ca6140車床橫向進(jìn)給改造的設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-16 14:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 工作臺或刀具沿各坐標(biāo)軸的運動有確定的函數(shù)關(guān)系，即連續(xù)控制系統(tǒng)應(yīng)具備控制刀具以給定速率沿加工路徑運動的功能。具備這種控制能力的數(shù)控機床可以加工各種外形輪廓復(fù)雜的零件，所以連續(xù)控制系統(tǒng)又稱為輪廓控制系統(tǒng)。例如數(shù)控銑床，數(shù)控車床等均屬于此種運動方式。在點位控制系統(tǒng)中不具有連續(xù)控制系統(tǒng)中才具有的軌跡計算裝置，而連續(xù)控制系統(tǒng)中卻具有點位系統(tǒng)的功能。還有一些采用點位控制的數(shù)控機床，例如數(shù)控鏜床等，不但要求工作臺運動的終點坐標(biāo)，還要求工作臺沿坐標(biāo)軸運動過程中切削工作。這種系統(tǒng)叫點位/直線系統(tǒng)。其控制方法與點位系統(tǒng)十分相似，故有時也將這兩種系統(tǒng)統(tǒng)稱為點位控制系統(tǒng)2．2伺服系統(tǒng)的選擇伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)，半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)中，設(shè)有反饋電路，不帶檢測裝置，指令信號是單方向傳送的。指令發(fā)出后，不再反饋回來，故稱開環(huán)控制。開環(huán)伺服系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機驅(qū)動。開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，容易掌握，調(diào)試和維修都比較簡單。目前國內(nèi)大力發(fā)展的經(jīng)濟型數(shù)控機床普遍采用開環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件來檢測實際 位移量，能補償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機驅(qū)動或交流伺服電機驅(qū)動，閉環(huán)系統(tǒng)造價高，結(jié)構(gòu)和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場合。半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)不同，不直接檢測工作臺的位移量，而是用檢測元件測出驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角，再間接推算出工作臺實際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。2．3執(zhí)行機構(gòu)傳動方式的確定為確?？刂葡到y(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)，在設(shè)計機械傳動裝置時，通常提出低摩擦，低慣量，高剛度，無間隙，高諧振以及有適宜阻尼比的要求。在設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾點：（1）盡量采用低摩擦的轉(zhuǎn)動和導(dǎo)向元件。如采用滾珠絲杠螺母傳動副，滾動導(dǎo)軌，塑導(dǎo)軌等。（2）盡量消除傳動間隙。例如采用消除齒輪等。（3）提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛減小傳動鏈誤差?？刹捎妙A(yù)緊的方法提高系統(tǒng)剛度。例如采用預(yù)加負(fù)載的滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠副等。2．4計算機的選擇微機數(shù)控系統(tǒng)由CPU，存儲器擴展電路I/O接口電路，伺服電機驅(qū)動，檢測電路等幾部分組成。微機市數(shù)控系統(tǒng)的核心，其他裝置均是在指揮下進(jìn)行的。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用微機直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對微機的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字長和速度。字長不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運算的精度。字長較長的計算機，價格顯著上升，而字長較短的計算機，要進(jìn)行雙字長或三字長的運算，就會影響速度。目前一些高檔的CNC系統(tǒng)，已普遍使用32位微機，主機頻率由5MHz提高到2030MHz，有的采用多CPU系統(tǒng)，減輕主CPU的負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步提高控制速度。標(biāo)準(zhǔn)型的CNC系統(tǒng)多使用16位微機 ，經(jīng)濟型CNC系統(tǒng)則普遍采用8位機。可采用MCS51系列單片微機。第三章、機床進(jìn)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)脈沖當(dāng)量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩計算。確定伺服電機，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計，計算及選用，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖等。將普通車床CA6140改造成MCS51系列單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控車床，采用步進(jìn)電機開環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓狐插補功能，也具有升降功能。其主要設(shè)計參數(shù)如下：加工最大直徑：在床面上 Ф 400mm 在床鞍上 Ф 210mm最大加工長度：1000mm溜板及刀架重量： 橫向W=80kgf=800N最大移動速度（快進(jìn)）：最大進(jìn)給速度（工進(jìn)）：主電機功率： 起動加速時間： 30ms橫向定位精度： 177。1脈沖當(dāng)量根據(jù)機床精度要求確定脈沖當(dāng)量，橫向：3．2橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副的計算和選型 1計算進(jìn)給牽引力Fm（N），橫向?qū)к墳檠辔残螌?dǎo)軌 Z 1,J1Fm= kFy′+f′（Fz+G′+2F′X）= 670+（2680+800+21072）= N 式中K考慮顛復(fù)力矩影響的實驗系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取K=f，~ G溜板及刀架重力：G=800N 2計算最大負(fù)載C： C = L= n= 式中L0滾珠絲杠導(dǎo)程。初始L0=5mmVs最大切削力下的進(jìn)給速度，可提高進(jìn)給速度（1/21/3）此處VS =T使用壽命，按15000h；fw—運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)取fw=；L壽命，以106轉(zhuǎn)為1單位。 L= = n== C = ==4158N 3滾珠絲杠螺母 可采用W1L2005外循環(huán)螺母紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副。其額定動負(fù)載為8800N，精度等級按表4—15選為3級.4傳動效率計算式子中r—螺旋升角，W1L2005=4033’ φ摩擦角取10’ ~ ==5剛度驗算：絲杠的拉伸或壓縮變形量δ1：△L=177。FmL0／EF=104 =（2）珠滾與羅紋滾道間接觸變形δ2 。查圖47， ；因此進(jìn)行預(yù)緊，δ2=1/2δq=3μm （3）支撐滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形δ3， δ3=2μm 綜合以上變形量之和：計算如下 δ2=δ1′+δ2+δ3′=（定位精度）從上面計算可以看出，設(shè)計過程要反復(fù)修改參數(shù)，反復(fù)計算，才能達(dá)到滿足的要求。6穩(wěn)定性較核：滾珠絲杠兩端采用了專用的滾珠絲杠軸承，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需要穩(wěn)定性較核。表3—1 W1L2005滾珠絲杠幾何參數(shù) 名稱符號計算W1L2005螺紋滾道公稱直徑do標(biāo)準(zhǔn)20導(dǎo)程Lo標(biāo)準(zhǔn)5接觸角β標(biāo)準(zhǔn) 4033ˊ鋼球直徑dq標(biāo)準(zhǔn)滾道法面直徑RR= dq偏心矩ee=( R dq/2)sinβ螺紋升角γγ=arc tg(Lo/∏do) 4033ˊ螺桿螺紋外徑dd= do(～) dq螺桿內(nèi)徑d1d1 = do +2e2R螺桿接觸直徑dzdz = do dq cosβ螺紋螺母螺紋直徑DD= do 2e+2R螺母內(nèi)徑D1D1= do +(～) dq3．3 齒輪傳動比計算 、橫向進(jìn)給齒輪傳動比計算： 以確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp=，滾珠絲杠導(dǎo)程L0=5mm；
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