【正文】 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 3 第一章 CA6140 臥式車床簡介 機(jī)床的特點(diǎn)與用途 CA6140 型臥式車床，其結(jié)構(gòu)具有典型的臥式車床布局，它的通用性程度較高。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類和盤套類零件的加工；能車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、各種環(huán)槽、成形面及端面；能車削常用的米制 、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，也可以車削加大螺距螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)螺距及較精密的螺紋；還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。 機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) CA6140 型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 圖 CA6140 車床的外形結(jié)構(gòu)圖 11．床腿 7．回轉(zhuǎn)盤 主軸箱 ：又稱床頭箱，它的主要 任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。 進(jìn)給箱 ：進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)，調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，可得到所需的進(jìn)給量或螺距，通過光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀架以進(jìn)行切削。 絲杠與光杠 ：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 4 溜板箱 ：是車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成刀架直線運(yùn)動(dòng) 的機(jī)構(gòu)，通過光杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過絲杠帶動(dòng)刀架作縱向直線運(yùn)動(dòng)，以便 車 削螺紋。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 5 第二章、進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算作用在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量 （ 1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 rJ 。 已知滾珠絲杠的密度為 3 3= 10 kg/cm? ? ? ?3413 4 4 4 220 .7 8 1 00 .7 8 1 0 2 .5 1 0 3 .2 3 6 2 .5 1 2 .53 .6 3nr j jjJ D Lk g c mk g c m?????? ? ? ? ? ? ? ? ???? （ 2）計(jì)算作用在絲杠軸上移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 LJ 已知機(jī)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量 m=；絲杠軸每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離 L=，則得 22 81 .63 52 2 4L LJ k g c m k g c m?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? （ 3）計(jì)算各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 ? ?3413 4 4 4 220 .7 8 1 00 .7 8 1 0 2 .5 1 0 3 .2 3 6 2 .5 1 2 .53 .6 3nr j jjJ D Lk g c mk g c m?????? ? ? ? ? ? ? ? ???? （ 4）由式（ 266）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 dJ 。 1 2 3 422111( ) ( )d Z Z Z Z r LJ J J J J J Jii? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2110 .4 1 .5 0 .4 2 .6 3 .6 3 0 .7 51 .9 6 6 .2 5 k g c m??? ? ? ? ? ? ? ? ????? cm?? 計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩 （ 1）計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩 cT 。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 6 已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力 m a x 2 3 4 0 .3 4aaF F N?? 。絲杠每轉(zhuǎn)一圈機(jī)床執(zhí)行部件軸向移動(dòng)距離 L=6mm=，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 i=，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率 ? =，則由式（ 254）得 2 3 4 0 . 3 4 0 . 0 0 6 1 . 0 52 2 3 . 1 4 0 . 8 5 2 . 5nc FLT N m N mi?? ?? ? ? ? ???? （ 2）計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦負(fù)載力矩 T? 。 已知在不切削的狀態(tài)下的軸向負(fù)載力 0F? =360N，則由式（ 255）得 T? = 0 3 6 0 0 . 0 0 6 0 . 1 6 22 2 3 . 1 4 0 . 8 5 2 . 5FL N m N mi??? ?? ? ? ???? (3)計(jì)算由滾珠絲杠預(yù)緊力作用在電動(dòng)機(jī)軸上的附加負(fù)載力矩 fT . 已知滾珠絲杠螺母副的效率 0? ，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 pF 為 m a x 1 2340 .34 780. 113paF F N N? ? ? ? 則 ? ?? ?0 202127 8 0 . 1 1 0 . 0 0 6 1 0 . 9 4 0 . 0 4 12 3 . 1 4 0 . 8 5 2 . 5pfFLTiN m N m??????? ? ? ???? （ 4）計(jì)算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩 T 的計(jì)算。 ①空載時(shí)（快進(jìn)力矩），得 ? ?e f 0 . 1 6 2 0 . 0 4 1 m 0 . 2 0 3 mKJT T T N N? ? ? ? ? ②切削時(shí)（工進(jìn)力矩），得 ? ?1 . 0 5 0 . 0 4 1 1 . 0 9 1G J e tT T T N m N m? ? ? ? ? 計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸上的加速力矩 apT 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，初選 110BF003 型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量mJ = cm ；而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量 dJ = 2kgcm ；對開環(huán)系統(tǒng)，一般侵權(quán)去加速時(shí)間 at = 。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行部件一最快速度 v=2400mm/min 運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 7 m a x 2400n = / m in 1000 r / m in6 ?? 得 ? ?? ?m a xa p m dn2 i n J + J60 98 0t2 3. 14 2. 5 10 00= 4. 0+ 2. 5 kg f c m60 98 0 0. 05= 34 .7 1k gf c m = 3. 4N /mT ???? ? ? ??? 計(jì)算縱向進(jìn)給系統(tǒng)所需的作用到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩 （ 1）計(jì)算空載啟動(dòng)力矩 qT ? ? ? ?apqf T 3 .4 0 .1 6 2 0 .0 4 1 m 3 .6 0 3 mT T T N N?? ? ? ? ? ? ? （ 2）計(jì)算快進(jìn)力矩 KJT ? ?e f 0 . 1 6 2 0 . 0 4 1 m 0 . 2 0 3 mKJT T T N N? ? ? ? ? （ 3）計(jì)算工進(jìn)力矩 GJT 。 ? ?ef 1 . 0 5 0 . 0 4 1 m 1 . 0 9 1 mGJT T T N N? ? ? ? ? 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號； （ 1）選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號。 根據(jù)以上計(jì)算和表 A5,選擇國產(chǎn) 110BF003 型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) ,其要技術(shù)參數(shù)如下：相數(shù) ,3；步距角 , / ；最大靜轉(zhuǎn)矩 , m；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,4kg 2cm ；最高空載啟動(dòng)頻率 ,1500Hz；運(yùn)行頻率 ,7000Hz；分配方式 ,三相六拍；質(zhì)量 ,6kg。 （ 2）確 定最大靜轉(zhuǎn)矩 ST 由表 248 給出的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 1sT 的關(guān)系可得 1 3 .6 0 3 4 .1 60 .8 6 6 0 .8 6 6Ps TT N m N m? ? ? ? ? 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 2sT 的關(guān)系為 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 8 2 1 .0 9 1 3 .6 40 .3 0 .3GJs TT N m N m? ? ? ? ? 取 1sT 和 2sT 中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 ST ,既 ST = m 本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為 m,大于 ST = m,可以在規(guī)定懂得時(shí)間里正常啟動(dòng) ,故滿足要求。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算 1 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析 步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載有外力負(fù)載 (切削力 )、摩擦負(fù)載和慣性負(fù)載，所選步進(jìn)電機(jī)必須克服這些負(fù)載才能作正常的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 (1) 切削負(fù)載。假設(shè)采用的切削用量范圍： v＝ ／ s； ap＝ 5mm； f＝，則其主切削力 (可根據(jù)切削原理近似公式計(jì)算 )Fz＝ 3000N(垂直向 )，取Fx＝ Fz＝ 1800N(縱向 )， Fy＝ Fz＝ 1500N(橫向 )(根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 在一般車外因時(shí)只， Fx＝ (～ ) Fz， F、＝ (～ ) Fz。設(shè)計(jì)時(shí)，也可根據(jù)主電機(jī)的功率來計(jì)算能承受的最大主切削力 Fzmax。但這樣計(jì)算， Fzmax往往很大，因原機(jī)床主電機(jī)功率是按最大原則選取的。還可根據(jù)機(jī)床的限用最大切削用量進(jìn)行計(jì)算。 (2) 摩擦阻力。當(dāng)溜板箱導(dǎo)軌為滑動(dòng)摩擦?xí)r，取其摩擦系數(shù) ? ＝ ，因主切削力壓向?qū)к?，則摩擦阻力 F 摩 ＝ (400 l0 十 3000) ＝ 750N(g＝ 908m／s2時(shí) )。 (3) 等效轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)量計(jì)算。根據(jù)理論力學(xué)公式計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)中各回轉(zhuǎn)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)損量。設(shè)減速比為 i，則 i＝ ? l0/360δ = 6/360 = 故可取 Z1＝ 2 Z 2＝ 23。 m＝ (模數(shù) )， b＝ 21(mm)＝ 3cm)(齒寬 )， ? ＝ 21。 ；df1＝ mZ1=31(mm)， df2＝ mZ2＝ (m