【文章內(nèi)容簡介】 片機擴展系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤和顯示器、 I/O 接口及發(fā)光隔離電路、步進電機功率放大電路組成，系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)南昌大學本科畢業(yè)設計 13 及機床狀態(tài)等信息。 3．機械傳動方式 ： 為了實現(xiàn) 機床所要的分辨率，采用步進電機經(jīng)齒輪減速傳動絲桿，為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負荷的結構。齒輪傳動也要 采用消除齒側間隙的結構。 系統(tǒng)總體方案框圖見圖 1— 1。 微機 功率放大光電隔離光電隔離功率放大步進電機步進電機向中拖板床鞍拖板圖 1— 1 經(jīng)濟型數(shù)控車床總體方案框圖 南昌大學本科畢業(yè)設計 14 第三章：機床橫向進給系統(tǒng)機械部分 設計計算 確定系統(tǒng)脈沖量 ： 進給系統(tǒng)機械部分設計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)負載、確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣量計算，空載啟動及切削力矩計算，確定伺服電機，傳動及導向元件的設計、計算及選用，繪制機械部分裝配圖及零件圖等。現(xiàn)分 別 如下： 主要參數(shù)： 在床面上 500 ㎜ 在床鞍上 260 ㎜ 最大加工長度 7501000 ㎜ 溜板及刀架重量 縱向 1100N 橫向 550N 刀架快進速度 縱向 3m/min 橫向 m/min 最大進給速度 縱向 m/min 橫向 m/min 主 電機功率 起動加速時間 30ms 機床定位精度 ㎜ 最小分辨率 縱向 橫向 脈沖當量是衡量數(shù)控機床加工精度的一個技術參數(shù)。經(jīng)濟型數(shù)控車床常采用的脈沖當量是 ～ 。 已知條件： 工作臺重（根據(jù)圖紙粗略計算） W=30kgf=300N 時間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導程 L=4mm左旋 行程 S=230mm 脈沖當量 p? =步距角 ? = 176。 /step 快速進給速度 ν max=1mm/min 南昌大學本科畢業(yè)設計 15 切削力計算 ： 切削力，是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力。通俗的講：在切削加工時，工件材料抵抗刀具切削時產(chǎn)生的阻力 ，切削力有三個垂直的分力 ： 切削力 ， 背向力 、進給力 。 1． Z 坐標 VNF tz 60000? 3473N 其中 V=90~100，取 V=95， ?tN （ ~） 額N =（ ~） 3=~ KW, 取 ?tN KW ?xF zF 1736N ?yF zF 2083 N 滾珠絲桿螺母副的計算和選型 (一 )縱（ Z）向進給絲桿 1． 計算進給軸向力 mF （ N） )(39。 WFfKFF zxmz ??? N 其中， K=（三角形導軌）， f′ =， W=1100 N 2． 計算最大負載 Q Q mwFfL3 L=61060 Tn?? 90 n=01000Lvs 100 其中 壽命 T=15000h，導程 0L =8， sv =，運轉系數(shù) wf = 3． 滾珠絲桿螺母副的選型 查表：可采用 LW1 3508 外循環(huán)螺紋調(diào)整預緊的雙螺母滾珠絲桿副， 1 列 圈，其額定動載荷為 2022N，精度等級按表 2— 12 選為 1 級。 4． 傳動效率計算 南昌大學本科畢業(yè)設計 16 )( ?? ?? ?? tg tg 其中，螺旋升角 ? = 39。104? ，摩擦角 39。10?? 5． 剛度驗算 先畫出縱向進給滾珠絲 杠支承方式草圖，最大軸向力為 。支承間距 L=950，絲杠螺母及軸承均進行預緊，預緊力為最大軸向負荷的 1/3。 如圖 (1)絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? mmdmmLmmDNF m ,8,35, 100 ???? 材料彈性模數(shù) E=? 10 24 /mmN 滾珠絲杠截面積 A ?.)2( 21d? 絲杠導程 0L 的可變化量 EALFL m 0?? ? 10 4? 絲杠上的變形量 1? ，由于兩端均采用推力球軸承，則， 1? =041LL? ? L ? 10 3? mm (2)滾珠與螺紋滾道間接觸變形 2? 2? =3 2??? ZFdFppm ? 10 3? mm 其中 k g fFd mp 5 2,7 6 ?? ， 承載滾珠數(shù)量 35 ????? ?Z 南昌大學本科畢業(yè)設計 17 有預緊時 3mp FF ? 5．剛度驗算 橫向進給絲杠支承方式下圖 所示，最大軸向力為 ，支承間距 L=500 mm，因絲桿長度較短，不需要欲緊，螺母與軸承欲緊。 計算如下： (1)絲桿的拉伸或壓縮變型量δ 1（ mm） LEAFLLL m ???? 39。01? ? 103? mm 其中 ， Fmx =， do=20mm, A ?.)2( 21d? = (2) 滾珠與螺紋滾道間接變形δ 2 （ mm） 2? =3 2??? ZFdFppm ? 10 3? mm 其中 k g fFd mp , ?? ， 承載滾珠數(shù)量 20 ????? ?Z 有預緊時， 3mp FF ? 所以 ： 21 ??? ?? ? 10 3? 滿足精度要求 6．穩(wěn)定性校核 南昌大學本科畢業(yè)設計 18 計算臨界負載 kF ： 22 ()zk f EIFNL?? 15828N 式中 E— 材料彈性摸量， 鋼： E= N/cm2 I— 截面慣性矩（ cm） 絲桿： 42110 .3 9 9 0 ,64I d cm d???為絲杠內(nèi)徑 ； L— 絲杠兩支承距 320（ cm） 。 fz 絲杠支承方式系數(shù)，從表中查出 一端固定，一端簡支； fz = mkk FFn ? =》 [ kn ] (一般 ??kn =— 4)此絲杠不會產(chǎn)生失穩(wěn)。 （三）縱向及橫向滾珠絲杠幾何參數(shù) W1L3508 及 W1L2506 滾珠絲杠幾何參數(shù) 名 稱 符號 W1L3508 W1L2022 螺 紋 滾 道 公稱直徑 0d 35 20 導程 0L 8 5 接觸角 ? 39。104? 39。304? 鋼球直徑 qd 滾道法面半徑 R R= bd 偏心距 e ( ) sin2bdeR ??? 螺紋升角 r 00arcLr tg d?? 39。104? 39。304? 螺 杠 螺杠外徑 d bddd )~(0 ?? 34 螺杠內(nèi)徑 1d 1022d d e R? ? ? 螺杠接觸直徑 xd 1 cosxbd d d ??? 南昌大學本科畢業(yè)設計 19 螺 母 螺母螺紋直徑 D 0 22D d e R? ? ? 螺母內(nèi)徑 1D bddD )~(01 ?? 36 21 1． 縱向進給齒輪箱傳動比計算 傳動比0360Libp? ?? 其中，脈沖當量 p? =，滾珠絲杠導程 0L =8mm，初選步距角 b? = 可選定齒輪齒數(shù)為 40,30 21 ?? zz ，模數(shù)取 m=2 2． 橫向進給齒輪箱傳動比計算 傳動比0360Libp? ?? 其中，脈沖當量 p? =，滾珠絲杠導程 0L =5mm，初選步距角 b? = 采用兩級齒輪降速，可選定齒輪齒數(shù)為 36,27 21 ?? zz ， 25,20 43 ?? zz ，模數(shù)取 m=2。 傳動齒輪幾何參數(shù) 齒數(shù) 27 36 20 25 30 40 分度圓 d mz? 54 72 40 50 60 80 齒頂圓 2ad d m?? 58 76 44 54 64 84 齒根圓 2 1. 25fd d m? ? ? 49 67 35 45 55 75 齒寬 （ 6~10） m 20 20 中心距 12( ) / 2A d d?? 63 45 70 南昌大學本科畢業(yè)設計 20 進電機計算 1． 等效轉動慣量計算 傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量 ])2()[()( 2022211 ?LgWJJZZJJJ sM ?????? 2cmkg? 式中 04131 LdJ ??? ? 2cmkg? 04232 LdJ ??? ? 2cmkg? LdJ ss ??? ? 2cmkg? 初選混合式步進電機 BS86HB3L10305，其轉子轉動慣量 cmkgJ M