机电一体化课程C6140数控车床纵向进给传动机构.docVIP

C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造 设计设计说明书 一、绪论 2 1.机床数控改造的意义 2 2.数控改造的主要内容 3 3.车床数控改造的必要性与可行性 3 二、课题任务及要求 4 1.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计 4 2．主要技术要求 4 三、进给系统的改造与设计方案 4 四、纵向进给系统的设计计算 5 1.脉冲当量的确定 5 2.切削力的计算 5 3.滚珠丝杆螺母副的计算和选型 5 4.同步带减速箱的设计 7 5.步进电机的计算与选型 9 6.同步带传递功率的校核 13 五、绘制进给系统的装配图 13 六、控制系统的硬件电路设计 13 七、步进电机驱动电源选用 16 八、总结 16 一、绪论 1.机床数控改造的意义 普通卧式车床应用广泛，约占车床类总数的65%。卧式车床主轴转速和进给量的调整范围大，工艺范围广，能进行多种表面的加工。但其结构也有不足之处，如刚度低，抗震性差，传动件间存在间隙，精度不足，且受操作人员技能的限制较大。而数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、尺寸多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大而使中小型企业心有余而力不足。而机床的数控化改造由于其投资少、周期短，改造后能满足企业生产的需要，并且能有效地利用机床的剩余价值，成为中小型企业的首选。 节省资金 机床的数控改造同购置新机床费相比，一般可节省40% ～ 60% 的费用， 大型及特殊设备尤为明显。一般机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60% 的费用， 并可以利用车间现有的基础。 性能稳定可靠 因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 提高生产效率 机床经数控改造后即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3～7 倍。对复杂零件而言，难度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用，而且可以缩短生产准备周期。 ⑴床身最大加工直径为400mm ⑵最大加工长度1000mm ⑶Z向脉冲当量 (z=0.01mm/脉冲； ⑷Z方向最快移动速度νzmax=6000mm/min； ⑸Z方向最快工作速度νzmaxf=800mm/min； ⑹Z方向定位精度+-0.02mm； ⑺可以车削柱面、平面、锥面与球面等； ⑻安装螺纹编码器，可以车削米/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm； ⑼安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀； ⑽自动控制主轴的正转、反转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号； ⑾自动控制冷却泵的起/停； ⑿安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开； ⒀纵、横向安装限位开关； ⒁数控系统可与PC机串行通信； ⒂显示界面采用LED数码管，。 三、进给系统的改造与设计方案 1．拆除挂轮架所有齿轮，在此寻找主轴的同步轴，安装螺纹编码器。 2．拆除进给箱总成，在此位置安装纵向进给步进电动机与同步带减速总成。 3．拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮条，在床鞍的下面安装纵向滚珠丝杆的螺母座与螺母座托架。 4．拆除四方刀架与小滑板总成，在中滑板上方安装四工位立式电动刀架。 5．拆除中滑板下的滑动丝杠螺母副，将滑动丝杠靠刻度盘附近的两个推力轴承，换上滚珠丝杆副。 6．将横向进给步进电机通过法兰座安装到中滑板后部的床鞍上，并与滚珠丝杠的轴头相联。 7．拆去三杠（丝杠、光杠与操纵杠），列换丝杠的右支承。 四、纵向进给系统的设计计算 纵向传动部件的计算和选型主要包括：确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、设计减速箱、选择步进电动机等。 1.脉冲当量的确定 根据设计任务的要求，Z方向（纵向）为(z=0.01mm/脉冲。 2.切削力的计算 设工件为碳素结构钢，(b=650MPa；选用刀具材料为硬质合金YT15；刀具几何参数为：主偏角(r=60°,前角(0=10°,刃倾角(=-5°；切削用量为：背吃刀量ap=3mm，进给量f=0.6mm/r,切削速度vc=105m/min。 查表得：Cfc=2795,xfc=1.0,yFc=0.75,nfc=-0.15. 查表得：主偏角修正系数kr的修正系数kkrFc =0.94；刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数值均为1.0。 由经验公式，算得主切削力Fc=5673.4N。由经验公式Fc:Ff:Fp=1:0.35:0.4,算得纵向进给切削力Ff=935.69N，背向力Fp=1069.36。 3.滚珠丝杆螺母副的计算和选型 ⑴工作载荷Fm的计算 已知移动部件总重G=1300N；车削力Fc=2673.4N，F