【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的距離,它主要取決于主軸端部的結構、前支承軸承配置和密封裝置的形式和尺寸，由原機床主軸箱體的結構決定。根據課程設計，附錄四 分析三根軸的受力，和軸上齒輪的尺寸，綜合考慮，軸承與第一個齒輪間的距離取l0=61mm。(9) 設計計算對比計算結果，又齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強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，=4mm，按接觸強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）無級變速電動機軸上齒輪模數(shù)的確定按齒面接觸強度設計(1) 小齒輪齒數(shù)z1=27；大齒輪齒數(shù)z2=45；(2) 計算小齒輪傳遞的轉矩根據機械零件設計手冊，表21可知，取η=，電動機功率Pd為12KW，則II軸上所傳遞的扭矩為T1：(3）由機械設計（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（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。所以確定齒輪齒數(shù)時，應在允許的誤差范圍內，確定合理的aj，bj，進而求得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，切削力的修正指數(shù)，其中參數(shù)按實際加工過程中平均銑削條件為標準來選擇。機械系統(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部件，以及連桿機構、凸輪機構等非線性傳動部件、導向支承件、旋轉支承件、軸系及架體等機構組成。(4) 改變通電相序即可改變電機轉向。插補器進行插補，發(fā)出指令脈沖，經驅動放大電路放大后，驅動步進電機轉動，一個進給脈沖使步進電機轉動一個角度，通過齒輪減速，絲杠傳動使工作臺移動一定距離，因此，工作臺的位移量與步進電機的轉角成正比，即與進給脈沖數(shù)目成正比。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其它符號指令規(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，在距離磁鐵l2mm的旋轉軌跡外，固定一個磁傳感器，當傳感器發(fā)出信號后經過放大，由定向電路使電動機準確的停止在規(guī)定的周向位置上。人機界面應當對用戶友好，對此系統(tǒng)應從以下幾個途徑來體現(xiàn)： 漢化按鍵，方便各種層次的操作者使用。 機床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性(1) 費用低，經濟性好，改造周期短可滿足生產急需，同購置新機床相比，一般可以節(jié)省60%～80%的費用，改造費用低。開放性為適應數(shù)控進線、聯(lián)網、普及型個性化、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)展趨勢是體系結{每的開放性，設計生產開放式的數(shù)控系統(tǒng)，例如美國的OMAC、歐共體的OSACA及日本的OSEC發(fā)展開放式數(shù)控的計劃等。我國是機床生產大國，又是使用大國。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術為主的新的行業(yè)。由以上五條派生的好處，如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。數(shù)控技術水平的高低已經成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機床及生產過程數(shù)控化，已成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控機床是集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通信技術于一體的典型的機電一體化產品。s design, it has realized the machine function39。通過插補算法實現(xiàn)步進電機的準確定位以便達到工件的精確度；通過鍵盤利顯示模塊，實現(xiàn)了程序的編輯和顯示；通過其他輔助系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)了機床功能的完善化。X5032數(shù)控銑床機械系統(tǒng)設計包括伺服驅動系統(tǒng)的設計計算，絲杠螺母副的設計計算，主傳動系統(tǒng)的參數(shù)計算，主傳動系統(tǒng)結構設計。進給傳動系統(tǒng)設計中，全部拆除縱向、橫向、垂向進給箱齒輪，拆除縱向、橫向、垂向進給手柄，在該處將手輪軸通過一對減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進電機相連。關鍵詞：X5032銑床 數(shù)控變頻調速 模塊化設計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 國內外研究的現(xiàn)狀 4 數(shù)控機床發(fā)展趨勢 5 機床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 7 機床數(shù)控化改造的技術優(yōu)越性 7 機床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性 7 機床數(shù)控化改造的現(xiàn)實意義與市場前景 8 X5032數(shù)控銑床改造設計總體要求和內容 8 數(shù)控銑床改造設計總體要求 8 數(shù)控銑床改造設計內容 9 改造后的數(shù)控銑床功能分析 102 數(shù)控機床及控制方式 12 數(shù)控機床的組成及工作原理 12 數(shù)控機床的組成 12 數(shù)控機床的工作原理 13 數(shù)控機床控制方式選擇 13 位置控制方式分類 13 步進電機的開環(huán)控制 15 數(shù)控機床開環(huán)系統(tǒng)速度計算 163 機械傳動系統(tǒng)的改造設計 17 主傳動系統(tǒng)的參數(shù)計算 17 主傳動的變速方式的選擇 17 主軸電機的選擇 18 分級變速箱的設計 18 主傳動系統(tǒng)結構設計 374 結束語 445 致 謝 456 參考文獻 46河南理工大學本科畢業(yè)設計論文前 言制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國或地區(qū)經濟的實力，科技水平，生活水準和國防實力。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產方式、產業(yè)結構、管理方式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。我國是世界上機床產量最多的國家，但在數(shù)控機床的產品競爭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，是一個極為重大的突破。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數(shù)控改造的新的行業(yè)。數(shù)控機床是機械工業(yè)發(fā)展的關鍵產品，我國的數(shù)控機床在機床產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 機床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 機床數(shù)控化改造的技術優(yōu)越性(1) 數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)中計算機的作用。特別是大型、特殊機床尤其明顯。輸入、檢索、修改盡量一體化。將主傳動改為采用變頻交流電動機無級調速。 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床通常由程序載體(控制介質)、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機床本體組成，如圖21所示。改變進給脈沖數(shù)目和頻率，可以控制工作臺的移動量和速度。步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)構成圖25 步進電機控制系統(tǒng)構成及原理圖如圖25是步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)的構成及原理框圖，它由脈沖信號源、脈沖分配器、功率放大器、步進電機組成。常用的機械傳動部件有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶、高速帶以及各種非線性傳動部件等。查《簡明銑工手冊》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，σb=673MPa修正系數(shù)由《簡明銑工手冊》314得：則利用圓柱銑刀進行逆銑時，工作臺的工作載荷：工作臺縱向進給方向載荷：Fl=(1～)Fz工作臺垂向進給方向載荷：Fv=(～)Fz工作臺橫向進給方向載荷：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) 初選交流調速主軸電動機的功率nd為主軸傳遞全部功率時的最低切削速度，即電動機的額定轉數(shù),為1500r/min。設Sz=kS0，k為整數(shù)系數(shù)。(5) 由表107選取吃寬系數(shù)φd=1。圓柱齒輪的實用齒寬，在按照b=φdd1計算后再做適當圓整，而且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎上，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生軸向錯位時導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。為不過多地削弱主軸的剛度，銑庫主軸孔徑d比刀具拉桿直徑大5～10，選26mm。選擇軸承的代號為6307；經過軸承壽命的演算，該軸承滿足設計要求。(8) 由傳動比知，軸I的計算轉速n1=(9) 由式1013計算應力循環(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）計算圓周速度v(14）計算齒寬b(15) 計算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高(16) 計算載荷系數(shù)根據v=，7級精度，由圖108查的動載荷系數(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級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時KHβ=由，KHβ==；故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ==(17) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得(18) 計算模數(shù)按齒根彎曲強度設計(1) 由式（105）得彎曲強度的設計公式為(2) 由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE2=380MPa；(3) 由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=，KFN2=；(4) 計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得[σF]1=[σF]2=(5) 計算載荷系數(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) 計算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。=Szj，則傳動比ij為式中，aj、bj為互質數(shù)，設 由于zj是整數(shù)，Szj必定能被S0j所整除；如果各傳動副的齒數(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)。 分級變速箱的設計(1) 銑削力的計算：根據《簡明銑工手冊》，對高速鋼圓柱銑刀，切削力的計算公式： （24）式中：C系數(shù)，值取決于切削條件和工作材料，當工件為碳鋼時，查《簡明銑工手冊》表313，取CFZ=65ap銑削寬度(銑刀每轉一個齒間角時，工件與銑刀的相對移動量)ae背吃刀量z銑刀齒數(shù)d0銑刀直徑n銑刀轉數(shù)XF、YF、uF和WF，——公式中各個系數(shù)的指數(shù)。主傳動系統(tǒng)的參數(shù)計算包括主傳動的變速方式的選擇，主軸電機的選擇及分級變速箱的設計，主傳動系