1、 數(shù)控安裝與調(diào)試一.工作臺(tái)的組成零件二.工作臺(tái)的選型與計(jì)算 工作臺(tái)的組成零件驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)支承聯(lián)軸器前端軸承前端軸承座滾珠絲杠后端軸承后端軸承座導(dǎo)軌工作臺(tái)滾珠螺母工作臺(tái)的分類工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的重要部件，為了提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，擴(kuò)大其工藝范圍，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)除了沿坐標(biāo)軸XYZ三個(gè)方向的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還需要有分度運(yùn)動(dòng)和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式種類很多，從臺(tái)面的定位形式角度出發(fā)，可將其分為三大類：1.端齒盤式分度定位工作臺(tái)2.定位銷式分度工作臺(tái)1.端齒盤式分度定位工作臺(tái)特點(diǎn)：端齒盤齒輪具有高的分度精度，能傳遞大扭矩。優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行高精度的結(jié)合分度，能正確進(jìn)行自動(dòng)對(duì)中，嚙

2、合時(shí)不需要再找正中心，直線齒向?qū)τ谶x擇磨削砂輪的外徑自由度大，最后具有互換性，耐磨性好，經(jīng)濟(jì)效率高。缺點(diǎn)：制造困難且不能進(jìn)行任意角度的分度分度轉(zhuǎn)位動(dòng)作過程：1.工作臺(tái)的抬起2.回轉(zhuǎn)分度3.工作臺(tái)下降定位加緊分度轉(zhuǎn)位動(dòng)作過程：1.當(dāng)機(jī)床需要分度時(shí)，數(shù)控裝置就會(huì)發(fā)出分度指令，由電磁鐵控制液壓閥，使壓力油經(jīng)管道至分度工作臺(tái)中央的夾緊液壓缸的下腔，推動(dòng)活塞上移，經(jīng)推力球軸承使工作臺(tái)抬起，上端面齒盤和下端面齒盤脫離嚙合，與此同時(shí)，工作臺(tái)向上移動(dòng)的過程中，帶動(dòng)內(nèi)齒圈向上移并與齒輪嚙合。2.工作臺(tái)向上抬起時(shí)，推杠2在彈簧的作用下向上移動(dòng)，使推杠1右移，松開微動(dòng)開關(guān)D的觸頭，控制電磁閥使壓力油經(jīng)管道進(jìn)入分度液

3、壓缸的左腔內(nèi)，推動(dòng)齒條活塞右移，與它相嚙合的齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。3.當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到預(yù)定位置，擋塊壓動(dòng)推杠使開關(guān)E被壓下，控制電磁鐵使夾緊液壓缸上腔通入壓力油，活塞下移，工作臺(tái)下降2.定位銷式分度工作臺(tái)這種工作臺(tái)的定位元件由定位銷和定位套孔組成，圖這種工作臺(tái)的定位元件由定位銷和定位套孔組成，圖6-15所示為所示為自動(dòng)換刀臥式數(shù)控銑鏜床的定位銷式分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)。自動(dòng)換刀臥式數(shù)控銑鏜床的定位銷式分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)。分度工作臺(tái)面分度工作臺(tái)面1的兩側(cè)有長(zhǎng)方形工作臺(tái)的兩側(cè)有長(zhǎng)方形工作臺(tái),在不單獨(dú)使用分度工作臺(tái)在不單獨(dú)使用分度工作臺(tái)時(shí)，它們可以作為整體工作臺(tái)使用。時(shí)，它們可以作為整體工作臺(tái)使用。在分度工作臺(tái)在分度

4、工作臺(tái)1的下方又八個(gè)均布的圓柱定位銷的下方又八個(gè)均布的圓柱定位銷7，在轉(zhuǎn)臺(tái)座，在轉(zhuǎn)臺(tái)座19上上有一個(gè)定位套有一個(gè)定位套6和一個(gè)供定位銷移動(dòng)的環(huán)形槽。其中只有一個(gè)定和一個(gè)供定位銷移動(dòng)的環(huán)形槽。其中只有一個(gè)定位銷位銷7進(jìn)入定位套中，其它進(jìn)入定位套中，其它7個(gè)定位銷都在環(huán)形槽中。定位銷之間個(gè)定位銷都在環(huán)形槽中。定位銷之間間隔間隔45，工作臺(tái)只能作二、四、八等分的分度運(yùn)動(dòng)。，工作臺(tái)只能作二、四、八等分的分度運(yùn)動(dòng)。精度要求：定位銷式分度工作臺(tái)的定位精度取決于定位銷和定位孔的精度，有時(shí)為了調(diào)頭鏜孔，對(duì)最常用的相差180度同軸線孔的定位精度要求高些，而對(duì)其它角度定位精度要求可低些。定位銷和定位套的制造和裝配

5、精度要求都很高，硬度的要求也很高，且耐磨性要好。動(dòng)作過程：1.當(dāng)機(jī)床需要分度時(shí)，數(shù)控裝置就會(huì)發(fā)出分度指令，使六個(gè)均布于固定工作臺(tái)圓周上的夾緊液壓缸8上腔中的壓力油流回油箱，活塞10被彈簧11頂起，分度工作臺(tái)處于放松狀態(tài).2.中央液壓缸15由管道16進(jìn)油，使活塞14上升，通過止推螺釘13，止推軸套4，把止推軸承18向上抬起，頂在轉(zhuǎn)臺(tái)座19上，分度工作臺(tái)1用四個(gè)螺釘與轉(zhuǎn)臺(tái)軸2相連，而轉(zhuǎn)臺(tái)軸2用六角螺釘3固定在軸套4上，軸套4上移，通過轉(zhuǎn)臺(tái)軸使工作臺(tái)抬高。3.工作臺(tái)抬高之后發(fā)出信號(hào)使液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速齒輪，帶動(dòng)固定在工作臺(tái)下面的大齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng).回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床

6、，其數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣；它的外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣；它的功用功用是使工是使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給，以完成切削工作，也可使作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給，以完成切削工作，也可使工作臺(tái)進(jìn)行分度。工作臺(tái)進(jìn)行分度。圖圖1-1為自動(dòng)換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，為自動(dòng)換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)， 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的外形和分度工作臺(tái)很相似，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的外形和分度工作臺(tái)很相似，但由于要實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所以其內(nèi)部結(jié)構(gòu)但由于要實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所以其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的許多特點(diǎn)，區(qū)別在于具有數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的許多特點(diǎn)，區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是直線運(yùn)動(dòng)，數(shù)控機(jī)床

7、的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是直線運(yùn)動(dòng)，而而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控回。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分為轉(zhuǎn)工作臺(tái)分為開環(huán)開環(huán)和和閉環(huán)閉環(huán)兩種。兩種。 1蝸桿 2蝸輪 3、4夾緊瓦5小液壓缸 6活塞 7彈簧8鋼球 9支座 10光柵 11、12軸承開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用功率一樣，都可以用功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。圖圖6-16各部件名各部件名1-偏心環(huán)偏心環(huán) 2、6-齒輪齒輪 3-電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 4-蝸桿蝸桿 5-墊圈墊圈 7-調(diào)整環(huán)調(diào)整環(huán) 8、10-微動(dòng)開關(guān)微動(dòng)開關(guān) 9.11

8、-擋快擋快 12、13-軸承軸承 14-液壓缸液壓缸 15-蝸輪蝸輪 16-柱塞柱塞 17-鋼球鋼球 18、19-夾緊瓦夾緊瓦 20-彈簧彈簧 21-底座底座 22-圓錐滾子軸圓錐滾子軸承承 23-調(diào)整套調(diào)整套 步進(jìn)電機(jī)3的輸出軸的運(yùn)動(dòng)由齒輪2和六傳遞給蝸杠，蝸杠4的兩端裝有滾針軸承，左端為自由端，可以伸縮，右端有兩個(gè)角接觸球軸承，承受蝸杠的軸向力，蝸輪15下部的內(nèi)外兩面裝有夾緊瓦18和19，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座21上的固定支座24內(nèi)均部6個(gè)液壓缸14，液壓缸上腔進(jìn)壓力油時(shí)，柱塞16向下移動(dòng)，通過鋼球17推動(dòng)夾緊瓦將蝸輪夾緊，從而將工作臺(tái)夾緊，實(shí)現(xiàn)精確定位。閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)

9、構(gòu)和開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)大致相同臺(tái)大致相同 ，其區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)，其區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)址元件臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)址元件 (圓光柵或圓感圓光柵或圓感應(yīng)同步器應(yīng)同步器 ）測(cè)址結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)）測(cè)址結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度更高。更高。圖圖2-2所使為閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)所使為閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)1-工作臺(tái) 2-鑲鋼滾柱導(dǎo)軌 3、4-夾緊瓦 5-液壓缸 6-活塞 7-彈簧 8-鋼球 9-光柵 10、11-軸承 12-蝸桿 13-蝸輪 14、16-齒輪 15-電機(jī)圖圖

10、2-2 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工作臺(tái)的選型與計(jì)算模塊化的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動(dòng)機(jī)做執(zhí)行組件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在X、Y方向的直線移動(dòng)。 由于工作臺(tái)的精度將直接影響到零件的加工精度，因此工作臺(tái)的選型與計(jì)算至關(guān)重要。下面舉例說(shuō)明任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供應(yīng)式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：1、立銑刀最大直徑的d=20mm；2、立銑刀齒數(shù)Z=3;3、最大銑削寬度=20mm;4、最大背吃刀量=10mm;5、加工材料為碳素鋼活有色金屬。6、X、Y方向的脈沖

11、當(dāng)量=0.005mm;7、X、Z方向的定位精度均為mm;8、工作臺(tái)尺寸1320X320mm，加工范圍為680X330;9、工作臺(tái)空載進(jìn)給最快移動(dòng)速度：=2300mm/min;10、工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度: =700mm/min； 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇(1)絲杠螺母副的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足正負(fù)0.20mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副不能達(dá)到要求，因此選用滾珠絲桿副，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方式：選用墊片調(diào)隙式，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、裝卸方便，適用于一般精度的機(jī)構(gòu) 滾珠絲杠的

12、安裝：采用一端固定，一端游動(dòng)的方式，因其壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較高。2)導(dǎo)軌副的選用 要設(shè)計(jì)數(shù)控車床工作臺(tái)，需要承受的載荷不大，而且定位精度高，因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié) 5 構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便好且精度保持性等優(yōu)點(diǎn)。 選滾珠導(dǎo)軌，適合用于導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)部件重量小于200kg的機(jī)床，摩擦阻力小，制造容易，成本較低。3)伺服電動(dòng)機(jī)的選用 任務(wù)書規(guī)定的定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有因此3000mm/min，故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。以降低成本，提高性價(jià)比控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1）設(shè)計(jì)的X-Z工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控車床上，

13、其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。 2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機(jī)AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。 3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。 4）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算X向拖板(上拖板)重量為:重量:按重量=體積*材料比重估算體積=長(zhǎng)x寬x高=2200X320X40 =2200X320X40X10X7.8=2196N 材料選用鑄鐵

14、，其密度為7.8X10kg/cm。 Y向拖板(下拖板) 重量估算為: 工作臺(tái)的重量為； W=1320X320X30XN=988N按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算，包括夾具、工件、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等,估計(jì)重量約為300N；所以，其總重量為：2196+748+988+300=4200N塊承受工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的X-Y工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式。考慮最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： 其中，移動(dòng)部件重量4200N，外加載荷，代入式，

15、得最大工作載荷=747+4200/4=1797N=1.8KNmaxGFF4查表根據(jù)工作載荷=1.8kN，工作臺(tái)面尺寸為，加工范圍為等數(shù)值，并考慮一定的余量；查表初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為KL系列，其中X向?qū)к墳镴SA-LG35型，長(zhǎng)度2200mm，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷；Y向?qū)к墳镴SA-LG20型，長(zhǎng)度為760m m；其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷.距離額定壽命L的計(jì)算上述所取的KL系列導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過C，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，工作速度較低，載荷不大。JSA-LG20系列所允許的靜載荷值 比JSA-LG35型更小，所以此處只需對(duì)JSA-LG20系列進(jìn)行驗(yàn)

16、算即可。精度系數(shù)，載荷系數(shù)，代入下式，得距離壽命分別取硬度系數(shù)f=1.0，溫度系數(shù)f=1.00，接觸系數(shù)f=0.81，精度系數(shù)f=0.9，載荷系數(shù)f=1.5，得距離壽命：kmFCfffffLaWRCTH247150)(3max遠(yuǎn)大于期望值50Km，故距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型1.最大工作載荷Fm的計(jì)算:如前所述，在立銑時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=2162N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=419N，受到垂直方向的載荷（與工作臺(tái)面垂直）Fz=747N.已知移動(dòng)部件總重量G=4200N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上

17、的摩擦系數(shù)=0.005。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1.12162+0.005(747+491+4200)N2405N 2.最大動(dòng)工作載荷FQ的計(jì)算設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=700mm/min，初選絲杠導(dǎo)程,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入,得絲杠壽命系數(shù)L0=126（單位為：106r）。查表，取載荷系數(shù),滾道硬度為60HRC時(shí)，取硬度系數(shù)fH=1.0，求得最大動(dòng)載荷：NFffLFmHWQ14408303 初選型號(hào)根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，選擇CM系列3205-5型滾珠絲杠副，為外循環(huán)插管埋入式反向器雙螺母預(yù)緊式，其公稱直徑為32m

18、m，導(dǎo)程為5mm，循環(huán)滾珠為系列，精度等級(jí)取5級(jí)，額定動(dòng)載荷為17998N，大于，滿足要求。 4 傳動(dòng)效率的計(jì)算將公稱直徑 ,導(dǎo)程 ,代入 ，得絲杠螺旋升角 。 將摩擦角 ，代入 ,得傳動(dòng)效率 。 mmd320)/(arctan0dPh)tan(/tan512o10%95mmPh55、剛度的驗(yàn)算1、X-Y工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用-對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配，左、右支承的中心距約為a=2000mm；鋼的彈性模量 ;查表得滾珠直徑Dw=3.175mm，絲杠底徑d2=28.2mm,絲杠截面積S= /4=624.6m。忽略式中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量 . MPaE5101 . 2 22dmmESaFm0367. 0)/(10(/)3WZdD2、根據(jù)公式 ，求得單圈滾珠數(shù)Z=29；該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù):2X2.5X2，代入公式ZX圈數(shù)X列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=290。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力 /3=800N。則由式求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量為 =0.003mm；因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取 =0.0015mm。 YJmFF23、將以上算出的和代入 =