數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-wenkub
2022-09-01 00:24:43 本頁(yè)面
【正文】 理、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用的方式 通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電機(jī)的工作原理、計(jì)算控制方法與控制驅(qū)動(dòng)方式 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)并樹(shù)立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想 鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力二、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的XY數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下： 立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數(shù)Z=3，最大銑削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm，加工材料為碳素鋼或有色金屬。X、Z方向的定位精度均為177。177。滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊：由于次立式工作臺(tái)有一定的定位精度要求，載荷不大，故選擇的調(diào)隙方式是墊片調(diào)隙式，這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，但調(diào)整不方便。步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，成本低，性價(jià)比高，可以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的傳動(dòng)要求。⑵、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ①、設(shè)計(jì)的XY工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇⑴、導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。考慮立銑，工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為和。①、最大工作載荷的計(jì)算如前所述，在立銑時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1736N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=395N，受到垂直方向的載荷（與工作臺(tái)面垂直）Fz=584N。其具體參數(shù)如下：型號(hào)dlDaDABLWHXYZQnCa(kgf)Coa(kgf)KSFI25054255406311515146M841280311035額定動(dòng)載荷為1280kgf=，大于最大計(jì)算動(dòng)載荷=，小于額定動(dòng)載荷，滿足要求。將摩擦角，代入,得傳動(dòng)效率。由于選用了標(biāo)準(zhǔn)的滾珠絲杠，其值為 軸承的接觸剛度：角接觸球軸承的軸向剛度按下式計(jì)算式中：z——滾動(dòng)體個(gè)數(shù)，這里Z=15；a——接觸角，這里為60度 Db ——滾動(dòng)體直徑，；FB ——軸向預(yù)緊力，這里為584N故 系統(tǒng)總剛度K： ， 得XY工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推單推”的方式。由下式求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取=。式中： ； ——絲杠公稱直徑；——滾珠直徑； ——絲杠最大受壓長(zhǎng)度 ——絲杠支承方式系數(shù)，在此由于為一端固定，一端游動(dòng)，取=故 此計(jì)算值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)載荷，故可用。⑧、滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定絲杠長(zhǎng)度:絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 等于工作臺(tái)最大行程（250mm）加螺母長(zhǎng)度（43mm）加兩端余程（），即支撐跨距L1：略大于，取L1=400⑷、步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選用①、傳動(dòng)計(jì)算因?yàn)樵撱姶驳募庸ぞ葹?77。ⅰ、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J由《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》中P119式52得：式中： D為絲杠公稱直徑D=25mm ；L為絲杠長(zhǎng)度L=350mm ； 代入數(shù)據(jù)，得：J=2056010=104kg.㎡ii、工作臺(tái)拆算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 由【《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》中P119式53得： 其中： M為工作臺(tái)的（包括工件）的質(zhì)量M==：P為絲杠螺距P=5mm 代入數(shù)據(jù)，得：iii、絲杠拆算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：根據(jù)《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》P120表52，根據(jù)絲杠的選擇類型，可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 所以 驗(yàn)算慣量匹配，電動(dòng)機(jī)軸向慣量比值應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，既不應(yīng)太大也不應(yīng)太小，即伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于負(fù)載特性。m附加摩擦力矩 其中 ：為最大軸向載荷，； 為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率，=≥ ； 其余數(shù)據(jù)同上代入數(shù)據(jù) 得： Nm b、快速空載時(shí)電動(dòng)機(jī)所需力矩M 由《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)指南》中P121式59得：加速力矩其中： 其余參數(shù)同上 帶入數(shù)據(jù)得：力矩摩擦其中：u為導(dǎo)軌副的摩擦因數(shù)，滾動(dòng)導(dǎo)軌取 u=， 代入數(shù)據(jù)得：Nm）空載啟動(dòng)頻率（KHz）重量（Kg）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（gcm2）
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