把X62W銑床改造成數(shù)控銑床纯陨，主要改造的部位是：在主電動(dòng)機(jī)端面加一電磁離合器，以便用指令控制主軸停轉(zhuǎn)：把工作臺(tái)的縱橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)改造成用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來控制。垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)仍采用機(jī)動(dòng)和手動(dòng)方式筐积。下面主要介紹橫向進(jìn)給系統(tǒng)的改造和數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

　　1 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在橫向進(jìn)給系統(tǒng)的改造中蛙疗，拆掉了原機(jī)床的絲杠螺母機(jī)構(gòu)珊求，更換上用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和一對(duì)齒輪驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠螺母副。

　　1. 工作臺(tái)重量的估算

　　縱向工作臺(tái)約重100kg曾蚊，床鞍和回轉(zhuǎn)盤約重200kg赃阀，總重量G=100+200=300kg。

　　2. 切削力計(jì)算

　　切削功率為

　　Nc=NhK (1)

　　式中：N——主電動(dòng)機(jī)功率擎颖，7.5kW
　　h——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率榛斯，一般為0. 6～0. 7，取0.6
　　K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)搂捧，取0.96

　　根據(jù)式(1)可得：Nc=4.32kW驮俗。又因?yàn)镹c=FzV/6120，則Fz=6120Nc/V异旧，V為切削線速度意述，取100mm/min，所以主切削力Fz=2.59kN吮蛹。通常：縱向切削分力F縱=(0.6～0.9)Fz荤崇，垂直切削分力F垂=(0.45～0.7)Fz，橫向切削分力F橫=(0.5～0.55)Fz潮针。取F縱=0.6Fz=1.55kN术荤，F(xiàn)垂=0.45Fz=1.165kN，F(xiàn)橫=0.5Fz=1.295kN每篷。

　　3. 滾珠絲杠設(shè)計(jì)

　　工作臺(tái)橫向進(jìn)給絲杠的軸向力

　　F軸=KF橫+f'(F垂+W) (2)

　　式中：K——考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)瓣戚，K=1.1

　　F橫——橫向切削分力f'——導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，f'=0.15

　　W——工作臺(tái)搁蛤、床鞍和回轉(zhuǎn)盤重力挥痊，W≈10G=3kN

　　根據(jù)式(2)可得：F軸=2.049kN途培。

　　1. 強(qiáng)度計(jì)算

　　滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速：n=Vf/p，其中芥嫉，進(jìn)給速度Vf=60mm/min注欧，滾珠絲杠的螺距p=6mm，則得：n=Vf/p=10r/min鲜附。取壽命時(shí)間T=15000h钙蕉，則壽命值L1=60nT/106=9。取運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)fw=1.2屋包，硬度系數(shù)fH=1.1官孝，則最大負(fù)載Q=(L)⅓1fwfHF軸=5.625kN。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)厌圈，選取滾珠絲杠的型號(hào)ND3506-1×2/E左门俏，即內(nèi)循環(huán)，雙螺母墊片調(diào)隙式诉濒、公稱直徑為35mm周伦、螺距為6mm夕春、一圈二列未荒、E級(jí)精度、左旋及志、滾珠直徑為3.969mm片排。其額定動(dòng)負(fù)荷為12.847kN>Q，其強(qiáng)度夠用速侈。

　　2. 效率計(jì)算

　　由于所選滾珠絲杠的螺旋升角a=3°7'率寡，摩擦角f=10'，則滾珠絲杠的傳動(dòng)效率h=tga/tg(a+f)=tg3°7'/tg(3°7'+10')=0.95倚搬。

　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似冶共，計(jì)算從略。

　　2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及齒輪的選用

　　1. 橫向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選取

　　1. 確定步距角取系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量dp=0.01mm/脈沖每界，選用步距角qb=0.75°

　　2. 啟動(dòng)力矩的計(jì)算

　　絲杠牽引力

　　Fs=F橫+1.414f當(dāng)W (3)

　　式中f當(dāng)——當(dāng)量摩擦系數(shù)捅僵，f當(dāng)=0.01

　　代入式(3)得

　　Fs=1.337kN

　　設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載力矩為M，負(fù)載力為F負(fù)眨层，根據(jù)能量守恒原理荷右，電動(dòng)機(jī)所作的功與負(fù)載所作的功相等，即Mfh=F負(fù)L捅硅，則

　　M=F負(fù)L/hf (4)

　　又F負(fù)=Fs+μ(W+F1)完簿，數(shù)控裝置發(fā)出一個(gè)脈沖后，工作臺(tái)的位移量L為一個(gè)脈沖當(dāng)量0.001cm桅蕊，這時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過的角度f=2pqb/360°聚灸，代入式(4)得

　　M=F負(fù)L/hf=360°dp[Fs+μ(G+F1)]/2pqbh=167N·cm

　　式中：μ——機(jī)床導(dǎo)軌摩擦系數(shù)娇皇，取μ=0.18

　　F1——與重力方向一致，作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力朱鹤，F(xiàn)1=F垂=1.165kN

　　如果不考慮啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響籍投，則啟動(dòng)力矩Mq=M/0.3～0.5，取安全系數(shù)為0.3忧埠，Mq=556N·cm圣烤。對(duì)于工作方式為四相八拍的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，Mmax=Mq/0.707=786N·cm坤乌。

　　3. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高頻率

　　取橫向進(jìn)給速度最大為Vmax=1m/min喘建，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高頻率為fmax=1000Vmax/(60×dp)=1667Hz。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)哼御，選用110BFG型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)較合適坯临，該電動(dòng)機(jī)步距角為0.75°/1.5°，最大靜轉(zhuǎn)距為800N·cm恋昼，最高空載啟動(dòng)頻率為1800Hz看靠。

　　2. 齒輪設(shè)計(jì)(橫向)

　　據(jù)步距角qb、滾珠絲杠螺距p液肌、脈沖當(dāng)量dp挟炬，則在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠之間所加的一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為：I=Z1/Z2=dp×360°/(qb·p)=0.8，選Z1=48嗦哆，Z2=60谤祖，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，齒輪模數(shù)取1.5mm老速。

　　3 數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　所用數(shù)控系統(tǒng)是我們最近開發(fā)的BKC2-Ⅷ型數(shù)控系統(tǒng)粥喜，主要由主控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)兩部分組成。主控制系統(tǒng)用于控制鍵盤的輸入和輸出橘券，工作臺(tái)在 X额湘、Y方向上的超程，側(cè)門關(guān)閉荞诡，查詢忘哼，X和Y向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相位及主軸正反轉(zhuǎn)等。顯示系統(tǒng)用于控制H716501液晶顯示器两漫。這兩部分都采用了新型的單片機(jī) GMS90C32作中央處理器汤袭，它可以與MCS-51系列單片機(jī)兼容，具有快速脈沖編程算法宅集，采用了CMOS技術(shù)席栅，最高工作頻率可達(dá)40MHz(本設(shè)計(jì)采用18MHz)，有良好的性能價(jià)格比拔灾。

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