CW6163普通車床數(shù)控化改造.docx

LX型彈性柱銷聯(lián)軸器主要參數(shù)與尺寸(mm) 根據(jù)電機和絲杠的參數(shù)，選擇LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器。3.9電機的選擇與計算 3.9.1等效轉(zhuǎn)動慣量的計算傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量(kg.cm)可由下式計算 式中： 步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量； 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量； 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量； G工件及工作臺重量； 絲杠導程。 工作臺質(zhì)量折算到步進電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量： 代入數(shù)據(jù)，=0.12kg.cm=1.2N.cm(2) 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量:查數(shù)控機床系統(tǒng)改造可知，對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量可用以下公式： 式中： D圓柱形零件的直徑，即絲杠直徑（cm）； L圓柱形零件的長度，即絲杠長度。代入數(shù)據(jù)，=7.81.83kg.cm=18.3N.cm(3) 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量:聯(lián)軸器同樣屬于圓柱形零件，所以可以運用上面的公式計算其轉(zhuǎn)動慣量，其中D=15mm，L=60mm。 =7.80.024kg.cm=0.24N.cm 綜上所得，總的轉(zhuǎn)動慣量： =0.12+（1.83+0.024）+ =2.1kg.cm驗算慣量匹配，電動機軸向慣量比值應控制在一定的范圍內(nèi)，既不應太大也不應太小，即伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于負載特性。為使該系統(tǒng)慣量達到較合理的配合，一般比值控制在1/161之間，=0.12/2.10.06。滿足匹配要求。3.9.2電機所需的轉(zhuǎn)動力矩計算 快速空載啟動時所需力矩 最大切削負載時所需力矩 快速進給時所需力矩 式中： 空載啟動時折算到電機軸上的加速力矩； 折算到電動機軸上的加速度力矩； 折算到電機軸上的摩擦力矩； 由于絲杠預緊所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩； 切削時折算到電機軸上的加速度力矩； 折算到電機軸上的切削負載力矩。 1）由數(shù)控機床系統(tǒng)設計可知， N.m式中： J折算到電機軸上的總慣量，kg.cm； n電動機轉(zhuǎn)速r/min， 當n=時，計算，n=計算； T系統(tǒng)時間常數(shù)。 當n=時， = =（為空載最快移動速度） 代入數(shù)據(jù)=1500r/min 則：=1.31N.m 當n=（為切削時電動機轉(zhuǎn)速）時， = 且 D機床實驗工件的直徑。取D=70mm； v切削線速度m/min。 代入數(shù)據(jù)得，=56.87r/min 則： =0.05N.m 2）折算到電機軸上的摩擦力矩： 式中： 導軌上的摩擦系數(shù)，滑動導軌靜摩擦系數(shù)0.40.2，動摩擦因素為0.20.1，取0.2； W移動導軌的重量，取300N=30kg.f； 垂直方向的切削力； 傳動效率，一般=0.70.85，取0.8。代入數(shù)據(jù)得：=0.48N.cm=0.0048 3)絲杠折算到電機軸上的附加摩擦力矩： 式中： 為滾珠絲杠預加載荷； 滾珠絲杠未預加載荷時的效率一般取0.9。代入數(shù)據(jù)得：0.53N.cm=0.0053N.m 4)折算到電機軸上的切削負載力矩: 式中： 進給方向的最大切削力代入數(shù)據(jù)得：8.36N.cm=0.0836N.m綜上所述，快速空載啟動所需力矩： =1.31+0.0048+0.0053=1.32N.m 切削時所需的力矩： =0.05+0.0048+0.0053+0.0836=0.14N.m 快速進給時所需的力矩： =0.0048+0.0053=0.01 N.m 對數(shù)控機床而言，因為動態(tài)性能要求較高，所以電動機例句主要是用來產(chǎn)生加速度的，而負載荷力矩占得比例很小。一般都是小于電動機的力矩的10%-30%,所以通過選擇點機，要使快速空載啟動力矩小于電動機的最大力矩，M<,為電機電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩，=，大慣性伺服電機=10。.由以上分析計算可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動的時候： =13.2N.m3.9.3步進電動機的選擇換算成功率： 由上式得： P=2nM/60 其P為功率單位為瓦，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓米 根據(jù)以上力矩及功率計算結(jié)果，可知所選電機滿足要3.10橫向滾動直線導軌3.10.1滑動導軌的特點滑動導軌的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和抗振性良好；缺點是磨損快。為了提高耐磨性，國內(nèi)外主要采用鑲鋼滑動導軌和塑料滑動導軌。 滑動導軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等。1鑄鐵 鑄鐵有良好的耐磨性、抗振性和工藝性。常用鑄鐵的種類有：（1）灰鑄鐵 一般選擇HT200，用于手工刮研、中等精度和運動速度較低的導軌，硬度在HB180以上； （2）孕育鑄鐵 把硅鋁孕育劑加入鐵水而得，耐磨性高于灰鑄鐵； （3）合金鑄鐵 包括：含磷量高于0.3的高磷鑄鐵，耐磨性高于孕育鑄鐵一倍以上；磷銅鈦鑄鐵和釩鈦鑄鐵，耐磨性高于孕育鑄鐵二倍以上；各種稀土合金鑄鐵，有很高的耐磨性和機械性能；鑄鐵導軌的熱處理方法，通常有接觸電阻淬火和中高頻感應淬火。接觸電阻淬火，淬硬層為0.150.2mm。硬度可達HRC55。中高頻感應淬火， 淬硬層為23mm，硬度可達HRC4855，耐磨性可提高二倍，但在導軌全長上依次淬火易產(chǎn)生變形，全長上同時淬火需要相應的設備。2鋼 鑲鋼導軌的耐磨性較鑄鐵可提高五倍以上。常用的鋼有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整體淬硬處理，硬度為5258HRC；20Cr、20CrMnTi、15等滲碳淬火，滲碳淬硬至5662HRC；38C rMoAlA等采用氮化處理。3有色金屬 常用的有色金屬有黃銅HPb59-l，錫青銅ZCuSn6Pb3Zn6，鋁青銅ZQAl9-2和鋅合金ZZn-Al10-5，超硬鋁LC4、鑄鋁ZL106等，其中以鋁青銅較好。4塑料 鑲裝塑料導軌具有耐磨性好(但略低于鋁青銅)，抗振性能好，工作溫度適應范圍廣(-200+260)，抗撕傷能力強，動、靜摩擦系數(shù)低、差別小，可降低低速運動的臨界速度，加工性和化學穩(wěn)定件好，工藝簡單，成本低等優(yōu)點。目前在各類機床的動導軌及圖形發(fā)生器工作臺的導軌上都有應用。塑料導軌多與不淬火的鑄鐵導軌搭配。導軌的使用壽命取決于導軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法、以及使用與維護。提高導軌的耐磨性，使其在較長時期內(nèi)保持一定的導向精度，就能延長設備的使用壽命。常用的提高導軌耐磨性的方法有：采用鑲裝導軌、提高導軌的精度與改善表面粗糙度、采用卸荷裝置減小導軌單位面積上的壓力(即比壓)等3.10.2滑動導軌的設計：一作用力合作用點位置，作用力方向和作用點的位置唏噓合理安置。一邊導軌傾斜的力矩盡量小。否則會使導軌中的摩擦力增大，磨加劇，從而降低導軌的靈活性和導向精度。嚴重時甚至還可能卡死，不能正常工作。1. 作用在運動件上的推力有三種情況： 1.推力通過運動件在軸線2.推力作用點在運動件的軸線上。但推力的方向與軸線成一夾角3.推力平行于運動件的軸線上對于第一種情況，導軌鎮(zhèn)南關(guān)的摩擦力只受到載荷及運動件本身重量的影響，推力不會產(chǎn)生附加摩擦力。猶豫結(jié)構(gòu)上的限制，實際的結(jié)構(gòu)中往往出項第二第三中情況。為了保證導軌的靈活性，要對導軌進行驗算，在已知的條件先，確定各部分的集合尺寸。推力F與運動件軸線組成夾角a,如圖所示推力F的作用將使運動件產(chǎn)生傾斜，從而使運動件與承導體的倆點處壓緊， 設正壓力分別為 .，相應摩擦力，作用間的距離為L，軸向阻力為 根據(jù)靜力平衡條件,運動件的直徑較小時，上式中含有d的各項可以略去?？山獾茫河苿舆\動件，則必須使若要保證不卡死的條件是： 由此，可得到當推力F與運動件有一夾角a時，運動件正常工作的條件是 為當量摩擦系數(shù)在燕尾形和三角形導軌中:-滑動摩擦系數(shù)-燕尾輪廓角與三角底角二選與運動件軸線與軸線相距h，圖中為軸向阻力和為反作用力，為當量摩擦系數(shù)，根據(jù)靜力平衡條件解得：推動運動件則必須：保證運動件不卡死條件即：為了保證運動靈活，可取值當取f=0.25時，則有：對圓柱形導軌：對矩形導軌：對燕尾形或三角形導軌：在本設計的導軌中：h=200mm L=360 因此：符合相關(guān)要求. 結(jié) 論本次設計的是橫向進給機械部分改造，完成了尺寸計算及結(jié)構(gòu)設計，并對其進行一系列的校核，各項性能指標完全滿足要求，說明設計的結(jié)構(gòu)是合理的。然后選擇軸承和電機。由于專業(yè)知識的限制，無法對復雜的數(shù)控系統(tǒng)進行設計，但是，通過選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)，進行選購即可。數(shù)控機床是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的巨大源動力，它給機械制造業(yè)帶來了高倍率的效益增長和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性，高性價比的CNC系統(tǒng)具有豐富的功能，為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件。同時，也給數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。因此，研究一臺數(shù)控車床對現(xiàn)代加工具有重要的意義。數(shù)控車床具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、故障率低、維修簡單方便、效率高、操作編程簡單等諸多優(yōu)點，所以數(shù)控車床在很多加工行業(yè)都會成為應用的主體，隨著數(shù)控技術(shù)和機床行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控車床將有著廣闊的發(fā)展前景。 致 謝眨眼間，大學生活就在本論文的完成之際即將宣告結(jié)束。四年的不斷學習，不僅是為了今天的畢業(yè)設計，也是為今后走上工作崗位作了準備。在設計成過程中，感謝很多人的幫助和指點，首先我要感謝我的母校的辛勤培育，感謝院系各位老師的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。 本次設計是在我的導師教授的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，李老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，在此，謹向鄧朝暉教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。此外，在畢業(yè)設計過程中，也得到了其他老師和同學的幫助，設計任務一直在很好的氛圍中進行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向設計中所有提供過幫助的人表示感謝！