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文档简介
目录一、总体设计方案的确定.21、工作台总体结构的确定.22、传动方案的确定.2二、机械部分设计计算.31、纵向进给系统设计计算.3(1)、切削力计算.3(2)、滚珠丝杆设计计算.4(3)、齿轮及转矩的有关计算.52、横向进给系统设计计算.8(1)、切削力计算.8(2)、滚珠丝杆设计计算:.8(3)、齿轮及转矩的有关计算.103、步进电机的选择.12(1)、纵向进给系统的电机的确定:.12(2)、横向进给系统步进电机的确定:.124、滚动导轨的选择.13(1)、摩擦力计算:.13(2)、寿命计算:.13三、数控部分设计及编程.14四、参考文献:.23一、总体设计方案的确定本次数控改造属于经济型的改造,为降低生产成本,在满足使用要求的前提下,对机床的改动要尽量的少.故确定总体设计方案如下:采用MSC-51单片机对数据进行计算处理,由I/O接口输出步进脉冲驱动步进电机,经一级齿轮减速后,带动滚珠丝杠转动,从而实现数控平台的纵向、横向进给运动。方案如下:1、工作台总体结构的确定初步采用(1)、步进电机2个(X、Y向分别控制)(2)、滚珠丝杆2套,由于所受的力以及行程长短不一样,所以要分别选择计算(3)、滚动导轨:双导轨、四滑块(分别为X、Y向,长短选择不同)(4)、带有三条“”槽的工作台面2、传动方案的确定步进电机(是否需要齿轮减速装置?减速比取多少?)滚珠丝杆工作台X、Y方向满足:stepmYX/2二、机械部分设计计算1、纵向进给系统设计计算已知条件:工作台重量:W=800N时间常数:T=25ms滚珠丝杆基本导程:L0=6mm行程:S=320mm脉冲当量:stepm/2步进角:step/75.0快速进给速度:min/1maxm电机功率:N=1.5kw(1)、切削力计算由机床设计手册可知,切削功率KNNc查机床说明书,得电机功率N=1.5kw;系统总效率6.05;系统功率系数K=0.96。则WNc936.096.065.05.16120zFNc;NcFz6120式中切削线速度V=100m/min主切削:NkgfFz83.527283.57100936.06120由金属切削原理可知,主切削力:FzYXPFzzKfaCFFzFz,1ZFX75.0ZFY,1ZFK则可计算出FZ如下所示:pamm111222fmm0.10.20.30.10.20.3ZF(N)33456276266811241524查表,可知当FZ=562.3N时,切削力深度1pamm,走刀量mmf2.0从机械设计手册中可知,在一般外团圆车削时;zxFF1.1,zyFF7.0即:NFFzx11.63083.5721.11.1NFFzy98.40083.5727.07.0(2)、滚珠丝杆设计计算:对于矩形槽:)(WFfKFPzxK=1.15,摩擦系数f=0.16NP3.944)80083.572(16.011.63015.11)、强度计算:寿命值:61060iiiTnL;001000DLvfLnfni取工件直径:D=80mm;查表T1=15000h110001000.213.3/min3.14806nr166013.31500011.9710L最大动负载:HwfPfLQ31查表:2.1wf;1Hf33111.97944.31.212549.6wHQLPffN根据Q选择滚珠丝杆型号:CMD25042.5E其额定动载荷Q=14462N,所以强度足够用。d1=22.5mm。螺母长度L=71mm,余程le=16mm,螺纹长度l=320+71+216=423mm.2)、效率计算:根据机械原理,丝杆螺母副的传动效率:)(tgtg其中摩擦角10,螺旋升角253因此:953.0)10253(253)(tgtgtgtg3)、刚度验算:受工作负载P引起导程变化量:EFPLL01L0=6mm=0.6cm,E=20.6106N/cm2220225.22dF60126944.30.66.91102.2520.6103.142PLLcmEF滚珠丝杆受扭矩引起的导程变化2L很小,可忽略。即1LL寻程变形总误差为:601001006.911011.52/0.6LmmL查表知E级精度丝杆允许的螺距误差(1m长)为mm/15故刚度足够。4)、稳定性验算:由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同,而支承方式不存在问题,故不验算。4)、稳定性验算:由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同,而支承方式不存在问题,故不用验算。(3)、齿轮及转矩的有关计算1)、有关齿
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