ca1650普通車床改造成cs-51系列單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控機床機械設(shè)計及制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文-wenkub
2022-11-28 23:15:47 本頁面
【正文】 分為外循環(huán)方式或內(nèi)循環(huán)兩類，本設(shè)計中選用是外循環(huán)雙螺母滾珠絲桿，其滾珠絲桿副的預(yù)緊方式。 Fz、 Fx、 FY—— 主切削力進給抗力切削抗力（ N） aP—— 切削深度 (mm) V—— 切削速度（ m/s） f—— 進給量（ mm/v） KFz、 KFx、 KFY—— 總修正系數(shù)包括由于工件材料強度、硬度的改變， 刀具材料的改變。 一、 用經(jīng)驗公式計算切削力： ： Fz= 式中： D max車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)計說明書 第 頁 4 ： 主切削力 Dz可取橫切削力的 1/2 Fz、 = Dz 1/2=2280N 此時走刀抗力為 Fy、 （ N），吃刀抗力的 Fx、 （ N）仍按上述比例粗略計算： Fz、 ： Fx、 ： Fy、 =1： ： Fx、 =2288 =572N Fy、 =2288 =915 N 二．按切削力計算切削力 下面介紹的按經(jīng)驗公式按求計算切削力的方法是比較簡單而使用的，但對于不同的專用機床來說，計算結(jié)果不一定準(zhǔn)確。同時為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加緊負(fù)荷齒輪傳動，也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。性能價格比等特點，決定采用 MSC51 系列的 8031 單片機擴展系統(tǒng)?？紤]到經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度要求不高。 設(shè)計參數(shù)如下： 最大加工直徑： 在床面上： 360mm 在床面上： 210mm 最大加工長度： 快進速度： 縱向： 橫向： 最大切削進給速度： 縱向： 橫向： 主電機功 率： 啟動加速時間： 30ms 高等教育畢業(yè)設(shè)計說明書 第 頁 2 機床定位精度：177。高等教育畢業(yè)設(shè)計說明書 第 頁 1 第一章 設(shè)計任務(wù)及總體方案的確定 將 CA1650 普通車床改造成 cs51 系列單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控機床。 最小指令值： 縱向： 橫向： 自動升降性能：有 ①系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)與與運動方式的選擇 由于改造后的數(shù)控經(jīng)濟型車床應(yīng)具有定位，直線插補順圓和逆圓插補，暫停和循環(huán)加工。為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 ③機械傳動方式 為了實現(xiàn)機床所需求的分辨率，采用步進電動機，經(jīng)齒輪減速再傳動絲桿。 第二章 機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計計算 伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計計算，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)計說明書 第 頁 3 沖當(dāng)量，運動部分慣性計算空載啟 動及切削力矩的計算，確定伺服電動機傳動及單向元件的設(shè)計計算及運用，繪制機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 一個進給脈沖使機床運動部件產(chǎn)生的位移量稱為脈沖當(dāng)量，也稱機床最小設(shè)定單位，脈沖當(dāng)量衡量機床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。所以對某一指定了專門用途的數(shù)控機床，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。刀具幾何角度不同等因素，對切削力的修正系數(shù)。 滾珠絲桿副的計算步驟如下： 一、計算進給牽引力 Fm 作用在絲杠上的進給牽引力主要包括切削時的走刀抗力以及移動的件重量以及切削力在導(dǎo)軌上的摩擦力。 二、計算最大動荷載 選用滾珠絲桿副的直徑 do 時，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下。 四、傳動效率計算 η =tanr/tan（ r+φ） 式中： r—— 螺旋升高 WL因橫向溜板設(shè)計限制，不易再加大滾珠絲桿直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌，減小摩擦力，從而減小最大牽引力，從新計算如下： Fm、 =、 +f、 （ Fz+2Fx+μ 、 ) = +(4576+2 572+800) =1594N 式中： f、 —— 軸套與軸架以及主軸的鍵上摩擦系數(shù) f、 取 從圖中差： Fm、 =1594N 時， fL/L0= 105 f1=fL/L0 L= 105 350= 由于采用了貼塑導(dǎo)軌，減小 了最大牽引力 Fm、 所以需要從新計算或查表確定 f2 和 f3 查表圖得 fQ= m 因進行了預(yù)緊 ,故 : f2=1/2fQ= m fc=√ Fm2/dQ= = m f3=1/2fc= 則： f=f1+f2+f3=++= 橫向進給定位精度應(yīng)為縱向進給定位的 1/2，應(yīng)力此時變形量已能滿足定位精度要求。 六、穩(wěn)定性校核 對于已選尺寸的絲桿在給定的條件下，承受最大軸向負(fù)載時，沒有產(chǎn)生縱向彎曲（失穩(wěn) )的危險。故此處可采用兩級齒輪減速； i=Z1/Z2 Z3/Z4=3/5 4/5=24/40 20/25 Z1=24 Z2=40 Z3=20 Z4=25 因進給運動齒輪受力不大，模數(shù) m 取 2，有關(guān)參數(shù)參照下表 高等教育畢業(yè)設(shè)計說明書 第 頁 13 齒輪傳動幾何參數(shù) 齒數(shù) Z 32 40 24 40 20 25 分度圓 d=mz 64 80 48 80 40 50 齒頂數(shù) d=d+mz 68 84 52 84 44 54 齒寬 6~10 20 20 20 20 20 20 中心距 A=(d+d)/2 72 64 45 齒根數(shù) d= 59 75 43 75 35 45 為了消除齒輪側(cè)隙，可采用雙片齒輪，這 樣齒寬可加大到（ 6~10mm） 第五節(jié) 步進電動機的計算和使用 選用步進電動機時，應(yīng)首先根據(jù)機械結(jié)構(gòu)草圖計算機械傳動裝置及負(fù)載在折算到電動機軸上的等效傳動慣量包括步進電動機轉(zhuǎn)子的傳動慣量，分別計算各種工況下所需的等效力矩，再根據(jù)步進電動機的量最大靜載負(fù)載和起動運行頻率特征選擇合適的步進電動機，但在初選步進電動機之前，不僅未畫出機械機構(gòu)草圖，而且無法確定步進電動機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，因而必須先根據(jù)一些估數(shù)據(jù)初選步進電動機的型號，再按上述方法進行驗算。 二、初選步進電動機 〈一〉縱向進給步進電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tm Fm，計算步進電機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm（ N cm fe 和最高啟動頻率 fk fe=100VS/60fp fk=1000Vma
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