畢業(yè)設(shè)計(jì)---ca6140普通車床的數(shù)字化改造_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  目 錄</b></p><p>  摘要 ……………………………………………………………2</p><p>  1、數(shù)控機(jī)床改造的意義………………………………………………3</p><p>  2、CA6140車床簡(jiǎn)介…………………………………………………4</p><p>  2.1 C

2、A6140車床概述………………………………………………………4</p><p>  2.2 CA6140車床的加工范圍及特點(diǎn)………………………………………6</p><p>  2.3 CA6140車床的傳動(dòng)系統(tǒng)分析………………………………………7</p><p>  3、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的分析………………………………………………9</p><p&g

3、t;  設(shè)計(jì)心得 ……………………………………………………23</p><p>  參考文獻(xiàn) ……………………………………………………24</p><p><b>  摘要</b></p><p>  我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬臺(tái),而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺(tái),即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。近10年來,我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0

4、.6~0.8萬臺(tái),年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60%以上;10年以下的機(jī)床中,自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20%,F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60%以上)??梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床,而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng),從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏

5、競(jìng)爭(zhēng)力,直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。</p><p>  物競(jìng)天擇,一些不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展在機(jī)床必將被淘汰,所以實(shí)施機(jī)床的數(shù)控化改造是機(jī)械行業(yè)在必然趨勢(shì)。通過搜集資料、實(shí)踐研究等方法對(duì)機(jī)床就行改造即是用較少的成本去創(chuàng)造更高的價(jià)值。而這也將極大的推動(dòng)中國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。 </p><p>  經(jīng)過大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改

6、造具有一定經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,這種做法具有投資少、見效快的特點(diǎn)。事實(shí)證明:機(jī)床的數(shù)控化改造可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>  關(guān)鍵字:機(jī)床、數(shù)控化、改造、意義</p><p><b>  數(shù)控機(jī)床改造的意義</b></p><p><b>  (1)、機(jī)床現(xiàn)狀<

7、/b></p><p>  我國(guó)是生產(chǎn)和使用機(jī)床最多國(guó)家之一,現(xiàn)有金屬切削機(jī)床400萬臺(tái)左右,但現(xiàn)有的機(jī)床大多數(shù)服役年限較長(zhǎng),設(shè)備陳舊落后,功能嚴(yán)重不足,運(yùn)運(yùn)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。</p><p><b>  (2)、技術(shù)分析</b></p><p>  在過去的幾十年,金屬切削機(jī)床的基本動(dòng)作是原理變化不大。如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快,特別是

8、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用到機(jī)床控制系統(tǒng)上,不但能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度,而且能提高加工精度和表面質(zhì)量。近年來,我國(guó)已經(jīng)積極開展了對(duì)機(jī)床數(shù)控化再制造技術(shù)的研究,如武漢華中數(shù)控公司先后完成了50多家企業(yè)數(shù)百臺(tái)設(shè)備的數(shù)控化在制造。實(shí)踐證明。改造的機(jī)床滿足了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度,增大了設(shè)備的適應(yīng)能力和型面的加工范圍(曲面、各種螺紋的加工等),利用日臻完善的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)及配套部件改造現(xiàn)有的普通機(jī)床的技術(shù)條件已經(jīng)成熟。<

9、/p><p><b>  (3)、市場(chǎng)分析</b></p><p>  國(guó)內(nèi)資料分析,訂購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng),往往不能滿足用戶的需要,而改造的數(shù)控機(jī)床能夠適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化和高精度的要求。因此得到了用戶廣泛的應(yīng)用,機(jī)床的數(shù)控化改造已成為滿足市場(chǎng)需求的主要補(bǔ)充手段,對(duì)中、小型企業(yè)來說是十分理想的選擇。</p><p><b>

10、 ?。?)、經(jīng)濟(jì)分析</b></p><p>  由于新型機(jī)床價(jià)格昂貴,一次性投資巨大,如果把舊機(jī)床設(shè)備全部用新型機(jī)床替換。要花費(fèi)大量的資金,而替換下的機(jī)床又會(huì)閑置起來造成巨大浪費(fèi),若采用數(shù)控技術(shù)對(duì)舊機(jī)床加以改造和購(gòu)買機(jī)床相比,則可省50%以上的資金,一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅為全功能裝置的1/3到1/5。一般用戶都能承擔(dān)的起,這為資金緊張的中小型企業(yè)的技術(shù)改造開辟了新路,也對(duì)實(shí)力雄厚的大型企業(yè)產(chǎn)生了

11、較大的吸引力。</p><p><b>  (5)、生產(chǎn)分析</b></p><p>  在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中,中小批量甚至單件生產(chǎn),個(gè)性化的產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重,尤其是我國(guó)加入世貿(mào)組織后,成為世界性的加工基地,產(chǎn)品出口的增長(zhǎng)迅速,從低附加值、勞動(dòng)密集型產(chǎn)品逐步過度到高附加值的精密型零件的出口,高精度的數(shù)控機(jī)床起了重要的作用。數(shù)控機(jī)床是最能適應(yīng)這種生產(chǎn)需要的。<

12、/p><p><b>  (6)、重要性分析</b></p><p>  以數(shù)控機(jī)床為代表的現(xiàn)代基礎(chǔ)機(jī)械是制造實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要設(shè)備,數(shù)控技術(shù)水平的高低和機(jī)床的數(shù)控化率,數(shù)控設(shè)備的擁有量已成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。</p><p><b>  (7)、綜合分析</b></p><p>

13、  數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床的改造是建立在微電子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上,具有高可靠性、柔性強(qiáng),易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化、經(jīng)濟(jì)性可觀等特點(diǎn)。為此,在舊機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控化改造可以提高機(jī)床的使用性能、降低生產(chǎn)成本、用較少的資金投入而得到較大的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>  2、CA6140車床簡(jiǎn)介</p><p>  CA6140車床是一種機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單的機(jī)電設(shè)備,是用來進(jìn)行車削加工的機(jī)床

14、。在加工時(shí),通過主軸和刀架運(yùn)動(dòng)的相互配合來完成對(duì)工件的車削加工。車床的種類很多,按其用途和結(jié)構(gòu)的不同,可分為臥式車床、落地車床、立式車床、仿形車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀半自動(dòng)車床、自動(dòng)車床等。</p><p>  2.1 CA6140車床概述</p><p>  一、機(jī)床的組成和主要技術(shù)參數(shù)</p><p><b>  1、機(jī)床的組成</b><

15、/p><p>  CA6140車床的主要組成部件由圖1所示。</p><p> ?。?)、主軸箱 主軸箱1是一部件,由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、軸上傳動(dòng)件、變速操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封件等組成。主軸通過前端的卡盤或者花盤帶動(dòng)工件完成旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng),也可以安裝前尖頂通過撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。</p><p> ?。?)、刀架 四方刀架裝在小滑板上,而小滑板裝在中滑板上,縱滑板可沿床身導(dǎo)

16、軌縱向移動(dòng),從而帶動(dòng)刀具縱向移動(dòng),用來車外圓、鏜內(nèi)孔等。而中滑板相對(duì)于縱滑板作橫向移動(dòng),用來帶動(dòng)刀具加工端面、切斷、切槽等。小滑板可相對(duì)中滑板改變角度后帶動(dòng)刀具斜進(jìn)給,用來車削內(nèi)外短錐面。</p><p>  (3)、尾座 尾座3可沿其導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置,其上可安裝頂尖支撐長(zhǎng)工件的后段以加工長(zhǎng)圓柱體,也可以安裝孔加工刀具加工孔。尾座可橫向作少量的調(diào)整,用于加工小錐度的外錐面。</p><p&g

17、t; ?。?)、進(jìn)給箱 進(jìn)給箱8內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)及操作裝置,通過改變進(jìn)給量的大小,可改變所加工螺紋的種類及導(dǎo)程。 </p><p> ?。?)、床身及床腿 床身4是機(jī)床的支承件,它安裝在左床腿7和右床腿5上并支承在地基上。床身上安裝著機(jī)床的各部件,并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置。床身上面有縱向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和尾座縱向調(diào)整移動(dòng)的導(dǎo)軌。</p><p>  (6)、溜板箱 溜板箱6

18、與縱向滑板(床鞍)相連,溜板箱內(nèi)裝有縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給的傳動(dòng)換向機(jī)構(gòu)和快速進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。</p><p>  2、CA6140車床的主要技術(shù)參數(shù),如表1。</p><p>  表1 CA6140車床的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>  2.2 CA6140車床的加工范圍及特點(diǎn)</p><p><b>  一、加工范圍</b>

19、</p><p>  CA6140車床的工藝范圍很廣,它能完成車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、車削端面、各種螺紋、成形回轉(zhuǎn)面和環(huán)形槽等多種多樣的加工工序。也可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。其典型表如圖2所示。CA6140車床主運(yùn)動(dòng)由工件隨主軸旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn),而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由刀架的橫向動(dòng)來完成。由于機(jī)械產(chǎn)品中回轉(zhuǎn)表面的零件很多。車床的工藝范圍又較廣泛,因此CA6140車床使用十分廣泛。</p>

20、<p>  二、CA6140車床的加工特點(diǎn)</p><p> ?。?)、加工范圍較大。 </p><p> ?。?)、加工時(shí),主運(yùn)動(dòng)是工件和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具的縱向和橫向移動(dòng)。</p><p> ?。?)、正常情況下,在車削加工過程中,切削力比較穩(wěn)定,加工比較平穩(wěn)。</p><p> ?。?)、在車削加工過程中切屑和刀具之間

21、的劇烈擠壓和摩擦,以及刀具與工件之間的摩擦,產(chǎn)生了大量的切削熱,但大部分熱量被切屑帶走,所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。</p><p> ?。?)、在一般情況下,這種機(jī)床多用于粗加工和半精加工。</p><p>  2.3 CA6140車床的傳動(dòng)系統(tǒng)分析</p><p>  CA6140車床的傳動(dòng)西統(tǒng),由主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、車螺紋進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)組成,見

22、圖3。</p><p><b>  一、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p><b>  1.傳動(dòng)路線表達(dá)式</b></p><p>  寫傳動(dòng)路線表達(dá)式的方法是“抓兩頭帶中間”,即將首件通過中間傳動(dòng)件將末端件聯(lián)系起來,對(duì)于CA6140型臥式車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈來說,即從主電動(dòng)機(jī)經(jīng)Φ130mm帶輪帶動(dòng)Φ230mm帶輪,從而帶

23、動(dòng)Ⅰ軸,Ⅰ軸上有雙摩擦離合器M1,M1向左結(jié)合,左邊的z51、z56雙聯(lián)齒輪與Ⅰ軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),通過兩對(duì)傳動(dòng)副「,」傳動(dòng)Ⅱ軸實(shí)現(xiàn)主軸正轉(zhuǎn)。M向右結(jié)合,由z50與Ⅰ軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),z50通過Ⅶ軸z34傳動(dòng)Ⅱ軸上的z30實(shí)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)。M1處于中間,則Ⅰ軸空轉(zhuǎn),即不傳動(dòng)左邊的z51和z56,也不傳動(dòng)右邊的z50,Ⅱ軸的運(yùn)動(dòng)通過Ⅱ——Ⅲ軸之前的三對(duì)傳動(dòng)副「,,」傳動(dòng)Ⅲ軸,Ⅲ軸有兩條路線可傳動(dòng)主軸,即通過Ⅵ 軸上的M,M向左滑移至z63與z50嚙合,使得

24、Ⅲ軸通過﹝,﹞ 直接傳動(dòng)主軸Ⅵ軸,實(shí)現(xiàn)主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng),即為450~1400r/min;若M向右結(jié)合,Ⅲ軸通過﹙,﹚傳動(dòng)Ⅳ軸,Ⅳ軸通過﹝,﹞傳動(dòng)Ⅴ軸,Ⅴ軸通過 傳動(dòng)Ⅵ軸(主軸)</p><p>  二、車螺紋進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>  CA6140型臥式車床的螺紋進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)可車削米制,模數(shù)制,英制和徑節(jié)制4種標(biāo)準(zhǔn)螺紋,另外還可以加工大導(dǎo)程螺紋,非標(biāo)準(zhǔn)螺紋及較精密螺紋以及右旋,左旋螺紋。

25、</p><p>  車制螺紋時(shí),刀架通過車螺紋傳動(dòng)鏈得到運(yùn)動(dòng),兩端件——主軸,刀架之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,即主軸每轉(zhuǎn)一周,刀具移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的導(dǎo)程L。車螺紋傳動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)平衡式為:</p><p><b>  =L</b></p><p>  式中U為主軸至絲杠間全部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比;L絲為機(jī)床絲杠的導(dǎo)程,CA6140型車床的絲杠導(dǎo)程L

26、絲=12mm;L為工件螺紋的導(dǎo)程(mm)。</p><p>  三、縱向、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)</p><p>  車削內(nèi)、外圓柱表面時(shí),可使用機(jī)動(dòng)的縱向進(jìn)給車削端面時(shí),可使用機(jī)動(dòng)的橫向進(jìn)給。為了減少絲杠的摩孫和便于操作,保證螺紋傳動(dòng)鏈的精度,機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈不用絲杠及開合螺母?jìng)鲃?dòng)。機(jī)動(dòng)進(jìn)給是由光杠XIX經(jīng)溜板箱傳動(dòng)。從主軸VI至進(jìn)給箱軸XVII上滑移齒輪Z28處于左位,使 脫開,從而切斷進(jìn)給箱與絲

27、杠的聯(lián)系。運(yùn)動(dòng)由齒輪副及聯(lián)軸節(jié)傳至光杠XIX,再由光杠通過溜板箱中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),分別傳至齒輪齒條機(jī)構(gòu)或橫向進(jìn)給絲杠XXVII,使刀架做縱向或橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給。溜板箱內(nèi)的雙向齒式離合器及分別用于縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的接通、斷開及控制進(jìn)給方向。CA6140型臥式車床可以通過4種不同的傳動(dòng)路線來實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),從而獲得縱向和橫向進(jìn)給量各64種。以同樣傳動(dòng)路線傳動(dòng)時(shí),橫向進(jìn)給量為縱向進(jìn)給量的一半。</p><p>  1.縱

28、向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量(32種)</p><p>  2.橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量(64種)</p><p>  橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量為縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量的一半。</p><p><b>  四、刀架的快速移動(dòng)</b></p><p>  在CA6140車床上加工零件時(shí),為了縮短輔助時(shí)間,提高生產(chǎn)效率:刀架可實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)縱向、橫向快速移動(dòng)。按下快速移動(dòng)按

29、鈕(點(diǎn)動(dòng)控制),快速電機(jī)(0.25kw,2800rpm)經(jīng)齒輪副13/29使軸XX高速轉(zhuǎn)動(dòng),再經(jīng)蝸桿副4/29及溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),使刀架實(shí)現(xiàn)縱向或橫向的快速移動(dòng),快速移動(dòng)的方向由溜板箱內(nèi)的雙向離合器M8及M9控制。</p><p>  3、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>  縱向(Z軸)進(jìn)給系統(tǒng)改造</p><p>  縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造如圖2 所示??v向

30、步進(jìn)電機(jī)1 通過一對(duì)減速齒輪2 把動(dòng)力傳遞給縱向滾珠絲杠3,再由滾珠絲杠螺母副拖動(dòng)工作臺(tái)4 做往復(fù)移動(dòng)。原車床的進(jìn)給箱保留,滾珠絲杠左端仍然采用原固定支承結(jié)構(gòu),支撐軸6 通過套筒聯(lián)軸器5與滾珠絲杠相連,這種聯(lián)軸器用2 個(gè)互相垂直的錐銷將支撐軸與絲杠聯(lián)接起來,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,徑向尺寸小,可防止被連接軸的位移和偏斜帶來的裝配困難和附加應(yīng)力。如圖3 所示,滾珠絲杠右端仍利用原有的滑動(dòng)軸承支承座4,通過一對(duì)深溝球軸承1 實(shí)現(xiàn)徑向支承,絲杠左端通過一對(duì)

31、圓螺母(圖中未畫出) 實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊。因此縱向滾珠絲杠的支承形式為一端固定,一端浮動(dòng),三點(diǎn)支承。滾珠絲杠采用雙螺母螺紋預(yù)緊方式消除絲杠和螺母間的間隙,調(diào)整方便。步進(jìn)電機(jī)通過消隙齒輪2 減速,減速器輸出軸用套筒聯(lián)軸器6 與絲杠3 (見圖2)聯(lián)接,固定銷3 防止減速器轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>  圖2  縱向進(jìn)給系統(tǒng)圖</p><p>  1. 縱向步進(jìn)電機(jī) 2. 減速齒輪 3. 縱

32、向滾珠絲杠 4. 工作臺(tái)</p><p>  5. 套筒聯(lián)軸器 6. 支撐軸</p><p>  圖3  縱向步進(jìn)電機(jī)裝配圖</p><p>  1. 深溝球軸承 2. 消隙齒輪 3. 固定銷 4. 滑動(dòng)軸承支承座 </p><p>  5. 圓螺母 6. 套筒聯(lián)軸器</p><p>  滾珠絲杠3 (見圖2) 仍安裝

33、在原滑動(dòng)絲杠的空間位置,其螺母副通過支架1 (見圖4) 安裝在床鞍的底部,如圖4 所示。支架做成可移動(dòng)的形式方便裝配,絲杠位置調(diào)整好后,由螺釘擰緊。</p><p>  圖4  縱向滾珠絲杠裝配圖</p><p>  1.支架 2. 絲杠托架 3. 縱向滾珠絲杠 4. 絲杠防護(hù)罩 </p><p>  5. 大拖板 6. 過渡板</p><p&g

34、t;  縱向進(jìn)給系統(tǒng)主要分為切削力的計(jì)算、滾珠絲杠副的選擇、減速齒輪的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的確定等。</p><p>  操作步驟為:拆除原CA6140車床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(進(jìn)給箱、溜板箱、傳動(dòng)絲杠、光杠、操作絲杠),利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷釘孔,安裝步進(jìn)電機(jī)減速箱體,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置,兩端仍采用原固定方式(一端固定、一端浮動(dòng))。由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠,所以縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)整體剛性優(yōu)于從前,所以采用一級(jí)

35、齒輪減速裝置。</p><p><b>  已知條件,如表2:</b></p><p><b>  表2 已知條件</b></p><p>  根據(jù)機(jī)床精度要求選擇脈沖當(dāng)量,縱向:0.01mm/步,橫向?yàn)榭v向的一半,即0.005mm/步。</p><p><b>  一、切削力的計(jì)算 &

36、lt;/b></p><p>  車床的主電動(dòng)機(jī)最大切削功率P=PηK</p><p>  式中 P——主電動(dòng)機(jī)功率,CA6140車床P=7.5KW</p><p>  η——主傳動(dòng)系統(tǒng)效率,一般為0.6~0.7,取η=0.65</p><p>  K——進(jìn)給系統(tǒng)功率總效率 取K=0.96</p><p>

37、  ∴P=7.5×0.65×0.96=4.68KW</p><p><b>  又∵切削力P= </b></p><p>  式中 F——主切削力(N)</p><p>  V——最大切削速度(m/min)。按用硬質(zhì)合金刀具半精車剛件的速度V=100m/min</p><p>  在外圓車削中:

38、F=(0.15~0.7)F=2808×0.6=1684.8N</p><p>  F=(0.1~0.6)F=2808×0.5=1404N</p><p>  二、滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)及選型</p><p>  1、滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn) </p><p>  在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。滾珠絲杠副

39、是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副,其結(jié)構(gòu)原理如圖4所示。為防止?jié)L珠在工作過程中從螺母兩端掉出,在螺母的螺紋滾道4上裝有擋滾珠器2(又叫回珠器或反向器)。回路管道5將滾珠3引回,構(gòu)成滾珠連續(xù)工作的循環(huán)通道。</p><p> ?。?)、滾珠絲杠副具有如下優(yōu)點(diǎn):</p><p> ?、?、傳動(dòng)效率高:滾珠摩擦的摩擦損失小,傳動(dòng)效率η=0.92~0.94,是普通滑動(dòng)絲杠的34倍(η

40、=0.20~0.40)。</p><p> ?、?、摩擦力小:因靜、動(dòng)摩擦因數(shù)小,因而傳動(dòng)靈敏、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、低速不易爬行、隨動(dòng)精度和定位精度高。</p><p>  ③、可預(yù)緊:經(jīng)預(yù)緊后可消除軸向間隙。有助于定位精度和剛度提高,既使反向也沒有空行程,反向定位精度高,且傳動(dòng)平穩(wěn)。</p><p> ?、苡锌赡嫘裕阂蚰Σ烈驍?shù)小,所以不僅可將旋轉(zhuǎn)成直線運(yùn)動(dòng),也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換

41、為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),絲杠可螺母既可作為主動(dòng)件,也可作為從動(dòng)件。</p><p> ?、荨⑹褂脡勖L(zhǎng):滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成,去滾道表面淬火硬度達(dá)60-60HRC,表面粗糙度值小,而且是滾動(dòng)摩擦,故磨損很小、使用壽命長(zhǎng)。</p><p>  因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn),所以進(jìn)給系統(tǒng)我選擇滾珠絲杠副</p><p> ?。?)、滾珠絲杠副的缺點(diǎn)是:</p>

42、<p>  ①、制造工藝復(fù)雜,成本高:滾珠絲杠、螺母、反向器等零件的加工精度和表面粗糙要求高,故制造成本高。如絲杠螺母上的螺旋槽滾道一般都要求削成形表面,工藝復(fù)雜。</p><p>  ②、不能實(shí)現(xiàn)自鎖:由于起摩擦因數(shù)小而不能自鎖,特別是垂直(立式)絲杠,由于自重和慣性或因突然停斷電而容易造成主軸箱等下滑,所以需要添加制動(dòng)裝置。</p><p>  2、滾珠絲杠副的循環(huán)方式<

43、;/p><p>  常用的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類,滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán):始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。</p><p><b>  3、滾珠絲杠的安裝</b></p><p>  為提高傳動(dòng)剛度,選擇合理的支承結(jié)構(gòu)并正確安裝很重要。滾珠絲杠主要承受向載荷,徑向載荷主要是臥式絲杠的自重,因此滾珠絲杠的軸向精度和剛度

44、要求較高。在安裝時(shí),應(yīng)注意調(diào)整絲杠間隙,可用百分表測(cè)出具體的間隙所在。</p><p><b>  4、珠絲杠副的選用</b></p><p>  滾珠絲杠副的選擇主要是工件負(fù)載必小于滾珠絲杠的額定動(dòng)負(fù)載Cm(N)即必須滿足C<Cm。</p><p>  5、滾珠絲杠的承載能力的計(jì)算</p><p>  選擇縱向進(jìn)

45、給為綜合導(dǎo)軌,計(jì)算絲杠的最大軸向進(jìn)給切削里Fm</p><p>  又因?yàn)镕m=KFf+f’(Fc+w)</p><p>  式中Ff、Fp、Fc——切削分力(N)</p><p>  K——顛覆里矩影響取K=1.15</p><p>  F’——導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)取f’=0.16</p><p>  W——移動(dòng)部件的重

46、量(N)</p><p>  代入式中:Fm=kFf+f’(fc+w)</p><p>  =1.15×1684.8+0.16×(2808+800)</p><p><b>  =2514.8N</b></p><p><b> ?。?)、壽命L</b></p>&

47、lt;p>  最大切削里F的進(jìn)給速度Vs可取最高進(jìn)給速度的1/2——1/5(取為1/2),縱向最大進(jìn)給速度為0.6m/min,絲杠導(dǎo)程Lo=6mm,則絲杠轉(zhuǎn)速為:n=</p><p>  絲杠使用壽命時(shí)間一般為15000h,則絲杠的計(jì)算壽命L為</p><p><b>  L=</b></p><p><b>  (2)、載荷C

48、m</b></p><p>  當(dāng)量動(dòng)載荷Cm選用滾珠絲杠直徑do時(shí),必須保證絲杠工作時(shí),在一定的軸向載荷作用下,絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)后,在它的滾珠上下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)濁現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值Cm,即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當(dāng)量動(dòng)載荷Cm</p><p><b>  式中:——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)</b></p><p><b>  —

49、—精度系數(shù)</b></p><p>  ∴==14908.11N</p><p>  根據(jù)C<Cm的原則,查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)出版社出版,第三章第3卷,(P12-21)選取滾軸絲桿的型號(hào)為:CMD4006-2.5E左,坐標(biāo)直徑為40mm,即外循環(huán),齒差調(diào)隙式,一圈2.5列。滾珠直徑為39.69mm,導(dǎo)程為6mm,摩擦級(jí)選用5級(jí),螺紋升角r=arctag(L/d)=ar

50、ctg(6mm/×40)=arctg0.047=.</p><p><b> ?。?)、傳動(dòng)功率</b></p><p>  滾軸絲桿副的傳動(dòng)功率為:=tgr/tg(r+)==0.94</p><p>  式中:r——絲杠的螺紋升角</p><p>  ——摩擦角。滾動(dòng)絲桿副的滾動(dòng)摩擦因數(shù)f=0.003,摩擦角

51、約等于10′所以=10′</p><p><b>  (4)、穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>  臨界壓縮載荷,對(duì)于受壓的細(xì)長(zhǎng)的滾軸絲桿,應(yīng)驗(yàn)算其承受最大軸向壓縮載荷Fmax時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲。</p><p>  式中 E——絲桿材料彈性量,對(duì)綱E=2.06×10N/m</p><p>  L——絲杠

52、兩支承端距離(m),L=1.5m;</p><p>  f——絲杠的支承方式系數(shù),f=2.00</p><p>  f——許用穩(wěn)定性安全系數(shù),f=3</p><p>  I——絲杠截面慣性矩(m) I= = =0.001m</p><p>  d——絲杠螺紋底徑(m),d=d-1.02d=40-1.02×3.969=36.02mm.

53、</p><p>  ∴==2256.75N</p><p><b> ?。?)、剛度驗(yàn)算</b></p><p>  滾珠絲杠副的軸向變形會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,因此驗(yàn)算滿載時(shí)候的軸向變形量。</p><p>  ①、絲杠的拉伸或壓縮變形量</p><p>  在總變形量中占的比重

54、教大</p><p>  式中--滾珠絲杠支撐間的受力長(zhǎng)度(mm)</p><p>  --滾珠絲杠的導(dǎo)程(mm)</p><p>  --在工作載荷作用引起的導(dǎo)程變化量(mm)</p><p><b>  又∵</b></p><p>  式中--軸向平衡載荷</p><p&

55、gt;  --材料彈性模量 鋼=</p><p>  --滾珠絲杠橫截面積 A==</p><p><b>  ==</b></p><p><b>  mm</b></p><p>  “+”號(hào)用于拉伸。由于兩端均采用角接觸球軸承且絲杠又進(jìn)行了預(yù)緊,故其拉壓剛度端固定的絲杠提高四倍。其

56、實(shí)際變形為。</p><p>  ②、滾珠與螺紋接觸變形量</p><p>  此項(xiàng)變形占總變形量的比重也教大,當(dāng)對(duì)絲杠加有預(yù)緊力且預(yù)緊力為軸向最大載荷的1/3時(shí),之值可減少一半,</p><p><b>  又∵</b></p><p>  式中 ——軸向工作載荷(N)</p><p>&l

57、t;b>  ——預(yù)緊力</b></p><p><b>  ——滾珠直徑</b></p><p>  ——滾珠數(shù)量其為圈數(shù)K列數(shù)Z每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù)</p><p><b>  外循環(huán)Z=</b></p><p>  d——滾珠絲杠公稱直徑</p><p&g

58、t;<b>  = </b></p><p>  據(jù)上所訴,實(shí)際變形量為: =0.009</p><p> ?、?、支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形</p><p>  支撐滾珠絲杠的軸承為8107型推力軸承,幾何參數(shù)d =35mm,滾球直徑 滾動(dòng)體數(shù)量=18 軸承的軸向接觸變形為:</p><p><b> 

59、 mm</b></p><p>  因施加預(yù)緊力,故實(shí)際變形量</p><p><b>  mm</b></p><p><b>  注意單位為k</b></p><p>  ∴總變形量=++=0.0044++0041+0.003758=0.012258</p><p

60、>  又有前面已知條件可得:0.012258mm<0.015mm的定位精度。</p><p><b>  符合要求。</b></p><p><b>  6、減速齒輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>  根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的要求,縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量為0.01mm,滾珠絲杠導(dǎo)程L=6mm,及初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.75,傳動(dòng)

61、比為</p><p>  因?yàn)镮<5,故可為一級(jí)齒輪傳動(dòng)。I==</p><p>  因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選取第一系列中的模樹m=2壓力角=20</p><p>  ∴d=M×z=2×32=64mm</p><p>  分度圓直徑:=+2=m(+2)=2(32+21)=68 mm</p&

62、gt;<p>  =+2=m(+2)=2(40+21)=84㎜</p><p>  齒頂高系數(shù),我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:m≥1㎜時(shí),正常齒制=1</p><p>  齒根圓徑 = -=m(-2-2)=2(322-20.25)=59</p><p>  = -=m(-2-2)=2(402-20.25)=75.</p><p>  頂隙系數(shù)

63、 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:≥1 mm時(shí),正常齒制=0.25</p><p>  齒寬b=為了減小加工量,也為了裝配和調(diào)整方便,大齒齒寬應(yīng)小于齒輪齒寬,取,則</p><p><b>  取=1 所以 </b></p><p>  所以減速齒輪參數(shù)為:</p><p>  大小齒輪的材料均為40合金鋼,考慮到對(duì)傳動(dòng)要求和制造

64、方便采用直齒傳動(dòng)從動(dòng)齒輪齒輪錯(cuò)齒輪法消除和間隙,熱處理采用調(diào)壓處理,小齒輪硬度,大齒輪:硬度</p><p>  三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>  1、計(jì)算負(fù)載慣量的意義</p><p>  慣量匹配條件:慣量匹配是指進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量相匹配。 條件是:1〈〈4</p><p>  式中:——伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)

65、慣量()可有伺服電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)查出。</p><p>  J——負(fù)載慣量(),即進(jìn)給系統(tǒng)(傳動(dòng)軸、齒輪、工作臺(tái)等)折算到伺服電動(dòng)機(jī)上全部負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。</p><p><b>  2、負(fù)載慣量的計(jì)算</b></p><p>  參考同類型機(jī)床,初步選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)150BF002,其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=10。傳動(dòng)系統(tǒng)折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)

66、動(dòng)慣量為:</p><p>  (1)、齒數(shù)Z、Z折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:</p><p> ?。?)、絲杠折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>  從表查得1m的絲杠的=15.45</p><p>  ∴J=15.45×1.5=23.175</p><p>  (3)、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為&l

67、t;/p><p><b>  J=J+ </b></p><p>  =3.21+ (=22.531</p><p>  3、負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇</p><p>  機(jī)床在不同的共況下,其所需轉(zhuǎn)矩不同,</p><p> ?。?)、快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩是:</p><

68、p>  將已知數(shù)據(jù)代入,=500r/min</p><p>  考慮了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以后,傳動(dòng)系統(tǒng)折算的電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=J+J=10+22.531=32.531</p><p>  M×=567.77N </p><p>  折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩</p><p>  =55.15 N.cm

69、</p><p><b>  附加摩擦力矩</b></p><p>  =3.259N.cm</p><p>  則M=M+M+M=567.77N.cm+55.15N.cm+3.259N.cm=626.179N.cm</p><p> ?。?)、快速移動(dòng)時(shí)所需力矩M</p><p>  M=M+M

70、=55.15N.cm+3.259N.cm=58.409N.cm</p><p> ?。?)、最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩M</p><p>  =M+M+=55.15N.cm+3.259 N.cm+134.14N.cm=192.549N.cm</p><p>  從上面計(jì)算看出M、M、M三種情況下,以快速空載起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大,以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。</p

71、><p>  查資料得,步進(jìn)電機(jī)為五項(xiàng)十帕?xí)r, </p><p>  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩=</p><p>  按次最大靜力矩,150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為13.72大于所需最大靜力矩,可作為出選型號(hào)。但還得考慮電機(jī)起動(dòng)頻率特性和運(yùn)行矩頻特性。</p><p>  步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率:</p><p>  

72、150BF002型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為2800,允許的最高空載運(yùn)行頻率為8000。</p><p>  由圖5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩頻特性可看出,當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),f起=2500HZ時(shí),M=100N·㎝,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩(633.84N·㎝),直接使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象,所以必須采取升降速控制(可用軟件實(shí)現(xiàn)),將起動(dòng)頻率降到1000HZ時(shí),起動(dòng)扭矩可增高到58

73、8N·㎝,然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路,可將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大一倍左右。</p><p>  當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí),由150BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性圖18(b)知該電動(dòng)機(jī)能滿足要求,根據(jù)上述計(jì)算綜合分析,縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用150BFOO2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能滿足要求。</p><p><b>  設(shè)計(jì)心得</b></p><p>

74、;  課程設(shè)計(jì)這一個(gè)星期來收獲頗豐,課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)書本上的知識(shí)有了更深的理解,也讓我把書本上學(xué)到的知識(shí)更好的應(yīng)用到實(shí)際上來。這些對(duì)于我以后的工作或?qū)W習(xí)都會(huì)起到很大的促進(jìn)作用!</p><p>  一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了,在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí),也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中,與同學(xué)分工設(shè)計(jì),和同學(xué)們相互探討,相互學(xué)習(xí),相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作,學(xué)會(huì)了

75、運(yùn)籌帷幄,學(xué)會(huì)了寬容,學(xué)會(huì)了理解,也學(xué)會(huì)了做人與處世。</p><p>  課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練,著是我們邁向社會(huì),從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程.”千里之行始于足下”,通過這次課程設(shè)計(jì),我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義.我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì),學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步,就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).</p><p>  具體的來說,在課程設(shè)計(jì)

76、中我知道了如何從接到一個(gè)新課題到一步一步分析,提出解決方案。再執(zhí)行提出的方案,最后形成成果。也知道了如何在遇到難題時(shí)調(diào)動(dòng)自己的知識(shí)儲(chǔ)備來分析解決難題。還讓我知道了怎樣獲取想要的急需的信息和知識(shí)。</p><p>  在做設(shè)計(jì)的過程中,我學(xué)會(huì)了熟練運(yùn)用AutoCAD軟件,并按時(shí)完成了所要完成的任務(wù)。通過這次課程設(shè)計(jì),本人在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí),從而培養(yǎng)和提高

77、學(xué)生獨(dú)立工作能力,鞏固與擴(kuò)充了課程所學(xué)的內(nèi)容,掌握CA6140普通車床數(shù)字化改造設(shè)計(jì)的方法和步驟,提高了計(jì)算能力,繪圖能力,熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí),獨(dú)立思考的能力也有了提高。</p><p>  在這次設(shè)計(jì)過程中,體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情,從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié),從而加以彌補(bǔ)。</p><p>  在本次設(shè)計(jì)過程中最應(yīng)該感謝的是

78、我們的指導(dǎo)老師!這一星期來xx老師一直不辭辛苦的耐心的給我們講解,給我們演示,多方面給予我們支持。在他的幫助下,我克服了設(shè)計(jì)中遇到許多難題,也少走了許多彎路。從老師身上我們不僅僅是獲取到專業(yè)知識(shí),更重要的是我們學(xué)到了誨人不倦、盡職盡業(yè)、一絲不茍的工作態(tài)度,這對(duì)一個(gè)工科學(xué)生來說是非常寶貴的!同學(xué)們也給了我很大的幫助和啟發(fā),在此一并對(duì)他們表示深切的謝意。同時(shí)感謝對(duì)我?guī)椭^的同學(xué)們,謝謝你們對(duì)我的幫助和支持,讓我感受到同學(xué)的友誼。 &l

79、t;/p><p>  由于本人的設(shè)計(jì)能力有限,在設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤,懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評(píng)與指正,本人將萬分感謝。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1].《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社.第三卷</p><p>  [2].《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 化學(xué)工業(yè)出版社.第三

80、版.第三卷 </p><p>  [3].《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 機(jī)械工業(yè)出版社.第二卷</p><p>  [4]. 隋明陽(yáng).《機(jī)械設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社 </p><p>  [5]. 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.《數(shù)控技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社 .2005</p><p>  [6]. 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.《機(jī)械制造基礎(chǔ)》.機(jī)械工業(yè)出

81、版社.2005</p><p>  [7]. 丁樹模主編.《機(jī)械工程學(xué)》.機(jī)械工業(yè)出版社. 2005</p><p>  [8]. 鄭曉峰主編.《數(shù)控原理與原理》.機(jī)械工業(yè)出版社.2003</p><p>  [9]. 陳富安主編.《數(shù)控原理與原理》.人民郵電出版社.2006</p><p>  [10]. 李雪梅主編.《數(shù)控機(jī)床》.電子工業(yè)

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