【導(dǎo)讀】我所設(shè)計(jì)的畢業(yè)課題為“普通銑床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)”。對(duì)于機(jī)床的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，上，對(duì)其用途范圍、性能指標(biāo)、方案對(duì)比等進(jìn)行論證分析。對(duì)于通用機(jī)床我更是。查閱了大量的國(guó)內(nèi)外有關(guān)銑床的資料后，擬定了此機(jī)床的總體方案為立式銑床。方面因素出發(fā)，對(duì)X62W型銑床進(jìn)行了數(shù)控銑床機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件及電路設(shè)計(jì)。小，傳動(dòng)無(wú)間隙;功率大;便于操作和維修。將手輪軸通過(guò)一對(duì)減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進(jìn)電機(jī)相連。個(gè)基于8031單片機(jī)的數(shù)字型控制系統(tǒng)。采用較小體積的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一般的邏輯。功能，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的兩個(gè)軸進(jìn)行控制。

　　

【正文】 頻率：?601000f maxmax V? 式中 maxV 運(yùn)動(dòng)部件快進(jìn)速度 查 X62W 說(shuō)明書，縱向工作臺(tái)最大進(jìn)給速度為 min/ ?V 代入公式得 HZV 38 336010 00f m a xm a x ?? ? 綜合考慮并參考《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選擇 110BF003 步進(jìn)電機(jī) 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ? ?627FFF FFeFXFfX ZC FK FCqOnufaaFw? ? ? ??? 根據(jù)在《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 ，對(duì)高速鋼圓柱銑刀，切削力的計(jì)算公式： 式中： CF— 系數(shù)，其值取決于切削條件和工作材料，當(dāng)工件為碳鋼時(shí)，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 ，取 CF=65， aF— 銑削寬度， ae被吃刀量， Z— 銑刀齒數(shù)； do銑刀直徑； xf yf uf和 wf公式中各個(gè)系數(shù)的指數(shù)。 Kfc切削條件改變時(shí)，切削力的修正指數(shù)，其中參數(shù)按實(shí)際加工過(guò)程中的平均銑削條件為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 取 do=27mm,ae=4mm,z=4,aF=30mm；fF=。 n 取 r/min；其中 xf=； yf=； uf=； wf=0； qf=； KFC=1 ? ?1 .0 0 .8 69 .8 1 6 5 3 0 0 .1 4 4 1 4 3 1 30627X NOnF ? ? ? ? ?? ? ? 利用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑時(shí)，工作臺(tái)的工作載荷： 工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷： F1=(1~)FX 工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： FC=(~) FX 工作臺(tái) 垂向進(jìn)給方向載荷： FV=(~) FX 各系數(shù)分別取中間值，則： F1= FX = 4313=4744N 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 FC = FX =*4313=1617N FV = FX =*4313=1078N 由此可以算出周向銑削力 NFFF V ????? ： 根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》，燕尾槽導(dǎo)軌工作時(shí)軸向力： )2f( F y GFFKF CXDC ????? 式中： k考慮力矩影響的系數(shù) f導(dǎo)軌上的摩察系數(shù) 因?yàn)閷?dǎo)軌為燕尾槽導(dǎo)軌，所以可取： K= f= FX、 Fy、 FC分別為沿銑刀軸向的軸向銑削力，沿銑刀徑向的徑向銑削力，沿銑刀切向的切向銑削力，其中 FX 也是沿銑刀主運(yùn)動(dòng)方向的分力，它消耗銑床主電機(jī)功率最多。 代入計(jì)算： FX =2/3F=2 4865/3=3243N Fy = 0N FC = 1617N G工作臺(tái)重量（縱向） +夾具和工件的重量 G=（ 100+200） =2940N 由此得： F= 3243+(2 1617+2940)=4540+1234=5774N 壽命值為：610nt60?L 式中： L— 工作壽命以 106r為 1個(gè)單位 n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 n=10r/min t使用壽命時(shí)間，一般取 t=15000h 則有： L=60 10 15000/106=9(106r) 滾珠絲杠最大動(dòng)載荷 C: KNK KLF PDC a3 ???? 式中： Kp為載荷 系數(shù)，一般取 ~，本例取 Kp= Ka 為精度系數(shù)，對(duì)于本絲杠取 Ka=1 根據(jù)最大動(dòng)載荷 C 的值，初選滾珠絲杠螺母副代號(hào)為： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 WCh2506— 1，表示外循環(huán)方式，公稱直徑為 25mm，基本導(dǎo)程為 6mm，螺紋旋向?yàn)橛倚?，?fù)荷鋼球圈數(shù)為 ，精度等級(jí)為 3的傳動(dòng)滾珠絲杠副。 查表為基本參數(shù)： 滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 CD=16500N。 滾珠絲杠的額定靜載荷 CDEL=49700N。 滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)（ N≤ 10r/min）下工作并受載，那么還需要考慮另一種失效方式 滾珠絲杠接 觸面上的塑性變形。即考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 CDEL 是否大大超過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷， CDEL=49700N＞ 3F a,所以強(qiáng)度足夠。 選用 型絲杠，由表 29 得絲杠副數(shù)據(jù)： 公稱直徑 mmD 500 ? 導(dǎo)程 mmp 10? 滾珠直徑 mmd ? 按表種尺寸公式計(jì)算： 滾道半徑 mmdR 0 9 5 0 ???? 偏心距 20 5 .9 5 30 .7 0 7 ( ) 0 .7 0 7 ( 3 .0 9 6 ) 8 .4 1 022de R m m?? ? ? ? ? ? ? 絲杠內(nèi)徑 210 2 2 4 0 2 8 . 4 1 0 2 3 . 0 9 6 3 3 . 9 8d D e R m m?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負(fù)荷。另一端游動(dòng)，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動(dòng)端自由伸縮，如下圖。 螺母固定端 游動(dòng)端 a由于一端軸向固定的長(zhǎng)絲杠在工作時(shí)可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算其安全系數(shù) S,其值應(yīng)大于絲杠副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù) [S] 絲杠不會(huì)失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 crF ,并按下式計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 22)( lEIF acr ??? 式中， E為絲杠材料的彈性模量，對(duì)于鋼 E=206Gpa； l 為絲杠工作長(zhǎng)度（ m）；a I 為絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性矩（ 4m ）； ? 為長(zhǎng)度系數(shù)，取 32?? 。 4841 mdIa ???? ? NF cr 52892 )( ???????? ?? 安全系數(shù) 25 1114 ????? mcrFFS 查表， [S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會(huì)失穩(wěn)。 b 高速絲杠工作時(shí)有可能發(fā)生共振，因此需驗(yàn)算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速—— 臨界轉(zhuǎn)速 crn 。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速 crnn ?max 。 臨 界轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算： 212)(9910 ldfn ccr ?? 式中： cf 為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表 210，本題取 ?cf ， 32?? 22)(0 339 910????crn min/ 4 r?? m in/60 01010 6 3m a x rn ??? ? 即： maxnncr ? ，所以絲杠工作時(shí)不會(huì)發(fā)生共振。 c 此外滾珠絲杠副還受 nD0 值的限制，通常要求 m in/107 40 rmmnD ??? m in/107m in/10410040 430 rmmrmmnD ???????? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 ⑤ 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠在工作負(fù)載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T( mN? )共同作用下引起 每個(gè)導(dǎo)程的變形量 0L? (m)為： cGJTpEApFL ?2 20 ???? 式中 :A 絲杠截面積 , 2141 dA ?? ； cJ 為絲杠的極慣性矩， 4132dJc ?? ； G 為絲杠切變模量，對(duì)鋼 GPaG ? ； T 為轉(zhuǎn)矩。 )ta n(20 ?? ?? DFT m 式中： ? 為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)； mF 為平均工作載荷 mNT ????????? ? )39。334t a n (102401114 3 按最不利的情況?。ㄆ渲?mFF? ） 41222120 1642 Gd TpEdpFGJTpEApFL c ??? ????? 49223293)0 3 3 9 ()( )1010(16)0 3 3 9 ( 111410104 ??? ??????? ?????? m? ??? 則絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為： mpLlL ? 320 ???????? ?? 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 L? 小于其傳動(dòng)精度的 1/2，即 mmmL ?? 500 ?????? 該絲杠的 L? 滿足上式，所以其剛度可以滿足要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 ?為 ? ?tantan ?? ??? ? 絲 杠 的 螺 旋 升 角 2240 ???? ， 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 混 動(dòng) 摩 擦 系 數(shù)f=~。 1039。?? ，則 00 ??? 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括步進(jìn)電機(jī)選型，減速齒輪副的設(shè)計(jì)。 脈沖當(dāng)量：根據(jù)機(jī)械的加工精度，并參照同類數(shù)控銑床的精度參數(shù)，則可選擇脈沖當(dāng)量： /mm step? ? ；初步選擇步進(jìn)電機(jī)的步距角為 ?? ；那么每個(gè)脈沖絲杠螺母移動(dòng)的距離為 /mm step；要實(shí)現(xiàn) /mm step? ? ，就必須在步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠之間加上那個(gè)一對(duì)降速輪，此對(duì)減速齒輪的減速比為： 12 zz?? 的選擇 減速比計(jì)算出來(lái)后，采用以及齒輪減速，減速齒輪的模數(shù)一般取 m=。壓力角 a=20176。；初選齒輪齒數(shù) Z1=20；故大齒輪為 Z2=25；故初選減速齒輪副的參數(shù)如下： Z1=20； Z2=25； m=； a=20176。； 已知條件： /mm step? ? ?? ? mm60 ?L 故初選 ? 和 i 合理滿足：pi L ?? ???3600 啟動(dòng)力矩： ).(2 )f(3 6 0 x CMNFGFT E? ??? ??? （ 式中： ? 為脈沖當(dāng)量，取 /mm step? ? F1為移動(dòng)部件上的負(fù)載： NFF X 7 4 ??? FE 為作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載： NFF XE 1 0 7 ?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取 f= ? 為步進(jìn)電機(jī)步距角 ?? ?為機(jī)械的傳動(dòng)效率，一般取 ?? G為縱向移動(dòng)部件的 重量： 3 0 0 9 .8 2 9 4 0GN? ? ? 代入公式得： .T N M? 確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率：?601000f maxmax V? 式中 maxV 運(yùn)動(dòng)部件快進(jìn)速度 查 X62W 說(shuō)明書，縱向工作臺(tái)最大進(jìn)給速度為 maxV = min/ 代入公式得 ?601000f maxmax V?3833HZ 綜合考慮并參考《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選擇 110BF003 步進(jìn)電機(jī) 110BF003 步進(jìn)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)： 最大靜轉(zhuǎn)矩 m a x 7. 84 . 7. 06 8 .N M N MT ? 電機(jī)的最高空載效率為 1500HZ； 運(yùn)行頻率為 7000HZ； 滿足條件 f 空載 ＜ fmax＜ f 運(yùn)行 詳述為 3 相 步距角為 176。 電壓 80V 。電阻為 ? ，相電流 6A ； 分配方式為三相六拍： 外形尺寸為 11 0 16 0mm mm??? 質(zhì)量為 6kg 軸頸為 9mm? 垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 與縱橫向所設(shè)參數(shù)相同，則有 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷： F1= FX = 4313=4744N 工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： FC = FX =*4313=1617N 工作臺(tái)垂直進(jìn)給方向載荷： FV = FX =*4313=1078N 算出周向銑削力 NFFF V ????? 強(qiáng)度校核計(jì)算： )2f( F y GFFKF CXDC ????? 式中： K= f= 代入計(jì)算： FX =2/3F=2 4865/3=3243N Fy = 0N FC = 1617N 工作臺(tái)和移動(dòng)部件的總重量 G=（ 200+300） =4900N 由此得： F= 3243+(2 1617+4900)=4540+1234=6166N 再根據(jù)最大的動(dòng)載荷來(lái)選擇橫向絲杠 壽命值為：610nt60?L 同縱向取 n=10r/min t=15000h 則有： L=60 10 15000/106=9(106r) 滾珠絲杠最大動(dòng)載荷 C: