《CA6140型普通车床改造成经济型数控车床的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CA6140型普通车床改造成经济型数控车床的设计.doc（71页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、CA6140型普通车床改造成经济型数控车床的设计任务书学院学生姓名专业班级设计（论文）题目CA6140型普通车床改造成经济型数控车床的设计主要研究目标应用数控技术对C A 6140普通车床进行自动化和精密化的改造，改造技术主要为：在车床上附加数控装置和执行元件，选择合适的机床伺服系统和计算机系统等。结果表明：经改造后的机床完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度采用数控技术改造的有效途径。主要研究内容应用数控技术对C A 6140普通车床进行自动化和精密化的改造。研究方法通过AutoCAD及Protel等绘图软件为工具，结合数控技术和机床改装技术
2、等知识，对C A 6140普通车床进行经济型的改造。说明书（论文）的要求说明书1份，约2万字，格式按学校统一规定。必须包括的内容为：1纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱，光杠与丝杠以及安装座，配上滚珠丝杠及相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾，由步进电机带动。2横向进给机构的改造：拆除横向丝杠换上滚珠丝杠，由步进电机带动。3数控装置硬件电路的设计，及软件部分零件图程序的编制。4AutoCAD出图：滚珠丝杠装配图，数控装置硬件电路图等。5相关文献规定数量的英文翻译。图纸的要求滚珠丝杠装配图 A1图纸1张； 数控装置硬件电路图 A2图纸1张零件图 A3图纸1张； 模块流程
3、图 A3图纸1张 主要参考文献1张磊，陈榕林.机床改装技术（第一版）.北京：机械工业出版社，1993年10月2文怀兴，夏田.数控机床系统设计.北京：化学工业出版社，2005年6月，P232-2423余英良.机床数控改造设计与实例.北京：机械工业出版社，1998年5月，P157起止时间自 2008年3月3日至6月20日指导教师签字： 年 月 日系主任意见 签字： 年 月 日院长意见签字： 年 月 日注：任务书的具体内容可依据各系要求进行修正。另，学生所做毕业设计(论文)的工作的研究成果归河北理工大学所有，学生不能向第三方泄露有关成果内容和技术秘密。毕业设计指导老师评阅书指导老师评语 ( 基础理论
4、及基本技能的掌握; 独立解决实际问题的能力;研究内容的理论依据和技术方法; 取得的主要成果及创新点; 工作的态度及工作量; 总体评价及建议成绩; 存在问题; 是否同意答辩等 ): 成绩: 指导老师签字: 年 月 日毕业设计评阅教师评阅书评阅老师评语 ( 选题的意义; 基础理论及基本技能的掌握; 综合运用所学知识解决实际问题的能力; 工作量的大小; 取得的主要成果及创新点;写作的规范程度; 总体评价及建议成绩; 存在问题; 是否同意答辩等):成绩: 评阅老师签字: 年 月 日毕业设计评阅教师评阅书评阅老师评语 ( 选题的意义; 基础理论及基本技能的掌握; 综合运用所学知识解决实际问题的能力; 工
5、作量的大小; 取得的主要成果及创新点;写作的规范程度; 总体评价及建议成绩; 存在问题; 是否同意答辩等):成绩: 评阅老师签字: 年 月 日答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩: 答辩委员会主任签字: 年 月 日学院领导小组综合评定成绩: 学院领导小组负责人: 年 月 日6第 6 页 共 71 页摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：(1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零
6、部件的耐磨性，尤其是机床导轨。为此，本例中采用旧床身淬火并贴膜。(2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。(3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。(4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。关键字：普通车床 数控改造 步进电机 经济型数控系统 数控刀
7、架目录1.绪论12.设计要求32.1总体方案设计要求3 2.2设计参数4 2.3.其它要求63. 车床改造的结构特点7 3.1.滚珠丝杆7 3.2导轨副73.3安装电动卡盘7 3.4脉冲发生器74.进给伺服系统机械部分设计与计算8 4.1 机械部分的改造8 4.2进给系统机械结构改造设计9 4.3进给伺服系统机械部分的计算与选型10 4.3.1确定系统的脉冲当量10 4.3.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择雨校核步骤10 4.3.3 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤14 4.3.4齿轮有关计算16 4.3.4（1）纵向齿轮及转矩的有关计算16 4.3.4 (2)横向齿轮及转矩的有关计算
8、205. 步进电动机的计算与选型23 5.1步进电动机选用的基本原则23 5.2步进电动机的选折246.主轴交流伺服电机24 6.1机床主运动电机的确定26 6.2主轴的变速变速范围266.3初选主轴电机的型号27 6.4主轴电机的校核277. 微机控制系统硬件电路设计287.1控制系统的功能要求28 7.2硬件电路的组成28 7.3设计说明318安装调整中应注意的问题31 8.1滚珠丝杠副的特点31 8.2滚珠丝杠螺母副的选择328.3滚珠丝杠螺母副的调整32 8.4联轴器的安装32 8.5主轴脉冲发生器的安装32结论35参考文献36谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有
9、一个压缩包，里面有相应的word说明书和CAD图纸。下载后请留上你的邮箱号或QQ号或给我的QQ留言：1459919609。我可以将压缩包送给你。欢迎朋友下次光临！1 绪论1.1课题背景1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。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
10、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以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20，FMC/FMS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以上）。可见我们的大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。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄
11、金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、
12、滨田工程公司、山本工程公司等。1.2机床改造的内容及意义1.2.1研究意义企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。普通车床经过多次大修后，其零部件相互连接尺寸变化较大，主要传动零件几经更换和调整，故障率仍然较高，采用传统的修理方案很难
13、达到大修验收标准，而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达0.01至0.02mm，已能满足CW6140车床改造后加工零件的精度要求。1.2.2主要研究内容及技术路线(1)纵向和横向滚珠丝杠的选型及校核。(2)纵向和横向步进电机的选择。(3)主轴交流伺服电机的选择与校核。(4)其他元件的选择。1.3 机床的经济型数控化改
14、造主要解决的问题(1) 恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复。(2) NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床。(3) 翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新。(4) 技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。2 数控系统的选择数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。2.1步进电机拖动的开环系统系统的伺服驱动装置主要是
15、步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称该之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。2.2异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位
16、置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。2.3交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检
17、测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求,所以依据改造的具体要求选用上海通用数控公司KT400-T经济型车床数控系统和KT300步进驱动装置.3 机械部分的改造为了充分发挥数控系统的技术性能，保证改造后的车床在系统控制下重复定位精度，微机进给无爬行，使用寿命长、外型美观，机械部分作了如下
18、改动。(1) 床身为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零件、部件的耐磨性，尤其是机床导轨的耐磨性。增加耐磨性的方法有1，增加导轨的表面强度如：淬火；2，降低摩擦系数等。当前国内外数控机床的床身等大件多采用普通铸铁。而导轨则采用淬硬的合金钢材料，其耐磨性比普通铸铁导轨高5至10倍。据此，在改造中利用旧床身，采用淬火制成导轨，贴塑用螺钉和粘剂固定在铸铁床身上。粘接前的导轨工作表面采用磨削加工，表面粗糙度Ra0.8mm，以提高粘接强度。(2) 主轴变速箱选用数控系统,主运动方式和传统机床一样都要求有十分宽广的变速范围（116）来保证加工时选
19、择合理的切速，从而获得较高的生产率和表面质量,所以要根据具体情况对主轴边速箱进行改造。(3) 拖板拖板是数控系统直接控制的对象，不论是点位控制还是连续控制，对被加工零件的最后坐标精度将受拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。对于应用步进电机作拖动元件的开环系统尤其是这样。因为数控系统发出的指令仅使拖板运动而没有位置检测和信号反馈，故实际移动值和系统指令值如果有差别就会造成加工误差。因此，除了拖板及其配件精度要求较高外，还应采取以下措施来满足传动精度和灵敏度要求。在传动装置的布局上采用减速齿轮箱来提高传动扭矩和传动精度(分辨率为0.01mm)。传动比计算公式为： （3-1）式中：为步进电机的步距角
20、(度)；p为丝杠螺距，mm；为脉冲当量，即要求的分辨率，mm。在齿轮传动中，为提高正、反传动精度必须尽可能的消除配对齿轮之间的传动间隙，其方法有两种，柔性调整法和刚性调整法。柔性调整法是指调整之后的齿轮侧隙可以自动补偿的方法，在齿轮的齿厚和齿距有差异的情况下，仍可始终保持无侧隙啮合。但将影响其传动平稳性，而且这种调整法的结构比较复杂，传动刚度低。刚性调整法是指调整之后齿轮侧隙不能自动补偿的调整方法，它要求严格控制齿轮的齿厚及齿距误差，否则传动的灵活性将受到影响。但用这种方法调整的齿轮传动有较好的传动刚度，而且结构比较简单。在设备改造中应用的配对齿轮侧隙方法是刚性调整法。采用滚珠丝杠代替原滑动丝
21、杠，提高传动灵敏性和降低功率、步进电机力矩损失。 (4) 自动换刀装置为了满足在一台机床上一次装夹完成多工序加工，可采用自动刀架。自动刀架不但可代替普通车床手动刀架，还可用作数控机床微机控制元件。刀架体积小，重复定位精度高，适用于强力车削并安全可靠。(5) 拖板箱采用数控系统控制。拆除原拖板箱，利用此位置安装新拖板箱，新拖板箱除固定在滚珠丝杠的螺母上。挂轮箱、走刀箱拆除，在此两个位置分别装控制螺纹加工的主轴脉冲编码器和拖板轴向伺服元件功率步进电机及减速箱。使改造后的机床外型美观、合理。改造后机床的启动、停机均由数控系统完成，故拆除原机床操纵杆，变向杠、立轴等杠杆零件。3.1 滚珠丝杠的选择3.
22、1.1滚珠丝杠副的特点滚珠丝杠副具有与滚动轴承相似的特征。与滑动丝杠副或液压缸传动相比，有以下主要特点：（1） 传动效率高 滚珠丝杠的传动效率可达85%98%，为滑动丝杠副的24倍，由于滚珠丝杠副的传动效率高，对机械小型化，减少启动后的颤动和滞后时间以及节约能源等方面，都具有重要意义。（2） 运动平稳 滚珠丝杠副在工作过程中摩擦阻力小，灵敏度高，而且摩擦系数几乎与运动速度无关，启动摩擦力矩与运动时的摩擦力矩的差别很小。所以滚珠丝杠副运动平稳，启动时无颤动，低速时无爬行。（3） 传动可逆性 与滑动丝杠副相比，滚动丝杠副突出的特点是具有运动的可逆性。正逆传动的效率几乎可高达98%。滚珠丝杠副具有运
23、动的可逆性，但是没有象滑动丝杠副那样运动具有自锁性。因此，在某些机构中，特别是垂直升降机构中使用滚珠丝杠副时，必须设置防止逆转的装置。（4） 可以预紧 通过对螺母施加预紧力能消除滚珠丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度，但摩擦力矩却增加不大。（5） 定位精度和重复定位精度高 由于滚珠丝杠副具有传动效率高，运动平稳，可以预紧等特点，所以滚珠丝杠副在工作过程中温升较小，无爬行。并可消除轴向间隙和对丝杠进行预紧拉伸以补偿热膨胀，能获得较高的定位精度和重复定位精度。（6） 同步性好 用几套相同的滚珠丝杠副同时驱动相同的部件和装置时，由于反应灵敏，无阻滞，无滑移，其启动的同时性，运行中的速度和位移等，都具有准
24、确的一致性，这就是所谓同步性好。（7） 使用寿命长 滚珠丝杠和螺母的材料均为合金钢，螺纹滚道经过热处理，并淬硬至HRC58-62,经磨削达到所需的精度和表面粗糙度。实践证明，滚珠丝杠副的使用寿命比普通滑动丝杠副高56倍。（8） 使用可靠，润滑简单，维修方便 与液压传动相比，滚珠丝杠副在正常使用条件下故障率低，维修保养也极为方便；通常只需进行一般的润滑与防尘。在特殊使用场合，如核反应堆中的滚珠丝杠副，可在无润滑状态下正常工作。3.1.2. 纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤(1)最大工作载荷计算 滚珠丝杠上的工作载荷Fm (N) 是指滚珠丝杠副的在驱动工作台时滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫做进
25、给牵引力。它包括滚珠丝杠的走刀抗力及与移动体重力和作用在导轨上的其他切削分力相关的摩擦力。由于原普通CA6140车床的纵向导轨是三角形导轨，则用公式3-2计算工作载荷的大小。 （3-2）1）车削抗力分析 车削外圆时的切削抗力有Fx、Fy、Fz，主切削力Fz与切削速度方向一致，垂直向下，是计算车床主轴电机切削功率的主要依据。且深抗力Fy与纵向进给方向垂直，影响加工精度或已加工表面质量。进给抗力Fx与进给方向平行且相反指向，设计或校核进给系统是要用它。 纵切外圆时，车床的主切削力Fz可以用下式计算： （3-3） =5360(N)由知: Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4 (3-4)得 Fx=1
26、340(N) Fy=2144(N)因为车刀装夹在拖板上的刀架内，车刀受到的车削抗力将传递到进给拖板和导轨上，车削作业时作用在进给拖板上的载荷Fl、Fv和Fc与车刀所受到的车削抗力有对应关系，因此，作用在进给拖板上的载荷可以按下式求出：拖板上的进给方向载荷 Fl=Fx=1340(N)拖板上的垂直方向载荷 Fv=Fz=5360(N)拖板上的横向载荷 Fc=Fy=2144(N)因此，最大工作载荷 =1.151340+0.04(5360+909.8) =1790.68(N)对于三角形导轨 K=1.15 ，f =0.030.05,选f =0.04(因为是贴塑导轨)，G是纵向、横向溜板箱和刀架的重量，选纵
27、向、横向溜板箱的重量为75kg,刀架重量为15kg.(2)最大动载荷C的计算滚珠丝杠应根据额定动载荷Ca选用，可用式3-5计算：C=， (3-5) L为工作寿命，单位为10r,L=60nt/10;n为丝杠转速（r/min）,n=;v为最大切削力条件下的进给速度（m/min）,可取最高进给速度的1/21/3;L0为丝杠的基本导程，查资料得L。=12mm；fm为运转状态系数，因为此时是有冲击振动，所以取fm=1.5。V纵向=1.59mm/r 1400r/min=2226mm/minn纵向=v纵向1/2 /L。=22261/2 /12=92.75r/min L=60nt/10=6092.751500
28、0 /10=83.5则 C= =1.51790.68=11740(N) 初选滚珠丝杆副的尺寸规格，相应的额定动载荷Ca不得小于最大动载荷C:因此有CaC=11740N.另外假如滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转下工作并受载，那么还需考虑其另一种失效形式-滚珠接触面上的塑性变形。即要考虑滚珠丝杠的额定静载荷Coa是否充分地超过了滚珠丝杠的工作载荷Fm,一般使Coa/Fm=23.初选滚珠丝杠为：外循环，因为内循环较外循环丝杠贵，并且较难安装。考虑到简易经济改装，所以采用外循环。 因此初选滚珠丝杠的型号为CD638-3.5-E型，主要参数为Dw=4.763mm,L。=8mm,dm=63mm,=219，
29、圈数列数3.51 (3) 纵向滚珠丝杠的校核1)传动效率计算 滚珠丝杠螺母副的传动效率为 = tg/tg(+)= tg 219/tg(219+10)=92% (3-6)2)刚度验算 滚珠丝杠副的轴向变形将引起导程发生变化，从而影响其定位精度和运动平稳性，滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形，丝杠与螺母之间滚道的接触变形，丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。1_丝杠的拉压变形量11=FmL / EA (3-7)=1790.682280 / 20.610(31.5) = 0.0064mm2 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量2 采用有预紧的方式，因此用公式 2=
30、0.0013 (3-8) = =0.0028mm在这里 =1/3Fm=1/31790.68=597NZ= dm/Dw=3.1463/4.763=41.53 Z=41.533.51=145.36丝杠的总变形量=1+2=0.0064+0.0028=0.0092mm4所以丝杠很稳定。3.1.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤(1)型号选择1) 最大工作载荷计算 由于导向为贴塑导轨，则：k=1.4 f =0.05 ，Fl为工作台进给方向载荷，Fl=2144N ， Fv=5360N ， Fc=1340N ，G=60kg ， t=15000h，最大工作载荷：F m=kFl+ f (Fv+2Fc+G)
31、 =1.42144+0.05(5360+21340+9.875) =3452.6N2)最大动负载的计算v横=1400r/min 0.79mm/r = 1106 mm/minn横丝= v横1/2 / L。纵=11061/2 / 5 =110.6r/minL=60nt/10=1106110.615000 /10=99.54C =fmFm=99.541.53352.6=23283.8N初选滚珠丝杠型号为:CD506-3.5-E其基本参数为 Dw =3.969mm ，=211，L。=6mm，dm=50mm，圈数列数3.51(2)横向滚珠丝杠的校核1)传动效率计算=tg /tg (+)=tg211/tg
32、(211+10)=93%2)刚度验算1丝杠的拉压变形量1=FmL/EA = 3352.6320/20.61025 = 0.0026mm2滚珠与螺纹滚道间的接触变形量2=0.0013 =0.0013 = 0.0099mm 在这里 Fyj=1118NZ=dm/Dw=3.1450/3.969=39.56Z=39.563.51=138.48丝杠的总变形量=1+2=0.0026+0.0099=0.0125mm0.015mm查表知E级精度丝杠允许的螺距误差为0.015mm,故所选丝杠合格。3.2 减速器箱体的设计一般机床数控改造后，经济型数控车床的脉冲当量是一不可改变的值，为了实现多脉冲当量的任意选择，我
33、们可在步进电机与滚珠丝杠间加一个减速机构，下面即是对减速机构的设计过程。由任务书中可知纵向和横向的脉冲当量分别为：纵向 0.01 0.008 0.005横向 0.005 0.004 0.0025为减少减速机构的体积设定中心距A=(z1+z2)m/2=67.5其中m=1.5 z1+z2=90(齿)则以横向脉冲计算为例 i=z1/z2=45/45时，则脉冲当量为0.005mm i=z1/z2=40/50时，则脉冲当量为0.004mm i=z1/z2=30/60时，则脉冲当量为0.0025mm因此纵向与横向的减速机构可以相同，为了降低成本将横纵减速器结构设置为一样。3.2.1轴的计算：（纵向输入轴）
34、由公式：d =A （3-10）可初选轴的直径由于T=5N.m,由于采用的是45号钢，正火硬度为170-217HBS,扭曲疲劳极限-1=124，轴材料的许用切应力为45MPa则对于纵向输入轴： d输入= （3-11）=8.2mm在这里，d为轴的直径(mm),T为轴传递的转矩（N.mm）, 为轴材料的许用切应力（MPa）,则纵向输入轴轴径取18mm,输出轴轴径取25mm 对于横向输入轴： d输入= （3-12）=12mm横向输入轴轴径可取18mm，输出轴轴径可取25mm。综上可知：纵向与横向可用一种减速机构。轴材料为45号钢，精度5级。3.2.2减速器箱体尺寸 a=67.5mm 下箱体壁厚 =0.
35、025a+38 则=8上箱盖壁厚 =0.03a+38 则=8地角螺钉数目n 由于a250mm n=4地角螺钉直径 df=0.036a+12 取df=M8齿轮端面与内箱壁最小距离 2=8mm3.2.3减速齿轮第一对齿n45与n45啮合计算公式为：=1.6d=0.5(D2+D1) L=(1.21.5)d一般取l=bC=0.2b 但是不小于10R=0.5lN=0.5mn mn为模数。=（2.54）mn 但是不小于8mm 图3-1 齿轮结构图因此输入轴齿轮d=18mm=1.6d=28.8mm=67.5-3-7.5=57mm=0.5(57+28.8)=42.9mm=3.75mmda=67.5mmd。=0
36、.25（57-28.8）=7.05mm=1.2d=21.6mmc=0.221.6=4.32mmr=0.5=2.16mmn=0.51.5=0.75为了更好得使输入轴与输出轴啮合且因D1=28.8d=18的原因会导致齿轮的刚度下降，采用图3-2形状，以下输出轴与输入轴均采用这种图B结构。 图3-2 齿轮结构图则由上列数据可知=21.6mm da=67.5mm d=18mm ha=mn=1.5mm hf=1.2mn=1.8mm输出轴用图3-2结构则由公式得 d=25mm=1.6d=40mm=0.5(57+40)=48.5mm=2.5 1.5=3.75mmda=67.5mmd。=0.25(57-40)
37、=4.25mm=1.225=30mmc=0.2b30=10mmr=0.5c=5mmn=0.51.5=0.75mm第二对齿n=40与n=50啮合则输出齿轮d=25mm=1.5d=40mm=da-2mn-2。=75-21.5-23.75=64.5=0.5(D2+D1)=0.5(64.5+40)=52.25=(2.5-4)=2.51.5=3.75da=Z=1.550=75=1.2d=1.225=30r=0.5c=5c=0.2b=10(不小于10)n=0.51.5=0.75输入齿轮d=18ha=1.5hf=1.8=1.2d=21.6da=2=1.540=60第三对齿n=30与n=60啮合时，输出齿轮d
38、=25D1=1.6d=40Da=Z=601.5=90D2=Da-1.52-2。=90-3-7.5=79.5。=2.51.5=3.75D。=0.5(D2+D1)=0.5(40+79.5)=59.75d。=0.25(D2-D1)=(79.5-40)0.25=9.875=1.2d=1.225=30c=0.2b=0.230=10(不小于10)r=0.5c=5n=0.5mn=0.51.5=0.75输入齿轮d=18ha=1.5hf=1.8=1.2d=21.6da=Z=1.530=45齿轮精度按：GB10095-88 6级精度 ，其适应于高速度下平稳回转并要求有最高效率和低噪音，传动效率为99%。减速器简图 图3-3 减速器简图3.3 轴承的选择3.3.1选型深沟球轴承GB276-82 图3-4 深沟球轴承（1）减速器输入端的轴承选择：d=18mm，则其型号为：， 深沟球轴承型号dDB额定动负荷C额定静负荷C。