（3）绘制进给伺服系统的机械装配图
在完成滚珠丝杠螺母副和步进电机的计算选型，完成齿轮传动比计算后 可以着手绘制进给伺服系统的机械装配图。
在绘制机械装配图时，除了从总体上考虑机床布局情况以及伺服进给机构 与原机床的联系外，还应认真的考虑与具体结构设计有关的一些问题。
1）了解原机床的详细结构，从有关资料中查阅床身、纵溜板、横溜板、刀架等的结构尺寸。
2）根据载荷特点和支承形式确定丝杠两端支承轴承的型号，轴承座的结构以及轴承预紧和调节方式，确定齿轮轴支承轴承的型号。
3）减速齿轮的参数和结构尺寸计算，确定齿轮侧隙的调整方法，在满足装配工艺的前提下，合理设计齿轮箱结构。
4） 考虑各部位间的定位、联接和调整方法。例如，应保证丝杠两端支承与滚珠丝杠螺母同轴，保证丝杠与机床导轨平行，考虑螺母座。轴承座在安装面上的联接与定位、齿轮箱在安装面上的定位、步进电机在齿轮箱上的联接与定位等。
5）考虑密封、防护、润滑以及安全机构等问题。例如，丝杠螺母的润滑、防尘、防铁屑保护、轴承的润滑及密封、齿轮的润滑及密封、行程限位保护装置等。
6）在进行各零部件结构设计时，应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试和拆卸的方便。
此外，注意绘制装配图时的一些基本要求。例如，制图标准、视图布
置及图形画法要求、重要的中心距、中心高、联系尺寸和轮廓尺寸的标准、重要配合的标注、装配技术要求、标题栏要求等。
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4 步进电动机的计算与选型
4.1步进电动机选用的基本原则
合理选用步进电动机是比较复杂的问题，需要根据电动机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍如下： 4.1.1步距角α 步距角应满足 α ≤
?min （4-1） i式中， i---传动比 α4.1.2精度
步进电动机的精度可以用步距误差或累积误差衡量，累积误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用累积误差衡量精度比较实用，所选用的步进电动机应满足：
△θm≤i [△θs] （4-2） 式中， △θm ---步进电动机的累积误差。 4.1.3转矩
为了使步进电动机正常运转（不失步，不越步）正常启动并满足对转速的要求，必须考虑以下条件
a. 起动力矩。一般选取为
Mq≥MLo/0.3-0.5 （4-3） 式中，Mq---电动机起动力矩 MLo---电动机静负载力矩
根据步进电动机的相数和拍数，启动力矩选取如表（4）所示，表中MJM为步进电动机的最大静载矩，是步进电动机技术数据中给出的。
运行方式 相数 拍数 3 3 0.5 3 6 4 4 4 8 5 5 5 10 6 6 6 12 min
---系统对步进电动机所驱动部件要求的最小转角
[△θs]---系统对步进电动机驱动部分允许的角度误差。
Mg/Mjm 0.866 0.707 0.707 0.809 0.951 0.866 0.866 表（4）步进电动机相数、拍数启动力矩表
在要求的运行频率范围内，电动机运行运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机转动惯量（包括负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。
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4.1.4启动频率
由于步进电动机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此，相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足：
Ft≥[fop]m (4-4) 式中，ft---极限启动频率，
[fop]m---要求步进电动机最高启动频率。
4.2步进电动机的选择
4.2.1 CA6140纵向进给系统步进电机的确定
Mq=
ML0123.338==308.35 N.cm
0.40.4为满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：
Mq/Mjm=0.866 所以步进电动机最大静转矩Mjm为：
Mjm=
308.35=356.06 N.cm
0.8860.886Mq
=
步进电动机最高工作频率：
fmax=
2000Vmax==3333.3 HZ 60?0.0160??P综合考虑，查步进电机技术数据表选用90BF002型直流电动机，能满足使用要求。 4.2.2CA6140横向进给系统步进电机的确定
Mq=
ML025.32==63.3 N.cm 0.40.4电动机仍选用三相六拍工作方式，查表知：
Mq/Mjm=0.866 所以步进电动机最大静转矩Mjm为：
Mjm=
63.3=73.09 N.cm
0.8860.886Mq
=
步进电动机最高工作频率：
fmax==
1000Vmax==3333.3 HZ 60?0.00560??P为了便于设计和采购，仍选用90BF002型直流电动机，能满足使用要求。
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5主轴交流伺服电机
5.1主轴的变速范围
主轴能实现的最高转速与最低转速之比称为变速范围Rn，
即Rn=nmax/nmin,数控机床的工艺范围宽，切削速度与刀具，工件直径变化 很大，所以主轴变速范围很宽。
由于Nmax=1800 nmax=14
Nmax/nj=2nj/min
(5-1)
则nj=
1800?14=113r/min 2 这里nj为电动机的额定转速
该机床主轴要求的恒功率调速范围Rn为： Rn= nmax /nj
=1800/113=15.9
(5-2)
主轴电机的功率是：7.5kw
5.2初选主轴电机的型号
选主轴电机的型号为：SIMODRIVE系列交流主轴驱动系统型号为1HP6167-4CB4，连续负载PH/KW=14.5，间隙负载（60%）/kw=17.5kw,短时负载（20min）/kw=19.25kw,额定负载n/r.min-1=5000,最大转速nmax/ r/min=8000，额定转矩277N.m,惯性矩0.206/kg.m2晶体管PWM变频器型号为6SC6058-4AA02
5.3主轴电机的校核
电动机恒恒功率调速范围：
Rn= nmax/nmin =8000/5000 =16
所以所选电动机型号的调速范围满足主轴所要求的调速范围。
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6刀架部分的改造
对刀架部分的改造，通过将原机床的手动转位刀架替换成自动转位刀架来实现换刀切削,自动转位刀架最常见的形式是螺旋型四工位刀架,由数控系统直接控制,效率高,工艺性能可靠。 1、电动刀架的工作原理
需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三相异步电机正向旋转，通过蜗杆副带动螺杆正向转动，与螺杆配合的上刀体逐渐抬起--上刀体与下刀体之间的端面齿慢慢脱开：与此同时，上盖圆盘也随着螺杆正向转动（上盖圆盘1通过圆柱销与螺杆连接），---当转过约270°时，上盖圆盘直槽的另一端转到圆柱销的正上方，由于弹簧的作用，圆柱销落入直槽内，于是上盖圆盘就通过圆柱销使得上刀体转动起来（此时端面齿已完全脱开）。
上刀体带动磁铁转到需要的刀位时，发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，反靠销马上就落入反靠圆盘的十字槽内，至此，完成粗定位。此时，反靠销从反靠圆盘的十次槽内爬不上来，于是上刀体停止转动，开始下降，而上盖圆盘继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销的头部压入上刀体的销孔内----上盖圆盘的下表面开始与圆柱销的头部滑动。在此期间，上、下刀体的端面齿逐渐啮合，实现精定位，经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过程结束。
由于蜗杆副具有自锁功能，所以刀架可稳定地工作。 2、电动刀架的电气原理图如图
图4-1 电动刀架的电气原理图
3、电动刀架的动作过程
数控系统调刀代码开始执行时，或行动调刀时，首先输出刀架正转信号，使刀架旋转，当接收到指定的刀具的到位信号后，关闭刀架正转信号，延迟50ms时间后，到家开始反转而进行锁紧，并开始检查紧缩信号，当接收到该信号后关闭刀架反转信号。如执行的刀号与现在的刀号（自动记录）一致时，则换刀指令立刻结束，并转入下一程序段执行。
我们根据上述描述的换刀动作过程，做了如下动作流程图如图4-2
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