用微机数控关键技术改造最大加工直径为500毫米普通车床的进给系统毕业设计方案.doc
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1、 准考证号:本科生毕业论文(设计)用微机数控技术改造最大加工直径为500毫米普通车床进给系统 学 院: 江西科技学院 专 业: 机电一体化工程 班 级: 09机电四(2)班 学生姓名: 张添胤 指引教师: 程宪文 完毕日期: 11月5号本科论文原创性声明本人郑重声明:所呈交论文(设计)是本人在指引教师指引下独立进行研究,所获得研究成果。除了文中特别加以标注引用内容外,本论文(设计)不包括任何其她个人或集体已经刊登或撰写成果作品。对本文研究做出重要贡献个人和集体,均已在文中以明确方式表白。本人完全意识到本声明法律后果由本人承担。学位论文作者签名(手写): 签字日期: 年 月 日 本科论文版权使用
2、授权书本学位论文作者完全理解学校关于保存、使用学位论文规定,批准学校保存并向国家关于部门或机构送交论文复印件和电子版,容许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文所有或某些内容编入关于数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名(手写): 指引教师签名(手写): 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日指 导 教 师 评 语 建议成绩:优 良 中 及格 不及格指引教师签字: 年 月 日 最后评估成绩: 优 良 中 及格 不及格系主任签字: 年 月 日目 录(绪论)一、数控机床系统总体设计方案拟定二、机床进给系统机械某些设计计算 1、设
3、计参数 2、进给伺服系统运动及动力计算 3、滚珠丝杠螺母副计算及选型(1) 纵向进给丝杆螺母副计算及选型(2) 横向进给丝杆螺母副计算及选型 4、轮进给齿轮箱传动比计算(1) 纵向进给齿轮箱齿轮传动比计算(2) 横向进给齿轮箱齿轮传动比计算 5、步进电动机计算及选型(1) 纵向进给步进电动机计算及选型(2)横向进给步进电动机计算及选型三、数控机床零件加工程序四、绘制进给伺服系统机械装配图五、绘制微机数控系统硬件电路图 总结 重要参照文献绪论接到一种数控装置设计任务后来,必要一方面拟定总体方案,绘制系统总体框图,才干决定各种设计参数和构造,然后再分别对机械某些和电器某些、现已机电一体化典型产品数
4、控机床为例,分析总体方案拟定基本内容。机床数控系统总体方案拟定涉及如下内容:系统运动方式拟定,伺服系统选取、执行机构构造及传动方式拟定,计算机系统选取等内容。普通应依照设计任务和规定提出数个总体方案,进行综合分析、比较和论证,最后拟定一种可行总体方案。一、 数控机床系统总体设计方案拟定普通车床是金属切削加工最惯用一类机床。普通机床刀架纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来,通过进给箱变速后,由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调节好,变化参数时要停车进行操作。刀架纵向进给运动和横向进给运动不能联动,切削顺序也由人工控制。对普通车床进行数控化改造,重要是将纵
5、向和横向进给系统改为用微机控制、能独立运动进给伺服系统;刀架改导致为能自动换刀回转刀架。这样,运用数控装置,车床就可以按预先输入加工指令进行切削加工。由于加工过程中切削参数,切削顺序和刀具都会按程序自动调节和更换,再加上纵向和横向进给联动功能,数控改装后车床就可以加工出各种形状复杂回转零件,并能实现多工序自动车削,从而提高了生产效率和加工精度,也能适应小批量多品种复杂零件加工。二、机床进给系统机械某些设计计算1、设计参数用微机数控技术 改造最大加工直径为500毫米普通车床进给系统最大 加工直径(mm): 在床身上:500 在床鞍上:260最大加工长度(mm): 7501000溜板及刀架重量(N
6、): 横向:550 纵向:1100刀架快移速度(m/min): 横向:1 纵向:2最大进给速度(m/min): 横向:0.3 纵向:0.6最小辨别率 (mm): 横向:0.005 纵向:0.01定位精度(mm): 0.025主电机功率(KW): 5.52、进给伺服系统运动及动力计算纵向:(1) 拟定系统脉冲当量脉冲当量是指一种进给脉冲使机床执行部件产生进给量,它是衡量数控机床加工精度一种基本参数。因而,脉冲当量应依照机床精度规定来拟定。对经济型数控机床来说,纵向常采用脉冲当量为0.01mm/step。(2)计算切削力1)纵车外圆主切削力(N)按经验公式估算: FZ=0.67D1.5max=0.
7、67*5001.5=7 491 按切削力各分力比例: 得:=1873(N)=2996(N)2).横切端面主切削力=3745.5(N)按切削力各分力比例: =936(N)=1498(N) 横向:(1) 拟定系统脉冲当量 脉冲当量是指一种进给脉冲使机床执行部件产生进给量,它是衡量数控机床加工精度一种基本参数。因而,脉冲当量应依照机床精度规定来拟定。对经济型数控机床来说,常采用脉冲当量为0.005mm/step。(2)计算切削力1)纵车外圆主切削力(N)按经验公式估算: 按切削力个分力比例: =702.225(N)=1123.56(N) 2)横切端面主切削力可取纵切此时走刀抗力(N),吃刀抗力(N)
8、,仍按上述比例粗略计算: =351.11(N)=561.78(N)3、滚珠丝杠螺母副计算及选型(1)纵向滚珠丝杠螺母副计算及选型 1)计算进给轴向力(N)按纵向进给为综合型导轨式中K考虑颠覆力矩影响实验系数,综合导轨取K=1.15滑动导轨摩擦系数0.150.18G溜板及刀架重力1000N则 2)计算最大动负载Q 式中 L 为丝杠寿命,以转为1单位。 运转系数,按普通运转取1.21.5; 最大切削力条件下进给速度,可取最大进给速度1/21/3;此处=0.6mmT 使用寿命,按15000h; 为丝杠基本导程,初选=6mm;(m/min) 3)滚珠丝杠副选型初选滚珠丝杠副尺寸规格,相应额定动载荷不得
9、不大于最大动载荷C;查阅数控设计指引书得到:采用外循环螺纹调节双螺母滚珠丝杠副,1列2.5圈,额定动载荷16400N,精度级别按表2-12选为1级。 4)传动效率计算式中为螺旋升角,;为摩擦角取滚动摩擦系数0.0030.004; 5)纵向滚珠丝杠刚度验算画出纵向进给滚珠丝杠支撑方式,依照最大轴向力2532N,支撑间距L=1500mm。丝杠螺母副及轴承均进行预紧,预紧为最大轴向负荷。a: 丝杠拉伸或压缩变形 已知=2532N,D=40mm,=6mm,=35.984mm,式中 是在工作载作用下引起每一导程变化量; 工作负载,即进给牵引力;滚珠丝杠导程; 材料弹性摸数,对钢;滚珠丝杠截面积(按内径拟
10、定);“+”用于拉深,“”用于压缩;丝杠有效截面A=丝杠导程变化量滚珠丝杠总长度上拉深或压缩变形量 b: 滚珠与螺纹滚道间接触变形由dp=3.969mm,=253kgf承载滚珠数量 (个) 由于对滚珠丝杠副施加预紧力,且预紧力Fp为轴向负载,则变形 纵向滚珠丝杠副几何参数 滚珠丝杠几何参数名 称符号计算公式螺纹滚道公称直径40导程6接触角钢球直径(mm)3.969滚道法面半径2.064偏心距0.056螺旋升角螺杆螺杆外径24.3螺杆内径21.78螺杆接触直径21.83螺母螺母螺纹直径28.22螺母内径25.73c: 支承滚珠丝杠轴承轴向接触变形采用8 型推力球轴承=35mm;滚动体直径=6.3
11、5;滚动体数量Z=18又 定位误差 = =0.01560.02mm 6)稳定性校核 滚珠丝杠两端面推理轴承不会产生失稳现象故不需作稳定性校核(2)横向滚珠丝杠螺母副计算及选型1)计算进给轴向力按横向进给为燕尾形导轨: 式中 K考虑颠覆力矩影响实验系数,燕尾形导轨取;滑动导轨摩擦系数:=0.2;G溜板及刀架重力,G=550N。则: 2)计算最大动负载Q 式中 为丝杠基本导程,初选=6mm; 最大切削力条件下进给速度,可取最大进给速度1/21/3,此处=0.3m/min; 使用寿命,按15000h; 运转系数,按普通运转取1.21.5; 为丝杠转速; 为丝杠寿命,以转为1单位; 3)滚珠丝杠副选型
12、 纵向滚珠丝杠副几何参数:W1L3506滚珠丝杠几何参数名 称符号计算公式W1L3506螺纹滚道公称直径35导程6接触角钢球直径(mm)3.969滚道法面半径2.064偏心距0.056螺旋升角螺杆螺杆外径34螺杆内径30.984螺杆接触直径31.042螺母螺母螺纹直径39.016螺母内径35794初选滚珠丝杠副尺寸规格,相应额定动载荷不得不大于最大动载荷C;查阅数控设计指引书得到:采用W1L3506型外循环螺纹预紧滚珠丝杠副,1列2.5圈,额定动载荷15400N,精度级别为1级,4)传动效率计算式中为W1L螺旋升角,;为摩擦角取滚动摩擦系数0.0030.004;5)横向滚珠丝杠刚度验算a: 画
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