１问题的提出 八钢小型厂引进意大利ＤＡＮ田ＬＩ公司和德国ＡＥＧ公司的一套先进的连续小型棒材轧机生产线， 生产及控制设备具有９０年代的世界先进水平。但与之配套的ＣＡ８４００系列的轧辊车床则是几 十年来未做改进的产品。该车床加工轧辊孔型时需较熟练的操作工反复开、停车床，仔细校对样板 才能加工出基本符合技术要求的孔型。这种加工方法劳动强度大、生产效率低，并且构件车削加工 质量不能完全得到保证。另外此种车床与现在的轧机生产线在配套程序上存在差异。若购置新数控 机床将会投入大量资金，加大成本。为此，经过反复设计、计算、查找资料得出改进方案。即对Ｃ Ａ８４００轧辊车床的刀架进给系统进行改进，实现计算机控制。本文仅对此次改进的车床机械部分和电机选型进行介绍。２改普通丝杠螺母传动为滚珠丝杠传动原机床的刀架进给系统是由普通的丝杠螺母配合传动完成机床的刀架进给运动的。由于丝杠与螺母的 螺纹间的配合间隙是本身所固有的，因此必然导致刀架进给时的误差，影响加工精度。现改为滚珠 丝杠传动，这样就可消除因螺纹传动时的配合间隙，以便于实现计算机控制。现对设计过程作一介绍。２．１机床设计的已知条件工作最大直径：Ｄ—１０００ｍｍ 横向进给范围：ｆ—０．１２５～２５ｍｍ／ｍｉｎ 横向进给速度：Ｖｍａｘ—１．２５ｍｍ／ｍｉｎ 横刀架最大行程：Ｓ＝４００ｍｍ 进给电机所需参数：输出转矩Ｔ—１．ｓｋｉｎ·ｍ 转速。一０．１～１０００ｒ／ｍｉｎ２·２切削力Ｆ的计算［’１ 、一Ｃ。。’丫”其中， （，为切削深度，取。。。一 １０ｍｍ； ｆ为切削用量，取ｆ一０．ｓｍｍ／ｒ 查资料厂‘二可知＼一２回００Ｎ／ｍｍ ＸｆＺ＝ １｝；ｆｚ＝ ０． ７５ 代入计算得出ｆ，。一１７７６４Ｎ 由于Ｉ，’，一（０．１５～０．７）Ｐ 取八一０．５厂 则Ｆ，一８８８２Ｎ２·３＄珠丝杠的设计 由于进给系统采用速度控制，要求传动机械也要有一定的精度，装配间隙要小，原来的普通螺纹丝杠 已不能满足对其要求，因此改用滚珠丝杠。其优点是，磨擦损失小，传动效率高。由资料ｐ喳得， 普通丝杠传动效率一般为３０％～４０％，而滚珠丝杠传动效率在９０％以上。可以消除丝杠和螺母的螺纹间隙；反向动作时可消除空程死区，定位精度高，刚度好。２．３．ｌ＆材及热处理选用４０Ｃｒ钢，高频加表面淬火，制造精度选用Ｇ级。２·３·２结构形式和主要多过 选钢球循环方式为外循环，代号为Ｃ 预紧方式选用双螺母垫片，代号为Ｄ 滚珠工作留数取ｊ一山 钢珠直径取Ｄｗ一５．９５３ｍｍ；接触角６一４５“ 导程Ｐ油表中查出为Ｐｎ一１０ｍｍ 公称直径为原丝杠的轴径ｄ—６５ｍｍ； 取Ｄ。一８０ｍｍ；螺旋升角为０。一２”１７ 滚珠丝杠螺纹底径人一 ｄ。＋ Ｚｅ— ２，ｓ 计算得出ｄ。一７３·９８ 工作行程Ｈ取１１ｍ。ｘ一４ｍｍ３改进前后比较 传动简图改进前后示意图比较见图回、图２ 由图１、２可见，改进前刀架运行是由一交流电机通过四级齿轮减速，实现刀架进给运行，结构尺寸 大，零部件多，维护量大，传动精度难以保证。改进后，由一台直流伺服电机通过一对齿轮传递到 滚珠丝杠，这样既减小了结构尺寸，又减少了维护量，同时提高了传动精度。最主要的是为今后实 现数控创造了先决条件，提高了加工精度和劳动生产力，降低了劳动强度。４改交流电机为直流伺服电机比较已知的参数，参考国内同类厂家的数控机床，如马鞍山巨龙公司。我们选用输出扭矩为１．５ｋ ｍ·ｍ的直流伺服电机，选型计算如下。４．１转动们ｔ计算「’ｊ式中，、Ｉ——转动件的转动惯量，ｋｇ· ｍ’； 。。。。。——转动件的转速，ｒ／ｍｌｎ； ｗｒ；——转动件的质量，ｘｇ； ＶＶ；——移动件的速度，ｍ／ｍｉｎ； 计算得出ＪＩ。一０．０２５７３３ｇｇ·；。’４．２空载快速启动时的负载转矩１７”卜’ 若要求在Ｌ一０．１５ｓ内，电机转速为０～６００ｒ／ｍｉｎ，则空载启动转矩Ｔ一．ｊ’、＋ｒｊ’；式中，ｒｓ。——电机轴的输出转矩，ｘｍ·ｍ； 义——静负载转矩，ｋｇ·ｍ； 计算得；７”。一１．３１３ｋ８·ｍ ．ｊ’；一０．０２０５ｋｇ·ｍ 则Ｔ—１．３３３５ｋｇ·ｍ４．３ｆｆ大切削力时的负载转矩ＴＤ‘ 彦。。ｘ一７’。；＋Ｔ＋７’；式中，７’。ｔ——最大切削力时电机轴输出转矩， ｋｇ’ ｍ； ｖ”；——最大切削力时的负载转矩，ｘｇ·ｍ 经计算７’。ｔ一０．４２ｋｇ·ｍ Ｔ；一０．２８１３ｋｇ·ｍ 则’ｊ’ｍ。ｘ一０．７２１８ｋｇ·ｍ＜１．ｓｋｇ·ｍ 上述计算可知最大转矩发生在快速启动时，而选用切削力转矩为工．ｓｔｇ·ｍ的直流伺服电机完全符合要求。５效益测算 目前购买一台同类型号的数控机床需投入资金约５６万元，而此项改进投资估算，购买电机约２万元，滚珠丝杠、齿轮副加工约回．０５万元，其他约０．９５万元，合计约４万元。 改进后，只需对刀一次即可完成整个加工过程，减轻了工人的劳动强度，提高了产品的精度。改进前加工精度工件的公差范围为士 ０． ０４ｍｍ，改进后工件的公差范围为土 ０． ００５ｍｍ。 CA8400车床进给系统的改进@郑虹$新疆八一钢铁股份有限公司供应部
@吕志进$新疆八一钢铁股份有限公司供应部车床;;进给系统;;微机控制;;滚珠丝杠对ＣＡ８ ４００系列车床的刀架进给系统进行改进，消除丝杠传动的配合间隙，提高工件加工精度，减轻劳 动强度，提高劳动生产率实现微机控制。1机床设计手册编写组.机床设计手册.北京:机械电子工程 出版社,1982年.
2机械设计师手册编写组.机械设计师手册,北京:机械电子 出版社,1989年.
3机床数控系统.北京:中国科学技术出版社,1989年.
4机床数控系统课程部分.北京:电子工程师进修大学机械 学院出版社,1992年.为士 ０． ０４ｍｍ，改进后工件的公差范围为土 ０． ００５ｍｍ。 CA8400车床进给系统的改进@郑虹$新疆八一钢铁股份有限公司供应部
@吕志进$新疆八一钢铁股份有限公司供应部车床;;进给系统;;微机控制;;滚珠丝杠对ＣＡ８ ４００系列车床的刀架进给系统进行改进，消除丝杠传动的配合间隙，提高工件加工精度，减轻劳 动强度，提高劳动生产率实现微机控制。1机床设计手册编写组.机床设计手册.北京:机械电子工程 出版社,1982年.
2机械设计师手册编写组.机械设计师手册,北京:机械电子 出版社,1989年.
3机床数控系统.北京:中国科学技术出版社,1989年.
4机床数控系统课程部分.北京:电子工程师进修大学机械 学院出版社,1992年.
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