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畢業(yè)設(shè)計(jì)---x525立式銑床的數(shù)控改造—進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)

2025-08-09 11:32本頁面
  

【正文】 我的專業(yè)知識將會不斷發(fā)展和提高。在設(shè)計(jì)過程中,我翻閱了大量的工具書和手冊,使自己的知識得到了升華,相信對走上了工作崗位會有很好的推動作用。這都是自己平時只為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí),不把知識與實(shí)踐結(jié)合的結(jié)果。在設(shè)計(jì)的起初,感到費(fèi)勁的是知識都處于混亂狀態(tài)。在此,我忠心地向尹老師及幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝。 體 會經(jīng)過實(shí)習(xí)—整理材料—設(shè)計(jì)計(jì)算—制圖幾個階段的工作,畢業(yè)設(shè)計(jì)到現(xiàn)在已經(jīng)結(jié)束了。(5)200的絕緣系統(tǒng),保證電動機(jī)在反復(fù)過載的工作條件下仍有長的壽命。(3)低速高轉(zhuǎn)矩特性和大慣量結(jié)構(gòu),使得與機(jī)床進(jìn)給絲杠直接連接有了可能。,其特點(diǎn)有:(1)高性能的鐵氧體具有大的矯頑力和足夠的厚度,能承受高的峰值電流,以滿足快的加減速的要求。原理是在螺母側(cè)孔中還裝有片簧,借助于片簧壓力,始終給返向器一個徑向推力,從而使回珠槽內(nèi)的滾珠與滾珠絲杠表面保持一定壓力,這樣,回珠槽內(nèi)的滾珠對返向器起定位作用。(7)不能自鎖。(6)制造工藝復(fù)雜。(4)有可逆性,可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動,也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,即絲杠和螺母都可以作為主動件。給予適當(dāng)預(yù)緊,可消除絲杠和螺母的螺紋間隙,反向時就可以消除空程死區(qū)。滾珠絲杠副的傳動效率=~,是普通絲杠螺母副的3~4倍(=~),功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠螺母副的。在本設(shè)計(jì)中雖說有很多缺點(diǎn)和錯誤,但通過本次設(shè)計(jì)使知識的到了深化,現(xiàn)將本次設(shè)計(jì)中一些結(jié)論性東西和體會分述如下: .(簡稱螺母絲杠副)是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副。X=(P1+P2+……+Pn)/n=(+++)/4= PP2……Pn—表示1—n個目標(biāo)的得分?jǐn)?shù); n —表示目標(biāo)數(shù)。 LOM價值分析LOM技術(shù)屬于新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目,它一改過去的加工方法,采用切削加工生成零件,具有非常大的市場潛力。價值分析中的價值就是產(chǎn)品功能與成本的綜合反應(yīng),用數(shù)學(xué)式來表達(dá),可以寫成:V=F/CV—產(chǎn)品的價值C—取得該功能所耗費(fèi)的成本F—產(chǎn)品所具有的功能由上式可以看出,要提高產(chǎn)品的價值,可以通過以下三種途徑:(1)增加產(chǎn)品的功能(2)降低產(chǎn)品成本(3)即增加產(chǎn)品功能又要同時降低產(chǎn)品成本等各種途徑。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)。由于數(shù)控裝置在使用RS232C通信功功能時不做其他工作,為了簡化結(jié)構(gòu),利用8255的一個輸入端口和一個輸出端口,用軟件實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。對伺服驅(qū)動單元的控制模擬量信號采用DAC0830數(shù)/模轉(zhuǎn)換。但RAM只需2K(包括公用存儲區(qū)),設(shè)計(jì)中把公用存儲區(qū)放在最高地址區(qū),為了精確地址,又加了74LSB9,進(jìn)一步用,選定RAM 的地址為0F800H~0FFFFH。在地址分配上,為了減少芯片數(shù),插補(bǔ)CPU所用的ROM采用2片ZPROM2764,用74LSB8完成片選,由~三根地址線譯碼后,每個輸出Y端控制8K存儲區(qū)。插補(bǔ)CPU返回響應(yīng)信號后,也經(jīng)由8255,從輸入口傳給中央CPU。為了完成信息交換,中央CPU與顯示CPU之間,中央CPU與插補(bǔ)CPU之間分別設(shè)置了公用存儲區(qū)。此外,對輸入/輸出信號進(jìn)行控制,并完成RS232C通信功能。此外,掃描鍵盤,將接收的鍵盤和開關(guān)信號經(jīng)譯碼送給中央CPU進(jìn)行相應(yīng)處理。中央CPU起主要控制作用,負(fù)責(zé)數(shù)控程序的編輯、數(shù)控程序段的譯碼預(yù)處理,刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠?jì)算、機(jī)器和刀具參數(shù)編輯、診斷處理、按鍵信號監(jiān)控處理等,并且要協(xié)調(diào)另兩個CPU的同步工作。為了能用一般的8位微處理器芯片完成插補(bǔ)運(yùn)算,而且還要監(jiān)控鍵盤,如顯示屏幕的不斷刷新等,系統(tǒng)采用了多CPU結(jié)構(gòu)。另外,為了在接近開關(guān)及其電源、引線等發(fā)生故障時,能有一定的保護(hù),設(shè)計(jì)采用了邏輯檢測電路。在配接時要考慮接口的數(shù)量及參數(shù),必要時要設(shè)計(jì)信號變換電路。此外,它還具有示數(shù),錄返和用RS232C通信的功能。MTC—。為了適應(yīng)將來發(fā)展的需要,數(shù)控裝置應(yīng)具備通信接口。所配數(shù)控裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制信號,接收半閉環(huán)的反饋信號,要能控制三個坐標(biāo)軸的運(yùn)動。這種結(jié)構(gòu)常用于輸送各種材料的短小切屑,排屑能力強(qiáng)。在數(shù)控銑床的切屑中往往混合著切削液,排屑裝置應(yīng)從其中分離出切屑,并將它們送入切屑集裝箱內(nèi);而切削液則被回收到切削液箱。在數(shù)控銑床的軸承、絲杠和導(dǎo)軌部位,無論是采用油潤滑,都必須保持潤滑介質(zhì)的潔凈無污染,按照相應(yīng)潤滑介質(zhì)要求和工況定期地清理潤滑元件,更換或補(bǔ)充潤滑介質(zhì)。對負(fù)載不大、極限轉(zhuǎn)速或移動速度不高的數(shù)控銑床一般采用脂潤滑,采用脂潤滑可以設(shè)置專門的潤滑系統(tǒng),避免潤滑油的泄漏污染和廢油的處理,而且脂潤滑具有一定的密封作用,降低外部灰塵、水汽等軸承、絲杠和導(dǎo)軌副的影響。為了維持它們的運(yùn)動精度并減少摩擦及磨損,必須采用適當(dāng)?shù)臐櫥?。這些潤滑和冷卻兼具的系統(tǒng)對油的過濾要求較為嚴(yán)格,否則容易影響減速裝置、軸承等零件的使用壽命,一般在此系統(tǒng)中采用沉淀、過濾、磁性精過濾等手段保持油的潔凈,并要求經(jīng)過規(guī)定的時間后進(jìn)行油的清理更換。數(shù)控銑床中潤滑系統(tǒng)主要包括主軸傳動部分、軸承、絲杠和導(dǎo)軌等部件潤滑。 潤滑系統(tǒng)(1)潤滑的作用A、減小摩擦B、減小磨損C、降低溫度D、防止銹蝕E、形成密封(2)潤滑系統(tǒng)的選擇數(shù)控銑床良好的潤滑對提高各相對運(yùn)動件的壽命、保持良好的動態(tài)性能和運(yùn)動精度等具有較大的意義。主軸頭內(nèi)高負(fù)荷工作的主軸傳動系統(tǒng)與主軸同時得到冷卻。(b)圖為溫控機(jī)操作面板。冷卻潤滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)由壓力繼電器3檢測,并將此信號傳送到數(shù)控系統(tǒng)的PLC。一般數(shù)控銑床(半閉環(huán)控制,)對工作環(huán)境溫度的要求為0~45,本設(shè)計(jì)采用專用的主軸的工作溫度進(jìn)行控制。環(huán)境溫度對數(shù)控銑床加工精度及工作穩(wěn)定性有不可忽視的影響。 數(shù)控系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)數(shù)控銑床的冷卻系統(tǒng)按照其作用主要分為機(jī)床的冷卻和切削時對刀具和工件的冷卻兩部分。在應(yīng)用時,從脈沖編碼器輸出的A和,B和四個方波被引入位置控制回路,經(jīng)辨向和乘以倍率后,變成代表位移的測量脈沖。Z相是一轉(zhuǎn)脈沖,也稱為零位脈沖,它是用來產(chǎn)生機(jī)床的基準(zhǔn)點(diǎn)的。 脈沖編碼器的工作原理 光線透過圓光柵和指示光柵的線紋,在光電元件上形成明暗交替變化的條紋,產(chǎn)生兩組近似于正弧波的電流信號A與B,兩者的相位相差,經(jīng)放大、整形電路,變成方波,如圖: 脈沖編碼器的輸出波形若A相超前于B相對應(yīng)電機(jī)作正向旋轉(zhuǎn);若B相超前于A相,則對應(yīng)電機(jī)作反向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)表4—2選擇導(dǎo)程=10mm,選擇2500/轉(zhuǎn), in 增量式光電編碼器的結(jié)構(gòu)圖增量式光電編碼器如上圖的所示,其實(shí)就是一種光電盤。這種材料、~,粘接在導(dǎo)軌基面上,下圖為示意圖: 鑲粘塑料導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖 脈沖編碼器的選用脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器,它把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖,是一種常用的角位移傳感器。聚四氟乙烯是現(xiàn)有材料中摩擦因數(shù)最?。ǎ┑囊环N,單純聚四氟乙烯不耐磨,因而需要添加663青銅粉、石墨、Mo、鉛粉等填充料增加耐磨性。塑料導(dǎo)軌多與鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬鋼導(dǎo)軌相配使用。鑲粘塑料導(dǎo)軌是通過在滑動導(dǎo)軌面上鑲粘一層由多種成分復(fù)合的塑料導(dǎo)軌軟帶,來達(dá)到改善導(dǎo)軌性能的目的。鑲粘塑料導(dǎo)軌不僅可以滿足機(jī)床對導(dǎo)軌的低摩擦、耐磨、無爬行、高剛度的要求,同時又具有生產(chǎn)成本低、應(yīng)用工藝簡單、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。通過選用合適的導(dǎo)軌材料和采用相應(yīng)的熱處理及加工方法,可以提高滑動導(dǎo)軌的耐磨性及改善其摩擦特性。 滑動導(dǎo)軌的特點(diǎn)滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn),是機(jī)床上使用最廣泛的導(dǎo)軌形式之一。 第四章 輔助元件的選擇 導(dǎo)軌的選擇導(dǎo)軌按接觸面的摩擦性質(zhì)可以分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三種,其中,數(shù)控銑床最常用的是鑲粘塑料滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。 b—鍵寬 mm。 k—鍵與輪轂的接觸剛度mm,對于平鍵而言k=h/2。 T—轉(zhuǎn)矩 N .m 。L=50 mm 鍵的強(qiáng)度校核(1) 鍵槽工作面的擠壓或磨損P=≤= 由于小于許用值40,所以滿足要求。尺寸如下:寬度b=10 mm 。聯(lián)軸器的主要尺寸:套筒外徑D=(~)d ,本設(shè)計(jì)D=55mm,套筒長度L=(~)d,本設(shè)計(jì)L==110mm, =9mm,圓錐銷長度=D=55mm。本設(shè)計(jì)采用平鍵聯(lián)接,軸徑及許用轉(zhuǎn)矩:平鍵套筒聯(lián)軸器,=20~100mm,=31~5600 N .m。不適用于動載變化很以及由強(qiáng)烈沖擊和扭振場合。外形尺寸較小,重量較輕承載能力較大,要求安裝精度較高。在數(shù)控機(jī)床中伺服電機(jī)與滾珠絲杠之間主要采用3種聯(lián)結(jié)方式:直聯(lián)式、齒輪減速式、同步帶式。再 加上某些次要因素,將不會超過要求的定位公差,所以滿足要求。K=(7)彈性變形量 數(shù)控銑床的定位精度是在不切削空載條件下檢驗(yàn)的。已知工作臺的縱向行程為500mm,螺母移動到離定位點(diǎn)最近位置時,還應(yīng)保留一定的絲杠距離,假設(shè)為150mm。電樞直流電阻=C、折合到工作臺部件的直線剛度為=N/m=411N/(2) 滾珠絲杠的擠壓剛度本設(shè)計(jì)絲杠為一端軸向定位結(jié)構(gòu)。估算時,可近似地認(rèn)為輸入電壓等于反電動勢。(1) 伺服剛度伺服剛度可根據(jù)下式計(jì)算,即=A、 是伺服電動機(jī)的增益,等于電機(jī)的角速度(rad/s),與輸入電壓的比值。 精度驗(yàn)算本數(shù)控銑床要求的定位精度為,滾珠絲杠副允許的最大軸向變形重復(fù)定位精度,=.。伺服系統(tǒng)的時間常數(shù)為的倒數(shù),=1/=1/=。 伺服系統(tǒng)增益 通常取伺服增益為8~25。FB—15型直流伺服電機(jī)的主要參數(shù)如下;最高轉(zhuǎn)速: 1500r/min額定轉(zhuǎn)矩 : 最大轉(zhuǎn)矩: 154 轉(zhuǎn)子慣量: 機(jī)械時間常數(shù): 輸出功率P: 重量m: 30kg 空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算當(dāng)執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動(快移速度)時,所需的空載加速轉(zhuǎn)矩為= (1) 空載加速時,主要克服的是慣量。根據(jù)下式公式,絲杠加在電機(jī)軸上的慣量為=1=(3)聯(lián)軸器加在鎖緊螺母等得慣量可直接查手冊得到=(4) 負(fù)載總慣量 =++=++=按照數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件,1</<4,~。 m—直線移動工件、工作臺的質(zhì)量,kg。(1) 工件、工作臺折算到電機(jī)軸上的慣量,工件與工 作臺的最大質(zhì)量M=140kg,可按下式計(jì)算,即=m(式中: V—工作臺移動速度,m/s。另一端直接鉸接,其摩擦力可忽略不計(jì)。 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。圖如下所示: 主周箱進(jìn)給絲杠制動裝置 選擇軸承的型號由于絲杠工作時,既承受軸向載荷又承受徑向載荷,故支承絲杠的軸承選用能同時 ,則軸承承受的軸向力的方向可能反復(fù)變化,: 角接觸球軸承面對面安裝軸承型號:計(jì)算軸承的壽命所謂軸承的壽命,是指軸承中任一滾動體或內(nèi),其壽命與所受載荷的大小有關(guān),作用載荷越大,引起的接觸應(yīng)力也就越大,因而在發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)也就越少,即軸承的壽命越短. 滾動軸承的疲勞曲線軸承的壽命:基本額定動載荷當(dāng)量動載荷軸承轉(zhuǎn)速溫度系數(shù)壽命指數(shù),球軸承 ; 滾子軸承 對角接觸球軸承,其徑向當(dāng)量動載荷為: 軸向動載荷系數(shù)徑向動載荷系數(shù)軸承所承受的徑向載荷軸承所承受的軸向載荷由于軸承工作時的溫度低于120 ,查表的溫度系數(shù)=3軸承成對安裝故 故軸承的壽命 軸承的預(yù)期壽命一般約為5000~。運(yùn)動有電機(jī)經(jīng)減速裝置傳給絲杠,使主軸箱上、下移動。如下圖所示為數(shù)控銑床主軸箱進(jìn)給絲杠制動裝置示意圖。 選定后的絲杠的支承簡圖 固定端采用一對 的角接觸球軸承面對面相配合。本設(shè)計(jì)中絲杠最大載荷為=。查表12—1—13,<,由此確定滾珠絲杠副的型號和尺寸為內(nèi)循環(huán)浮動式反向器FFZ5020—4,絲杠底徑= 名義直徑d=50,額定動載荷=58KN ,<,符合設(shè)計(jì)要求。已知最大進(jìn)給力=,工作臺加工件的質(zhì)量M=140Kg,故絲杠的最小載荷(即摩擦力)==20010=200 N 絲杠最大載荷 =2225+200=2425 N 軸向工作載荷(平均載荷)=3947 N其中,分別為絲杠最大、最小軸向載荷;絲杠的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min,工作臺最小進(jìn)給速度為1mm/min,可取為0,則平均轉(zhuǎn)速n=(1500+0)/2=750r/ 式中 L—工作壽命 ,以r為1個單位 N—絲杠轉(zhuǎn)速 r/min T—絲杠使用壽命,對數(shù)控機(jī)床可取T=15000h計(jì)算當(dāng)量動載荷為===58(Kn)式中 —載荷性質(zhì)系數(shù),無沖擊1~,~,~。主傳動系統(tǒng)的滾珠絲杠的計(jì)算滾珠絲杠的名義直徑,滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應(yīng)按當(dāng)量動載荷選擇。軸向剛度=1138 N/
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