數(shù)控車床設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2025-08-31 00:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù):動(dòng)摩擦系數(shù)μ= 靜摩擦系數(shù)μ0= 快速進(jìn)給速度 Vmax=15m/min 定位精度20 μm/300mm全行程25μm 重復(fù)定位精度10μm要求壽命20000小時(shí)(兩班制工作十年)。 計(jì)算主切削力極其切削力計(jì)算機(jī)床采用主軸伺服電動(dòng)機(jī)，組合機(jī)床主要用于鉆鏜以及銑削，假設(shè)機(jī)床采用端面銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑刀直徑D=125，主軸轉(zhuǎn)速為272r/min，主軸具有最大扭矩并能傳遞主電動(dòng)機(jī)的全部功率，此時(shí)銑刀的切削速度為ν=πDn/60=*125**272/60=設(shè)機(jī)械效率為ηm=，則Fz=ηm*Pe/ν*1000=* 計(jì)算各切削分力根據(jù)表21（工作臺(tái)工作載荷于切向銑削力的經(jīng)驗(yàn)比值）（數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)p13）可得工作臺(tái)縱向切削力F1，橫向切削力Fc和垂向切削力Fv分別為F1=* Fz=*=Fc=* Fz=*=Fv=*Fz= *= 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算 計(jì)算正切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力由式28a（p14）計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fu，此時(shí)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=，查表23（p15）查到導(dǎo)軌緊固力fg=75NFu=u（W+fg+Fc+Fv）=*（9000+75++）= 計(jì)算正不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fu0=u（W+fg）=*（9000+75）=1815N 計(jì)算滾珠絲桿螺母副的軸向負(fù)載力 計(jì)算最大軸向負(fù)載力famaxFamax=F1+Fu=+= 計(jì)算最小軸向負(fù)載力FaminFamin=Fu0=1815N 確定滾珠絲桿的導(dǎo)程L0L0=vmax/i/nmax其中i=θbP0/360/δb取步距角θb=脈沖當(dāng)量δb= 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 因電機(jī)與絲杠直聯(lián)，i=1代入得， 滾珠絲杠螺母副型號(hào)的選擇可采用L400b外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動(dòng)負(fù)載為16400 N，精度等級(jí)差表選為3級(jí)（大至相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)E級(jí)）[8]式中—螺旋升角，—摩擦角取，=第五章、縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的傳動(dòng)慣量可由下式計(jì)算 ：式中 —步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?！X輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量—滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)慣量。代入上式：考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)量匹配問題?；緷M足慣量匹配的要求。機(jī)床在不同的情況下,其所需轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各階段計(jì)算[6]:1)快速空載啟動(dòng)力矩在快速空載起動(dòng)階段,加速力矩占的比例較大,具體計(jì)算公式如下:將前面數(shù)據(jù)代入,式中個(gè)符號(hào)意義同前。起動(dòng)加速時(shí)間 =折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩:上述三項(xiàng)合計(jì):2)快速移動(dòng)時(shí)所需力矩3)最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩從上面計(jì)算可以看出,三種情況下,以快速空載起動(dòng)所需力矩最大,以次項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。1）作用在滾珠絲桿副上各種轉(zhuǎn)矩計(jì)算外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF（）空載時(shí):外加徑向載荷是的摩擦力矩:滾珠絲桿副預(yù)加載荷Fb產(chǎn)生的預(yù)緊力矩:2）負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL（）及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（）的計(jì)算：滾動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：由即：取Jm= 則有：3）加速轉(zhuǎn)速Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)膎1升至n2時(shí):當(dāng)電機(jī)從靜止升速到nmax4)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tr()5)電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩:6)電動(dòng)機(jī)的選擇:在選擇電動(dòng)機(jī)是主要從以下幾個(gè)方面考慮:a、能滿足控制精度要求.b、能滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求.c、滿足慣量匹配原則.=,同時(shí),在車削時(shí),由于材料的不均勻等因素的影響,會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大,為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電機(jī)丟步而引起加工誤差,可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)，=,則步進(jìn)電機(jī)可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:如果選上述預(yù)選的電動(dòng)機(jī)90BYG55C,其最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=。在五相十拍驅(qū)動(dòng)時(shí)，()/setp，為了保證帶負(fù)載能正常加速啟動(dòng)和定位停止，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須滿足：Tjmax 由Tjmax = =，故選用合適。第六章 絲桿螺母剛度計(jì)算 絲杠最小抗壓剛度Ksmin=10Ksmin ：最小抗壓剛度 N/md2 ：絲杠底徑L1 ：固定支承距離Ksmin=575 N/m 絲杠最大抗壓剛度Ksmax=10Ksmax ：最大抗壓剛度 N/mKsmax=6617 N/m 支承軸承組合剛度 一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度KBO=2KBO：一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 N/mdQ ：滾珠直徑 mmZ ：滾珠數(shù)Famax ：最大軸向工作載荷 N ：軸承接觸角由樣本查出7602030TUP軸承是預(yù)加載荷的3倍dQ= Z=17=60Kamax=8700N/mKBO=375 N/m 支承軸承組合剛度由表13兩端固定支承Kb=2 KBOKb=750 N/mKb：支承軸承組合剛度N/m 滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度KC= KC(KC ：滾珠和滾道的接觸剛度 N/mKC ：查樣本上的剛度N/mFP ：滾珠絲杠副預(yù)緊力NCa ：額定動(dòng)載荷N由樣本查得：KC=1410 N/m；Ca=3600N；FP=1000N得KC=920 N/m 剛度驗(yàn)算及精度選擇（1）==N/m=N/mF0=已知W1=5000N ，=F0=1000NF0：靜摩擦力N：靜摩擦系數(shù)W1：正壓力N1）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度KminKmin ：傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 N已知反向差值或重復(fù)定位精度為10Kmin=222＞1602）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差=3）確定精度 V300p：任意300mm內(nèi)的行程變動(dòng)量對(duì)半閉環(huán)系統(tǒng)言，V300p≤定位精度定位精度為20m/300V300p＜絲杠精度取為3級(jí)V300p=12m＜ 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào)已確定的型號(hào)：FFZD公稱直徑：40導(dǎo)程：10螺紋長(zhǎng)度：1290絲杠全長(zhǎng)：1410P類3級(jí)精度FFZD40103P3/14101290 剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在工作負(fù)載F(N)和轉(zhuǎn)矩T共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為其中A為絲杠截面積,為絲杠極慣性矩，,G為絲杠切變模量，對(duì)鋼G=,T,為摩擦角，其正切值為摩擦系數(shù)，為平均工作負(fù)載，取摩擦系數(shù)為，則按最不利的情況(F=Fm)時(shí)則絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形引起的導(dǎo)程誤差為通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2。即所以其剛度可滿足要求第七章 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)由單片機(jī)及接口軟件，硬件，控制軟件和控制對(duì)象等若干部分組成，在控制系統(tǒng)中，單片機(jī)主要承擔(dān)控制器的作用，在控制軟件的管理下，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的狀態(tài)信息采集分析，根據(jù)采用的控制規(guī)律發(fā)生各種運(yùn)行命令，以及完成其他各種信息處理和管理工作，軟件在單片機(jī)控制系統(tǒng)中起著靈魂的作用，它關(guān)系整個(gè)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且通過軟件增加產(chǎn)品的功能，提高系統(tǒng)的柔性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高技術(shù)附加值，已成為機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)的一項(xiàng)重要策略。接口電路是單片機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的紐帶，使單片機(jī)得以完成諸如控制對(duì)象的狀態(tài)檢測(cè)，執(zhí)行部件的控制，是提供完善的人機(jī)操作界面等工作。通信接口軟件微
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