C车床纵轴数控化改造课程设计.docVIP

班级：XXXX 学号：XXXXXXX 姓名：XXXXXX 导师： 绪论 3 机械设计部分 4 电器设计部分 14 心得体会 27 参考资料 28 设计题目：用微机数控系统改造C616车床 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、对纵向进给系统进行机械结构设计并画出纵向进给系统装配图。 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。 绪 论 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、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，一次性投资较大使企业心有余而力不足。我国作为机床大国，对普通机床数控化改造不失为一种较好的良策。尤其对一些中小型企业来说，面对周转资金不足、而企业又要发展。可以说时代在呼唤一些专业人员能够对企业里面原有的机床进行数控改造。本文针对目前企业现状，以C616普通车床为例,提出简易型经济数控改造思路和设计方法。 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 4、快速进给速度Vmax=2m/min 5、工作台行程L=640mm. 6、切削进给速度 7、主轴电机功率 p=4KW 三、机械设计计算： (1)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）这里取 =0.8 则 切削功率应接各种情况下经常遇到的量大切削力（或转矩）和最大切削速度（或转速）来计算。 即 式中： ——主切削力（N） ---最大切削速度（m/min）取=120m/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 (2)滚珠丝杠的计算与选型 1）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）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： 4）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 3)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