本科毕设论文_c616车床纵轴数控化改造设计14.doc

序言 面对日趋激烈的竞争形势，企业只有不断开发适销对路的新产品，才能保持其旺盛的生命力，而与有高精密，柔性化，高效率的特点的现代自动化制造系统是企业开发和创新产品的保证。我国是一个工业化相对落后的地区，虽拥有大量的机械加工设备，但不能适应制造业多品种、小批量的生产方式。所以，加工中心数控系统等加工设备为大多数制造商所亲睐，但不菲的价格成为企业创新的瓶颈。目前最经济的方法就是对我国现有车床进行数控改造，这样不但会大大改变现状而且成本低，而且周期短有利于加工工业的发展。 设计任务： 1、利用计算机（8086）对纵向（或横向，其一即可）进给系统进行开环控制。 2、对C616普通机床进行相应改造，传动系统采用滚珠丝杠。 设计要求： 1、机械部分改造与计算 （一）、切削力的计算 （二）、滚珠丝杠的计算选型 （三）、齿轮及转矩的计算 （四）、步进电机的计算选型 2、控制系统与零件 （一）、CPU 8086 （二）、8255 8259 （三）、驱动（功率放大器） 3、控制系统软件 （一）、主程序 （二）、脉冲环分 （三）、直线插补 机床改造结构示意图 机械设计部分 经济型数控机床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动，步进电机的位置可放在丝杠的任一端。对车床改造来说，外观不能像产品设计要求的那么高，从而改造方便。从实用方便来考虑，一般都把步进电机放在纵向丝杠的左端。 一、机电一体化对机械部分的要求： 1、低摩擦导轨（滚动摩擦）精密丝杠（滚珠丝杠）。 2、无传动间隙（用丝杠螺母副消除间隙）。 3、高刚度 4、高谐振频率 5、低惯性（以提高稳定性和响应特性）。 二、设计已知条件： 1:、工作台重量W=800N 2、起重动加速时间T=50ms 3、脉冲当量δ=0.01mm/step（纵向） 4、快速进给速度Vmax=2m/min（纵向） 5、工作台行程L=640mm 6、主轴电机功率N=4kw 7、机床定位精度 0.02mm/300mm 8、切削进给速度 （纵向） 三、机械设计计算： 1、切削计算 由〈〈机床设计手册〉〉可知，切削功率 Pc=PηK 式中 P--电机功率，查机床说明书，P=4KW； η--主传动系统总效率，一般为0.7～0.85取η=0.75； K--进给系统功率系数，取为K=0.96。 则： Pc=4×0.75×0.96=2.88KW 切削功率应按在各种加工条件下经常遇到的最大切削力和最大切削转速计算， 即： 按最大切削速度计算，取V=100m/min。 则主切削力： 由《机床设计手册》可知，在外圆车削时 Fx=（0.1～0.55）Fz Fy=（0.15~0.65）Fz 取纵向切削分力Fx=0.5Fz=0.5×1728=864N 横向切削分力Fy=0.6Fz=0.6×1728=1036.8N 2、滚珠丝杠设计计算 由《机械零件设计手册》可知，该方案选用双圆弧型面、外循环、双螺母垫片式预紧。 1）最大工作载荷Fm的计算 可根据《机床设计手册》中进给牵引力的经验公式计算，纵向为三角形导轨，则： Fm=K·Fx +f·（Fz+G） 式中 Fx—切削分力 G—移动部件的重量，G=800N f — 导轨上的摩擦系数，f=0.15~0.18，取f=0.16 K—考虑颠覆力矩影响的实验系数，K=1.15 则 Fm=1.15×864+0.16×(1728+800)=1398.08N 最大动载荷C的计算 由《机械零件设计手册》可知最大动载荷 C= 其中 t =， n= 式中t—寿命，以为1单位 n—丝杠转速 —滚珠丝杠导程，初选=6mm —最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度1/3~1/2，本机床取1/2 —载荷系数 由平稳或轻度冲击 取=1.2 —硬度系数 由HRC58 取=1 T—使用寿命，按15000h计算 则 n==r/mm=50 r/mm t ==万r=45万r 则 C= =N =5967.4N 3）规格型号的初选 初选滚珠丝杠副的规格，应使其额定动载荷 当滚珠丝杠副在静态或低速状态下 长时间承受工作载荷时，还应使其额定静载荷（2~3）Fm 查《机械零件设计手册》 选丝杠型号：CDM2506-3 具体相关参数如下： 公称直径/mm 导程/mm 钢球直径/mm 丝杠外径/mm 螺纹小径/mm 额定载荷/N 接触刚度 /（N/） 25 6 3.969 24.5 20.9 14778 34423 898 螺母安装连接尺寸： D B h L C A M 50 — 76 63 11 5.8 10 6 110 42 7 3 M6 4）根据〈〈机械原理〉〉的公式，丝杠