(shí)間單工位轉(zhuǎn)位時(shí)間指刀架轉(zhuǎn)一個(gè)工位的時(shí)間，是刀架精定位機(jī)構(gòu)一端齒盤副松開、轉(zhuǎn)一個(gè)工位和剎緊全部時(shí)間的總和。刀架單工位轉(zhuǎn)位時(shí)間往往與主軸部件及其所攜帶工具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)；其轉(zhuǎn)位時(shí)間的縮短，能減少加工的輔助時(shí)間，提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率。在一般情況下，應(yīng)選擇單工位轉(zhuǎn)位時(shí)間短的刀架。4）分度頻率分度頻率指刀架在工作的單位時(shí)間內(nèi)（一般規(guī)定為 1h）所允許的最多轉(zhuǎn)位次數(shù)。它主要取決于刀架分度電氣系統(tǒng)的性能、主軸部件、傳動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素。在一般情況下，應(yīng)選擇單位時(shí)間內(nèi)允許分度頻率高的刀架。5）根據(jù)其他因素來選擇