ca1650普通車(chē)床改造成cs-51系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)
2024-12-03 23:15 本頁(yè)面
【正文】 高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 頁(yè) 1 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及總體方案的確定 將 CA1650 普通車(chē)床改造成 cs51 系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。要求該機(jī)床有自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，具有切削螺紋的功能，在縱向和橫向有直線和圓弧插補(bǔ)功能，系統(tǒng)分辨率縱向 。橫向 。 設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 最大加工直徑： 在床面上： 360mm 在床面上： 210mm 最大加工長(zhǎng)度： 快進(jìn)速度： 縱向： 橫向： 最大切削進(jìn)給速度： 縱向： 橫向： 主電機(jī)功 率： 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms 高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 頁(yè) 2 機(jī)床定位精度：177。 最小指令值： 縱向： 橫向： 自動(dòng)升降性能：有 ①系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)與與運(yùn)動(dòng)方式的選擇 由于改造后的數(shù)控經(jīng)濟(jì)型車(chē)床應(yīng)具有定位，直線插補(bǔ)順圓和逆圓插補(bǔ)，暫停和循環(huán)加工。公英制螺紋加工工藝功能。故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 ②計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 根據(jù)機(jī)床要求，采用 8 位微機(jī) ，由于 MSC— 51 系列單片機(jī)具有集成度高?？煽慷群?，功能強(qiáng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。性能價(jià)格比等特點(diǎn)，決定采用 MSC51 系列的 8031 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 ③機(jī)械傳動(dòng)方式 為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床所需求的分辨率，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲桿。為了保證一定的精度和平穩(wěn)性，減小摩擦力。選用滾珠絲桿螺母副。同時(shí)為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加緊負(fù)荷齒輪傳動(dòng)，也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。 第二章 機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算，內(nèi)容包括確定系統(tǒng)的負(fù)載確定系統(tǒng)的脈高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 頁(yè) 3 沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部分慣性計(jì)算空載啟 動(dòng)及切削力矩的計(jì)算，確定伺服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)及單向元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及運(yùn)用，繪制機(jī)械部分裝配圖及零件工作圖等 第一節(jié) 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量稱(chēng)為脈沖當(dāng)量，也稱(chēng)機(jī)床最小設(shè)定單位，脈沖當(dāng)量衡量機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床采用的脈沖當(dāng)量是 ~ 每脈沖，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床常采用的脈沖當(dāng)量是 ~ 每脈沖，在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)機(jī)床精度要求確定其脈沖當(dāng)量縱向 ,橫向： 。 第二節(jié) 切削力的計(jì)算 在設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng) 時(shí)，計(jì)算傳動(dòng)和導(dǎo)向元件選用伺服電動(dòng)機(jī)等需要利用到切削力，下面就以切削力，用三種方法計(jì)算，并取其平均值做主切削力。 一、 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力： ： Fz= 式中： D max車(chē)床床身加工的最大直徑（ mm） Fz=()N =4576N 求出切削力 Fz后，在按照下比例分別求出 Fx和 FY Fz： Fx： Fy=1： ： Fx=4576 =1144N FY=4576 =1830N max 高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 頁(yè) 4 ： 主切削力 Dz可取橫切削力的 1/2 Fz、 = Dz 1/2=2280N 此時(shí)走刀抗力為 Fy、 （ N），吃刀抗力的 Fx、 （ N）仍按上述比例粗略計(jì)算： Fz、 ： Fx、 ： Fy、 =1： ： Fx、 =2288 =572N Fy、 =2288 =915 N 二．按切削力計(jì)算切削力 下面介紹的按經(jīng)驗(yàn)公式按求計(jì)算切削力的方法是比較簡(jiǎn)單而使用的，但對(duì)于不同的專(zhuān)用機(jī)床來(lái)說(shuō)，計(jì)算結(jié)果不一定準(zhǔn)確。所以對(duì)某一指定了專(zhuān)門(mén)用途的數(shù)控機(jī)床，應(yīng)該根據(jù)具體加工條件，不同的工況選用合理的切削用量。用切削力計(jì)算公式來(lái)計(jì)算 切削力。 Fz=( Fz－ aPDz fzfz fz(60v)n FzKFz Fx =( Fx－ aPx fx fx fx(60v) n F xKFx FY =( FY－ aPy fy fy fy (60) n FYKFY 式中 。 Fz、 Fx、 FY—— 主切削力進(jìn)給抗力切削抗力（ N） aP—— 切削深度 (mm) V—— 切削速度（ m/s） f—— 進(jìn)給量（ mm/v） KFz、 KFx、 KFY—— 總修正系數(shù)包括由于工件材料強(qiáng)度、硬度的改變， 刀具材料的改變。刀具幾何角度不同等因素，對(duì)切削力的修正系數(shù)。 高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 頁(yè) 5 三．按照機(jī)床主電機(jī)的功率計(jì)算： 上面介紹了切削量計(jì)算切切削力雖然比較準(zhǔn)確，但只能是用于加工某種工件的專(zhuān)用機(jī)床，對(duì)于普通機(jī)床的數(shù)控化改造或涉及通用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，切削用量的范圍較大，這樣就導(dǎo)致了切削力計(jì)算結(jié)果差別很大，這里介紹的三種方式，就是按照需要進(jìn)行數(shù)控及改造設(shè)計(jì)的普通車(chē)床的主電動(dòng)機(jī)功率來(lái)計(jì)算切削力，其具體方法如下： Pe： PY 式中： Pe—— 切削功率（ KW） P—— 機(jī)床主傳動(dòng)功率 Y—— 主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械功率 ，可近似取以下數(shù)值 精密機(jī)床： Y=~ 大型機(jī)床： Y=~ 中型機(jī)床： Y=~ Mn=9550Pe/n 式中 Mn —— 主軸傳遞的扭矩（ Nm） N —— 主軸轉(zhuǎn)矩（ r/min）是主軸傳遞全部功率是的最低轉(zhuǎn)速 Ft —— FzMn/d 103 式中： Fz —— 主切削力（ N） d —— 工件直徑可采用床鞍上的最大直徑主切削力，求出以后再按比例求出 Fx 、 FY 。 第三節(jié) 滾珠絲桿螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算和選型 滾珠絲桿螺母副的設(shè)計(jì)者首先要選擇結(jié)構(gòu)類(lèi)型，去定螺母循環(huán)方式，高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 頁(yè) 6 結(jié)構(gòu) 類(lèi)型確定之后，用于確定和計(jì)算其他參數(shù)，包括公稱(chēng)直徑 d 或四缸外徑 d 導(dǎo)程 L，滾珠絲桿工作圈數(shù) J,列數(shù) k 精度等級(jí)等。 滾珠絲杠循環(huán)方式可分為外循環(huán)方式或內(nèi)循環(huán)兩類(lèi)，本設(shè)計(jì)中選用是外循環(huán)雙螺母滾珠絲桿，其滾珠絲桿副的預(yù)緊方式。 滾珠絲桿副的計(jì)算步驟如下： 一、計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm 作用在絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)的件重量以及切削力在導(dǎo)軌上的摩擦力。因此其數(shù)值的大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)?？v向進(jìn)給作用力綜合型導(dǎo)軌，其進(jìn)給牽引力 Fm（ N）的計(jì)算公式如下： Fm=k Fx+f、 (Fz+U) =[1144+（ 4576++1500） ] =2288（ N） 式中： k —— 考慮顛覆力矩實(shí)驗(yàn)系數(shù)綜合
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