CW6163普通车床数控化改造第四章

1、LX型弹性柱銷联轴器GB5014-2OT3代.GB5014木联轴聲适用于备神耐轴线的传动乘燎*利用尼龙棒構斷曲前切程度传遂转隼，州邈转库 为丁朋斶应二07加匸，訖榔荷鎮卜线楼右快，昇衍绘冲球求性齟和尢的 魅側楼补農能力.辆词士 0 - 5 3 til m 怪向 0.150.25mm 划闊0”貲 "丄：丨3LX型弹性柱销联轴器主要参数和尺寸(mm)尸号TnN. mH MH4 bl1 JIL11J铀礼d, dx技也L 1A4£ tt0Dslr(LXJ25AASfKi13-5437-55w162.SJLX3顶6XMM *J5M 贮una2$3UJ12 J(i41>D舛一呻I

2、MIn2.S1LX42SO)1HIM321I.XJilia5e-r75S<-|42220丨站3如LXAAiJAOi"20fr* 一站l«f LT114CIJ3LX7IIJ J顶70-4列I.XHLfiOftft13206- 115132-2J2J60Itn5119LVi1JDQ* |49witt4 A欣|Utia沾晰two110 >-180IftT-iCl4843in6?22LAll5OO0Vmwno-2io101 - WiMlAlitLxiwirinn112 - 1QMj - w 】e7HLxnI1M»WHOj *0-300

3、2H 1*470710105?L41MWKJ曲240 ' J4QjjyMX)3«L95«LXI2, LX13, L KM ft用M翌fl时要核对沉孔堆否允评.根据电机和丝杠的参数，选择 LX1型弹性柱销联轴器3.9电机的选择和计算等效转动惯量的计算Ji (Ji Js)晋2式中：JM步进电机转子转动惯量；Ji 联轴器的转动惯量；JS 滚珠丝杠转动惯量；G工件及工作台重量； Lo 丝杠导程。工作台质量折算到步进电机轴上的转动惯量 Jm :n :-代入数据，jM =丨18° x 0.001 i" :< 302 213.1499 丿(2) 丝杠的转

4、动惯量Js：查数控机床系统改造可知，对于材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可用以下公式：Js=7.8 10-4D4L式中：D圆柱形零件的直径，即丝杠直径(cm);L圆柱形零件的长度，即丝杠长度。代入数据，JS=7.8 10-4 (2.5)4 58 2(3) 联轴器的转动惯量Ji：联轴器同样属于圆柱形零件，所以可以运用上面的公式计算其转动惯量，其中 D=15mm，L=60mm。Ji =7.8 10(1.5)4 6 22综上所得，总的转动惯量：J厂 Jm (Ji Js) G(¥)2-g 2u300 /0.4、2=0.12+ (1.83+0.024) + ()9.8 2 汇 3.142验算惯

5、量匹配，电动机轴向惯量比值应控制在一定的范围内， 既不应太大也不应 太小，即伺服系统的动态特性取决于负载特性。为使该系统惯量达到较合理的配合，一般比值控制在1/16 1之间，Jm/Jz=0.12/2.1" 006。满足匹配要求。 电机所需的转动力矩计算快速空载启动时所需力矩M = MmaxMf M0最大切削负载时所需力矩M 二Mat Mf M0 Mt快速进给时所需力矩M 二 M f M o式中：Mam a空载启动时折算到电机轴上的加速力矩；Ma折算到电动机轴上的加速度力矩；M f折算到电机轴上的摩擦力矩；Mo由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；M at 切削时折算到电机

6、轴上的加速度力矩；M t 折算到电机轴上的切削负载力矩。1）由数控机床系统设计可知,Jn9.6T10* N.m式中：J折算到电机轴上的总惯量，kg.cm2 ；Man电动机转速r/min，当n=nmax时，计算M amax，n=nt计算M或；T系统时间常数。当n=nmax时,M a m a=x M anm a = Vmaxi （ Vmax为空载最快移动速度）Lo代入数据nmax6000 1=1500r/min4则：Mamax 9.6 0.0252.1 150010 当n=m （ nt为切削时电动机转速）时,M at = M ant“主fi1000VLo机床实验工件的直径。取D=70mm; 切削线

7、速度m/min。代入数据得，二1000 100 O'5 1 =56.87r/min3.14 70 4则：Mat2）折算到电机轴上的摩擦力矩M f :F0L0M f 一 2冗i式中:导轨上的摩擦系数，滑动导轨静摩擦系数0.40.2,动摩擦因素为 0.20.1, 取 0.2;移动导轨的重量，取300N=30kg.f;Fz垂直方向的切削力;传动效率，一般=0.70.85，取0.8。0.2 30 0.4 1代入数据得：M f2江3.14汇0.80.48N.cm=0.00483）丝杠折算到电机轴上的附加摩擦力矩M ° :式中:P。1为滚珠丝杠预加载荷1 ;3滚珠丝杠未预加载荷时的效率一

8、般取0 0.9。代入数据得：M。=105.02 0.46 3.14 0.8 1(1-0.920=04）折算到电机轴上的切削负载力矩M t :MtFtL。2冗i式中：Ft进给方向的最大切削力代入数据得：Mt 105.02 0.423.14汇 0.8汉1综上所述，快速空载启动所需力矩：M -Mm ax M f Mo切削时所需的力矩：M 二 Mat Mf Mo Mt快速进给时所需的力矩：M 二Mf Mo =0.0048+0.0053=0.01 N.m对数控机床而言，因为动态性能要求较高，所以电动机例句主要是用来产生加 速度的，而负载荷力矩占得比例很小。一般都是小于电动机的力矩的10%-30%,所以通

9、过M = M amax M f M 0选择点机，要使快速空载启动力矩小于电动机的最大力矩，M<Mmax,Mmax为电机电动机最大输出转矩，Mmax=M，大惯性伺服电机丿=10。.由以上分析计算可知，所需最大力矩 Mmax发生在快速启动的时候:M m a步进电动机的选择技术参数型争歩距角(-)柑数(V)电淹3)保持艇(Mm)愤量网/cm专起动蝕舉(HZ运行频覃(吃)90DYG45010.9/L.62/43030043,532.313002000C9OBYG45020.9/LB2/43O-30q45M5.&YG45030.9/1.e2/430 300434.1

10、431300200001103YG4501.9/L62230 300412&11.2120020000110eYG45020.9/1.B2/430-3004_6715.812002OQO01309YG45010.9/L.S2/430-300&276.331.812001800013O3Y34-502Q.9/L.6打430-300&283.3451200180001503Y345D10.9/1.62/430 300336643120015COO15CBYG45020S/L.62/430-300B50a05120015000外龙及坯尺寸尺寸DB-BdLIbDIhLD2dl型

11、号e0BYG4501919214334703.512S107790BYG4502919214324703,5154107790BYG4503919214324703.517B1077L10BYG4501111112IS364653.51821S29L10BYG450211111215364853,522fi1260130BYG4501131132154551004.521015511L30BYG4602131132134551004.526215511L50BrG4501151155134551004.521017011150BYG4502151155194551004.526217011换算

12、成功率:P2M max 'n max9550由上式得:P2 = 13.2 15勿 Okw9550P=2n nM/60其P为功率单位为瓦，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿米I 21 5 003. 14 J94lc P3 0 4 5 =8 kW060根据以上力矩及功率计算结果，可知所选电机满足要3.10横向滚动直线导轨滑动导轨的特点滑动导轨的优点是结构简单、制造方便和抗振性良好；缺点是磨损快。 为了提高耐磨性，国内外主要采用镶钢滑动导轨和塑料滑动导轨。滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。1. 铸铁 铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有：(1) 灰铸铁 一般选择H

13、T200，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低 的导轨，硬度在HB180以上；(2) 孕育铸铁 把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁；(3) 合金铸铁 包括：含磷量高于0.3%的高磷铸铁，耐磨性高于孕育铸铁 一倍以上；磷铜钛铸铁和钒钛铸铁，耐磨性高于孕育铸铁二倍以上； 各种稀土合 金铸铁，有很高的耐磨性和机械性能；铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。 接触电阻 淬火，淬硬层为0.150.2mm。硬度可达HRC55。中高频感应淬火， 淬硬层为 23mm,硬度可达HRC4855,耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易 产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。2. 钢

14、 镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：9Mn2V、 CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为 5258HRC;20Cr、20CrMnTi、15等渗碳淬火，渗碳淬硬至 5662HRC;38C rMoAIA 等采用氮化处理。3. 有色金属 常用的有色金属有黄铜 HPb59-l，锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6,铝 青铜ZQAI9-2和锌合金ZZn-Al10-5，超硬铝LC4、铸铝ZL106等，其中以铝青 铜较好。4 .塑料 镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工 作温度适应范围广(-200+260C)，抗撕伤能力强，动、静摩

15、擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有使用。塑料导轨多和不淬火的铸铁导轨搭配。导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使 用和维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度， 就能延 长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的精度和改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力（即比压）等fl06-20閉豹野轨琵页芳彊叮迪舉与V姣町因柱阳平血环孫滑动导轨的设计:一作用力合作用点位置，作用力方向和作用点的位置唏嘘合理安置。一

16、边 导轨倾斜的力矩尽量小。否则会使导轨中的摩擦力增大，磨加剧，从而降低导轨 的灵活性和导向精度。严重时甚至还可能卡死，不能正常工作。1作用在运动件上的推力有三种情况：1. 推力通过运动件在轴线2. 推力作用点在运动件的轴线上。但推力的方向和轴线成一夹角3. 推力平行于运动件的轴线上对于第一种情况，导轨镇南关的摩擦力只受到载荷及运动件本身重量的影响， 推力不会产生附加摩擦力。犹豫结构上的限制，实际的结构中往往出项第二第三 中情况。为了保证导轨的灵活性，要对导轨进行验算，在已知的条件先，确定各 部分的集合尺寸。推力F和运动件轴线组成夹角a,如图所示b)IS8-21辱就计算图町推力与运勒件雜浚壺一夹

17、有打b撿力平行于运动釉栽且与緬貌相慶心 推力F的作用将使运动件产生倾斜，从而使运动件和承导体的俩点处压紧，设正压力分别为Ni .N2，相应摩擦力Ni f,，N2 f，作用间的距离为L,轴向 阻力为Fox X = 0N1 N2 f, F F cos： - 0、Y =0N2f sin =0' Ma = 0L h F s in : -LN1 N2 f, - - N1 f,- 02 2根据静力平衡条件，运动件的直径较小时，上式中含有 d的各项可以略去。可 解得：Focos ：- - f, sin ：门1 2h / L欲推动运动件，则必须使Focos-：i f，sin J 1 2h / L若要保

18、证不卡死的条件是:cos-f si n 1h 2L /0由此，可得到当推力F和运动件有一夹角a时，运动件正常工作的条件是L 2f ,tan ：-h 1 - f, ta n 二f,为当量摩擦系数在燕尾形和三角形导轨中：f' = f / cos :f -滑动摩擦系数-燕尾轮廓角和三角底角二选和运动件轴线和轴线相距 h,图中Fo为轴向阻力N1和N2为反作用力，为 当量摩擦系数，根据静力平衡条件、X =0、Y =0F _F -。N1 N2 f =0解得:Fh _LNr _N2 LN1f2d_N2f,*0F1 2f'h/L推动运动件则必须:FoF 12f'h/L保证运动件不卡死条件1 -2f h/L 0即:2f h/L ：1为了保证运动灵活，可取值h2f,0.5LN2 -叫=0当取f=0.25时，则有:对圆柱形导轨：:1.5L对矩形导轨：-<2L对燕尾形或三角形导轨:h-<L在本设计的导轨中：h=200mm L=360 因此：-空756叮L 360符合相关要求.结 论本次设计的是横向进给机械部分改造， 完成了尺寸计算及结构设计，并对其 进行一系列的校核，各项性能指标完全满足要求，说明设计的结构是合理的。然 后选择轴承和电机。由于专业知识的限制，无法对复杂