ca6140普通車(chē)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-06-04 08:38 本頁(yè)面
【正文】 生產(chǎn)的LD4BCK6140型四工位立式電動(dòng)刀架。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成。螺紋編碼器又稱(chēng)主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。數(shù)控車(chē)床加工螺紋時(shí)，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車(chē)床主軸信號(hào)的反饋元件，它與車(chē)床主軸同步。改造后的車(chē)床能夠加工的最大螺紋導(dǎo)程是，Z向的進(jìn)給脈沖當(dāng)量是，所以螺紋編碼器每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)應(yīng)不少于。考慮到編碼器的輸出有相位差的A、B相信號(hào)，可用A、B異或后獲得個(gè)脈沖（一轉(zhuǎn)內(nèi)），這樣編碼器的線數(shù)可降到線（A、B信號(hào)）。另外，為了重復(fù)車(chē)削同一螺旋槽時(shí)不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個(gè)的零位脈沖Z?；谏鲜鲆?，選擇螺紋編碼器的型號(hào)為：ZLF1200Z05VO15CT。電源電壓+5V，每轉(zhuǎn)輸出個(gè)A/B脈沖與1個(gè)Z脈沖，信號(hào)為電壓輸出，軸頭直徑，生產(chǎn)廠家為長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它堵住了主軸的通孔。異軸安裝是指將編碼器安裝在床頭箱的的后端，一般盡量裝在與主軸同步旋轉(zhuǎn)的輸出軸，如果找不到同步軸，可將編碼器通過(guò)一對(duì)傳動(dòng)比為的同步齒形帶與主軸連接起來(lái)。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無(wú)間隙柔性連接，且車(chē)床組、主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過(guò)編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。（1） 拆除掛輪架所有齒輪，在此主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。（2） 拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步帶減速箱總成。（3） 拆除溜板箱總成與快走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝縱向滾珠絲杠的的螺母座與螺母座托架。（4） 拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式刀架。（5） 拆除橫溜板下的滑動(dòng)絲桿螺母副，將滑動(dòng)絲桿靠刻度盤(pán)一段（長(zhǎng)，見(jiàn)圖一）鋸斷保留，拆掉刻度盤(pán)上的手柄，保留刻度盤(pán)附近的兩個(gè)推力軸承，換上滾珠絲杠副。（6） 將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)法蘭安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。（7） 拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。（8） 改造后的橫向、縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分別見(jiàn)附圖一和附圖二。第四節(jié) 進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型 縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、計(jì)算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、設(shè)計(jì)減速箱、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為，Z方向（縱向）為。（1）縱向切削力算設(shè)工件為碳素結(jié)構(gòu)鋼，；選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角，前角，刃傾角；切削用量為：背吃刀量，進(jìn)給量，切削速度。查表得：，，；主偏角的修正系數(shù)；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為。由經(jīng)驗(yàn)公式：，算得主切削力。由經(jīng)驗(yàn)公式：，算得縱向進(jìn)給切削力,背向力。（2）橫向切削力計(jì)算橫向主切削力為縱向的一半，所以橫向主切削力由經(jīng)驗(yàn)公式,求得橫向進(jìn)給切削力，背向力。： (1) 工作載荷的計(jì)算已知移動(dòng)部件總重量；車(chē)削力。根據(jù)，的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得：。 選用矩形三角形組合滑動(dòng)導(dǎo)軌，查表，取，代入,得工作載荷.(2) 最大動(dòng)載荷的計(jì)算 設(shè)本車(chē)床Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度，初選絲杠基本導(dǎo)程，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠的使用壽命，代入,得絲杠壽命系數(shù)。查表，取載荷系數(shù)，再取硬度系數(shù)，代入式，求得最大動(dòng)載荷。(3) 初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷，查表，選擇啟東潤(rùn)澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL4006型滾珠絲杠副。其公稱(chēng)直徑為，基本導(dǎo)程為，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為，精度等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)載荷為，滿(mǎn)足要求。(4) 傳動(dòng)效率的計(jì)算將公稱(chēng)直徑，基本導(dǎo)程，代入，得絲杠螺旋升角。將摩擦角，代入，得傳動(dòng)效率。(5) 剛度的驗(yàn)算 1） 縱向滾珠絲杠的支承，采取一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式，見(jiàn)圖二。固定端采取一對(duì)推力角接觸軸承，面對(duì)面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為；鋼的彈性模量；查表得滾珠直徑，算得絲杠底徑公稱(chēng)直徑滾珠直徑。忽略式中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷作用下產(chǎn)生的變形量。2）根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)目,該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠總?cè)?shù)為，則滾珠總數(shù)量。滾珠絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力。則由式,求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的，所以實(shí)際變形量可減小一半，取。3）將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度）。由表知，4級(jí)精度滾珠絲杠任意軸向行程內(nèi)行程的變動(dòng)量允許，而對(duì)于跨度為的滾珠絲杠，總的變形量只有，可見(jiàn)絲杠剛度足夠。(6) 壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)式計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷。查表取支承系數(shù)；由絲杠底徑，求得截面積慣性矩；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離取最大值。代入式，得臨界載荷,遠(yuǎn)大于工作載荷，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。綜上所述初選的滾珠絲杠副滿(mǎn)足使用要求。為了滿(mǎn)足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量盡可能地減小，傳動(dòng)鏈中常采用減速傳動(dòng)。C6140車(chē)床縱向減速箱選用同步帶傳動(dòng)。設(shè)計(jì)同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳動(dòng)的功率；主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比；傳動(dòng)系統(tǒng)的位置和工作條件等。根據(jù)改造經(jīng)驗(yàn)，C6140車(chē)床縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩通常在之間選擇。初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BYG5501,五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩，十拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步距角為。（1） 傳動(dòng)比的確定已知電動(dòng)機(jī)的步距角，脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠導(dǎo)程，代入式算得傳動(dòng)比（2） 主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 由縱向床鞍的最快移動(dòng)速度，得出主動(dòng)輪的最高轉(zhuǎn)速。（3） 確定帶的設(shè)計(jì)功率 預(yù)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為時(shí)，對(duì)應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為。當(dāng)脈沖頻率為時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約為，對(duì)應(yīng)的輸出功率為。取，,代入式，得出.（4） 選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設(shè)計(jì)功率和主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速，選取同步帶的型號(hào)為L(zhǎng)
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