【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,所用強(qiáng)度足夠用 ４．效率計(jì)算 η =）（ ??rrtantan （ ） 式中摩擦角 r=2176。 644 ?? , φ =10 式 中 :r 絲杠螺旋升角 r— 摩擦角滾珠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) , f=~ R 摩擦角約為 10 分 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9頁(yè) 式中 :r 螺旋角 CDM4006 r =2446?? r:摩擦角取 10 分 n=）01442tan( 442tan ???? ??=% 5．剛度驗(yàn)算 先畫出縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式如圖 圖 3— 1 縱向進(jìn)給計(jì)算簡(jiǎn)圖 最大牽引力為 , 支承間距 L=1700mm 絲杠螺母及軸承均采用預(yù)緊 ,預(yù)緊力 為最大牽引力為 . Δ L= EFLFm0. （ ） 式中 : Fm工作負(fù)載 (N) L.:滾珠絲杠 L=6mm E:材料彈性模數(shù)對(duì)鋼 E= 106 (N/mm2 ) F:滾珠絲杠面積 mm2 F=1/4π D2 =1/4π 402 =1256m 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10頁(yè) △ L= ??? ? 98 6 104mm2 再算滾珠絲杠總長(zhǎng)度上拉伸或壓縮的變形量δ mm δ = 104 L/6= 對(duì)滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉拉伸 ,拉壓剛度可提高 4 倍 其實(shí)際變量 ?? =1/4 = 10 3? mm ?3 =定位精度 橫向進(jìn)給絲杠 1．計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm 橫向?qū)к墳檠辔残螌?dǎo)軌 其計(jì)算公式如下 : Fm=KFx+f? (Fz+2Fy+G) 式中 K:考慮顛復(fù)力矩的影響實(shí)驗(yàn)系數(shù) K= f? :導(dǎo)軌上摩擦系數(shù)為 f? =,G? 移動(dòng)部件重量 G=600N Fm= 702+(1755+2 +600)= 2．計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 (N) n= 01000LVS .= 4 ?? = L=610 1500 ??= C= 3 = 3．選擇滾珠絲杠螺母副 查 精密機(jī)床配件系列 叢書 山東濟(jì)寧 選用滾珠絲杠為 其額定的動(dòng)載荷為 6638 d=25mm 1d = 循環(huán)列數(shù)為 1 2 Coa=16826 螺 旋 導(dǎo)程 角 r= Dp?arctan =arctan 4? r=2176。 5? 選擇精度等級(jí)為 3 級(jí) 4．傳動(dòng)效率的計(jì)算 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11頁(yè) η =）??r rtan(tan=tg2176。 5? /tg(2176。 5? + 01? )= 5．剛度計(jì)算 橫向進(jìn)給絲杠方式 ,如圖所示最大牽引力為 支承間距 L=450mm 因絲杠長(zhǎng)度較短不需要預(yù)緊 L=450 圖 3— 2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 1 滾珠絲杠的拉伸或壓縮變形量 △ L= EFFmL =26 254/ 29 ??? ??= 10 4? 滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉伸 ?? =1/4 = ?3 = 小于定位精度 定位精度為 齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算 縱向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 已確定縱向脈沖當(dāng)量δ = ,滾珠絲杠導(dǎo)程 L=6mm和步距角 , 可計(jì)算出 i i= P? ? = ?? = 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12頁(yè) 可選定齒輪的齒數(shù)為 i=z1/z2=32/40 或 20/25 d=mz=64 z1=32 z2=40 或 z1=20 z2=35 d2=70 橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 已確定橫向脈沖當(dāng)量δ =,滾珠絲杠導(dǎo)程 L=4mm 和步距角 ,可計(jì)算出傳動(dòng)比 i i= p? ?= ??= z1=21 ,z2=35 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 縱向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算 計(jì)算簡(jiǎn)圖見滾珠絲杠選擇中簡(jiǎn)圖 .傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī) 軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ?J ()由此式計(jì)算 ?J =J1 +(z1/z2)2 {Js+J2+G/g(L/2E)2 } （ ） 式中 :J— 齒輪 z1 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 . J2— 齒輪 z2 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js— 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 G— 工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量 (N) L— 絲杠的導(dǎo)程 J1= 10 3? d14 b = 10 3? 2 = J2= 10 3? d24 b = 10 3? 84 2= Js=078 10 3? D4 L= 10 3? 44 170= G=800N 代入式中 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13頁(yè) J=+(32/40)2 {++800/()2 }= 電機(jī)力矩的計(jì)算 機(jī)床在不同工況下 ,其所需要的轉(zhuǎn)距不同 ,下面分別按各階段計(jì)算 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需要的力矩 起M 起M =Mmax+Mf+M0 （ ） 式中 :M 起 快速空載啟動(dòng)力矩 () Mmax折算到電機(jī)軸上的加速力矩 () Mf折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 () 起動(dòng)加速時(shí)間 ta=30ms Mmax= ?J .e= ?J tan60max2? 10 2? nmax=360. .maxp bV? ? ?J — 傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 () ε — 電機(jī)最大角加速度 nmax電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 (r/min) p? — 脈沖當(dāng)量 b? — 步進(jìn)電機(jī)的步距角 nmax=360. .maxp bv? ?= ?? =500r/min Mmax= 23 10)10302/60( ?? ?????= 摩擦力矩 Mf() Mf=iLF??2 00=iGLf??2 039。 F.— 導(dǎo)軌摩擦力 (N)了發(fā) G 運(yùn)動(dòng)部件總重量 (N) i — 齒輪降速比按 i=Z1/Z2 計(jì)算 η — 傳動(dòng)鏈總效率一般η =~ 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 14頁(yè) 取 Mf= ?? ???= 附加摩擦力 M0 M0= )`1(2 2??? ?iLFP 式中 FP0滾珠絲杠預(yù)加載荷一般取 1/3F m Fm為進(jìn)給牽引力 (N) L0— 滾珠絲杠導(dǎo)程 (cm) N— 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)傳動(dòng)效率 % M0= )1(2 2?? ?iLFP = )1(2 003/1 2??? ??i LFm M0= )( ???? ??? ∴ 起M =Mmax+Mf+M0=++= (2)快速移動(dòng)時(shí)所需力矩 快M 快M =Mf? +M0 Mf? = 02 )(39。 Li GFZf ????= )800351 0( ??? ??? = (3)最大切削力負(fù)載時(shí)所需力矩 切M 切M =Mf? +M0+Mt Mt=iLF ??2 式中 Fmax進(jìn)給方向上的切削力取 Fx= Mt折 算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩 () Mt= ?? ?? `=() 切M =Mt+M0+Mt=++= 從上面可以看出 起M , 快M , 切M ,三種情況下 ,以快速空載時(shí) 所需力矩最大 ,以此項(xiàng)工作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù) 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15頁(yè) (4)計(jì)算電機(jī)空載轉(zhuǎn)動(dòng)和切削堵的工作頻率 fk=pV?60 max1000= ??=4000Hz ?f =pVS?601000=1000 =833Hz (5) 步進(jìn)電機(jī)的選擇 對(duì)于工作方式為五相十拍的步進(jìn)電機(jī) Mjmax= ?maxM = 查表選用 130BF001 型直流步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)距為 ，滿足其要求 : 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 (1).步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算 橫向計(jì)算簡(jiǎn)圖見滾珠絲杠選擇中的簡(jiǎn)圖 ,傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī) 電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ?J ( ) 可由此式計(jì)算 : ?J =J1+(z1/z2)2 {JS+J2+G/g(L0/2π ) 2 } 式中 :J1齒輪 z1 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J2齒輪 z2 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JS絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 G工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量 (N) L0絲杠的導(dǎo)程 J1= 10 3? d14 L1= 10 3? 2= J2= 10 3? d24 L1= 10 3? 74 2= G=600N, Js= 10 3? 45= ?J =J1+(Z1/Z2)2 {Js+J2+G/g(L0/2π )2 } ?J =+()2 {++600/10()2 } 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16頁(yè) ?J = (2) 電機(jī)力矩的計(jì)算 : 機(jī)床在不同工況下其所需的轉(zhuǎn)距不同 ,下面分別按各段計(jì)算 M 起 起M =Mmax+Mf+M0 Mmax= ?J .e= ?J 21060max2 ??tan nmax=360max??p bV? ?= ?? =500r/min Mmax=32103060 105002???? ??? = 折算電機(jī)軸上的摩擦力力矩 Mf Mf=iLF??2 00= 3/ ?? ?? = 附加摩擦力矩 M0 M0= 21(2 ??? ?iLFP)= 21(3/ 3/1 ?? ??? Fm ) = )(3/ ?????? = Mmax=++= (3)快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M 快 快M = fM? +M0 Mf=iGfiLF ???? 2 39。2 00 ?= M0=1/3Fm/2paini(1n2)= 快M =+= (4)最大切削負(fù)載所需力矩 M 切 切M =Mf+M0+Mt 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17頁(yè) Mt=itF??2 00=3/ ??? ?　　= Mf=iLF??2 00=??2 )(39。 GFZf ?= ???? ? 3/ ) （ M 切 =++= 上面計(jì)算可以看出 起M , 快M ,和 切M 三種工況下 , 以最大切削負(fù)載所需力矩 切M 作為選用電機(jī)的依據(jù)當(dāng) 步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí) ? = 切M /Mmax Mjmax= 切M /? = 選用 90BF002 其最大靜轉(zhuǎn)距為 400 滿足要求 : fk=pV?60 max1000= ?? =4000HZ fv= ?? =833HZ 步進(jìn) 電機(jī) 三相 四相 五相 六相 3 6 4 8 5 10 6 12 ? =M起 /Mmax 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18頁(yè) 4. 微機(jī)控制部分 在普通車床 CA6140 基礎(chǔ)上加數(shù)控部分 ,以使其成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 ,以完成較高的精度加工 . 總體設(shè)計(jì) 我國(guó)目前廣泛使用 MCS51 系列中的 8031 芯片 ,通過擴(kuò)展和 I/O 口擴(kuò)展功能 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床 X,Z 兩個(gè)方向的控制 .以及軟硬的任務(wù)分配有 :控制步進(jìn)電機(jī)脈沖發(fā)生和脈沖分配 ,數(shù)碼顯示的字符發(fā)生 ,鍵盤掃描管理既用硬件管理 ,又可用 軟件實(shí)現(xiàn) ,此次采用若干方案 :控制步進(jìn)電 機(jī)用的脈沖發(fā)生器用硬件 .采用國(guó)產(chǎn) YB015 環(huán)行分配器實(shí)現(xiàn) ,字符發(fā)生及鍵盤掃描均有軟件實(shí)現(xiàn) . 主控制器 主控器的選擇 近年來(lái)同外的一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種 8 位的單片微型端口及部分 RAM于一體的功能很強(qiáng)的控制器。目前國(guó)內(nèi)用得較廣，開發(fā)工具較齊的是 MCS— 51系列包含三個(gè)產(chǎn)品： 803 8051 和 8751。三者的引腳完全兼容，僅在結(jié)構(gòu)上有一些差異，主要是 8031： 8031 是無(wú) ROM 的 8051，而 8751 是用 EPROM 代替 ROM 的 8051。用得較多的就是我所選用的 8031。 (1) 8031 型芯片 : 1) 單片機(jī)是集 CPU,I/O端口及部分 RAM一體的功能很強(qiáng)的控制器 ,8031 基本特點(diǎn)如下 : 1 處理器 C