X6132A型铣床的数控化改造(7)

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看出，在M起、M快、M工三种工况下，快速空载起动所需力矩最大，此项为初选电机的依据；Z相伺服电机要求快速空载起动所需力矩最大，所以只需计算

M起，计算为6.69N?m

根据上述计算结果得出伺服电机的最大力矩要求为7.9 N.m，通过查西门子

的伺服电机产品得知：我选择西门子的1FK7 HD系列（高动态性能型）1FK7063-5AF71-1AA0 3000rpm伺服电机，输出力矩为(0.9-12N/M)能够满足力矩输出要求。

5.4 伺服机械传动部分的改造

5.4.1 纵向改造实施方案

纵向进给滚珠丝杠采用三点式支承形式。伺服电动机的布置，可放在丝杠的任一端。由于拆除了进给箱，可在原安装进给箱处布置伺服电动机的减速齿轮，也可在滚珠丝杠的左端设计一个专用轴承支承座，而在素刚托架处布置伺服电动机，机床改造常采用后一种布置方案。在丝杠左端设计一个专用轴承座，采用一个轴套式滑动轴承作为径向支承，在滑动轴承的两侧分别布置一对推力球轴承承受两个方向的轴向力，支承短轴与滚珠丝杠通过联轴套连接起来，滚球丝杠可托架上，滚珠丝杠的中间支承为滚珠螺母与床鞍直接连接。如图5-1所示。

图5-1 纵向进给传动示意图

1、4—推力球轴承 2、10—径向滑动轴承 3—左端轴承座 5—左接拉杆 6、9—联轴套 7—滚珠丝杠螺母副 8—螺母座 11—丝杠托架 12—伺服电机

5.4.2 横向改造实施方案

横向进给滚珠丝杠采用三点式支承形式。伺服电动机的布置，可放在丝杠的

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任一端。由于拆除了进给箱，可在原安装进给箱处布置伺服电动机的减速齿轮，也可在滚珠丝杠的左端设计一个专用轴承支承座，而在素刚托架处布置伺服电动机，机床改造常采用后一种布置方案。在丝杠左端设计一个专用轴承座，采用一个轴套式滑动轴承作为径向支承，在滑动轴承的两侧分别布置一对推力球轴承承受两个方向的轴向力，支承短轴与滚珠丝杠通过联轴套连接起来，滚球丝杠可托架上，滚珠丝杠的中间支承为滚珠螺母与床鞍直接连接。如图5-2所示。

图5-2 纵向进给传动示意图

1、4—推力球轴承 2、10—径向滑动轴承 3—左端轴承座 5—左接拉杆 6、9—联轴套 7—滚珠丝杠螺母副 8—螺母座 11—丝杠托架 12—伺服电

动机

5.4.3 Z向改造实施方案

Z向进给滚珠丝杠也采用三点式支承形式。伺服电动机的布置，必须放在丝杠的上端。由于拆除了进给箱，可在原安装进给箱处布置伺服电动机的减速齿轮，也可在滚珠丝杠的最下端设计一个专用轴承支承座，而在丝杠最上端处布置伺服电动机，滚珠丝杠的中间支承为滚珠螺母与主轴箱直接连接。

5.5 伺服驱动装置的选用

由于采用了西门子的1FK7 HD系列（高动态性能型）伺服电机，所以必须采用西门子的伺服驱动装置，而1FK7系列是1FK6系列的升级版本，而1FK6系列伺服电机必须接611U等驱动模块；所以我选用611UE驱动模块，如图5-3;

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图5-3 611UE交流驱动模块

611UE驱动模块为通用型交流伺服，可接受多种形式（模拟/数字）的命令值信号，电源模块一般由3相AC380V输入，DC600V输出，输出电压由直流母线转送至各坐标驱动单元，功率单元根据插入单元（控制板）发出的命令驱动电机工作。整个过程电压由交流转变为直流，再按命令值需要转变为相应的频率和电压的交流。

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第6章 自动拉刀装置的设计

6.1 刀具自动夹紧机构

在数控铣床上多采用气压或液压装夹刀具，常见的刀具自动夹紧机构主要由拉杆、 拉杆端部的夹头、蝶形弹簧、活塞、气缸等组成 。夹紧状态时，蝶形弹簧通过拉杆及夹头，拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合；松刀时，通过气缸活塞推动拉杆，压缩蝶形弹簧，使夹头松开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，即可拔出刀具，进行新、旧刀具的交换，新刀装入后，气缸活塞后移，新刀具又被蝶形弹簧拉紧。 需注意的是，不同的机床，其刀具自动夹紧机构结构不同，与之适应的刀柄及拉钉规格亦不同。

为实现刀具在主轴上的自动装卸，主轴上必须带有刀具的自动卡紧机构，通常刀杆都是采用7：24的大锥柄和主轴锥孔配合定心，从而保证刀具回转中心每次装卡后与主轴回转中心都同轴，而且大锥度的锥柄不仅有利于定心，也为松卡带来方便。另外，主轴端面有一键块，通过它既可传递主轴的扭矩，又可用于刀具的周向定位。实现自动拉马的具体机构是由一组碟形弹簧配以一液压装置组成的。使用碟簧拉紧刀具，而用气压缸放松刀具，从而保证在工作中，即使突然断电，刀杆也不会自行松脱；同时，在活塞推动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷气头经过活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，防止切屑和灰尘调入主轴锥孔中，将主轴锥孔和刀柄的锥柄划伤，同时保证道具的正确位置。

6.2 拉刀装置的工作原理

该拉刀装置的工作原理如图6-1所示，当刀具由人工送到7：24主轴锥孔后，刀柄后部的拉钉便被送入到主轴中心的拉杆的前端，当增压气缸接收到刀具已被放入主轴锥孔的信号时，增压气缸活塞推杆便向上运动，拉杆在碟形弹簧(在松刀时已被压缩处于储能状态)能量释放反作用力下，也跟着向上运动，拉杆前端的卡爪(卡爪在圆周方向等分割成6片)由于受到卡爪弹簧的紧箍力作用，而与拉杆紧紧相连，因此弹簧卡爪也跟着向上运动，卡爪末端从φ35mm开放的圆柱孔经过锥孔进入φ27mm的主轴圆柱孔，6片卡爪在φ27mm的主轴圆柱孔中缩小了直径，从而抱住拉钉，同时把拉钉向上拉。由于碟形弹簧力一直作用在拉杆上，所以拉

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钉一直被紧紧拉住(该拉力大约2万N左右)。当增压气缸接到准备取走主轴锥孔内的刀具信号时，增压气缸活塞推杆便向下运动，克服碟形弹簧反作用力，把拉杆向下推，卡爪末端从φ27mm圆柱孔经过内锥孔进入开放的φ35mm圆柱孔内，此时6片卡爪由于弹簧的作用向外扩张，就能把刀具从主轴上取走。因此我们可设计两个控制按钮来实现。

图6-1 主轴自动松刀装配图

此次设计的拉刀装置的动力系统采用液压回路提供动力设计的液压回路图

为下图6-2：

1-泵 2-溢流阀 3-电磁阀 4-液压缸 5-油箱

图6-2液压回路

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