C6140普通车床的刀架不能满足数改后的车床的性能和精度的要求。所以，必须要换成数控自动刀架。
2.2 主轴脉冲发生器
由于C6140普通车床的主传动系统的精度及其灵活性基本满足数改后车床精度的要求。改造后的车床既需要考虑一定的技术要求，以实现造价低廉、
经济方便的要求。所以在改造时，仍然保留原有的主传动系统，只是为了在车螺纹时保证主运动与进给运动的联系，在原床头X轴输出端上安装一个脉冲发生器，发生脉冲以使步进电机准确地配合主轴的旋转而产生进给运动，从而完成车削螺纹的动作，其车螺纹的控制电路如图2—2所示：C6140普通车床在加工螺纹时，为了得到符合加工要求的螺距，就必须保证主轴和进给之间的联系。但是，在数改后的车床上，由于主轴的运动与进给运动之间没有机构上的直接联系，为了变成这些功能，就设置了主轴脉冲发生器，发出脉冲以使步进电机准确地配合主轴的旋转而产生进给运动，这样既可以解决了主轴转一转，车刀进给一个螺距的动作的问题，进而在单片机系统的控制下，保证这种联系的顺利完成。
- 9 -
主轴光电隔离电路齿轮主轴脉冲发生器8086PID图2--2 车螺纹及控制电路
第三章C6140车床传动装置设计
数控机床传动的设计要求除了具有较高的定位精度外，还应具有良好的动态响应特性，即系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好。为确保数控机床进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械传动装置时，通常提出了无间隙、低磨擦、低惯量、高刚度、高谐振频率能及有适宜的阻尼比的要求。为了达到这些要求，采取主要措施如下：
（1）尽量采用低摩擦的传动，如采用静压导轨、滚动导轨和滚动丝杠等，以减少摩擦力。
（2）选用最佳的降速比，以达到提高机床分辨率，使工作台尽可能大地加速，以达到跟踪指令，系统折算到驱动轴上的转动惯量尽量小的要求。
（3）缩短传动链以及预紧的办法提高传动系统的刚度。如采用大扭矩宽调速的直流电机与丝杠直接联接，应用预加负载的滚动导轨和滚动丝杠副，丝杠支承设计成两端轴向固定的，并可用预拉伸的结构等办法来提高传动系统的刚度。
（4）尽量消除传动间隙，减少反向死区误差。如采用消除间隙的联轴器（如用加锥销固定的联轴套，用键加顶丝紧固的联轴套以及用无扭转间隙的挠性联轴器等），采用有消除间隙措施的传动副等。
3.1 滚珠丝杠螺母副
滚珠丝杠副是在丝杠和螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件。滚珠丝杠副的结构原理示意图如图3—1所示，它可将旋转运动转变为直线运动，或者将直线运动转变为旋转运动。因此，滚珠丝杠副既是传动元件，也是直线运动与旋转运动相互转换的元件。
- 10 -
3—1 滚珠丝杠结构原理图
3.1.1 滚珠丝杠副的工作原理、特点及类型
滚珠丝杠副的特点是：
（1）磨擦损失小、传动效率高，高达0.92~0.96（滑动丝杠为0.2~0.40）。 （2）螺母之间预紧后，可以完全消除间隙，传动精度高、刚性好。 （3）磨擦阻力小，且几乎与运动速度无关，动静磨擦力之差极小，不易产生低速爬行现象，保证了运动的平稳性。
（4）磨损小，寿命长，精度保持性好。
（5）不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，也能将直线运动转换为旋转运动，可满足一些特殊要求的传动场合，但当立式使用时，应增加制动装置。
（6）工艺复杂，成本高。
国产的标准滚珠丝杠副分为两类：定位滚珠丝杠副（P类），即通过旋转角度和导程控制轴向位移量的滚珠丝杠副；传动滚珠丝杠副（T类），即与旋转角度无关，用于传递动力的滚珠丝杠副。
此外，滚珠丝杠副通常还可根据其特征进行分类，如按制造方法的不同分为普通滚珠丝杠副和滚轧滚珠丝杠副；按螺母类型式分为单侧法兰盘单螺母型、双法兰盘双螺母型、圆柱双螺母型、圆柱单螺母型、简易螺母型及方螺母型等；按螺旋滚道型面分为单圆弧面和双圆弧面；按滚珠的循环方式分为：外循环和内循环式。
3.1.2 滚珠丝杠副的结构
目前国内外生产的滚珠丝杠副，尽管在结构上各种各样，其主要区别是在螺旋滚道型面的形状、滚珠的循环方式以及轴向间隙的调整和预加载的方法等方面。
1. 螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸
螺旋滚道型面（即滚道法向截形）的形状有多种，常见的截形有单圆弧面和双圆弧型面两种。图3—2为螺旋滚道型面的简图，图中钢球与滚道表面接触点处的公法线与螺纹轴线的垂线间的夹角称为接触角α。理想接触角α=45°。
- 11 -
3—2 滚珠丝杠副螺旋滚道型面的形状
（a） 单圆弧 （b）双圆弧
（1）型面 如图3—2（a）所示，通常滚道半径rn稍大于滚珠半径rw，通常2rn=（1.04~1.11）Dw。对于单弧型面的螺纹滚道，接触角α是随轴向负荷F的大小而变化。当F=0时，α=0，承载后，随F的增大，α的大小由接触变形的大小决定。当接触角α增大后，传动效率Ed、轴向刚度Rc以及承载能力随之增大。
（2） 圆弧型面 如图3—2（b）所示，滚珠与滚道只在内相切的两点接触，接触角α不变。两圆弧交接处有一小空隙，可容纳一些脏物。这对滚珠的流动有利。
单圆弧型面，接触角α是随负载的大小而变化，因而轴承刚度和承载能力也随之而变化，应用较少。双圆弧型面，接触角选定后是不变的，应用较广。
2. 丝杠副的循环方式
常用的循环方式有两种：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。
图3—3 插管式外循环方式原理图
- 12 -
相关推荐：
loading