CW6163普通車床數(shù)控化改造.docx
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LX型彈性柱銷聯(lián)軸器主要參數(shù)與尺寸(mm) 根據(jù)電機和絲杠的參數(shù),選擇LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器。 3.9電機的選擇與計算 3.9.1等效轉動慣量的計算 傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量(kg.cm)可由下式計算 式中: ——步進電機轉子轉動慣量; ——聯(lián)軸器的轉動慣量; ——滾珠絲杠轉動慣量; G——工件及工作臺重量; ——絲杠導程。 ⑴工作臺質量折算到步進電機軸上的轉動慣量: 代入數(shù)據(jù),=0.12kg.cm=1.2N.cm (2) 絲杠的轉動慣量: 查《數(shù)控機床系統(tǒng)改造》可知,對于材料為鋼的圓柱形零件,其轉動慣量可用以下公式: 式中: D——圓柱形零件的直徑,即絲杠直徑(cm); L——圓柱形零件的長度,即絲杠長度。 代入數(shù)據(jù),=7.8≈1.83kg.cm=18.3N.cm (3) 聯(lián)軸器的轉動慣量: 聯(lián)軸器同樣屬于圓柱形零件,所以可以運用上面的公式計算其轉動慣量,其中D=15mm,L=60mm。 =7.80.024kg.cm=0.24N.cm 綜上所得,總的轉動慣量: =0.12+(1.83+0.024)+ =2.1kg.cm 驗算慣量匹配,電動機軸向慣量比值應控制在一定的范圍內,既不應太大也不應太小,即伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于負載特性。為使該系統(tǒng)慣量達到較合理的配合,一般比值控制在1/16—1之間,=0.12/2.1≈0.06。滿足匹配要求。 3.9.2電機所需的轉動力矩計算 快速空載啟動時所需力矩 最大切削負載時所需力矩 快速進給時所需力矩 式中: ——空載啟動時折算到電機軸上的加速力矩; ——折算到電動機軸上的加速度力矩; ——折算到電機軸上的摩擦力矩; ——由于絲杠預緊所引起,折算到電機軸上的附加摩擦力矩; ——切削時折算到電機軸上的加速度力矩; ——折算到電機軸上的切削負載力矩。 1)由《數(shù)控機床系統(tǒng)設計》可知, N.m 式中: J——折算到電機軸上的總慣量,kg.cm; n——電動機轉速r/min, 當n=時,計算,n=計算; T——系統(tǒng)時間常數(shù)。 ①當n=時, = =(為空載最快移動速度) 代入數(shù)據(jù)==1500r/min 則:=1.31N.m ②當n=(為切削時電動機轉速)時, = 且 D——機床實驗工件的直徑。取D=70mm; v——切削線速度m/min。 代入數(shù)據(jù)得,=56.87r/min 則: =0.05N.m 2)折算到電機軸上的摩擦力矩: 式中: ——導軌上的摩擦系數(shù),滑動導軌靜摩擦系數(shù)0.4~0.2,動摩擦因素為0.2~0.1,取0.2; W——移動導軌的重量,取300N=30kg.f; ——垂直方向的切削力; ——傳動效率,一般=0.7~0.85,取0.8。 代入數(shù)據(jù)得:=0.48N.cm=0.0048 3)絲杠折算到電機軸上的附加摩擦力矩: 式中: ——為滾珠絲杠預加載荷; ——滾珠絲杠未預加載荷時的效率一般取0.9。 代入數(shù)據(jù)得:0.53N.cm=0.0053N.m 4)折算到電機軸上的切削負載力矩: 式中: ——進給方向的最大切削力 代入數(shù)據(jù)得:8.36N.cm=0.0836N.m 綜上所述,快速空載啟動所需力矩: =1.31+0.0048+0.0053=1.32N.m 切削時所需的力矩: =0.05+0.0048+0.0053+0.0836=0.14N.m 快速進給時所需的力矩: =0.0048+0.0053=0.01 N.m 對數(shù)控機床而言,因為動態(tài)性能要求較高,所以電動機例句主要是用來產(chǎn)生加速度的,而負載荷力矩占得比例很小。一般都是小于電動機的力矩的10%-30%,所以通過選擇點機,要使快速空載啟動力矩小于電動機的最大力矩,M<,為電機電動機最大輸出轉矩,=,大慣性伺服電機=10。. 由以上分析計算可知,所需最大力矩發(fā)生在快速啟動的時候: =13.2N.m 3.9.3步進電動機的選擇 換算成功率: 由上式得: P=2πnM/60 其P為功率單位為瓦,n為每分鐘轉速,M為力矩單位為牛頓米 根據(jù)以上力矩及功率計算結果,可知所選電機滿足要 3.10橫向滾動直線導軌 3.10.1滑動導軌的特點 滑動導軌的優(yōu)點是結構簡單、制造方便和抗振性良好;缺點是磨損快。 為了提高耐磨性,國內外主要采用鑲鋼滑動導軌和塑料滑動導軌。 滑動導軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等。 1.鑄鐵 鑄鐵有良好的耐磨性、抗振性和工藝性。常用鑄鐵的種類有: (1)灰鑄鐵 一般選擇HT200,用于手工刮研、中等精度和運動速度較低的導軌,硬度在HB180以上; (2)孕育鑄鐵 把硅鋁孕育劑加入鐵水而得,耐磨性高于灰鑄鐵; (3)合金鑄鐵 包括:含磷量高于0.3%的高磷鑄鐵,耐磨性高于孕育鑄鐵一倍以上;磷銅鈦鑄鐵和釩鈦鑄鐵,耐磨性高于孕育鑄鐵二倍以上;各種稀土合金鑄鐵,有很高的耐磨性和機械性能; 鑄鐵導軌的熱處理方法,通常有接觸電阻淬火和中高頻感應淬火。接觸電阻淬火,淬硬層為0.15~0.2mm。硬度可達HRC55。中高頻感應淬火, 淬硬層為2~3mm,硬度可達HRC48~55,耐磨性可提高二倍,但在導軌全長上依次淬火易產(chǎn)生變形,全長上同時淬火需要相應的設備。 2.鋼 鑲鋼導軌的耐磨性較鑄鐵可提高五倍以上。常用的鋼有:9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整體淬硬處理,硬度為52~58HRC;20Cr、20CrMnTi、15等滲碳淬火,滲碳淬硬至56~62HRC;38C rMoAlA等采用氮化處理。 3.有色金屬 常用的有色金屬有黃銅HPb59-l,錫青銅ZCuSn6Pb3Zn6,鋁青銅ZQAl9-2和鋅合金ZZn-Al10-5,超硬鋁LC4、鑄鋁ZL106等,其中以鋁青銅較好。 4.塑料 鑲裝塑料導軌具有耐磨性好(但略低于鋁青銅),抗振性能好,工作溫度適應范圍廣(-200~+260℃),抗撕傷能力強,動、靜摩擦系數(shù)低、差別小,可降低低速運動的臨界速度,加工性和化學穩(wěn)定件好,工藝簡單,成本低等優(yōu)點。目前在各類機床的動導軌及圖形發(fā)生器工作臺的導軌上都有應用。塑料導軌多與不淬火的鑄鐵導軌搭配。 導軌的使用壽命取決于導軌的結構、材料、制造質量、熱處理方法、以及使用與維護。提高導軌的耐磨性,使其在較長時期內保持一定的導向精度,就能延長設備的使用壽命。常用的提高導軌耐磨性的方法有:采用鑲裝導軌、提高導軌的精度與改善表面粗糙度、采用卸荷裝置減小導軌單位面積上的壓力(即比壓)等 3.10.2滑動導軌的設計: 一.作用力合作用點位置,作用力方向和作用點的位置唏噓合理安置。一邊導軌傾斜的力矩盡量小。否則會使導軌中的摩擦力增大,磨加劇,從而降低導軌的靈活性和導向精度。嚴重時甚至還可能卡死,不能正常工作。 1. 作用在運動件上的推力有三種情況: 1.推力通過運動件在軸線 2.推力作用點在運動件的軸線上。但推力的方向與軸線成一夾角 3.推力平行于運動件的軸線上 對于第一種情況,導軌鎮(zhèn)南關的摩擦力只受到載荷及運動件本身重量的影響,推力不會產(chǎn)生附加摩擦力。猶豫結構上的限制,實際的結構中往往出項第二第三中情況。為了保證導軌的靈活性,要對導軌進行驗算,在已知的條件先,確定各部分的集合尺寸。 推力F與運動件軸線組成夾角a,如圖所示 推力F的作用將使運動件產(chǎn)生傾斜,從而使運動件與承導體的倆點處壓緊, 設正壓力分別為 .,相應摩擦力,,作用間的距離為L,軸向阻力為 根據(jù)靜力平衡條件,運動件的直徑較小時,上式中含有d的各項可以略去??? 解得: 欲推動運動件,則必須使 若要保證不卡死的條件是: 由此,可得到當推力F與運動件有一夾角a時,運動件正常工作的條件是 為當量摩擦系數(shù) 在燕尾形和三角形導軌中: --滑動摩擦系數(shù) --燕尾輪廓角與三角底角 二.選與運動件軸線與軸線相距h,圖中為軸向阻力和為反作用力,為當量摩擦系數(shù),根據(jù)靜力平衡條件 解得: 推動運動件則必須: 保證運動件不卡死條件 即: 為了保證運動靈活,可取值 當取f=0.25時,則有: 對圓柱形導軌: 對矩形導軌: 對燕尾形或三角形導軌: 在本設計的導軌中:h=200mm L=360 因此: 符合相關要求. 結 論 本次設計的是橫向進給機械部分改造,完成了尺寸計算及結構設計,并對其進行一系列的校核,各項性能指標完全滿足要求,說明設計的結構是合理的。然后選擇軸承和電機。由于專業(yè)知識的限制,無法對復雜的數(shù)控系統(tǒng)進行設計,但是,通過選擇合適的數(shù)控系統(tǒng),進行選購即可。 數(shù)控機床是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的巨大源動力,它給機械制造業(yè)帶來了高倍率的效益增長和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。隨著數(shù)控技術的發(fā)展,高品質,高可靠性,高性價比的CNC系統(tǒng)具有豐富的功能,為數(shù)控技術的發(fā)展提供了充足的物質技術條件。同時,也給數(shù)控機床的機械結構提出了更高的要求。因此,研究一臺數(shù)控車床對現(xiàn)代加工具有重要的意義。 數(shù)控車床具有結構簡單、價格便宜、故障率低、維修簡單方便、效率高、操作編程簡單等諸多優(yōu)點,所以數(shù)控車床在很多加工行業(yè)都會成為應用的主體,隨著數(shù)控技術和機床行業(yè)的發(fā)展,數(shù)控車床將有著廣闊的發(fā)展前景。 致 謝 眨眼間,大學生活就在本論文的完成之際即將宣告結束。四年的不斷學習,不僅是為了今天的畢業(yè)設計,也是為今后走上工作崗位作了準備。 在設計成過程中,感謝很多人的幫助和指點,首先我要感謝我的母校的辛勤培育,感謝院系各位老師的諄諄教誨,感謝他們默默的栽培我。 本次設計是在我的導師教授的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成,李老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持,在此,謹向鄧朝暉教師表示衷心的感謝和崇高的敬意!。 此外,在畢業(yè)設計過程中,也得到了其他老師和同學的幫助,設計任務一直在很好的氛圍中進行,在這里,也向他們表示真誠的感謝! 再次向設計中所有提供過幫助的人表示感謝!- 配套講稿:
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- CW6163 普通 車床 數(shù)控 改造
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