最新數(shù)控銑床xy工作臺畢業(yè)設(shè)計doc(編輯修改稿)
2025-07-26 03:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為了確保電動機(jī)在運(yùn)動過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角相匹配?？紤]到X、Y兩個方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量，X、Y兩個坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動機(jī)以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。 控制系統(tǒng)的設(shè)計1）設(shè)計的XZ工作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計成連續(xù)控制型。2）對于步進(jìn)電動機(jī)的半閉環(huán)控制，選用MCS51系列的8位單片機(jī)AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。3）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進(jìn)電動機(jī)配套使用。 繪制總體方案圖。 總體方案圖 導(dǎo)軌上移動部件的重量估算按照導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作臺、上層電動機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等,估計重量約為800N. 銑削力的計算設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表37查得立銑時的銑削力計算公式為： 今選擇銑刀的直徑為d=15mm，齒數(shù)Z=3,為了計算最大銑削力，在不對稱銑削情況下，取最大銑削寬度為，背吃刀量=8mm ，每齒進(jìn)給量，銑刀轉(zhuǎn)速。則求的最大銑削力：采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可查得，根據(jù)設(shè)計考慮逆銑時的情況，可估算三個方向的銑削力分別為： 現(xiàn)考慮立銑，則工作臺受到垂直方向的銑削力 受到水平方向的銑削力分別為和。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺的縱向，則縱向銑削力 ，徑向銑削力為 。 直線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型（縱向） 塊承受工作載荷的計算及導(dǎo)軌型號的選取工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的XY工作臺為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： 其中，移動部件重量Ｇ＝800N，外加載荷 代入式上式得最大工作載荷 =756N=。查書籍得，根據(jù)工作載荷=，初選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為KL系列的JSALG15型，其額定動載荷，額定靜載荷。任務(wù)書規(guī)定工作臺面尺寸為230x230mm，加工范圍為，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長度為520mm。 距離額定壽命L的計算上述所取的KL系列JSALG25系列導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過C，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大。分別取硬度系數(shù)f=，溫度系數(shù)f=，接觸系數(shù)f=，精度系數(shù)f=，載荷系數(shù)f=，代入下式得距離壽命： 遠(yuǎn)大于期望值50Km，故距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計算與選型 最大工作載荷Fm的計算 如前頁所述，在立銑時，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1610N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=366N，受到垂直方向的載荷（與工作臺面垂直）Fz=556N.已知移動部件總重量G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計算，根據(jù)情況取顛覆力矩影響系數(shù)K=，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=KFx+(Fz+Fy+G)=[+(556+366+800)]N1857N 最大動工作載荷FQ的計算 設(shè)工作臺在承受最大銑削力時的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程Ph=5mm,則此時絲杠轉(zhuǎn)速n=v/Ph=80r/min。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入L0=60Nt/106,得絲杠壽命系數(shù)L0=72（單位為：106r）。取載荷系數(shù)fw=,滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)fH=,代入下式求得最大動載荷： 初選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列20053型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，循環(huán)滾珠為3圈*1系列，精度等級取5級，額定動載荷為9309N，大于FQ，滿足要求。 傳動效率η的計算 將公稱直徑d0=20mm,導(dǎo)程Ph=5mm,代入λ=arctan[Ph/(d0)]，得絲杠螺旋升角λ=4176。33′。將摩擦角ψ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ψ),得傳動效率η=%。 剛度的驗算(1) XY工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推單推”的方式。絲杠的兩端各采用對推力角接觸球軸承，面對面組配，左、右支承的中心距約為a=500mm；鋼的彈性模量E=。查得滾珠直徑Dw=，絲杠底徑d2=,絲杠截面積S=/4=。(2) 根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為31，代入公式Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=60。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力/3=619N。由公式求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 因為絲杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實際變形量可以減少一半，取=。(3) 將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度500mm）==本例中，絲杠的有效行程為330mm，5級精度滾珠絲杠有效行程在3
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