【JG034】X62W数控铣床的数控化改造设计[KT+FY]
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【JG034】X62W数控铣床的数控化改造设计[KT+FY],jg034,x62w,数控,铣床,改造,设计,kt,fy
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郑州科技学院 本科毕业设计 （外文翻译） 题 目 普通 床的数控化改造设计 学生姓名 李博 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 08 级本科（ 6）班 学 号 200833164 院 （系） 机械工程学院 指导教师（职称） 朱永刚 畅静文 （讲师） 完成时间 2012 年 5 月 16 日 NC NC of ur 200000 of is to 0% of in 6 of 0% 6 go on of of In of is on of of of be to to an / 28, as of to 8is at of 2 n s to of in to a in in an in of to AG of In as a is in As of a s to In of a a NC In of in s US of in up of C C as of of on a C is NC be s NC ( 1 ) of a As s ( 2) NC is a RT be C C 2 4 ( 3) NC As a of of of is NC A WK is of of it is of NC is to of s in of is a a of to a of on a of NC a of be of NC a to C is of to 3 C of as .1 is a C it be is as it of is , is is is of to in a of on of to C is on on or of or to of 3 / , as .5 m / s, so is to of be is to is C, DC C C C of to C C of is is DC 20000 AC - 30000 ) in to C C to DC C is s is to C 3.2 a of of TD a of or In s of A of is of NC to of is a of is do of is to to as to to or at TD or to to C of to of at to to in of C so to to of in to of to TD 3.3 n to be by or to in of 3.4 n of is is of If to NC of of to of NC NC is PU a is as he in of of to In a on a At of to a he is to PU a / A to At of in in of If / V a 床数控化改造 我国现有机床 320 多万台，这些机床技术状况老 化严重，据统计，全国 30%左右设备在 16 年以上，其中近 30%的役龄超过了 26 年，这些都说明目前我国还没有走上主要依靠科技进步对机床进行改造的轨道。另外，随着科技的进步，生产依赖于设备的程度日益增大，企业的产量、质量、效率、成本、安全及环境保护和劳动情绪都受设备的制约，实现企业的现代化己势在必行。但据资料介绍，我国的金属切削机床年产量仅占同类设备拥有量的 1/28，如将每年生产的全部机床用来更换旧机床需要 28 年所以，我国目前解决设备技术进步的主要途径是机床改造。 当今世界，工业发达国家对机 床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在 20 世纪 80 年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。较著名的控制系统有 :日本 列、 列、列、 列、日立系列、德国 列、 列、列、 列、美国 B)系列、 国 列、意大利 列、西班牙 列、瑞士的 列、国产系列等。 在美国、日本和德国等发达国家，它们将机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个 “ 永恒 ” 的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，己形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机 床改造业称为机床再生(。从事再生业的著名公司有 :程公司、 宝 )服务集团、 备公司等。美国得宝公司己 在中国开办公司。在日本机床改造业称为机床改装 (。从事改装业的著名公司有：大限工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 赶上计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度，已成为数控发展的最主要趋势。以第四代计算机的工程结构和微电子工 艺技术为基础，充分利用现有微机的硬件、软件资源，发展总线式、模块式、开放型、嵌入式的柔性数控系统，使之即适合加工复杂零件、分立式机床用的数控系统的组成，又适合未来自动化升级时功能可扩展的要求。 我国数控系统发展具有以下 3 个特征： (l)高档数控系统技术已经突破。如华中 I 型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速进给速度在 s 以上，具有较强的通信、管理功能。 (2)普及型数控系统技术已经成熟。如北京机床研究所的 统，这些系统一般配有 示器，可配置直流和交流司服驱动， 24 轴联动。 (3)经 济型数控系统仍有广阔的市场前景。由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。比较典型的有南京大方的 列。 我国是机床生产大国，又是使用大国。数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不可能花费大量的资金添置许多全新的数控机床，同时大量的通用机床不可能全部淘汰。 因此，把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控化率的有效途径，机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克 服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。 数控改造主要的总体方案应包括以下内容：伺服驱动系统选择，数控装置的选择，电气设备选择， 机械部分设计，数控硬件系统等组成。现分述如下。 服驱动系统 伺服系统作为数控机床的重要组成部分，它的性能优劣直接影响着机床的加工精度，表面质量和生产效率，它基本可以划分为 3 种，即开环、闭环、半闭环。 环系统 开环系统是最简单的伺服系统，步进电机作为开环系统的主要装置，它具有结构简单 (电器控制和驱动电路也简单 )，体积小，重量轻 ，价格便宜，使用维修方便等特点 环系统 闭环系统其结构复杂，技术难度大，测试和维修困难较多，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中。 闭环系统 半闭环系统与闭环系统相似，其位置检测装置不是安装在执行部件上，而是安装在驱动电机的端部或传动杆的端部，间接地测量执行部件的位置或位移量。由于其调速范围宽 (0 1 3r 过载能力强，又采用反馈控制，精度可达 0 01 0 001速为 0 5 m s，因此其性能远优于步进电机开环控制，且反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统稳定性较易保证，比闭环容易实现。因此，采用半闭环系统，是比较稳妥可行的。 、直流伺服电机的比较 闭环、半闭环系统都可以采用交流或直流伺服电机，由于交流调速逐渐扩大了其使用范围，似乎有取代直流伺服的趋势。但交流伺服的控制结构较复杂，技术难度高，普及不广，而且价格高 (直流伺服电机 1 5 2 万元台，交流伺服电机为 2 3 万 台 )此外，相比于直流伺服的大惯量电机，交流伺服电机自 身惯量小，调试时困难大一些，维修时元件来源也较困难。直流伺服电机原理接近于直流电机，控制系统技术也较成熟，普及较广，其主要缺点是体积大，重量大，还要用整流子和电刷，增加了维修工作量。 经过上述比较，综合了成功率、技术难度、精度和投资等因素，决定采用直流伺服半闭环控制。 控装置 数控装置的选择也有多种方案。例如，可以全部自己设计、制作；可以采用单板机或 块控制；可以选用现成的数控装置作少量的适用化改动或配接。在工厂的实际应用中，一般采用以下 2 种解决办法。一种情况是所需的功能和要 求有现成的数控 装置可以满足，这时大多采用买现成产品的方案，因为自行设计制作不但浪费时间，投资也不一定能省，往往投资更多，而且质量也不一定能够保证。另一种情况是买不到现成产品来实现有些特殊功，这时大多采取买性能价格比尽量高的性能接近的装置，然后自行补充或改造，至少也是买 板或工控机、单板机来制作。 根据已选定的直流伺服驱动与加工要求，所配数控装置应能实现闭环 (半闭环 )控制，提供模拟量控制信号，接收半闭环的反馈信号；要能控制三个坐标轴的运动，其中至少需同时控制两轴联动完成圆弧差补；为了在加工中可以使用不同尺寸的刀具， 数控装置应具有刀具的半径和长度补偿功能，以便数控加工中按轮廓编制程序而能适应刀具尺寸的变化，为了适应将来发展的需要及结构清晰，决定采用 板，模块化设计。 它电气装置 在数控化改造中，还需要结合数控装置和伺服驱动的特点配置其它电气部分，包括强弱电信号的变换、传输或必要的处理。其中对输入幸禽出接口要考虑是否有隔离、屏蔽的要求；此外，还要配置所需的电源、各种保护电路、检测显示等辅助电路。 械部分 在设备的数控化改造中，虽然核心部分是数控，涉及较多的是微电子和电气，但绝不是全部。如果忽 视了机械方面按照数控机床的特点进行相应的必要改动，或者在改造中设计制造不尽合理，结果会给数控化改造带来意想不到的困难，甚至可能会因为机械问题而导致失败。 控系统的组成 本 统由 储器模板；伺服电机接口电路板；键盘、显示器接口电路板和开关量输入、输出接口电路板组成。各模板主要功能如下。 储器模板 该板主要进行各种数据运算，在定时器的干预下，定时执行系统程序，协调、管理各部分电路工作。 此外，还具有掉电保护、上电复位以及产生脉冲信号等功能。同时，板上的存储 器，用于存储系统软件，运算结果暂存以及存放零件加工程序。板内的通讯 接口为该板与外设进行通讯提供了方便。 服电机接口电路板 该板是连接伺服电机与 桥梁。 出的控制伺服电机的指令代码，通过该模板的 D A 转换，运算放大后被送入电机驱动源，从而实现对电机的自动控制。同时电机的运转状态，通过检测装置发出的脉冲信号，在该板进行处理后，以代码的形式送入 此调整控制电机的指令，由此构成位移量闭环系统。如果将脉冲信号经 F V 转换，可得速度控制单元的反馈电压，由此构成速度闭环系统。 郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告 课题名称 普通 床数控化改造设计 课题来源 教师拟定 课题类型 导教师 朱永刚 学生姓名 李博 学 号 200833164 专 业 机械设计制造 及其自动化 一、设计的目的 ; 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物 ,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比 ,其优越性是显而易见 ,不仅零件加工精度高 ,产品质量稳定 ,且自动化程度极高 ,可减轻工人的体力劳 动强度 ,大大提高了生产效率 ,特别一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工 ,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。 本毕业设计是以机床改造为主线，通过对数控系统总体方案的拟定，进给伺服系统机械部分设计，计算以及控制系统硬件电路设计，使学生能够综合应用所学的机械，电子和数控方面的知识，从而培养学生具备初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程所遇到的问题能力。通过此次毕业设计使学生树立正确的设计思想，学会运用手册，标准，规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际的能力。本 毕业设计的内容是要实现以下几部分的设计，精密执行机构的设计计算，单片机设计，驱动电路以及数控电器原理设计。并编制机械传动设计计算以及系统程序的编制说明等。 二、设计的要求 采用单片机控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能 三、设计的思路 普通机床的数控化改造是一项综合性的设计内容，包含有机械部分的改造，设计计算，电器部分的再造并绘制原理图，系统控制部分设计。为了使改造顺利进行，并最终达到改造的用要求。现设计先后顺序如下 为配合电气改造而需进行的机械改造，机械部分的 改造要进行大量的测量，设计计算，并绘制改造部件图纸，零件制作等应先期完成。 在改造之前，只有对旧系统电气资料进行充分的消化，才能了解以前的设计思想，才能更好完成新旧系统的衔接与转换。绘制电器原理图。 在机械和电器部分进行改造后，我们要根据机械部分的动作要求，和电器部分的控制需求设计出相应满足要求的数控控制系统。 四、预期成果 完成机械结构总装备图一张（ 进给系统装配图一张（ 自动刀架结构装配图一张（ 编码盘安装部分结构装配图一张（ 数控 系统电气原理图一张（ 五、主要内容： 六、时间安排 2 月 13 日 2012 年 2 月 25 日，调研、搜集相关资料，翻译外文文献，确定设计方案，撰写开题报告； 2 月 27 日 2012 年 4 月 13 日，方案设计、整体机构的设计；设计计算和校核； 4 月 16 日 2012 年 5 月 18 日，结构设计，绘制装配图及零件图； 5 月 21 日 2012 年 5 月 27 日，撰写论文、提交图纸、设计说明书、进行审核、修改； 5 月 28 日 2012 年 6 月 1 日，评阅教师评阅并给出评语和成绩； 6 月 4 日 2012 年 6 月 8 日，上交毕业设计（论文）。 七、 完成设计（论文）所应具备的条件因素 62W 铣床的整体机械结构及控制电路图。 语言程序编写。 图工具进行绘图。 指导教师签名： 日期 普通 床的数控化改造设计 I 普通 床的数控化改造设计 摘 要 我所设计的毕业课题为“普通铣床数控化改造设计”。对于机床的设计来说 ，我首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。对于通用机床我更是查阅了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。 本文在 便性、实用性、可靠性四方面因素出发，对 件及电路设计。使改造后的机床的机械传动部分具有高静态、动 态刚度 ;运动副之间的摩擦因数小，传动无间隙 ;功率大 ;便于操作和维修。 珠丝杠螺母副的设计计算。进给传动系统设计中，拆除纵向、横向、垂向进给箱齿轮，在该处将手轮轴通过一对减速齿轮和纵向、横向及垂向步进电机相连。 数控系统是一个基于 8031单片机的数字型控制系统。采用较小体积的单片机来实现一般的逻辑功能，对进给系统的两个轴进行控制。 关键词 ： 数控化改造；定位精度； 步进电机 ； 滚珠丝杠 ；伺服传动系统 普通 床的数控化改造设计 62W F of I to of at on of to a of on 60W on of of no is to NC of of 普通 床的数控化改造设计 of a of NC is 031 a of to on of 通 床的数控化改造设计 4 目 录 摘 要 . I . 机床数控化改造论证分析 . 错误 !未定义书签。 床数控化改造的必要性 . 错误 !未定义书签。 国数控系统发展现状 . 错误 !未定义书签。 2 普通 床数控化改造分析 . 4 传动系统的改造设计 . 4 轴部件选择 . 5 轴组件的动态特性 . 8 给伺服系统的设计 . 8 进给伺服系统的基本要求 . 8 给伺服系统的设计要求 . 9 给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 . 10 62W 数控铣床改造设计方案及步骤 . 11 3 普通 床数控化改造设计计算 . 错误 !未定义书签。 轴系统计算 . 错误 !未定义书签。 带传动的设计计算 . 错误 !未定义书签。 轴滚珠丝杠副 . 错误 !未定义书签。 向进给系统的设计计算 . 错误 !未定义书签。 珠丝杠螺母副的设计 计算 . 错误 !未定义书签。 服驱动系统的设计计算 . 错误 !未定义书签。 向进给系统的设计计算 . 错误 !未定义书签。 珠丝杠螺母副的设计计算 . 错误 !未定义书签。 普通 床的数控化改造设计 5 动效率计算 . 错误 !未定义书签。 服驱动系统的设计计算 . 错误 !未定义书签。 直进给系统的设计计算 . 错误 !未定义书签。 4 普通 床数控系统设计 . 错误 !未定义书签。 机数控系统组成及特点 . 错误 !未定义书签。 机数控系统设备介绍 . 错误 !未定义书签。 !未定义书签。 进电机驱动电路 . 错误 !未定义书签。 它辅助电路设计 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 43 参考文献 . 44 致 谢 . 45 郑州科技学院 本科毕业设计 （ 文献综述 ） 题 目 普通 床的数控化改造设计 学生姓名 李博 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 08 级本科（ 6）班 学 号 200833164 院 （系） 机械工程学院 指导教师（职称） 朱永刚 畅静文 （讲师） 完成时间 2012 年 5 月 16 日 普通 床 数控化 改造设计 文献综述 我国数控系统发展现状： 现在赶上了 计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度，已成为数控发展的最主要趋势。以第四代计算机的工程结构和微电子工艺技术为基础，充分利用现有微机的硬件、软件资源，发展总线式、模块式、开放型、嵌入式的柔性数控系统，使之即适合加工复杂零件、分立式机床用的数控系统的组成，又适合未来自动化升级时功能可扩展的要求。 我国数控系统发展具有以下 3 个特征： (l)高档数控系统技术已经突破。如华中 I 型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速 进给速度在 s 以上，具有较强的通信、管理功能。 (2)普及型数控系统技术已经成熟。如北京机床研究所的 统，这些系统一般配有 示器，可配置直流和交流司服驱动， 2联动。 (3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。比较典型的有南京大方的 列。 我国是机床生产大国，又是使用大国。数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不 可能花费大量的资金添置许多全新的数控机床，同时大量的通用机床不可能全部淘汰。 因此，把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控化率的有效途径，机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。 数控化改造的必要性 ： 机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。数控机床具有高精度、高效、高速、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电一体化 产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，己成为当今制造业的发展方向。我国是世界上机床产量最多的国家，但在数控机床的产品竞争力仍然处于较低的水平。因为开发一台新的数控机床的周期比较长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。为此我们应该在普通机床上考虑，不能一味的大量添置全新的数控机床，这样会造成资金投资量大，成本高，而且又会造成原有 设备闲置浪费。把普通机床改造为数控机床不失为一条提高数控化率的有效途径。普通机床数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题，生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。 我国现有机床 320 多万台，这些机床技术状况老化严重，据统计，全国 30%左右设备在 16 年以上，其中近 30%的役龄超过了 26 年，这些都说明目前我国还没有走上主要依靠科技进步对机床进行改 造的轨道。另外，随着科技的进步，生产依赖于设备的程度日益增大，企业的产量、质量、效率、成本、安全及环境保护和劳动情绪都受设备的制约，实现企业的现代化己势在必行。但据资料介绍，我国的金属切削机床年产量仅占同类设备拥有量的 1/28，如将每年生产的全部机床用来更换旧机床需要 28 年所以，我国目前解决设备技术进步的主要途径是机床改造。 改造方案的选择及解决的问题： 对 式铣床进行机械部分改造，数控机床的刚度系数应该比同类普通机床高 50%；应尽量提高机床的抗振性，通常机床的振动包括强迫振动和受迫振动。要提高机床 在低速进给时的平稳性和运动精度。为实现复杂零件的自动铣削加工，提出三种方案： 第一种方案：工作台升降，工作台 x 与 y 轴的进给运动 第二种方案：主轴的升降和工作台的 x、 y 轴的进给运动 第三种方案：工作台的 x、 y 轴进给运动改变为微机控制，实现三轴或二轴的开环同步控制或非同步控制。 上述方案中的第一种由于工作台较重，升降所需的步进电机转矩大，功率损失也大，改造成本较高，第二种方案较易实现，所以我们这里选择第 二 种方案。 改造的技术准备 : 改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括： 机械 部分准备 ， 为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。 旧系统电气资料消化 ， 只有对旧系统电气资料进行充分的消化，才能了解以前的设计思想，才能更好完成新旧系统的衔接与转换。 新系统电气资料消化 ， 新系统有许多新功能、新技术，因此改造前应熟悉技术资料，包括系统原理说明、线路图、 形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。 新旧系统接口的转换设计 ， 全局改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、连接点少， 强弱电干扰小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等。 本次机床改造设计的目的： 本毕业设计是以机床改造为主线，通过对数控系统总体方案的拟定，进给伺服系统机械部分设计，计算以及控制系统硬件电路设计，使学生能够综合应用所学的机械，电子和数控方面的知识，从而培养学生具备初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程所遇到的问题能力。通过此次毕业设计使学生树立正确的设计思想，学会运用手册，标准，规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际的能力。本毕业设计的内容 是要实现以下几部分的设计，精密执行机构的设计计算，单片机设计，驱动电路以及数控电器原理设计。并编制机械传动设计计算以及系统程序的编制说明等。 文献的选择 床的数控化改造设计是一个系统的工程，需要把我们学习的理论课知识进行系统的归纳和总结，把它运用到实际的设计题目中去，为了更好的设计出机械传动部分，我选择了参考 戴曙 数控铣床设计；机械设计课程设计指导书等，为了更好的实现数控系统的设计，我需要结合单片机的控制原理和编程的方式，选择参考数控加工程序编制；单片机原理及其接口 技术；电动机的单片机控制；微机计算机原理与接口技术等。 1戴曙 M机械工业出版社： 2吴宗泽，罗圣国主编 M. 北京：高等教育出版社 3成大先主编 M:机械工业出版社 4文怀兴主编 . 数控铣床设计 M学工业出版社 5机电一体化技术手册编委会编写 . 第 1 卷 /机电一体化技术手册 M械工业出版社 6王洪主编 . 数控加工程序编制 M械工 业出版社 7张建民等著 机电一体化系统设计 北京理工大学出版社 1995 8郑堤 唐可洪 机电一体化设计基础 主编机械工业出版社 1997 9胡汉才著 单片机原理及其接口技术 清华大学出版社 1996 10王晓明著 电动机的单片机控制 北京航空航天大学出版社 2002 11赵国相 于秀峰著 微机计算机原理与接口技术 科学出版社 2004 12顾维邦主编单片机应用系统的功率接口技术金属切削机床 机械工业出版社 1984 13李朝青编著 单片机原理及接口技术 北京航空航天大学出版社 1999 14公茂法 马宝莆 孙晨编著 单片机人机接口实例集 北京航空航天大学出版社 1998 15廖念钊 莫雨松 李硕根 杨兴骏编著 互换性与技术测量 中国计量出版社 2000 16 制造工程与技术（机加工）（英文版）及学习辅导（上册） 机械工业出版社 17 龚溎义 主编 机械设计课程设计指导书 高等教育出版社 18 W.， et of a ML 2006. 19(6): 59319 n- 006(1):7120 o, et a 2006. 46 (12 1326普通 I 郑州科技学院 本科毕业设计 （ 论文 ） 题 目 普通 床的数控化改造设计 学生姓名 李博 专 业 机 械设计制造及其自动化 班 级 08 级本科（ 6）班 学 号 200833164 院 （系） 机械工程学院 指导教师（职称） 朱永刚 畅静文 （讲师） 完成时间 2012 年 5 月 16 日 普通 通 床的数控化改造设计 摘 要 我所设计的毕业课题为“普通铣床数控化改造设计”。对于机床的设计来说 ，我首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。对于通用机床我更是查阅了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。 本文在 便性、实用性、可靠性四方面因素出发，对 件及电路设计。使改造后的机床的机械传动部分具有高静态、动态刚度 ;运动副之间的摩擦因数小，传动无间隙 ;功率大 ;便于操作和维修。 珠丝杠螺母副的设计计算。进给传动系统设计中，拆除纵向、横向、垂向进给箱齿轮，在该处将手轮轴通过一对减速齿轮和纵向、横向及垂向步进电机相连。 数控系统是一个基于 8031单片机的数字型控制系统。采用较小体积的单片机来实现一般的逻辑功能，对进给系统的两个轴进行控制。 关键词 ： 数控化改造；定位精 度； 步进电机 ； 滚珠丝杠 ；伺服传动系统 普通 62W F of I to of at on of to a of on 60W on of of no is to 普通 60W of of of a of NC is 031 a of to on of 通 目 录 摘 要 . . 机床数控化改造论证分析 . 1 床数控化改造的必要性 . 1 国数控系统发展现状 . 2 2 普通 床数控化改造分析 . 4 传动系统的改造设计 . 4 . 5 . 8 给伺服系统的设计 . 8 . 8 给伺服系统的设计要求 . 9 . 10 62W 数控铣床改造设计方案及步骤 . 11 3 普通 床数控化改造设计计算 . 11 轴系统计算 . 13 带传动的设计计算 . 13 轴滚珠丝杠副 . 15 向进给系统的设计计算 . 18 . 18 . 23 向进给系统的设计计算 . 24 . 24 普通 . 28 . 29 直进给系统的设计计算 . 30 4 普通 床数控系统设计 . 33 机数控系统组成及特点 . 33 机 数控系统设备介绍 . 34 、高效、高速、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电 一体化产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，己成为当今制造业的发展方向。我国是世界上机床产量最多的国家，但在数控机床的产品竞争力仍然处于较低的水平。因为开发一台新的数控机床的周期比较长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。为此我们应该在普通机床上考虑，不能一味的大量添置全新的数控机床，这样会造成资金投资量大，成本高，而且又会造 成原有设备闲置浪费。把普通机床改造为数控机床不失为一条提高数控化率的有效途径。普通机床数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题，生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。 床数控化改造的必要性 我国现有机床 320多万台，这些机床技术状况老化严重，据统计，全国 30%左右设备在 16年以上，其中近 30%的役龄超过了 26年，这些都说明目前我国还没有走上主要依靠科技进步对机床进行改造的轨道。另外，随着科技的进步，生产依赖于设备的程度日益增大，企业的产量、质量、效率、成本、安全及环境保护和劳动情绪都受设备的制约，实现企业的现代化己势在必行。但据资料介绍，我国的金属切削机床年产量仅占同类设备拥有量的 1/28，如将每年生产的全部机床用来更换旧机床需要 28年所以，我国目前解决设备技术进步的主要途径是机床改造。 微观上看， 数控机床比传统机床有突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。数控机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂 的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出普通 2 每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高 37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。 宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70年代末、 80 年初已开始大规模应用数控机床。其本质是采用信息技术对传统产业 (包括军、民机械工业 )进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、 包括在 产品开发中推行 拟制造以及在生产管理中推行 理信息系统 )、及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造 (称之为信息化 )，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20年，如我国机床拥有量中，数控机床的比重(数控化率 )到 1995 年只有 而日本在 1994年己达 因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化 改造的必要性。 国数控系统发展现状 现在赶上了 计算机体系结构前进的步伐、加快数控系统的开发速度，已成为数控发展的最主要趋势。以第四代计算机的工程结构和微电子工艺技术为基础，充分利用现有微机的硬件、软件资源，发展总线式、模块式、开放型、嵌入式的柔性数控系统，使之即适合加工复杂零件、分立式机床用的数控系统的组成，又适合未来自动化升级时功能可扩展的要求。 我国数控系统发展具有以下 3个特征： (l)高档数控系统技术已经突破。如华中 具有多轴联动功能，快速进给速度在 有较 强的通信、管理功能。 (2)普及型数控系统技术已经成熟。如北京机床研究所的 些系统一般配有 配置直流和交流司服驱动， 2 (3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。比较典型的有南京大方的 普通 3 我国是机床生产大国，又是使用大国。数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不可能花费大量的资金添置许多全新的数控 机床，同时大量的通用机床不可能全部淘汰。 因此，把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控化率的有效途径，机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。 普通 4 62W 铣床数控化改造分析 传动系统的改造设计 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源为执行元件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向 ,变速装置传递动力以及变换运动 速度，执行元件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。 现代切削加工正向着高速、高效和高精度方向发展，对机床的性能提出越来越高的要求，如转速高，调速范围大，恒扭矩调速范围达 1： 100 1： 1000，恒功率调速范围达 1： 10 以上；更大的功率范围达 250在切削加工中自动变换速度；机床结构简单，噪声小，动态性能好，可靠性高等。数控机床主传动设计应满足的特点：主传动采用直流或交流电动机无级调速；数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计；数控机床高速主传动设计；数控机床采用部件标准、模块化结构设计； 数控机床的柔性化、复合化；虚拟轴机床设计。 为了适应数控机床加工范围广、工艺适应性强、加工精度高和自动化程度高等特点，要求主传动装置应具有以下特点： （ 1） 具有较大的调速范围，并实现无级调速。无级变速传动在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度；能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大端面时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。 （ 2） 具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪音低。数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。为此，应提高传动件的精度与刚度， 采用高精度轴承及合理的支撑跨距等，以提高主轴组件的刚性。 （ 3） 良好的抗震性和热稳定性。数控机床一般既要进行粗加工，又要精加工；加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀 运动部件不平稳以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具或零件，使加工无法进行。因此主传动系统中的各主要零部件不但要具有一定的刚度，而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力 抗振性。抗振性 用动刚度或动柔度来衡量。例如主轴组普通 5 件的动刚度取决于主轴的当量静刚度 阻 尼比及固有频率等参数。 机床在切削加工中主传动系统的发热使其中所有零部件产生变形，破坏了零部件之间的相对位置精度和运动精度造成的加工误差，且热变形限制了切削用量的提高，降低传动效率，影响到生产率。为此，要求主轴部件有较高的热稳定性，通过保持合适的配合精度，并进行循环润滑保持热平衡等措施来实现。 主传动变速系统 普通机床一般采用机械有级变速调速传动，而数控机床需要自动变速；且在切削阶梯轴的不同直径，切削曲线旋转面和断面时，需要随切削的直径的变化而自动变速，以保持切削速度基本恒定。这些自动变速又是无级变速，以利 于在一定的调速范围内选用到理想的切削速度，这样既有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。 机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。 无级变速主传动系统设计原则： 一为尽量选择功率和扭矩特性符合传动系统要求的无级变速装置。如铣床主传动系统要求恒功率传动，就应该选择恒功率无级变速装置。 二为无级变速系统装置单独使用时，其调速范围较小，尤其是恒功率调速范围往往小于机床实际需要的恒功率变速范围。为此，常把无级变速装置与机械分级变速箱串联在一起使用，以扩大恒功率变速 范围和整个变速范围。 轴部件选择 主轴部件的性能要求：主轴部件是机床主要部件之一，它是机床的执行元件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成型运动。主轴部件由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。 主轴部件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产效率有着直接影响，是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。因此，对主轴部件有如下要求： 轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动的条件下，主轴安装工件或刀具部位的定心表面（如车床轴端的定心短锥 、锥孔，铣床轴端的 7： 24普通 6 锥孔）的径向和轴向跳动。旋转精度取决于的主要件如主轴、轴承、壳体孔等的制造、装配和调整精度。工件转速下的旋转精度还取决于主轴的转速、轴承的性能，润滑剂和主轴组件的平衡。 刚度： 主轴部件的刚度是指其在外载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义的。主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。因此，主轴的尺寸和形状、滚动轴承的类型和数量、预紧和配置形式、传动件的布置方式、主轴部件的制造和装配质量等都影响主轴部件 的刚度。 温升： 因为相对运动处的摩擦生热，切削取得切削热等使主轴温度升高将引起热变形使主轴伸长，轴承间隙的变化，降低了加工的精度；温升也会降低润滑剂的粘度，恶化润滑条件。因此，各类机床对温升都有一定的限制。 可靠性： 数控机床是高度自动化的机床，所以必须保证工作可靠性，可喜的是这方面的研究正在发展。 精度保持性 : 它指长期保持其原始制造精度的能力。对数控机床的主轴组件必须有足够的耐磨性，以便长期保持精度。 主轴部件的组成和轴承选型 主轴部件 :它由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等 组成。 主轴的传动件 :可以位于前后支承之间，也可位于后支承之后的主轴后悬伸端。目前传动件位于后悬伸端的越来越多。这样做，可以实现分离传动和模块化设计：主轴组件（称为主轴单元）和变速箱可以做成独立的功能部件，又专门的工厂集中生产，作为商品出售。变速箱和主轴间可用齿轮副或带传动联接。本三坐标曲面数控铣床采用带传动联接。主轴支承分径向和推力（轴向）。角接触球轴承兼起径向和推力支承的作用。推力支承应位于前支承内，原因是数控机床的坐标原点，常设定在主轴前端。为了减少热膨胀造成的坐标原点的位移，应尽量缩短坐标原点支 推力支承之间的距离。 主轴轴承 :选用角接触球轴承。这种轴承即可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。这种球轴承为点接触，刚度较低。为了提高刚度和承载能力，常采用多联组配的办法。有三种基本组配方式，分别为背对背，面对面和同向组配，背靠背和面对面组配都能受双向轴向载荷；同向组配只能承受单向轴向载荷。背对背普通 7 比面对面安装的轴承具有较高的抗颠覆力矩的能力。运转时，轴承的外圈的散热条件比内圈好，因此，内圈的温度将高于外圈，径向膨胀的结果将使轴承的过盈加大。轴向膨胀对与背靠背组配将使过盈减少，于是，可以补偿一部分径向膨胀；而对于面对面组配，将使过盈进一步加大。基于上述分析，主轴受到弯距，又属高速运转，因此主轴轴承必须采用背靠背组配。 角接触角轴承的间隙调整和预紧 主轴轴承的内部间隙，必须能够调整，多数轴承，还应在过盈状态下工作，使滚动体和导轨之间有一定的预变形，这就是轴承的预紧。 轴承预紧后，内部无间隙，滚动体从各个方向支承主轴，有利于提高运动精度。滚动体的直径不可能绝对相等，滚道也不可能绝对正圆，因而在预紧前只有部分滚导体与滚道接触。预紧后，滚导体和滚道都有了一定的变形，参加工作的滚动体将增多，各滚动体的受力将更加均匀 。这些都有利提高轴承的精度、刚度和寿命。如主轴产生振动，则由于各个方面都有滚动体支承，可以提高抗振性。但是，预紧后发热较多，温升较高；而且较大的预紧力将使寿命下降，故预紧要适量。 角接触角轴承在轴向力的作用下，使内外圈产生轴向错位实现预紧，衡量预紧力大小的是轴向预紧力，简称预紧力 位为 N。多联角接角球轴承是根据预紧力组配的。轴承厂规定了轻预紧、中预紧和重预紧三级预紧。订货时可指定预紧级别。轴承厂在内圈（背靠背组配）或外圈（面对面组配）的端面根据预紧力磨去。装配时挤紧，便可得到预定的预紧力。如果两个 轴承间需要隔开一定的距离，可在两轴承之间加入厚度相同的内外隔套。在轴向载荷的作用下，不受力侧轴承的滚动体与滚道不能脱离接触。而满足这个条件的最小预紧力，双联组配为最大轴向载荷的 35%。 承载能力和寿命 主轴轴承通常载荷相对较轻。一些特殊重载主轴外轴承的承载能力是没有问题的。主轴轴承的寿命，主要不是取决于疲劳点蚀，而是由于磨损而降低精度。通常，如轴承精度为 ，经使用磨损后跳动精度降为 ,这个轴承就认为应该更换了。虽然还未达到其疲劳寿命，但这种“精度寿命”目前还难以估计。 普通 8 轴组件的动态 特性 通常，主轴组件的固有频率很高，但是，高速主轴，特别是带内装式电动机高速主轴，电动机转子是一个集中质量，将使固有频率下降，有可能发生共振。改善动态特性，可采取下列措施： 是主轴组件的固有频率避开激振力频率。通常使固有频率高于激振频率的 30%以上。如果发生共振的那阶模态属于主轴在弹性基础上（轴承）的刚体振动的第一阶（平移）和第二阶（摇摆）模态，则应提高轴承的刚度。如果属于主轴的弯曲振动，则应提高主轴的刚度，如加粗直径。 激振力可能来自主轴组件的不平衡，这时激振频率等于主轴转速乘以 /30。也可 能来自断续切削，这时激振频率还应乘以刀齿数 Z。 增大阻尼。如前所述，降低模态，常是主轴的刚度振动。这时主轴轴承，特别是前轴承的阻尼对主轴组件的抗振性影响很大。如果要求得到很光的加工表面，滚动轴承适当预紧可以增大阻尼，但过大的预紧反而使阻尼减少，故选择预紧时还因考虑阻尼因素。 采用消振装置。 给伺服系统的设计 进给伺服系统的基本要求 进给伺服系统不但是数控机床的一个重要组成部分，也是数控机床区别于一般机床的一个特殊部分。数控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为：定位精度高；跟踪指 令信号的响应快；系统的稳定性好。 (1) 稳定性 伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的扰动信号消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下运行 ,或者在输入的指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态的能力。伺服系统的稳定性是系统本身的一种特性，取决于系统的结构及组成元件的参数（如惯性、刚度、阻尼、增益等），与外界的作用信号（包括指令信号或扰动信号）的性质或形式无关。 普通 9 (2) 精度 伺服系统的精度是指系统的输出量复现输入量的精确程度。伺服系统工作过程中通常存在三种误差：动态误差、稳定性误差和静态误差。实际中只 要保证系统的误差满足精度指标就行。 (3) 快速响应性 快速响应特性是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度。它包含系统的响应时间，传动装置的加速能力。它直接影响机床的加工精度和生产率。 给伺服系统的设计要求 （ 1） 能够克服摩擦力和负载； （ 2） 很小的进给位移量； （ 3） 高的静态扭转刚度； （ 4） 足够的调速范围； （ 5） 进给速度均匀，在速度很低时无爬行现象； (1) 具有足够的加速和制动转矩； (2) 具有良好的动 态传递性能，以保证在加工中获得高的轨迹精度和满意的表面质量； (3) 负载引起的轨迹误差尽可能小； (1) 被加速的运动部件具有较小的惯量； (2) 具有较高的刚度； (3) 良好的阻尼； (4) 传动部件在拉压刚度、 扭转刚度、 摩擦阻尼特性和间隙等方面尽可能 小的非线性。 普通 10 给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 进给伺服系统的动态特性，按其描述方法的不同，分为时间响应特性和频率响应特性。 时间响应特性是用来描述系统对迅 速变化的指令能否迅速跟踪的特性，它由瞬态响应和稳态响应两部分组成。由于系统包含一些储能元件，所以当输入量作用于系统时，系统输出不能立刻跟随输入量变化，而是在系统达到稳定之前表现为瞬态响应过程（或叫过渡过程）。稳定响应是指当时间 t 趋向无穷大时系统的输出状态。若在稳定时，输出和输入不能完全吻合，就认为系统有稳态误差。 2. 频率响应特性 时间响应特性是从微分方程出发，研究系统响应随时间的变化的规律，即在已知传递函数的前况下，从系统在阶越输入及斜坡输入时间应速度及振荡过程的状态中来获得动态特性参数。然而在很多情况 下，传递函数不清楚，所以只能由试验的方法来求取动态特性。因此出现频率响应特性法。所谓频率响应特性 ,就是系统对正弦输入信号的响应，即它通过研究系统对正弦输入信号的响应规律来获得启动态特性。 3. 快速性分析 所谓快速性分析是指分析系统的快速响应性能，快速性反映了系统的瞬态质量。 对于线性进给伺服系统，由于它包含各种电路、机电转换装置和机械传动机构，系统各环节都有时间常数，对高频信号来不及反应，只是一个地通漏波器。这种系统的通频宽带，对高频信号响应速度快，所以从开环频率特性图看，提高系统的截止频率，则可以提高闭 环回路的响应速度。 普通 11 62W 数控铣床改造设计方案及步骤 对 控机床的刚度系数应该比同类普通机床高 50%；应尽量提高机床的抗振性，通常机床的振动包括强迫振动和受迫振动。要提高机床在低速进给时的平稳性和运动精度。为实现复杂零件的自动铣削加工， 造方案的确定 改造的可行性分析通过以后，就可以针对工艺和机床现况确定改造方案，一般包括 一下几部分 ： 机械修理与电气改造相结合 ， 一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。机械性能的完好是电气改造成功的基 础。 先局部后整体 ， 确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。 根据使用条件选择系统 ， 针对使用环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。 改造范围确定 ， 有时数控机床电气系统改造，并不一定包含该机床全部电气系统，应根据科学的测定和分析决定其改造范围。 造的技术准备 改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括： 机械部分准备 ， 为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。 旧系统电气资料消化 ， 只有对旧系统电气资料进行充分的消化，才能了解以前的设计思想，才能更好完成新旧系统的衔接与转换。 普通 12 新系统电气资料消化 ， 新系统有许多新功能、新技术，因此改造前应熟悉技术资料，包括系统原理说明、线路图、 形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。 造的实施 准备工 作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为： 原机床的全面保养 机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在问题，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。 保留的电气部分最佳化调整 对电气系统作局部改造，则应对保留电气部分进行保养和最佳化调整。如强电部分的零件更换，电机的保养，变压器的烘干绝缘，污染的清洁，通风冷却装置的清洗，伺服驱动装置的最佳化调整 ，老化电线电缆的更新，连接件的紧固等等。 原系统拆除 原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆 (局部改造情况下 )。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正。 合理安排新系统位置及布线 根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。应确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。 调试 调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员随时记录，以便发现和解决问题。调试 中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加载；能模拟试验的，先模拟后实动；能手动的，先手动后自动。 普通 13 62W 铣床数控化改造设计计算 轴系统计算 带传动的设计计算 三角带的选用应保证有效地传递最大功率（不打滑）并有足够的使用寿命（一定的疲劳强度）。带传动设计计算的主要内容包括确定带的型号、基准长度和根数；确定带轮的材料、结构尺寸；确定传动中心距及作用在轴上的力等。 (1) 确定计算功率 2 1 2 1 4 . 4 k w 式中：A 工况系数 (工作情况系数 )； P 电机额定功率 2) 选择三角带型号 根据带 (3) 确定带轮直径1D、2 以免带的弯曲应力过大而导致其寿命降低。 查表取m 0D 故选择1 100D 4) 计算胶带速度 25/ 0 0 0 1250100100060 11 故1 21 2 1 0 0 2 0 0D i D m m (5) 确定中心距 0 1 20 . 7 ( ) 2 ( )D D a D D 得 02 1 0 6 0 0m m a m m初选 0 300a 长 2210 1 20()2 ( ) 1 0 7 824a D D 查表，取 1000dL 通 14 中心距 0 2612a m m m i n 0 . 0 1 5 2 4 6da a L m m m a x 0 . 0 3 2 9 1da a L m m (6) 验算小带轮包角1小带轮包角可按公式求得： 211 1 8 0 5 7 . 3 得 1 1 6 2 1 2 0 ， 即满足条件。 (7) 确定 z 可按下式计算：00() P K K 由表，查得 0 011(1 )b 由表，查得 32 6 2 1 0由表，查得 3 12 . 7 8 6 2 1 0 1 2 5 0 ( 1 ) 0 3 81 . 1 1 9 9iP k w 由表，查得 由表，查得 代入求根公式，得 1 4 . 4 6 . 0 2( 2 . 2 7 0 . 3 8 ) 0 . 8 9 0 . 9 6z 取 z=6,符合表 7(8) 确定初拉力0带合适的初拉力可按下式计算： 20 ) 0 0 d 由表得 0 /q kg m 普通 15 20 1 4 . 4 2 . 55 0 0 ( 1 ) 0 . 1 2 6 . 5 2 8 26 6 . 5 1 (9) 计算作用在轴上的压力 Q 1 1622 s i n 2 6 2 8 2 s i n 3 3 8 322Q z N 轴滚珠丝杠副 精度要求：进给精度 快速进给精度 m 疲劳强度：丝杠的最大载荷为主轴重量加摩擦力，最小载荷为主轴重量减最大进给力的垂直分力。主轴重量为 300： i n 3 0 0 0 . 0 0 3 5 9 . 8 1 0 N 9 5 010m a x
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