普通車床的數(shù)控改造—橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-閱讀頁
2025-07-09 21:32本頁面
【正文】 機(jī)械傳動(dòng)元件，調(diào)試比閉環(huán)簡單系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證，所以比閉環(huán)容易實(shí)現(xiàn)。由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，通常情況下均采用以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)圖如下：機(jī) 床 工作 臺(tái)數(shù)控裝置步進(jìn)電機(jī)指令輸入4設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡單，一般是將步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。已知條件：工作臺(tái)重w=30kgf=300n，時(shí)間常數(shù)t=25ms，行程s=190mm,基本導(dǎo)程l0=4mm,脈沖當(dāng)量sp=,步距角a=,快速進(jìn)給速度Vmax=1m/min （1）切削力計(jì)算由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》得，切削功率 （）式中 N——電機(jī)功率，查機(jī)床說明書，N=4kW；——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，～K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=所以 =4= kW 又因?yàn)? （）所以 式中 v——切削線速度，取v=100m/min。由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》得，在一般外圓車削時(shí)： =（～） =（～） 所以 ==1530=765(N)==1530=918(N)則橫向進(jìn)給系統(tǒng)的切削力為: =1/21530=765(N)在切斷工件時(shí): =765=383(N)（2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1)強(qiáng)度計(jì)算 對于燕尾型導(dǎo)軌： （）取K= =則 P=+（+30）=(kgf)=（N）壽命值： （） = 最大動(dòng)負(fù)載：Q= （） 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。2) 效率計(jì)算：螺旋升角=3186。4) 穩(wěn)定性驗(yàn)算： 由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭?，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故穩(wěn)定性也滿足。 （） （） （） （） = （） () 所以，快速空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩 ()切削時(shí)所需力矩： () 快速進(jìn)給時(shí)所需轉(zhuǎn)矩： () 以上計(jì)算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí) （1）徑向支撐力：由圓柱齒輪的圓周力可知 由材料力學(xué)可得:解得: （2）水平支撐力：解得： 故 M= （） ()校核軸的強(qiáng)度 () 軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)淬火處理，查表=故： 即強(qiáng)度滿足。 步進(jìn)電機(jī)也叫脈沖電機(jī)，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，是一種輸出與輸入數(shù)字脈沖對應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件。如按一定規(guī)律給步進(jìn)電機(jī)一串連續(xù)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)便一步一步的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，要根據(jù)電機(jī)的工作情況，經(jīng)分析后正確選用。（2）轉(zhuǎn)矩為了保證步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行，正常啟動(dòng)并能滿足對轉(zhuǎn)速的需要，必須考慮：1）啟動(dòng)力矩 一般啟動(dòng)力矩選取為： 式中 ——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩； ——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。為步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，是步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。（3）精度步進(jìn)電機(jī)的精度可用積累誤差或步矩誤差衡量。所選用的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足： () 式中 ——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；——系統(tǒng)對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。 步進(jìn)電機(jī) (4 .28) 則 仍選用三相六拍工作方式，查表知： () 所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為： （） 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 （） 所以選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，就能滿足使用要求。此次設(shè)計(jì)主要是通過對車床結(jié)構(gòu)改裝的設(shè)計(jì)和微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的選擇來完成橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在橫向進(jìn)給系統(tǒng)上加一個(gè)三相六拍步進(jìn)電機(jī)，安裝在大托板上，用法蘭將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大托板連接起來，以保證其同軸度，提高其傳動(dòng)精度。微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用MCS51單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，從而使車床有數(shù)控加工的功能?？傮w來說，本次設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)還有許多不完善之處，有很多方面沒有考慮全面，還需進(jìn)一步改進(jìn)。 Electric Power Machinery , 2007, 82(3):203276[15] TANG Rui. Research of Numericalcontrol Transformation on Machine Tools [J]. Coal Mine Machinery,2008,26(1):113
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