【正文】 3) 主軸前端懸伸量a的確定主軸前端懸伸量a是指主軸前端面到前軸承徑向支反力作用中點(diǎn)的距離,它主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)、前支承軸承配置和密封裝置的形式和尺寸，由原機(jī)床主軸箱體的結(jié)構(gòu)決定。根據(jù)課程設(shè)計(jì)，附錄四 分析三根軸的受力，和軸上齒輪的尺寸，綜合考慮，軸承與第一個(gè)齒輪間的距離取l0=61mm。(9) 設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，又齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，=4mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=，由公式可知分度圓的直徑d=418=72mm由于d=72mmd1=；所以選取模數(shù)：m=，則d=18=117mm 所以第二變速組的齒輪的模數(shù)為m=；（三）無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)軸上齒輪模數(shù)的確定按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 小齒輪齒數(shù)z1=27；大齒輪齒數(shù)z2=45；(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，表21可知，取η=，電動(dòng)機(jī)功率Pd為12KW，則II軸上所傳遞的扭矩為T(mén)1：(3）由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）可知：載荷系數(shù)K=KAKVKαKβ初選載荷系數(shù)：Kt=(4) 由表101選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。所以確定齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)在允許的誤差范圍內(nèi)，確定合理的aj，bj，進(jìn)而求得S01，S02，S03，并盡量使S01，S02，S03的最小公倍數(shù)為最小，最小公倍數(shù)用S0表示，則Sz必定為S0的整數(shù)倍。KFC——切削條件改變時(shí)，切削力的修正指數(shù)，其中參數(shù)按實(shí)際加工過(guò)程中平均銑削條件為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳動(dòng)部件，以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支承件、旋轉(zhuǎn)支承件、軸系及架體等機(jī)構(gòu)組成。(4) 改變通電相序即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。插補(bǔ)器進(jìn)行插補(bǔ)，發(fā)出指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)進(jìn)給脈沖使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)齒輪減速，絲杠傳動(dòng)使工作臺(tái)移動(dòng)一定距離，因此，工作臺(tái)的位移量與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角成正比，即與進(jìn)給脈沖數(shù)目成正比。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號(hào)碼或其它符號(hào)指令規(guī)定的程序。這種磁力傳感器的工作原理是，在主軸上裝上永磁鐵和主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離磁鐵l2mm的旋轉(zhuǎn)軌跡外，固定一個(gè)磁傳感器，當(dāng)傳感器發(fā)出信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大，由定向電路使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確的停止在規(guī)定的周向位置上。人機(jī)界面應(yīng)當(dāng)對(duì)用戶友好，對(duì)此系統(tǒng)應(yīng)從以下幾個(gè)途徑來(lái)體現(xiàn)： 漢化按鍵，方便各種層次的操作者使用。 機(jī)床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性(1) 費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好，改造周期短可滿足生產(chǎn)急需，同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60%～80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。開(kāi)放性為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，最重要的發(fā)展趨勢(shì)是體系結(jié){每的開(kāi)放性，設(shè)計(jì)生產(chǎn)開(kāi)放式的數(shù)控系統(tǒng)，例如美國(guó)的OMAC、歐共體的OSACA及日本的OSEC發(fā)展開(kāi)放式數(shù)控的計(jì)劃等。我國(guó)是機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)，又是使用大國(guó)。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。由以上五條派生的好處，如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。數(shù)控技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測(cè)量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。s design, it has realized the machine function39。通過(guò)插補(bǔ)算法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確定位以便達(dá)到工件的精確度；通過(guò)鍵盤(pán)利顯示模塊，實(shí)現(xiàn)了程序的編輯和顯示；通過(guò)其他輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床功能的完善化。X5032數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算，主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，全部拆除縱向、橫向、垂向進(jìn)給箱齒輪，拆除縱向、橫向、垂向進(jìn)給手柄，在該處將手輪軸通過(guò)一對(duì)減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進(jìn)電機(jī)相連。關(guān)鍵詞：X5032銑床 數(shù)控變頻調(diào)速 模塊化設(shè)計(jì)AbstractBased on the aspects of the improvement on X5032 milling machine as follows: the Economy, convenience, function and reliability. This dissertation conducts the systematic design，hardware circuit design and software design .These work improve the functions of milling machine on some aspects as follows：The large static and dynamic stiffness of the mechanical drive parts，the little friction factor of the motion pairs，no clearance in driving，the large power and the convenient operation and maintenance . The improved milling machine have some special functions as follows：the program store and pile，the backward and forward rotate of main Drive system, the two grades rotating speed which has continuous speed variation with in each grade，the operation in variable or constant speed according to the setting curve in the area of plane and space ,the random setting value and display data , the flee startstop and the failure alarm and the munication with the master puter.The system design of X5032 numerical machine39。s consummation.Keywords: X5032 milling machine numerical control frequency conversion regulating speed modularity design目錄前 言 11 緒 論 3 引 言 3 微觀看改造的必要性 3 宏觀看改造的必要性 4 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 4 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì) 5 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義與市場(chǎng)前景 8 X5032數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求和內(nèi)容 8 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)總體要求 8 數(shù)控銑床改造設(shè)計(jì)內(nèi)容 9 改造后的數(shù)控銑床功能分析 102 數(shù)控機(jī)床及控制方式 12 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 12 數(shù)控機(jī)床的組成 12 數(shù)控機(jī)床的工作原理 13 數(shù)控機(jī)床控制方式選擇 13 位置控制方式分類 13 步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制 15 數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)系統(tǒng)速度計(jì)算 163 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 17 主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 17 主傳動(dòng)的變速方式的選擇 17 主軸電機(jī)的選擇 18 分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì) 18 主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 374 結(jié)束語(yǔ) 445 致 謝 456 參考文獻(xiàn) 46河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文前 言制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。它的發(fā)展和運(yùn)用，開(kāi)創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力仍然處于較低的水平。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在機(jī)床產(chǎn)品中的比例總體水平低。出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性(1) 數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的作用。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。輸入、檢索、修改盡量一體化。將主傳動(dòng)改為采用變頻交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速。 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床通常由程序載體(控制介質(zhì))、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，如圖21所示。改變進(jìn)給脈沖數(shù)目和頻率，可以控制工作臺(tái)的移動(dòng)量和速度。步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成圖25 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成及原理圖如圖25是步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及原理框圖，它由脈沖信號(hào)源、脈沖分配器、功率放大器、步進(jìn)電機(jī)組成。常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶、高速帶以及各種非線性傳動(dòng)部件等。查《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》表313取d0=27mm；ae=4mm；z=4；ap=30mmfz= mm，n取r/min，其中xF=；yF=；uF=；WF=0；qF=；加工碳鋼時(shí)，σb=673MPa修正系數(shù)由《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》314得：則利用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑時(shí)，工作臺(tái)的工作載荷：工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷：Fl=(1～)Fz工作臺(tái)垂向進(jìn)給方向載荷：Fv=(～)Fz工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷：Fc=(～)Fz各系數(shù)分別取中間值，則：Fl===4803NFv===1092NFC===1637N由此可以算出周向銑削力:(2) 初選交流調(diào)速主軸電動(dòng)機(jī)的功率nd為主軸傳遞全部功率時(shí)的最低切削速度，即電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù),為1500r/min。設(shè)Sz=kS0，k為整數(shù)系數(shù)。(5) 由表107選取吃寬系數(shù)φd=1。圓柱齒輪的實(shí)用齒寬，在按照b=φdd1計(jì)算后再做適當(dāng)圓整，而且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上，減小510mm，即得到大齒輪的齒寬，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷。主軸主要支承跨距L的確定圖24 主軸合理確定主軸主要支承問(wèn)的跨距L，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。為不過(guò)多地削弱主軸的剛度，銑庫(kù)主軸孔徑d比刀具拉桿直徑大5～10，選26mm。選擇軸承的代號(hào)為6307；經(jīng)過(guò)軸承壽命的演算，該軸承滿足設(shè)計(jì)要求。(8) 由傳動(dòng)比知，軸I的計(jì)算轉(zhuǎn)速n1=(9) 由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh==N2=109(10) 由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=；KHN2=(11) 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由（1012）得：[σH]1=[σH]2=(12) 試算小齒輪分度圓d1，代入[σH]中較小的值(13）計(jì)算圓周速度v(14）計(jì)算齒寬b(15) 計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高(16) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=，7級(jí)精度，由圖108查的動(dòng)載荷系數(shù)Kv=；直齒輪，KHα=KFα=1；由表102查得使用系數(shù)KA=；由104用插值法查的7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)KHβ=由，KHβ==；故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ==(17) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得(18) 計(jì)算模數(shù)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 由式（105）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為(2) 由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa；(3) 由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=，KFN2=；(4) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得[σF]1=[σF]2=(5) 計(jì)算載荷系數(shù)K故載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ==(6) 查齒形系數(shù)由表105查得YFa1=；YFa2=(7) 查取齒形系數(shù)由表105查得YSa1=；Ysa2=(8) 計(jì)算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。=Szj，則傳動(dòng)比ij為式中，aj、bj為互質(zhì)數(shù)，設(shè) 由于zj是整數(shù)，Szj必定能被S0j所整除；如果各傳動(dòng)副的齒數(shù)和皆為Sz，則Sz能被S01，S02，S03所整除，換言之，Sz是S01，S02，S03的公倍數(shù)。 分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì)(1) 銑削力的計(jì)算：根據(jù)《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》，對(duì)高速鋼圓柱銑刀，切削力的計(jì)算公式： （24）式中：C系數(shù)，值取決于切削條件和工作材料，當(dāng)工件為碳鋼時(shí)，查《簡(jiǎn)明銑工手冊(cè)》表313，取CFZ=65ap銑削寬度(銑刀每轉(zhuǎn)一個(gè)齒間角時(shí)，工件與銑刀的相對(duì)移動(dòng)量)ae背吃刀量z銑刀齒數(shù)d0銑刀直徑n銑刀轉(zhuǎn)數(shù)XF、YF、uF和WF，——公式中各個(gè)系數(shù)的指數(shù)。主傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算包括主傳動(dòng)的變速方式的選擇，主軸電機(jī)的選擇及分級(jí)變速箱的設(shè)計(jì)，主傳動(dòng)系