资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共38页)
编号：1277651
类型：共享资源
大小：496.39KB
格式：RAR
上传时间：2017-06-17
上传人：天****
IP属地：云南
30
积分
- 关 键 词：
-
c616
数控车床
改造
- 资源描述：
-
C616数控车床改造,c616,数控车床,改造
- 内容简介：
-
1 1 绪论 控设备与技术现状 1 控设备 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以 式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001 年，我国机床工业产值已进入世界第 5 名，机床消费额在世界排名上升到第 3 位，达 美元，仅次于美国的 美元，消费额比上一年增长 25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈 逐年上升态势， 2001 年进口机床跃升至世界第 2 位，达 美元，比上年增长 近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等，出口的数控机床品种以中低档为主。 控技术 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业 ）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，有什么劳动资料生产” 。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用的数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装 2 备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以 数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（ 1）机械制造技术；（ 2）信息处理、加工、传输技术；（ 3）自动控制技术；（ 4）伺服驱动技术；（ 5）传感器技术；（ 6）软件技术等。 我国数控技术和产业化发展的战略思考 一 、战略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移 中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源。环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达 国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，多我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。 二 、发展战略 从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。 强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数 3 控技术、铣床、高速高精高性能数控机床、典型 数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、买得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。 在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控 产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。 控机床发展概况 2 1949 年，美国帕森公司与美国空军合作，研制了一种计算装置，用于满足日益复杂的飞机叶片的自动加工，于是，帕森公司首先提出了机床数字控制的概念。在半个世纪里，数控技术经历了电子管数控系统、晶体管数控系统、集成电路数控系统到微型计算机数控系统（ 个阶段。 现代数控技术是 20 世纪 70 年代发展起来的机床控制新技术，它综合了微电子技术、计算机技术、现代控制技术、传感器检测技术、信息处理技术和机械制造技术，是先进制造技术的核心 。而采用数控技术的典型产品 数控机床是机电工业的重要基础装备，是汽车、石化、电子等支柱产业现代化的重要手段。 从 20世纪 80 年代开始，我国的数控机床在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，到 1995年底，我国数控机床的可供品种已超过 300种，其中数控车床占 40%以上。 控机床的一般原理 一 、数字控制的基本概念 数字控制（ 简称为数控，是一种自动控制技术， 4 是用数字化信号对控制对象加以控制的一种方法。数字控制是相对于模拟控制而言的，数字控 制系统中的控制信息是数字量，而模拟控制系统中的控制量是模拟量。数字控制与模拟控制相比有许多优点，如可用不同的字长表示不同精度的信息，可对数字化信息进行逻辑运算、数学运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，而不用改动电路或机械机构，从而使机械设备具有很大的“柔性”。因此数字控制已被广泛用于机械运动的轨迹控制和机械系统的开关量控制，如机床的控制、机器人的控制等。 数字控制的对象是多种多样的，但数控机床是最早应用数控技术的控制对象，也是最典型的数控化设备。数控机床是采用了数控技术的机床 ，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟（ 五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其它符号编码指令规定的程序。 定义中所提的程序控制系统，就是数控系统（ 数控系统是一种控制系统，它自动输入载体上事先给定数字量，并将其译码，在进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作和加工零 件。最初的数控系统是由数字逻辑电路构成的专用硬件数控系统。随着微型计算机的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代之的是计算机数控系统（ 称 统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。由于计算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而具有真正的“柔性”，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。 二、 数控机床的组成 数控机床是典型的数控化设备，它一般由信息载体、计算机数控系统、伺服系统和机床四部分 组成，如图 1 计 算 机 数 控 系 统 伺 服 系 统 机 床信 息 载 体 图 1数控机床的组成 5 1. 信息载体 信息载体又称控制介质，用于记录数控机床加工一个零件所必需的各种信息，如零件加工位置数据、工艺参数等，以控制机床的运动，实现零件的机械加工。常用的信息载体有穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等，并通过相应的输入装置将信息输入到数控系统中。数控机床也可采用操作面板上的按钮和键盘将加工信息直接输入，或通过窜行口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。高级的数控系统可能还包括一套自动编程机或者 统。由这些设备实现编制程序、输入程序、输入数据以及显示、模拟显示、存储和打印等功能。 2. 计算机数控系统 计算机数控系统是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息，经计算和处理后去控制机床的动作。它由硬件和软件组成。硬件除计算机外，其外围设备主要包括光电阅读机、 盘、棉板、机床接口等。光电阅读机是输入系统程序和零件加工程序； 盘用于输入操作命令及编辑、修改程序段，也可输入零件加工程序；操作面板可供操作人员改变操作方式、输入整定数据、启停加工等；机床接口是 计算机和机床之间联系的桥梁，机床接口包括伺服驱动接口及机床输入 /输出接口。伺服驱动接口主要是进行数 /模转化，以及对反馈元件的输出进行数字化处理并记录，以供计算机采样；机床输入 /输出接口是用于处理辅助功能。软件由管理软件和控制软件组成。管理软件主要包括输入输出、显示、诊断等程序；控制软件包括译码、刀具补偿、速度控制、插补运算、位置控制等部分组成。数控装置控制机床的动作可概括为： （ 1）机床主运动，包括主轴的启动、停止、转向和速度选择等 ； （ 2）机床的进给运动，如点位、直线、圆弧、循环进给的选择，坐标方向进给 速度的选择等； （ 3）刀具的选择和刀具的补偿（长度、半径）； （ 4）其它辅助运动，如各种辅助操作，工作台的锁紧和松开，工作台的旋转与分度和冷却泵的开、停等。 3. 伺服系统 它是数控系统的执行部分，包括驱动机构和机床移动部件，它接受数控装 6 置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。伺服电动机可以是步进电机、电液马达、直流伺服电机或交流伺服电机。 4. 机床 它是用于完成各种切削加工的机械部分，是在普通机床的基础上发展来的，但也做了很多改进和提高，它的主要特点是： （ 1） 由于大多数数控机床采用了高性能的主轴和伺 服传动系统，因此数控机床的机械传动结构得到了简化，传动链较短； （ 2） 为了适应数控机床连续地自动化加工，数控机床结构具有较高的动态刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形较小； （ 3） 更多的采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等； （ 4）不少数控技术还采用了刀库和自动换刀装置以提高机床各种效率。 三、 计算机控制系统的工作原理 输入给数控系统的有零件加工程序、控制参数和补偿数据等。 输入的程序段含有零件的轮廓信息（起点、终点、直线还是圆弧等）、要求的加工速度以及其它的辅助信息（换 刀、换档、冷却液开关等）。计算机依靠译码程序来识别这些符号，将加工程序翻译成计算机内部能识别的语言。 数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度计算是解决该加工数据段以什么样的速度运动的问题。加工速度的确定也是一个工艺问题。数控系统仅仅是保证这个编程速度的可靠实现。另外，辅助功能如换刀、换档等亦在这个程序中实现。 即根据给定的曲线类型（如直线、圆弧或高次曲线）、起点、终点以及速度，在起点和终点之间进行数据点的密化。计算机数控系统的插补功能主要由软件来实现，目前主要有两类插补方法：一 是脉冲增量插补，它的特点是每次插补运算结束产生一个进给脉冲；二是数字增量插补，它的特点是插补运算在每个插补周期进行一次，根据指令进行速度计算出一个微小的直线数据段。 将计算机送出的位置进给脉冲或进给速度指令，经变换和放大后转化为伺服电机（步进电机或交、直流伺服电机）的转动，从而带动机床工作台移动。 7 当一个数据段开始插补时，功能程序即着手准备下一个数据段的读入、译码、数据处理。即由它调用各个功能子程序，且保证一个数据段加工过程中将下一个程序段准备就绪。一旦本数据段加工完成，即开 始下一个数据段的插补加工。整个零件加工就是在这种周而复始的工程中完成。 床数控系统的分类 机床数控系统的种类很多，为了便于了解和研究，可以从不同的角度对其分类。可以按伺服系统的控制方式，机床的运动轨迹，数控系统功能水平分类。一般地，按伺服系统的控制方式进行分类。 伺服系统包括驱动机构和机床移动部件，它是数控系统的执行部分，按其控制原理可分为以下三类。 典型的开环伺服系统如图 1示，是采用步进电机的伺服系统。对于数控装置发 来的每一个进给脉冲经驱动线路放大并驱动步进电机转动一个步距（即一个固定的角度，如 再经减速齿轮带动丝杠旋转，并通过丝杠螺母副传东工作台的移动。可以看出工作台的移动量与进给脉冲的数量成正比。显然这种开环系统的精度完全依赖于步进电机的步距精度及齿轮、丝杠的传动精度。它没有测量反馈矫正措施，所以对高精度的数控机床往往不能满足要求，但开环系统的结构简单、调试容易、造价低，在数控机床的发展过程中占有一定的重要地位，现在仍普遍采用。 数 控 装 置 放 大 步 进 电 机 减 速 齿 轮 丝 杠 螺 母 工 作 台图 1环伺 服系统方框图 2. 半闭环控制系统（ 如图 1示，采用装在丝杠上的角位测量丝杠或电机轴的转动量间接地测量工作台的移动量。它的优点就是不论工作台位移的长短，角位移测量元件制成 360 可循环使用。 8 数 控装 置伺 服电 机放大减 速齿 轮工作台比 较装 置测 量装 置测 量装 置丝 杠螺 母图 1半闭环伺服系统方框图 半闭环的意思就是用丝杠（或电机轴）的转动量与数控装置的命令相比较（闭环），而另一部分丝杠螺母工作台的位移 量不受闭环控制（开环），故称为半闭环。显然，从理论上讲，半闭环的精度低于闭环，但半闭环调试方便，稳定性好，角位移的测量元件简单、价廉，所以配备传动精度较高的齿轮、丝杠的半闭环系统得到广泛应用。 如图 1示，采用直线位移测量元件，测量机床移动部件工作台（主轴箱）的位置并将测量结果送回与数控装置命令的移动量相比较，二者不相等而有差值时，将此差值放大外控制伺服电机带工作太继续移动；直至测量值与命令值相等差值为零或接近于零时停止移动。从理论上讲，闭 环伺服系统的精度取决于测量工作台的精度，但实际上机床的结构、传动装置以及传动间隙等非线形因素都会影响精度，严重的还会使闭环伺服系统的品质下降甚至引起振荡。 数 控装 置比 较装 置放 大丝 杠螺 母减 速齿 轮伺 服电 机测 量 装 置工 作 台图 1闭环伺服系统方框图 9 内数控机床的特点 1 术含量高的产品占据主导地位 例如：全长 33 公里的上海磁悬浮快速列车线，是“十五”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的 2550 根轨道梁是整个工程的最关键部分，对加工轨道梁的精度提出了相当高 的要求。前年年初，沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期 6 个月、标的 6200 万元在磁悬浮轨道专用数控机床项目公开招标中折挂，并于 8 月低将一次性验收合格的 8 台数控镗铣床组成的轨道梁生产线一次试车成功，目前这套铣镗加工中心已加工出轨道梁 1100 根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好了基础。 2. 数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高 2001 年国内数控金切机床产量已达 台，比上年增长 金切机床产值数控化率从 2000 年的 高到 2001 年的 3. 数控机床发展的关键配套产品有了突破 今年来通过政府的支持，数控机床配套生产得到了快速发展，如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台；烟台第二机床附件厂开发了为数控龙门镗铣床、数控落地镗铣床及数控锻压设备等 30多个系列 100多个品种的数控配套产品。 国外数控机床状况分析 1 1998 年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70%，我国为 60%。目前世界数控机床消费额趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。 随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的 工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是 10 远远不够的，工厂、车间的最底层加工设备 数控机床不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的 比较“虚”没有能够真正地 解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例；第二就是所拥有的数控机床必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。 以 代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统，在这些系统中，除了传统的 备有以太网，为数控机床联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监 控、远程诊断。 控机床的发展预测 1 1. 数控机床推广应用逐步由经济型为主普及型为主转变 据预测分析，到 2006 年我国机床的数控化率为 到 2010 年将达到 经济型所占比重继续减少，普及型所占比重继续增长，高级型的需求缓慢增长。 2. 数控金切机床的构成比逐渐趋于合理 数控机床工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效数控机床的需求增长，这将导致数控机床拥有量和市场消费量中各类数控机床的构成比不同于传统的机床构成比。 3. 数控机床的应用由单机向 单元（系统）方向发展 目前欧、美、日等国应用 很普遍，柔性制造单元已占数控机床销售量的 30%以上。而我国 拥有量不足 50 套，相当于日本 80 年代的水平，占数控机床消费额不到 5%。 4. 出口前景良好 1998年及前几年我国机床工具的出口额徘徊在 5亿美元左右， 2000年上升到 着东南亚经济复苏和我国出口多极化市场的形成和巩固，以及我国加入 后几年我国机床出口将实现平稳、持续增长。预计到 2006 11 年出口创汇可达到 12亿美元。 本文的选题及主要研究内容 文的选题 对 要研究内容 程） 2 机械部分改造 计方案的确定 利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对 通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现 。其改造后结构原理示意图如图 2示。 单片微型机接口接口接口光 电 耦 合光 电 耦 合主 轴 脉 冲 发 生 器功 率放 大器纵 向 步 进 电 机横 向 步 进 电 机变 速 箱变 速 箱滚 珠 丝 杆滚 珠 丝 杆功 率 放 大 交 流 控 制 电 动 机 电 动 刀 架图 2 12 操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动 2 台步进电机，按规定的方向、速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。换刀时，微机发出换刀信号，刀 架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至一定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。 20 械部分改造 4 向进给系统的计算与设计 1. 纵向进给系统的设计 经济型数控车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。步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图2 13 加 工 工 件 图 纸 程 序 编 制 手 工 输 入 控 制 计 算 机功 率 放 大 器步 进 电 机变 速 箱变 速 箱步 进 电 机变 速 箱图 2控改造的总体方案示意图 2. 纵向进给系统的设计计算 已知条件： 工作台重量： W=750N 时间常数： T=28 滚珠丝杠基本导程： 0L=8程： S =700冲当量 : p=步距角： =快速进给速度： 1) 切削力计算 由机床设计手册可知，切削功率 （ 2 式中 N 电机功率，查机床说明书， N=4 主传动系统总效率，一般为 K 进给系统功率系数，取为 K= 14 则： 因为 6120/（ 2 所以 6120式中 v 切削线速度，取 v=100m/ 主切削力 6120 00=kg f） =N） 由金属切削原理可知，主切削力 （ 2 查表得： 88 =1880 则可计算 表 2 表 2算结果 ）（ 2 2 3 3 3 f（ （ 1125 1524 1891 1687 2287 2837 当 1520N 时，切削深度p=2刀量 f =此参数作为下面计算的依据。 从机床设计手册中可得知，在一般外圆车削时： （ （ （ 2 取： 15 2) 滚珠丝杠设计计算 1)传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副传动的效率为 =常规的丝杠螺母副提高 3 4 倍（滑动丝杠效率为 因此，功率消耗只相当于常规丝杠螺母副的 1/4 1/3。 2)给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空程死区，定位精度高，刚度好。 3) 启动力矩小，运动平稳，无爬行现象，传动精度高，同步性好。 4) 有可逆性，可以从旋转运动换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主传动。 5)磨损小，使用寿命长，精度保持好。 6) 不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于重力的作用，下降时当传动 切断后，不能立刻停止运动，故常需添加制动装置。 根据机械工业部标准滚珠丝杠副精度的规定，滚珠丝杠副按其使用范围及要求分为六个等级，即 C,D,E,F,G,余一次逐级降低 各种类型数控机床对滚珠丝杠副精度的要求如表 2 2珠丝杠 副精度要求表 机 床 种 类 坐 标 方 向 X Y Z W 开 环 系 数控压力机 标准级 标准级 数控绘图机 标准级 标准级 数控车床 标准级 精密级 标准级 数控磨机 精密 级 精密级 16 统 数控线切割机 精密级 精密级 数控钻床 标准级 普通级 标准级 数控铣床 标准级 标准级 标准级 数控镗床 精密级 精密级 精密级 标准级 数控坐标镗床 精密级 超精密级 精密级 超精密级 精密级 超精密级 精密级 自动换刀数控机床 精密级 超精密级 精密级 超精密级 精密级 超精密级 标准级 坐标镗床、螺纹磨床 精密级 超精密级 精密级 超精密级 精密级 超精密级 精密级 普通机床、通用机床 普通级 普通级 普通级 滚珠丝杠副的精 度包括各元件的精度和装配后的综合精度，其中包括导程误差，丝杠大径对螺纹轴线的径向圆跳动，丝杠和螺母表面粗糙度，由预加载荷时螺母安装端面对丝杠螺纹轴线的圆跳动，有预加载荷时螺母安装端面对丝杠螺纹轴线的径向圆跳动以及滚珠丝杠公称直径尺寸变动量等。 在开环数控机床和其他精度机床中，滚珠丝杠的精度直接影响定位精度和随动精度。对于闭环系统的数控机床，丝杠的制造误差使得它在工作时负载分布不均匀，从而降低承载能力和接触刚度，并使预紧力和驱动力矩不稳定，因此传动精度始终是滚珠丝杠的最重要的质量指标。 轴向力： ）（ X （ 2 式中 K= f =为 则 P=00） =) 强度计算： 17 寿命值 66 0 / 1 0i i iL n T （ 2 / 1 0 0 0 /i o on n f L v f D L主 （ 2 取工件直径 D=80表得 5000h 则： 000 100 80 6=20r/0 20 15000/ 610 =18 最大动负载 Q= 2 查表得： 运转系数 硬度系数 =1 则 Q=318 1 据最大动负载 选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取 F 1C B 系列，滚珠丝杠直径选为 32号为F 1C 6E ，其额定动载荷是 10689N，所以强度足够用。 2) 效率计算： 根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率 为： /tg （ ） （ 2 式中 摩擦角 =10 螺旋升角 =325 则 ）（ 01523/523 =) 刚度验算： 滚珠丝杠受工作负载 01 （ 2 式中 0L=6 18 E=610 2/滚珠丝杠截面积 22/ 2 2 . 8 0 3 1 / 2 3 . 1 4 （ ） （ ） 则 261 0 3 2 5 0 ）（ 滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量 2L 很小，可忽略，即： 1 。所以： 导程变形总误差为 00 60 查表知 E 级精度丝杠允许的螺距误差（ 1 15m/m，故刚度足够。 4）稳定性验算： 由于机床原丝杠直径为 32承方式不变， 所以稳定性不存在问题，不在验算。 (3) 齿轮及转矩的有关计算 1) 有关齿轮计算 传动比 / 3 6 0 0 . 7 5 6 / 3 6 0 0 . 0 1 1 . 2 5 故取 1Z =32 2Z =40 m=2 b=20 =20 432211 040222 82 *11 42 *22 2) 转动惯量计算 工作台质量折算到电机轴上的转动惯量： p 80 2221 ）（）（ 丝杠的转动惯量： 224444 8 19 齿轮的转动惯量： 4 4 2 21 7 . 8 1 0 6 . 4 2 2 . 6 1 7 . 2 6 . 1 7 k g c m N c m 4 4 2 22 7 . 8 1 0 8 2 6 . 3 9 . 6 3 . 9 k g c m N c m 电机转动惯量很小可忽略。 因此，总的转动惯量： 8 ）（）（ = 22 2 3) 所需转动力矩计算： 快速空载启动时所需力矩 + 最大切削负载时所需力矩 + 快速进给时所需力矩 + 式中 空载启动时折算到电机轴上的加速力矩； 折算到电机轴上的摩擦力矩； 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩； 切削时折算到电机轴上的加速度力矩； 折算到电机轴上的切削负载力矩。 0 4（ 2 当 M i n/ 0 0/0m a xm a x g a 64 0 m a x 20 当 M 01 0 0 0/1 0 0/00 t m 410 /cm f 2/2/ 000 当 =f =0 . 1 6 8 0 0 . 6 / 2 3 . 1 4 0 . 8 1 . 2 5 = = 当0=o=1/3 ： 22000 ）（）（ = /2t x L i = 以，快速空载启动所需力矩 m a xa f M M =削时所需力矩： a t f o M M M =速进给时所需力矩 M =以上分析计算可知： 所需最大力矩 生在快速启动时， 21 g a x 向进给系统的计算与设计 1. 横向进给系统的设计 经济型数控改造的横向进给系统的设计比较简单，一般是步进电机经减速 后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高转动精度，如图 2 2. 横向进给系统的设计计算 由于横向进给系统的设计计算与纵向类似，所用到的公式不在详细说明，只计算结果。 已知条件： 工作台重量： W=3000N 时间常数： T=25 滚珠丝杠基本导程： 0L=4行程： S =190冲当量 : p=步距角： =快速进给速度： 1m/1) 切削力计算 横向进给量为纵向的 1/2 1/3，取 1/2，则切削力约为纵向的 1/2。 1/2 切断工件时： g （ 2）滚珠丝杠设计计算 1)强度计算： 对于燕尾型导轨： ）（ Y （ 2 取 K= f =22 则 P=0） =命值 5 0 0 0156010/60 66 最大动负载 Q= Nk g 根据最大动负荷 Q 的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取 列，滚珠丝 杠公称直径为 20号为 0 4，其额定动负荷为 5393N，所以强度足够用。 2) 效率计算： 螺旋升角 =338，摩擦角 =10 则传动效率由公式（ 2 1833(/833 3) 刚度验算：由公式（ 2滚珠丝杠受工作负 载 1L = 10 4/610 610 珠丝杠受扭矩引起的导程变化量 2L 很小，可忽略，即： 1 所以，导程变形总误差为 =100 L/00 610 /m/m 查表知 1 15 m/m，故刚度足够。 4) 稳定性验算： 由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相同，而支承方式由原来的一端固定、一端悬空，变为一端固定，一端径向支承，所以稳定性增强，故不再验算。 (3) 齿轮及转矩有关计算 1)有关齿轮计算 传动比 0 0 0/ 0/0 故取 23 1 18Z 2 30Z 2m 20b =20 1 36d 2 60d 1 40ad 2 64ad 48 2)转动惯量计算 工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 2 2 2( 1 8 0 / ) ( 1 8 0 0 . 0 0 5 / 3 . 1 4 0 . 7 5 ) 3 0 1 / 1 0 0 0 . 0 4 3 9 k g c m 丝杠的转动惯量 4 4 27 . 8 1 0 2 5 0 0 . 6 2 4 k g c m 齿轮的转动惯量 4 4 214 4 227 . 8 1 0 3 . 6 2 0 . 2 6 2 8 1 0 6 2 2 . 0 2 2 k g c mJ k g c m 电机转动惯量很小可忽略，因此，总的惯量 2 2 2211 / ( ) ( 3 / 5 ) ( 0 . 6 2 4 2 . 0 2 2 ) 0 . 2 6 2 0 . 0 4 3 9 1 . 2 5 8 Z tJ i J J J J k g c m 3) 所需转动力矩计算 m a x m a x / 1 0 0 0 5 / 3 / 4 4 1 6 . 7 / m i v i L r 44m a x m a x 1 0 / 9 . 6 1 . 2 5 8 4 1 6 . 7 1 0 / 9 . 6 0 . 0 2 5 0 . 2 1 8 4 . 2 . 2 3 n T N m k g f c m / 1 0 0 0 / 1 0 0 0 1 0 0 0 . 1 5 5 / 3 . 1 4 6 0 4 3 3 3 . 1 7 / m i nt i o on n f L v f i D L r 主41 . 2 5 8 3 3 . 1 7 1 0 / 9 . 6 0 . 0 2 5 0 . 0 1 7 4 . 0 . 1 7 7 5 m k g f c m g 22(1 ) / 6 3 8 . 1 9 0 . 4 3 (1 0 . 9 ) / 6 3 . 1 4 0 . 8 5 0 . 1 1 6 . 0 . 0 1 1.o v o L i k g f c m N m / 2 3 8 . 1 9 0 . 4 3 / 2 3 . 1 4 0 . 8 5 1 . 8 2 4 . 0 . 1 7 9 .t y L i k g f c m N m 所以，快速空载启动所需转矩 24 m a M M =削时所需力矩： a t f o M M M =速进给时所需转矩： M =上计算可知：最大转矩发生在快速启动时 m a x 2 . 6 3 3 . 2 6 . 3 3 k g f c m N m 3 电气部 分改造 进电机选用的基本原则 4 合理选用步进电机是比较复杂的问题，需要根据电机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍如下： 步矩角应满足： 式中 i 传动比； 系统对步进电机所驱动部件的最小转角。 步进电机的精度可用步矩误差或积累误差衡量。积累误差 是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用积累误差衡量精度比较实用。所选用的步进电机应满足 sm 式中 步进电机的积累误差； s 系统对步进电机驱动部分允许的角度误差。 25 为了使步进
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号