數(shù)控機(jī)床課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-在線瀏覽
2024-09-14 00:24本頁(yè)面
【正文】 控制驅(qū)動(dòng)方式 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)并樹(shù)立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想 鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力二、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的XY數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下： 立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數(shù)Z=3，最大銑削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm，加工材料為碳素鋼或有色金屬。工作臺(tái)面尺寸為，加工范圍為。對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)要有一定的精度損失，大約是1/31/2的定位精度，現(xiàn)取為1/2，即是177。精度要求較高，現(xiàn)選用滾珠絲桿副。滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)：根據(jù)條件要求,選用內(nèi)循環(huán)的形式，內(nèi)循環(huán)的回路短,滾珠數(shù)目少,流暢性好,摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，且徑向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向剛度高,適用于各種高靈敏、高剛度的精密進(jìn)給定位系統(tǒng)。滾珠絲杠螺母副的支撐及軸端形式：由于絲杠為臥式安裝，工作臺(tái)行程不長(zhǎng)，其最快的移動(dòng)速度為，所需的轉(zhuǎn)速不高，且有一定的精度要求，故可以采用一端固定，一端游動(dòng)的支承形式。③、伺服電機(jī)的選用設(shè)計(jì)要求工作臺(tái)的X、Y方向的定位精度均為，精度要求較高，現(xiàn)初選混合式步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)。選用步進(jìn)電機(jī)以后，可以選開(kāi)環(huán)控制，也可選半閉環(huán)和閉環(huán)控制。④、減速裝置的選用選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)選用無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。②、對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，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(shū)給定的相關(guān)指標(biāo)。④、選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為800N。則由由金屬切削原理與刀具中P166頁(yè)查得立銑切削力計(jì)算公式為： （1）由【5】中P13頁(yè)的表中，可知d=15mm的硬質(zhì)合金立銑刀最大的切削參數(shù)如下：每齒進(jìn)給量fz=則銑刀轉(zhuǎn)速n=則由（1）式求的最大銑削力： 銑削功率采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由《金屬切削原理與刀具》表101查得，各銑削力之間的比值范圍如下：=(~)/=(~)/=（~）考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：進(jìn)給力：；背向力：；垂直進(jìn)給力：。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向，則縱向銑削力，徑向銑削力為。滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷和額定靜載荷來(lái)表示，在設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來(lái)確定它的尺寸規(guī)格。已知移動(dòng)部件總重量G=800N，絲杠承受按滾動(dòng)導(dǎo)軌計(jì)算，由《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》中P114頁(yè)，取動(dòng)載荷系數(shù)K=，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)查《畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典》中P34可知u=—,現(xiàn)取u=，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1736+(395+584+800) =②、最大計(jì)算動(dòng)載荷的確定工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程P=5mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速=v/P=80r/min。型號(hào)為SFI25054的滾珠絲杠。絲杠長(zhǎng)度:絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 等于工作臺(tái)最大行程（250mm）加螺母長(zhǎng)度（43mm）加兩端余程（），即精度等級(jí)的選擇：根據(jù)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠，任意300mm行程變動(dòng)量V300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)計(jì)定位精度的1/31/2，由于設(shè)計(jì)要求定位精度為177。④、傳動(dòng)效率的計(jì)算將公稱直徑,導(dǎo)程,代入，得絲杠螺旋升角。⑤、剛度的驗(yàn)算絲杠拉壓剛度：它與絲杠螺母機(jī)構(gòu)的安裝形式有關(guān)。由《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)指南》P116找到： 式中：E——彈性模量（MPa），一般取E= d2——滾珠絲杠的底徑（mm） a——滾珠絲杠的螺母中心到固定端支撐中心的距離（mm）滾珠絲杠螺母副的軸向接觸剛度KN：由滾珠絲杠螺母副接觸變形可以計(jì)算出軸向接觸剛度。絲杠的兩端各采用對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配，左、右支承的中心距約為；鋼的彈性模量；查表得滾珠直徑Dw=3mm，絲杠底徑d2=,絲杠截面積。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力/3=。將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度500mm）==。⑥、穩(wěn)定性的驗(yàn)算根據(jù)《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)指南》中式418 ： 。由絲杠底徑d2=；
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