C616型普通车床说明书

12机制对口课程设计：C616型一般车床名目序言 3\l“_TOC_250000“一、设计方案确实定 4〔一〕设计任务 4〔二〕总体设计方案确实定 4二、机械局部改造与设计 4〔一〕纵向进给系统的设计与计算 4〔二〕横向进给系统的设计与计算 10三、步进电机的选择 13〔一〕步进电机选用的根本原则 13〔二〕步进电机的选择 14四、机床导轨改造 15五、自动转位刀架的选用 16六、经济型数控机床改造时数控系统的选用 17七、典型零件的工艺设计及应用程序的编制 18〔一〕工艺分析 18〔二〕工作坐标系的设定 19〔三〕手动钻孔 19〔四〕编制加工程序 19小结 21一、设计方案确实定C616型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的一般车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果。〔一〕设计任务C616一般车床进展数控改造。利用微机对纵横进给系统进开放环把握0.005mm/脉冲，驱动元件承受步进电机，传动系统承受滚珠丝杠副，刀架承受自动转位刀架。(二)总体设计方案确实定由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，根本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能削减，以降低本钱.C616车床有关资料以及数控车床的改造阅历，确定总体方案为:承受微机对数据进展计算处理，由I/O接口输出步进脉冲。经一级齿轮减速后,带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。二、机械局部改造设计与计算纵向进给系统的设计右端。纵向进给系统的设计计算条件：工作台重量： W=80kgf=80N(依据图纸粗略计算)时间常数：T=25ms滚珠丝杠根本导程：L0=6mm行程： 脉冲当量： δp=0.01mm/step步距角： α=0.75°/step快速进给速度： 切削计算 由〈机床设计手册〉可知，切削功率Nc=NηK式中 N——电机功率，查机床说明书，N=4KW；取η=0.65；K——进给系统功率系数，取为K=0.96。则：又由于

Nc=4×0.65×0.96=2.496KWFvNC= Z6120FZ=

6120NCv所以式中。主切削力FZ=152.76(kgf)=1527.6(N)pFzFZ=CFz ax fYFz pFz查表得： CFz=188kgf/mm21880MpaXFz=1 YFz=0.75 KFz=1FZ如表〔1〕所示：ap(mm)222888表〔ap(mm)222888f(mm)0.20.30.40.20.30.4FZ(N)112515241891168722872837ap=2mm,f=0.3mm，以此参数做为下面计算的依据。FX=〔0.1～0.6〕FZ FZ=(0.15～0.7)FZ取：FX=0.5FZ=0.5×1527.6=763.8NFY=0.6FZ=0.6×1527.6=916.5N滚珠丝杠设计计算综合导轨车床丝杠的轴向力：P=KFX+f′(FZ+W)式中0.16。则P=1.15×763.8+0.16×(1527.6+800)=1250.8N强度计算：60nT寿命值 L1=

1i106n fn1= 主

=1000vfL0 DL0取工件直径 查表得TI=15000h则：n=10001000.3=20r/min1 806L=602015000=181 106最大动负载 Q=3LPf f1 w H查表得： 运转系数fw=1.2 硬度系数fH=1则318Q= ×1.2×1318FC1B系列，滚珠丝杠直径为φ32mm,FC1B32×6—5—E2，其额定动10689N，所以强度足够用。2〕η为：η= tgvtg(v)式中 摩擦角ψ=10′ γ=3°25′则η= tg325tg(32510)3)P引起的导程的变化量△L1

=±PL0EF式中 L0=6mm=0.6cm；E=20.6×166N/cm2。滚珠丝杠截面积

d 2.8031)2π=〔 〕2×3.14则

2 20.6 20.6 106 ( )22

=±5.9×10-6㎝滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量△L2很小,可无视,即：△L=△L1。所以：导程变形总误差△为100 100△= L= ×5.9×10-6=9.8μm/mL 0.60E级精度丝杠允许的螺距误差〔1m长〕15μm/m，故刚度足够。支承方式不变，所以稳定性不存在问题。1〕有关齿轮计算传动比Li=360P

= 0.756 =1.253600.01故取 Z1=32mm Z2=40m=2mm b=20mm α=20°d1=mZ1=2×32=64mmd2=mZ2=2×40=80mmdα1=d1+2ha*=68mmdα2=d2+2ha*=84mmα=d1d2=6480=72㎜2 2转动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：J1=(

180p

1800.01)2W=( )2×80=0.468㎏·23.140.752丝杠的转动惯量：JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×3.24×140.32齿轮的转动惯量：JZ1=7.8×10-4×6.44×2=2.617㎏·2=26.17N·2JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39㎏·2=63.9N·2因此,总的转动惯量：J=1(J+J )+J +Ji2 S

Z1 1= 1 (11.475+6.39)+2.617+0.4681.252=14.519㎏·2=145.19N·23〕所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩M=Mamax＋Mf＋M0最大切削负载时所需力矩M=Mat＋Mf＋M0＋Mt快速进给时所需力矩M=Mf＋M0式中 Mamax ——空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩；Mf ——折算到电机轴上的摩擦力矩；M0 ——由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；Mat ——切削时折算到电机轴上的加速度力矩；Mt ——折算到电机轴上的切削负载力矩。Jn

×10-4N·m当n=nmax时 Mamax=Mav i 20231.25nmax=

maxL

= =416.7r/min6Mamax=

014.519416.79.60.025

f·㎝时 Ma=Mat1000vn f D

10001000.31.25nt=

主i= = =24.88r/minL L 3.148060 0Mat=

14.51924.889.60.025

f·㎝FL fL0 Mf0

2i=20i当η0=0.8 f′=0.16时M= 0.16800.6 =1.223f·㎝f 0.81.25M0

F LX 0(1-η02)

2i=0.9时预加载荷

10P03Fx则：0F L(1

2) 76.380.6(10.92)0XM0=0X

6i

=63.140.81.25

=0.462f·㎝=4.62N·㎝FL 0.60 Mt0

=

f·㎝=72.97N·㎝所以,快速空载启动时所需力矩：M=Mamax＋Mf＋M0f·㎝=274.05N·㎝切削时所需力矩：M=Mat＋Mf＋M0＋Mtf·㎝=105.18N·㎝快速进给时所需力矩：f·㎝=16.85N·㎝由以上分析计算可知：Mmax发生在快速启动时，N·㎝(二)横向进给系统的设计和计算横向进给系统的设计,一般是步进电机经减速后驱动滚珠起来，以保证其同轴度，提高传动精度。横向进给系统的设计和计算果。条件：工作台重〔依据图纸粗略计算〕W=30㎏f=300N时间常数T=25ms滚珠丝杠根本导程行程L0=4㎜S=190㎜左旋脉冲当量 δp=0.005㎜/step步距角 α=0.75°/step快速进给速度 vmax=1m/min切削力计算 取1/2，则切削力约为纵向的1/2㎏f=763.8N在切断工件时：FZ=0.5×76.38=38.19f=381.9N滚珠丝杠设计计算P=KFy＋f′(Fz＋W)取K=1.4 f′=0.2则寿命值

P=1.4×38.19＋0.2(76.38＋30)=74.74f=747.4N60nT 601515000L1=

11= =13.5106 106最大动负载Q=

f f P=3L3L1

1.2174.74=213.55f=2135.5N313.5FC1B系列，滚珠丝杠公称直径为φ20㎜，型号为FC1B20×4—5—E2左，其313.5γ=3°38′，摩擦角ψ=10′则传动效率η= tg

tg338

=0.956tg() tg(33810)刚度验算：滚珠丝杠受工作负载P引起的导程的变化量

PL0=± 74.74100.44

5.96×10-6㎝EF 3.1420.61061.76192滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量△L2很小，可无视，即：△L=△L1所以导程变形总误差为 △= L 5.96 106 14.9mL 0.40查表知E级精度丝杠允许的螺旋误差〔1m长〕为15μm/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一样，而支承方式由原来的一端固定、一端悬空，一端固定，一端径向支承，所以稳定性增加，故不再验算。1〕有关齿轮计算L 0.754 5传动比 i=360p

3600.005

1.673故取 Z1=18 Z2=30m=2㎜ b=20㎜ α=20°1 d1=36㎜ d2=20㎜d =40㎜ d =641 α αa=48㎜2)传动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：180

1800.005 1J1=(

p)2W(3.140.75)2

30100

0.0439㎏·2丝杠的转动惯量：㎏·2齿轮的转动惯量：㎏·2㎏·2因此，总的转动惯量：1 J= (J J )J J ( )2(0.6242.022)0.2020.04391 i2 S Z2 Z1 1 5=1.258㎏·23〕所需转动力矩计算nmax=

v maxL0

10005 34

416.7r/minMamax=

Jnmax

1.258416.7104 1040.2184N·m=2.23f·㎝9.6T 9.60.025n f 1000vfi 10001000.155nt=

主1L0

DL0

=33.17r/min3.146043Mat=

33.170.025

104=0.0174N·m=0.1775f·㎝FLMf= 0 0=

f

L00.2300.430.287f·㎝=0.028N·m2i 2i 23.140.85FL0 YY

38.190.432M0=

)

㎝=0.011N