改造机床进给系统.docVIP

指导老师： 玄兆燕 姓 名： 田柳 班 级： 09实验2班 学 号： 200920010228 提交日期： 2013年1月8号 设计题目：用微机数控系统改造C616车床 一、设计内容： 1、设计采用步进电机伺服机构的开环机床数控系统，控制对象为机床进给系统的x、z向工作台。 2、总体方案包括机械、电机、微机部分的选择与设计。 3、对横向进给系统进行机械结构设计并画出横向进给系统装配图。 4、设计一个步进电机驱动电路包括环形分配器的选择、设计、光电耦合器和功放电路的设计及其与微机的接口电路，画出驱动电路图。 5、软件设计。 二、设计已知条件： 1、工作台重量W=800N 2、起动加速时间T=50ms 3、脉冲当量δ=0.005mm/step 4、快速进给速度Vmax=1m/min 5、切削进给速度V=0.3m/min 6、工作台行程L=640mm. 7、主轴电机功率 p=4KW 机械设计部分 切削力的计算 最大切削功率 式中： ---主电动机的功率 ---主传动系统总效率 （一般为0.70-0.85大值适用于新机床，小值适用于旧机床）这里取 =0.75 则 当主电动机输出最大功率，切削速度最小时，主切削力最大，普通车床加工工件时，当采用硬质合金工具时，其最小和最大切削速度分别为100m/min和600m/min。取Vc=100m/min。 即 式中： ——主切削力（N） ---最大切削速度（m/min）取=100m/min 则 由《机床设计手册》可知， 取纵向切削分力，横向切削分力，则 二、丝杠的选型 最大工作载荷Fm的计算 综合导轨车床丝杠的轴向力： 式中 Ff、Fc—切削分力 G—移动部件的重量 --导轨上的摩擦系数 K—考虑颠覆力矩影响的实验系数 对于综合导轨 式中K=1.15，=0.15～0.18，取为0.16。 则 2 、最大动载荷的计算 由《机床设计手册》可知 丝杠寿命 式中--丝杠转速 T—使用寿命时数 数控机床取T=15000h 丝杠转速 == 式中--主运动转速 =1000r/min v—切削速度 v=100mm/min f--进给量 f=0.3mm/r D—被切削工件直径 D=80mm --丝杠导程 =6mm 则 ==50r/min ==45 由《机械设计手册》可知最大动载荷 = 式中 --滚珠丝杠副的寿命 单位为 --载荷系数 由平稳或轻度冲击 取=1.2 --硬度系数 由HRC58 取=1 --滚珠丝杠副的最大工作载荷 则 3、精度等级的确定 由设计条件机床定位精度0.02mm/step 查《机械零件设计手册》表17-27，选取丝杆精度等级为4级。4、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《机械设计手册》 选丝杠型号：2506-2.5 CDM外循环型 相关参数： 中径： 外径： 刚度： 导程： 滚珠直径： 额定动载荷： 额定静载荷： 1）效率计算：根据〈〈机械原理〉〉的公式，丝杠螺母副的传动效率η为： η= 式中摩擦角ψ=10′ 螺旋升角γ=，由计算得：= 则 2）刚度验算 1丝杠的拉伸或压缩变形量 式中--丝杠最大工作载荷 L0--丝杠两端支承间距 E--丝杠材料的弹性模量，取 S--丝杠按底径确定的截面积 M--转矩 I--丝杠按底径确定的截面惯性矩 由于转矩M一般较小，原式可变为： 由于丝杠拉伸取+，压缩取- 所以 =9.98 2滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 有预紧时： 式中：Dw--滚珠直径，单位为mm --滚珠总数量，圈数列数 Z--单圈滚