X52K銑床的數(shù)控化改造設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 I 床的數(shù)控化改造 摘 要 本文提供了一種 床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造方案，改造的主要模塊有：機械部分和數(shù)字控制電路部分。機械部分主要是對絲杠、驅(qū)動元件和減速齒輪的改造。改造后的系統(tǒng)是以步進(jìn)電機為驅(qū)動執(zhí)行元件的開環(huán)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)使系統(tǒng)能夠控制進(jìn)給軸的轉(zhuǎn)速，并實現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)控制工作臺，實現(xiàn)其縱、橫向進(jìn)給運動，控制冷卻和潤滑， 以 通過鍵盤輸入加工程序控制 床數(shù)控化改造后是升降臺式的。使得改造后的機床能加工除了 銑削鍵槽、平面及孔等簡單的零件外，還能加工形狀 復(fù)雜（如加工圓弧面、斜面及凸輪等）的零件。改造后的數(shù)控機床具有高精、高效及加工產(chǎn)品范圍廣等特點。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控化 ， 改造 ， 單片機 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 52F n in of s in to a in 52K is so a of to of in NC an as on a 52K is it is he NC in 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 錄 前 言 . 1 第 1 章 整體改造方案 . 7 計方案： . 7 現(xiàn)的目標(biāo) . 7 床改造的方案 . 7 構(gòu)和電氣控制的改造： . 8 52K 的改造要求 . 8 給機構(gòu)的 改造 . 9 氣控制部分的改造 . 9 造后的布局 . 2 章 機構(gòu) 部分 與控制部分的設(shè)計 . 11 向方向（ X 軸）的設(shè)計： . 11 向步進(jìn)電機選擇計算 . 11 杠設(shè)計 . 齒輪設(shè)計 .向 (Y 軸 )的設(shè)計 .制部分設(shè)計 . 主控制器（ . 存儲器擴(kuò)展電 路 . 擴(kuò)展 I/O 接口 .買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 步進(jìn)電機驅(qū)動電路 . 行程控制 . 鍵盤與顯示 . 復(fù)位電路 . 緊急停車 . 論 . 辭 . 考 文 獻(xiàn) .文資料翻譯 . 錯誤 !未定義書簽。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 1 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 2 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 3 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 4 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 5 前 言 該課題來源于生產(chǎn)實踐的需要，利用大量閑置舊機床，對其進(jìn)行數(shù)控化改造后 ，成為一種高效的、多功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床，是一種推陳出新、盤活存量資金的有效辦法，是低成本自動化的必由之路。 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)，對傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品：數(shù)控機床；其技術(shù)范圍涉及很多領(lǐng)域： 機械制造技術(shù)；信息處理技術(shù)；自動控制技術(shù)；伺服驅(qū)動技術(shù)； 傳感器技術(shù)；軟件技術(shù)等。 數(shù)控機床即是采用了數(shù)控技術(shù)的機床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床?，F(xiàn)代數(shù)控機床都采用計算機（微型機算計）作為控制系統(tǒng)，它由 統(tǒng)，機床主機及輔助裝置組成。 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 （ 1） 往高精， 高速，高柔性化及高復(fù)合化加工方向。 （ 2） 集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、通用型開放式閉環(huán)控制模塊。 （ 3） 高效多軸化、實時智能化、用戶界面圖形化、科學(xué)計算可視化、插補和補償方式多樣化。 （ 4） 內(nèi)裝高智能 媒體技術(shù)的應(yīng)用。 （ 5） 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)，引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工，引入故障診斷專家系統(tǒng)。 數(shù)控化改造的優(yōu)缺點 （ 1） 減少投資額，交貨期短 （ 2） 機械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限 （ 3） 熟悉了解設(shè)備，便于操作維修 （ 4） 可充分利用現(xiàn)有的條件 （ 5） 可更好的因地制宜，合理刪選功能 （ 6）可及時采用最新技術(shù)，充分利用 社會資源 機床數(shù)控改造的必要性 數(shù)控機床是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，它集精密，柔性，和集成與一身，它可以較好的解決形狀復(fù)雜，精密，小批多變的零件加工問題，能夠穩(wěn)定加工質(zhì)購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 6 量和提高生產(chǎn)效率，是一種高度自動化機床。其造價較低，改造周期短，可靠性高，改造技術(shù)也日趨成熟，加之我國特有的經(jīng)濟(jì)實用產(chǎn)品“經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置”的技術(shù)指標(biāo)不斷的提高，產(chǎn)品的更新和完善的進(jìn)度不斷的加快，產(chǎn)量不斷的提高，故有廣闊的前景，其必要性還體現(xiàn)在： 1. 由于數(shù)控改造費用低，可充分利用原有的設(shè)備和閑置設(shè)備，把它們改造成數(shù)使它們的原有功能和改造后新 增加的功能得到充分的利用，提高了機床的使用價值。 2. 易于對現(xiàn)有機床實現(xiàn)自動化，而且針對性強，即可針對新加工的零件類型及機床來進(jìn)行改造，改造后機床沒有多余的功能。 3. 改造后的機床加工精度得到提高，工人的勞動強度得到降低。 4. 減少了輔助加工時間，可提高機床的生產(chǎn)效率。 5 數(shù)控改造可在企業(yè)技術(shù)人員參加下開發(fā)，所以他們可熟悉，掌握改造后的機床性能，操作等，為以后的生產(chǎn)，維護(hù)，修理打下基礎(chǔ)。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 7 第 1 章 整體改造方案 計方案： 現(xiàn)的目標(biāo) 在論文中主要討論在對 式升降 臺式銑床進(jìn)行數(shù)控化改造 ， 將 控化改造后， 通過控制系統(tǒng) 使系統(tǒng)能夠控制 進(jìn)給 軸的轉(zhuǎn)速，并實現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)控制工作臺，實現(xiàn)其縱、橫向進(jìn)給運動，控制冷卻和潤滑。通過鍵盤輸入加工程序 控制 床數(shù)控化改造后是升降臺式的。 式銑床是銑削鍵槽、平面及銑孔的通用機床，它沒有準(zhǔn)確可靠的定位裝置，銑孔與銑鍵槽的位置精度一般靠模板的精度和人工劃線的精度來保證，故其加工精度低于數(shù)控機床。由于普通銑床的柔性差，不能滿足市場對形狀復(fù)雜、精度高、小批量、多品種零件需求。而數(shù)控化改造后系統(tǒng)采用步進(jìn)電機為驅(qū)動執(zhí)行元件的開環(huán)系 統(tǒng)，并且采用 控系統(tǒng)控制 X、 采用以 現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動改造 ,使得改造后的機床能加工除了銑削鍵槽、平面及孔等簡單的零件外，還能加工形狀復(fù)雜（如加工圓弧面、斜面及凸輪等）的零件，且加工精度高、效率高，滿足市場的需求，且價格較廉，增加了市場的競爭力。 床改造的方案 方案 ： 床身的上部內(nèi)裝 進(jìn)給 軸傳動系統(tǒng)為 進(jìn)給 軸變速系統(tǒng)，這部分采用原機床的 進(jìn)給 軸傳動系統(tǒng)即保留原機床的電動機等等，還有添加的變速箱。床身的底部是可作冷卻液箱的底座，數(shù)控系統(tǒng)顯示器及按鍵位于操作者的 右邊，便于調(diào)試、和操作觀察。床身右側(cè)的電器箱內(nèi)裝有兩坐標(biāo)的進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)，床身左側(cè)的電器箱內(nèi)裝有主控器和強電系統(tǒng)。顯示器采用 以顯示輸入的程序，機床的實際位置和已存儲的各種信息。手動操作時，顯示器可作為數(shù)字讀出裝置使用。 數(shù)控系統(tǒng)采用為兩坐標(biāo)開環(huán)控制，由步進(jìn)電機經(jīng)一級齒輪變速箱后減速驅(qū)動?？蓪崿F(xiàn)兩坐標(biāo)直線插補和兩坐標(biāo)圓弧插補。采用系列單片機組成微機控制系統(tǒng)，它的可靠性高、能在惡劣的環(huán)境下工作，適應(yīng)能力較好，購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 8 且功能強，速度高。數(shù)控系統(tǒng)還具有刀具長度偏移和半徑補償功能，自診斷功能，可 進(jìn)行自動加、減速，并具有備用電池，停電時可做存儲已編程序的電極。采用微機對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由 I/光電隔離電路，功率放大再傳給步進(jìn)電機，步進(jìn)電動機驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn) X、 Y 兩個方向的進(jìn)給運動，加工零件。總體設(shè)計如圖 圖 1 無反饋控制電路 構(gòu)和電氣 控制 的改造： 52K 的改造要求 進(jìn)給伺服系統(tǒng)改造后性能的好壞將直接影響到整個系統(tǒng)的性能的好壞。也因此對進(jìn)給伺服系 統(tǒng)提出了改造設(shè)計要求： （ 1） 提高傳動部件的剛度，減小傳動部件的慣量； （ 2） 減小傳動部件的間隙，并減小系統(tǒng)的摩擦阻力； （ 3） 高精度 就是說伺服系統(tǒng)的輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。 （ 4） 穩(wěn)定性好 指系統(tǒng)在給定輸入或受外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)后，信號分配及放大電路 工作臺（ 信號分配及放大電路 步進(jìn)電動機 工作臺（ 控制部分 步進(jìn)電動機 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 9 達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。 （ 5） 快速響應(yīng)，無超調(diào) 它是衡量伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。 （ 6） 低速大轉(zhuǎn)矩 機床加工的特點是在低速時進(jìn)行重切削。因此，要求伺服系統(tǒng)在低速時要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。 （ 7） 調(diào)速范圍寬 指機械要求 電機能提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。在數(shù)控機床中，由于加工用刀具、被加工材質(zhì)及零件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，就要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。 給機構(gòu)的改造 考慮到該數(shù)控系統(tǒng)是開環(huán)控制，沒有位置反饋電路，故進(jìn)給系統(tǒng)盡可能的要減少中間傳動環(huán)節(jié)。本銑床的 X， 接采用了步進(jìn)電機一級減速齒輪滾珠絲桿的傳動方案。拆除原來的絲桿，增加少量的機械附件，就可安裝步進(jìn)電機及滾珠絲桿螺母副 ,帶動工作臺移動 。 機構(gòu)的主要特點： （ 1） 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動化程度高； （ 2） 廣泛采用高效、無間隙傳動裝置和新技術(shù)、新產(chǎn)品； （ 3） 具有適應(yīng)無人化、柔性化加工的特殊部件； （ 4） 對機械結(jié)構(gòu)、零部件的要求高。 主傳動系統(tǒng)不變，還是采用原有的電動機（ 進(jìn)給系統(tǒng)采用滾動絲杠副螺母副代替原有絲杠副，以提高機床運行精度和傳動效率。考慮到改造的目標(biāo)及成本的原因，決定 軌仍使用動壓導(dǎo)軌。 氣 控制 部分的改造 1. 由于是將 床加工的零件 多屬中小型，且加工精度要求不是很高，原有的交流電機就能夠滿足加工要求。因此其主傳動系統(tǒng)的電氣部分仍采用其原來配置的 2. 控制系統(tǒng)設(shè)計的總體考慮： 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 10 （ 1） 確定功能指標(biāo)； （ 2） 明確硬 件分工 （ 3） 重視接口設(shè)計； （ 4） 認(rèn)真選擇微機。 本系統(tǒng)采用 片的作為程序存儲器擴(kuò)展芯片；數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展芯片用片的；而選用片可編程并行接口芯片作為系統(tǒng)擴(kuò)展的口，對、軸步進(jìn)電機及主軸進(jìn)行 控制 ,通過鍵盤的命令可使 X、 Y 工作臺聯(lián)動，并可以靈活地輸入切削程序和數(shù)據(jù)。用片做為機床開關(guān)、刀架控制信號及主軸編碼器反饋信號口用；片作為鍵盤顯示器接口，識別鍵盤按鍵信號，對顯示器自動掃描，完成鍵盤輸入和顯示控制功能；采用做為統(tǒng)一地址譯碼器尋址，并用為地址鎖存器，并由對各步進(jìn)電機脈沖信號進(jìn)行環(huán)形分配，如圖 6264電 隔 離變頻調(diào)速器74滑L E D 顯 示8279鍵盤8031單片機主軸電機 數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 為避免強電干擾可采用光電耦合電路 (行光電隔離。因為 8255輸出的信號功率很小，故用功率放大器對輸出的脈沖信號放大，以驅(qū)動步進(jìn)電機工作。 造后的布局 改造后的縱、橫向裝配圖、 數(shù)控電氣原理圖 及外觀圖見附錄 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 11 第 2 章 機構(gòu)與電氣控制部分 的設(shè)計 向方向（ X 軸）的設(shè)計： 步進(jìn)電機是一種用電脈沖信號進(jìn)行控制，并將電信號轉(zhuǎn)換成響應(yīng)角位移的機電元件。每輸入一個脈沖，步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一定角度，它與 普通的勻速旋轉(zhuǎn)的電動機不同，它是步進(jìn)式的，所以稱步進(jìn)電機。它的優(yōu)點有：角位移輸出與輸入的脈沖數(shù)相對應(yīng) ,改變通電順序可以改變步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn)方向；步矩誤差不會長期積累；在負(fù)載范圍內(nèi)步矩角和轉(zhuǎn)速不受電源電壓波動的影響，而僅與脈沖頻率有關(guān)；維持控制繞組的電流不變，電機便停在某一位置上不動，即步進(jìn)電機有自整角能力，不需要機械制動，步矩角可在很大的范圍內(nèi)變化；步進(jìn)電機的主要特性：步矩角、啟動頻率、連續(xù)運行頻率和加減速特性。步進(jìn)電機的缺點是效率低，拖動負(fù)載的能力不大，脈沖當(dāng)量不能太小，調(diào)整范圍不大，最高輸入脈沖頻率一般不 超過 18000 數(shù)控系統(tǒng)對伺服電機的基本要求是調(diào)速范圍寬，伺服電機需滿足調(diào)速要求。負(fù)載特性硬，在調(diào)速范圍內(nèi)電機應(yīng)有足夠的驅(qū)動力矩，動態(tài)響應(yīng)快，為了使步進(jìn)電機正常工作運行（不失步、不超程），正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，電機最大靜轉(zhuǎn)矩（步進(jìn)電機技術(shù)數(shù)據(jù)），必須大于電機的實際最大啟動力矩。電機的運行頻率必須大于電機實際最高工作頻率。系統(tǒng)脈沖當(dāng)量是機床移動部件相對于每一個進(jìn)給脈沖信號的位移量，其大小視機床的加工精度而定。根據(jù) 床工作狀況選系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為 矩角 。 根據(jù)同類型的機床及以往的經(jīng)驗，結(jié)合重量輕、功耗小、外觀尺寸和與步距角相配合的原則，初選步進(jìn)電動機類型，然后驗算是否滿足使用要求，否則選取其它型號，最后直到滿足要求為止。 向步進(jìn)電機選擇計算 1. 計算工作臺、絲杠以及齒輪折算到電機軸上的慣量 根據(jù)機電一體化基礎(chǔ)所提供的計算公式： 2221 21購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 12 式中：機軸的慣量 )( 2 ； 21,大齒輪的慣量 )( 2 ； ( 2 ； (N , 2156 ； P ( ； 齒輪及絲杠轉(zhuǎn)動慣量的計算：由于有些傳動件（如齒輪、絲杠等）的轉(zhuǎn)動慣量不易精確計算，可將其等效成圓柱體來近似計算。 圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量可依據(jù)公式：324 式中： 材料密度 )( 3對鋼取 35108.7 ； d 圓柱體直徑 )(對于齒輪、絲杠等就是其等效直徑 )； l 圓柱體長度 )(對于齒輪、絲杠等就是其等效齒寬或長度 ) 則： 32 1411 543 . 1 4 7 . 8 1 0 8 5 . 032 20 7 K g 32 2422 543 . 1 4 7 . 8 1 0 1 3 . 3 4 . 532 21 8 K g 3240 543 . 1 4 7 . 8 1 0 5 1 0 2 . 232 20 9 K g 則可算得： 2221 21子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 13 221 2 2 0 0 0 . 80 . 1 5 7 1 . 0 7 8 0 . 4 8 91 . 6 7 9 . 8 2 3 . 1 4 22 5 K g ： 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)與步進(jìn)電機的慣量匹配條件： 141 1 2 . 0 3 0 . 4 4 14 4 . 6 1 所以慣量是匹配的。 3. 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 計算快速空載起動時所需力矩 起 0m a x 起式中： 起M ( ； ( ； ( ； 0( ； 又： *m JM a 式中： ( ， 2 . 0 3 4 . 6 1 6 . 6 4 J N c m ； ( 2 又： 260 其中： r ； (s 取 25購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 14 又：360m 則： m a x 2 5 0 0 0 . 7 5 5 2 1 / m i 0 1 3 6 0則： 5216 0 0 52 3 22 1 .8 s 故： JM a m 140N 又因為： 2 00式中： 0F (N ； 般可取 ，現(xiàn)取 ； 又： )(0 式中：(N ， ( 0 . 2 0 . 3 ) 3 7 5f N N； f 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)， 04.0f (貼塑導(dǎo)軌 )； 橫向工作臺及夾具重量 )(N ， 2200； 則： 0 0 . 0 4 ( 3 7 5 2 2 0 0 )F =103N 故： 1 0 3 0 . 82 3 . 1 4 0 . 8 1 . 6 7 又： 20000 12 式中： 00 1 3873 N； 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 15 0 95% ； 故： 20 3 8 7 0 . 8 1 0 . 9 52 3 . 1 4 0 . 8 1 . 6 7M 3 7 (1 0 . 9 ) 3 . 7 N c m 0m a x 起=140+53.5 4. 快速進(jìn)給時所需力矩 快 0f 快而： 9 . 8 3 . 7 1 3 . 5M N c m 快故有： 1 3 . 5 1 5 3 . 5M N c m M N c m 快 起5. 最大切削負(fù)載時所需力矩 切 0切式中：( ； 又有公式： 2 0式中： (N ， (1 1 . 2 ) 1 . 2 1 5 0 0 1 8 0 0 N ； 則： 1 8 0 0 0 . 82 3 . 1 4 0 . 8 1 . 6 7 172N 故： 0切9 7 2 6. 最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 依據(jù)文獻(xiàn)實用機床設(shè)計手冊上，有： （ 1） 對于在最大切削力下工作時所需要電機最大靜轉(zhuǎn)矩為： 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 16 a x 切MM j 3 7 1 6 1 8 N （ 2） 對于空載起動時所需要的電機最大靜轉(zhuǎn)矩為： 由（ 1）和（ 2） 可知，以計算得：初選的步進(jìn)電機為 110它的最大靜轉(zhuǎn)矩為：m a x 1689 jN c m M所以初選的步進(jìn)電機型號符合要求。 7. 步進(jìn)電機動載荷矩頻特性和運行矩頻特性 由 數(shù)控技術(shù)得：動矩頻特性： 01000 m 1000 =4167行矩頻特性： f 601000其中： 大切削力下的進(jìn)給速度 )m ，可取最高進(jìn)給速度 m a x 2 .5 m i 3121，現(xiàn)取中間值，即m a . 4 6 m i m。 所以： 1000 =2431由步進(jìn)電機 110 所以最終就確定步進(jìn)電機的型號為： 110 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 17 杠設(shè)計 1. 絲杠副工作負(fù)荷計算及絲杠型號的選擇 工作臺的進(jìn)給運動是由步進(jìn)電動機由一級消隙齒輪經(jīng)滾珠絲杠螺紋副，帶動工作臺移動。其中在縱向（ 軸）進(jìn)給系統(tǒng)的改造布置中，滾珠絲杠、軸承支架固定在工作臺上，隨工作臺移動。步進(jìn)電動機經(jīng)降速齒輪和滾珠絲杠的螺母固定在床鞍上，通過滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺與床鞍之間的相對移動。滾珠絲杠螺母副，它的特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動元件，以減少摩擦，絲杠與螺母之間基本上為滾動摩擦。 滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點有： （ 1） 傳動效率高，摩擦損失小，使用壽命長。 （ 2）給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，防止失步；定位精度高，剛度好。 （ 3）有可逆性 絲杠和螺母都可以作為 主運動件，故可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。 （ 4）運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 下表所示 表 2 本技術(shù)規(guī)格 主軸端面到工作臺的距離 400 30軸軸線到床身垂直導(dǎo)軌面的距離 350積： 寬長 320 1250大縱向行程手動（機動） 700（ 680） 大 橫向行程手動（機動） 260（ 240） 大升降行程手動（機動） 370（ 350） 給級數(shù) 18 級 進(jìn)級量范圍 縱向： 1180mm/向： 15 786mm/直： 8 394mm/孔徑 29軸孔錐度 7： 24 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 18 刀桿公稱直徑 32 50 速級數(shù) 18 級 轉(zhuǎn)速范圍 30 1500r/向調(diào)整距離 70 軸電動機功率 作臺進(jìn)給電動機功率 大工件質(zhì)量 150 床進(jìn)給部件重量 橫向 4410N 縱向 2200N 機床進(jìn)給部件參數(shù)初選： 縱向工作臺及夾具重量： = 2200 N（估計值） 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程： 0L= 8紋升角： 0393 行程： S= 680大縱向行程） 快速進(jìn)給速度：取 驗值） 現(xiàn)在根據(jù)最大當(dāng)量動 載荷計算公式： f 式中： 轉(zhuǎn)系數(shù)，取 度系數(shù)，取 9.0杠所受軸向載荷（ N ）， 1903 命值 ，可據(jù)公式 61060 r / 11 0 0 0 * 2 28=156.3 r/中： 01000購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 19 取最高進(jìn)給速度 m a x 2 . 5 ( m i n )V m m的 12則： 61060 T 用壽命時間，據(jù)查經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床設(shè)計手冊取 T=15000小時 L 66 0 1 5 6 . 3 1 5 0 0 010 而， f 3 1 4 0 . 6 2 5 1 9 0 3 1 . 20 . 913194N 2. 銑削力現(xiàn)在以工作壽命和實際加工過程中的最大銑削力為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計計算，以確保平常工作狀態(tài)下的工作安全和可靠。 工件材料為 ： 40鍛件并調(diào)質(zhì) 銑削寬度 ： 22 削深度 ： 5 刀具直徑 d ： 32 齒切厚 ： 刃齒數(shù) Z ： 4 刀具材料為 ：高速剛立銑刀 據(jù) 機床設(shè)計手冊 有公式： 1500N 3. 滾珠絲杠所受的平均軸向載荷 用高速 鋼立銑刀逆銑合金剛時 ,工件的切削力可查 數(shù)控機床書 中得 : 縱向進(jìn)給力 （取中間值： 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 20 1500=1650N 橫向進(jìn)給力3 5 0 （取中間值： 1500=直進(jìn)給力2 0 （取中間值： 1500=375N 故可知在插補平面內(nèi)的合力為 : 22 =1734N 那么絲杠所受的平均工作載荷： 22 1 7 4 3 1 1 6 233 N 所以絲杠軸向所受載荷 )( 其中 oF=275N 縱向工作臺及夾具重量 2200N 為顛覆力矩影響系數(shù) 取 為當(dāng)量摩擦系數(shù) M 取 么 1162 + (2200+1275) =1903N 根據(jù)機床設(shè)計手冊得， 故可選絲杠型號為： 5008內(nèi)循環(huán)浮動返向器）， 5008基 本尺寸為： 公稱直徑： 0 螺距： 剛球直徑： 螺紋升角， = 339 絲杠外徑， d =0.3)紋底徑，1d=30動載荷 50003194N 故選擇符合要求，絲杠可用。 4. 傳動效率 的計算 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 21 根據(jù)機械設(shè)計原理滾珠絲杠的傳動效率的計算公式為： 絲杠的螺旋升角，由以上參數(shù)表知， = 339 摩擦角，滾珠絲杠副的摩擦角 10 則可得： )01392393 =97% 5. 剛度驗算 滾珠絲杠受工作負(fù)荷 01 /中：彈性模量對于鋼為： E=21 26 /10 滾珠絲杠橫截面積： F（ 2 而： F=22322d =94 2則： 01 /61 9 0 3 0 . 8 1 0 . 2 1 02 1 1 0 7 . 1 珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量 2L 很小，可以忽略，故1； 故導(dǎo)程的變形誤差為： 11 0 0 1 0 0 1 0 . 20 . 8 =12.8 m /m 查表得 E 級精度絲杠所允許的螺紋無廠誤差（ 1m 長）為 15 m /m ，故剛度足夠。 6. 穩(wěn)定性的驗算 由于縱 向（ X 軸）的滾珠絲杠兩端采用的是滾珠絲杠螺紋副固定，絲杠一般不會受壓，又由于機床的原普通絲杠的直徑大于滾珠絲杠的直徑，故穩(wěn)定性一定能購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 22 滿足要求。 7. 臨界轉(zhuǎn)速的驗算 由計算得已知絲杠平均工作轉(zhuǎn)速為： 1 5 6 . 3 m i n 1 0 0 m i nn r r 因此，必須進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗算，即：2m a 其中式中符號表示： 杠的最大轉(zhuǎn)速：m a 0 0 0 * 2 . 5 3 1 2 . 5 m i a 2f 杠支承方式系數(shù)取 f （因為沒有受壓） 910 22225 = 34杠的長度。 l = 工作最大行程 + 螺母長度 + 兩端余量（取 40 螺母長度由機床零部件設(shè)計上可查得，絲杠設(shè)計部分 l = 680 + （ 131 + 40） 2 = 680 + 342 = 1022撐跨距 1l 取 1l= 1100 臨界轉(zhuǎn)速計算長度 680 + 131 + 40 + 1100 10222= 811 + 40 + 39 = 8904 . 7 3 0 . 0 3 499100 . 8 9 2 =9533 /可見滿足： m a x 3 1 2 . 5 / m i n r所以滿足穩(wěn)定性的要求 ， 故可選絲杠型號為： 5008內(nèi)循環(huán) 浮動返向器） 。 購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 23 輪設(shè)計 1. 齒輪材料的選用及許用應(yīng)力： 由于閉式齒輪主要失效形式是齒面點蝕和輪齒折斷，因此按照齒面接觸強度來設(shè)計來計算，最后校合彎曲強度。初選 7級精度。 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，取小齒輪材料為 45#鋼；則齒輪硬度為 220 大齒輪也采用 45#鋼，其齒輪硬度為 180 由于： 1560 2530 取 S 1H =509 1H =482 901 ， 701 取 l i m 11 190 1361 . 4 l i m 22 170 1211 . 4 2. 齒輪傳動設(shè)計的有關(guān)計算： 由于初選 的步進(jìn)電動機（ 110系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為 p = 步距角為： 絲杠導(dǎo)程為： 8oL 果不采取齒輪傳動，那么每個脈沖對應(yīng)的絲杠螺母傳動的距離為： =8 =沖當(dāng)量 以需要有減速機構(gòu)，也就是要設(shè)計齒輪減速。 采用減速齒輪具有如下特點： （ 1） 便于配置出所要求的脈沖當(dāng)量 （ 2） 減小工作臺以及絲杠折算到電動機軸上的慣量 （ 3） 放大電動機輸出扭矩，即增大工作臺的推力 但采用減速齒輪會帶來額外的傳動誤差，使機床的快速移動速度降低，并且購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 24 其自身又引入附加的轉(zhuǎn)動慣量，這些應(yīng)引起注意。 3. 直