C616車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)【橫向+縱向】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：C616型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 課題簡(jiǎn)介： 本課題是圍繞將普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床展開設(shè)計(jì)的，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是指價(jià)格低廉、操作使用方便，適合我國(guó)國(guó)情的裝有簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)的高效自動(dòng)化機(jī)床。中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，常希望對(duì)原有舊機(jī)床進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的的生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格。價(jià)格便宜、性能價(jià)格比適中是其最主要的特點(diǎn)，特別適合在設(shè)備中占有較大比重的普通車床改造，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后，將提高產(chǎn)品加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時(shí)又能保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的應(yīng)變能力，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。 利用微機(jī)改造現(xiàn)有的普遍車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成由計(jì)算機(jī)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。 進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的改造是非常有必要的。數(shù)控機(jī)床可以很好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量及多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用也受到其他條件的限制。如：數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大等，因此，普通車床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一?，F(xiàn)我選用C616普通車床為例進(jìn)行數(shù)控改造。 設(shè)計(jì)方案的確定 C616型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。 1.設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)C616普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制?？v向脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 2.總體設(shè)計(jì)方案的確定 由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少，以降低成本.根據(jù)C616車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為:采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖。經(jīng)一級(jí)齒輪減速后,帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 目錄 序言 ----------------------------------------- --------------------------------3 1 計(jì)方案的確定-------------------------------------------------------------4 2 任務(wù)------------------------------------------------------------------------4 3 體設(shè)計(jì)方案的確定------------------------------------------------------4 二、械部分改造與設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------4 1 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算---------------------------------------------4 2 向給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算----------------------------------------------10 三、進(jìn)電機(jī)的選擇---------------------------------------------------------------13 （一）步電機(jī)選用的基本原則------------------------------------------------13 （二）進(jìn)電機(jī)的選擇------------------------------------------------------------14 四、床導(dǎo)軌改造------------------------------------------------------------------15 五、自轉(zhuǎn)位刀架的選用---------------------------------------------------------16 六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)機(jī)床改造時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的選用---------------------------------17 七、典型零件工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用程序的編制---------------------------------18 （一）藝分析---------------------------------------------------------------------18 （二）工坐標(biāo)系的設(shè)定---------------------------------------------------------19 （三）動(dòng)鉆孔---------------------------------------------------------------------19 （四）制加工程序---------------------------------------------------------------19 小結(jié)----------------------------------------------------------- --------------------21 參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------------------22 說明書字?jǐn)?shù)：1.4萬 C616型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 目錄 序言 --------------------------------------------------------------------------------------3 一、 設(shè)計(jì)方案的確定-----------------------------------------------------------------4 （一） 設(shè)計(jì)任務(wù)------------------------------------------------------------------------4 （二） 總體設(shè)計(jì)方案的確定---------------------------------------------------------4 二、機(jī)械部分改造與設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------4 （一） 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算------------------------------------------------4 （二） 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算------------------------------------------------10 三、步進(jìn)電機(jī)的選擇------------------------------------------------------------------13 （一）步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則---------------------------------------------------13 （二）步進(jìn)電機(jī)的選擇---------------------------------------------------------------14 四、機(jī)床導(dǎo)軌改造---------------------------------------------------------------------15 五、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用------------------------------------------------------------16 六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的選用------------------------------------17 七、典型零件的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用程序的編制------------------------------------18 （一）工藝分析------------------------------------------------------------------------18 （二）工作坐標(biāo)系的設(shè)定------------------------------------------------------------19 （三）手動(dòng)鉆孔------------------------------------------------------------------------19 （四）編制加工程序------------------------------------------------------------------19 小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------21 參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------------------------------------22 序言 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：C616型普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 課題簡(jiǎn)介： 本課題是圍繞將普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床展開設(shè)計(jì)的，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是指價(jià)格低廉、操作使用方便，適合我國(guó)國(guó)情的裝有簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)的高效自動(dòng)化機(jī)床。中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，常希望對(duì)原有舊機(jī)床進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的的生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格。價(jià)格便宜、性能價(jià)格比適中是其最主要的特點(diǎn)，特別適合在設(shè)備中占有較大比重的普通車床改造，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后，將提高產(chǎn)品加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時(shí)又能保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的應(yīng)變能力，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。 利用微機(jī)改造現(xiàn)有的普遍車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成由計(jì)算機(jī)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。 進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的改造是非常有必要的。數(shù)控機(jī)床可以很好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量及多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用也受到其他條件的限制。如：數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大等，因此，普通車床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。 現(xiàn)我選用C616普通車床為例進(jìn)行數(shù)控改造。 一、設(shè)計(jì)方案的確定 C616型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。 （一） 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)C616普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制?？v向脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，橫向脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 (二)總體設(shè)計(jì)方案的確定 由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少，以降低成本.根據(jù)C616車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為:采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖。經(jīng)一級(jí)齒輪減速后,帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 二、機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算 1． 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對(duì)車床改造來說，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求那么高，而從改造方便、實(shí)用方面來考慮，一般把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的右端。 2． 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺(tái)重量： W=80kgf=80N(根據(jù)圖紙粗略計(jì)算) 時(shí)間常數(shù)： T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L0=6mm 行程： S=640mm 脈沖當(dāng)量： δp=0.01mm/step 步距角： α=0.75°/step 快速進(jìn)給速度： Vmax=2mm/min (1)切削計(jì)算 由〈〈機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉可知，切削功率 Nc=NηK 式中 N——電機(jī)功率，查機(jī)床說明書，N=4KW； η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.6～0.7取η=0.65； K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96。 則： Nc=4×0.65×0.96=2.496KW 又因?yàn)? NC= FZ= 所以 式中 v——切削線速度，取v=100m/min。 主切削力 FZ =152.76(kgf)=1527.6(N) 由〈〈金屬切削原理〉〉可知，主切削力 FZ=CFz apx Fz fYFz KFz 查表得： CFz=188kgf/mm21880Mpa XFz=1 YFz=0.75 KFz=1 則可計(jì)算FZ 如表（1）所示： 表（1） FZ計(jì)算結(jié)果 ap(mm) 2 2 2 8 8 8 f(mm) 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 FZ(N) 1125 1524 1891 1687 2287 2837 當(dāng)FZ=1520N 時(shí)，切削深度ap=2mm, 走刀量f=0.3mm，以此參數(shù)做為下面計(jì)算的依據(jù)。 從〈〈機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉中可知，在一般外圓車削時(shí)： FX =（0.1～0.6）FZ FZ=(0.15～0.7) FZ 取： FX=0.5 FZ=0.5×1527.6=763.8N FY=0.6 FZ=0.6×1527.6=916.5N (2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力： P=KFX+f′(FZ+W) 式中 K=1.15，f′=0.15～0.18，取為0.16。 則 P=1.15×763.8+0.16×(1527.6+800)=1250.8N 1) 強(qiáng)度計(jì)算： 壽命值 L1= n1== 取工件直徑 D=80 mm,查表得T I=15000h 則： n1==20r/min L1==18 最大動(dòng)負(fù)載 Q= 查表得： 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) fw=1.2 硬度系數(shù) fH=1 則 Q=×1.2×1×1250.8=39933.6N 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠直徑為φ32mm,型號(hào)為FC1B32×6—5—E2，其額定動(dòng)載荷是10689N，所以強(qiáng)度足夠用。 2）效率計(jì)算：根據(jù)〈〈機(jī)械原理〉〉的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為： η= 式中 摩擦角ψ=10′　　螺旋升角γ=3°25′ 則 η= 3)剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受到工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 △L1=± 式中 L0=6mm=0.6cm； E=20.6×166N/ cm2。 滾珠絲杠截面積 F=()2π=（）2×3.14 則 △L1=±=±5.9×10-6㎝ 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很小,可忽略,即：△L=△L1。所以： 導(dǎo)程變形總誤差△為 △ ==×5.9×10-6=9.8μm/m 查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m，故剛度足夠。 4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于機(jī)床原絲杠直徑為φ30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為φ32 mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。 (3)齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算 1）有關(guān)齒輪計(jì)算 傳動(dòng)比 i===1.25 故取 Z1=32mm Z2=40 m=2mm b=20mm α=20° d1=m Z1=2×32=64mm d2= m Z2=2×40=80mm dα1 =d1 +2ha*=68mm dα2=d2+2ha*=84mm α===72㎜ 2) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J1=()2W=()2×80=0.468㎏·㎝2 =4.68N·㎝2 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×3.24×140.3 =11.475㎏·㎝2=114.75N·㎝2 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JZ1=7.8×10-4×6.44×2=2.617㎏·㎝2=26.17 N·㎝2 JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39㎏·㎝2=63.9 N·㎝2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。 因此,總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J=(JS+JZ2)+ JZ1+ J1 =(11.475+6.39)+2.617+0.468 =14.519㎏·㎝2=145.19N·㎝2 3）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩 M=Mamax＋Mf＋M0 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 M=Mat＋Mf＋M0＋Mt 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩 M= Mf＋M0 式中 Mamax ——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； Mf ——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； M0 ——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩； Mat ——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； Mt ——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。 Ma=×10-4N·m 當(dāng)n=nmax時(shí) Mamax =Ma nmax===416.7r/min Mamax=×10-4=2.52N·m=25.72㎏f·㎝ 當(dāng)n=nt時(shí) Ma=Mat nt====24.88r/min Mat=×10-4=0.1505N·m=1.536㎏f·㎝ Mf == 當(dāng)η0=0.8 f′=0.16時(shí) Mf ==1.223㎏f·㎝ M0 =(1-η02) 當(dāng)η0=0.9時(shí)預(yù)加載荷P0=Fx則： M0===0.462㎏f·㎝=4.62N·㎝ Mt===7.297㎏f·㎝=72.97 N·㎝ 所以, 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩： M=Mamax＋Mf＋M0 =25.72＋1.223＋0.462=27.405㎏f·㎝ =274.05N·㎝ 切削時(shí)所需力矩： M=Mat＋Mf＋M0＋Mt =1.536＋1.223＋0.462＋7.297=10.518㎏f·㎝ =105.18 N·㎝ 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： M= Mf＋M0=1.223＋0.462=1.685㎏f·㎝ =16.85 N·㎝ 由以上分析計(jì)算可知： 所需最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)， Mmax=27.405㎏f·㎝=274.05 N·㎝ (二)橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 1. 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,一般是步進(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)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。 2．橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算與縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只計(jì)算結(jié)果。 已知條件： 工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=30㎏f=300N 時(shí)間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L0=4㎜ 左旋 行程 S=190㎜ 脈沖當(dāng)量 δp=0.005㎜/step 步距角 α=0.75°/ step 快速進(jìn)給速度 vmax=1m/min (1)切削力計(jì)算 橫向進(jìn)給量為縱向的1/2～1/3，取1/2，則切削力約為縱向的1/2 FZ=0.5×152.76=76.38㎏f=763.8N 在切斷工件時(shí)： Fy=0.5 FZ=0.5×76.38=38.19㎏f=381.9N (2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 1）強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌： P=KFy＋f′(Fz＋W) 取K=1.4 f′=0.2 則 P=1.4×38.19＋0.2(76.38＋30) =74.74㎏f=747.4N 壽命值 L1===13.5 最大動(dòng)負(fù)載 Q===213.55㎏f=2135.5N 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠公稱直徑為φ20㎜，型號(hào)為FC1B20×4—5—E2左，其額定動(dòng)負(fù)載為5393N，所以強(qiáng)度足夠用。 2）效率計(jì)算：螺旋升角γ=3°38′，摩擦角ψ=10′　　 則傳動(dòng)效率 η===0.956 3）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 △L1=±=±=±5.96×10-6㎝ 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很小，可忽略，　即：△L=△L1所以導(dǎo)程變形總誤差為 △= 查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺旋誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m，故剛度足夠。 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，一端固定，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不再驗(yàn)算。 (3)齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算 1）有關(guān)齒輪計(jì)算 傳動(dòng)比 i= 故取 Z1=18 Z2=30 m =2㎜ b=20㎜ α=20° d1=36㎜ d2=20㎜ dα1 =40㎜ dα1=64㎜ a=48㎜ 2)傳動(dòng)慣量計(jì)算 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J1=㎏·㎝2 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×24×50=0.624㎏·㎝2 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： JZ1=7.8×10-4×3.64×2=0.262㎏·㎝2 JZ2=7.8×10-4×64×2=2.022㎏·㎝2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。 因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J= =1.258㎏·㎝2 3）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 nmax= Mamax=N·m=2.23㎏f·㎝ nt==33.17r/min Mat==0.0174 N·m=0.1775 f·㎝ Mf===0.287㎏f·㎝=0.028 N·m M0=0.116㎏f·㎝=0.011 N·m Mt=1.824㎏f·㎝=0.182 N·m 所以，快速空載啟動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩： M=Mamax＋Mf＋M0 =2.23＋0.287＋0.116=2.633㎏f·㎝=26.33N·㎝ 切削時(shí)所需力矩： M=Mat＋Mf＋M0＋Mt =0.1774＋0.287＋0.116＋1.824 =2.404㎏f·㎝=24.04 N·㎝ 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： M= Mf＋M0=0.287＋0.116 =0.403㎏f·㎝=4.03 N·㎝ 從以上計(jì)算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，Mmax=2.633㎏f·㎝=26.33 N·㎝ 三、步進(jìn)電機(jī)的選擇 (一) 步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原則 合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇。現(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下： 1． 步距角α　步距角應(yīng)滿足：α≤ 式中 i——傳動(dòng)比 αmin——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。 2． 精度 步進(jìn)電機(jī)的精度可用步矩誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值。用積累誤差衡量精度比較實(shí)用。所以選用不進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足 △Q≤i[△θs] 式中 △Q——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差； [△θs]——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件允許的角度誤差。 3．轉(zhuǎn)矩 為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步、不越步），正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮： 1）啟動(dòng)力矩 一般啟動(dòng)力矩選取為： Mq≥ 式中 Mq——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩； ML0——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，啟動(dòng)力矩選取如表（2）所示。Mjm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。 表(2) 步進(jìn)電機(jī)相數(shù)、拍數(shù)、啟動(dòng)力矩表 運(yùn)行 方式 相數(shù) 3 3 4 4 5 5 6 6 拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 12 Mg /Mjm 0.5 0.866 0.707 0.707 0.809 0.951 0.866 0.866 2）在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。 3． 啟動(dòng)頻率 由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足： ft≥[fcp]m 式中 ft——極限啟動(dòng)頻率； [fcp]m——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。 （二）步進(jìn)電機(jī)的選擇 1．C616縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 Mq = 685.125 N·㎝ 為滿足最小步矩要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為： Mjm=791.14 N·㎝ 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 fmax=Hz 綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 4． C616橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 Mq = N·㎝ 電動(dòng)機(jī)仍選用三相六拍工作方式，查表知： Mq/Mjm=0.866 所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為： Mjm= N·㎝ 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 fmax==3333.3 Hz 為了便于設(shè)計(jì)和采購，仍選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 四、機(jī)床導(dǎo)軌改造 臥式車床上的運(yùn)動(dòng)部件，如刀架、工作臺(tái)都是沿著機(jī)床導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的。導(dǎo)軌就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用性能。 數(shù)控機(jī)床上，常使用滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，因而運(yùn)動(dòng)靈活輕便，低速運(yùn)行時(shí)不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價(jià)格貴。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控一般不使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，將太大增加機(jī)床床身的改造工作量和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動(dòng)導(dǎo)軌。 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。普通機(jī)床的導(dǎo)軌一般是鑄鐵—鑄鐵或鑄鐵—淬火鋼導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動(dòng)導(dǎo)軌的上述缺點(diǎn)，數(shù)控改造一般是將原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修整后貼塑，使其成為貼塑導(dǎo)軌。 貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，且 有良好的自潤(rùn)滑性和抗振性，加工簡(jiǎn)單，成本低。 目前應(yīng)用較多的聚四氟乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國(guó)生產(chǎn)的Twrcite—B和我國(guó)生產(chǎn)的TSF軟帶材料，次、此種軟帶厚度為0.8㎜、1.6㎜、3.2㎜等幾種規(guī)格?？紤]承載變形，宜厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為1.6㎜為宜。 貼塑軟帶粘貼工藝非常簡(jiǎn)單，可直接粘結(jié)在原有的滑動(dòng)導(dǎo)軌面上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對(duì)金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長(zhǎng)度放大3～4㎜，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進(jìn)行修整加工。作為導(dǎo)軌面的表面，根據(jù)需要可進(jìn)行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。 五、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選用是普通機(jī)床數(shù)控改造機(jī)械方面的關(guān)鍵，而由數(shù)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，具有重復(fù)定位精度高，工件剛性好，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)以及工藝性能襖等優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的自動(dòng)刀架，在生產(chǎn)中最常用的是常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的系列刀架，具有重復(fù)定位精度高，工作剛性好，使用壽命長(zhǎng)，工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，在生產(chǎn)中大量使用?，F(xiàn)選用常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的LD4—工型系列四工位自動(dòng)刀架。C616適配刀架。 刀架技術(shù)參數(shù)： 刀位數(shù)：4 電動(dòng)功率：60W 電機(jī)轉(zhuǎn)速：1400r/min 夾緊力：1t 上刀體尺寸：152×152 下刀體尺寸：161×171 技術(shù)指標(biāo)：重復(fù)定位精度：≤0.005㎜ 工作可靠性：＞30000次 換刀時(shí)間：90° 180° 270° 2.9s 3.4s 3.9s 六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時(shí)數(shù)控系統(tǒng)選用 數(shù)控系統(tǒng)是一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的核心。對(duì)系統(tǒng)的選擇在機(jī)床數(shù)控改造中是至關(guān)重要的 現(xiàn)從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性選擇為開環(huán)伺服系統(tǒng)為JWK—15T。 現(xiàn)將該經(jīng)濟(jì)性數(shù)控系統(tǒng)性能參數(shù)列表如下： 1 生產(chǎn)廠家 南京微分電機(jī)廠江南機(jī)床數(shù)控工程公司 2 用戶容量 24K 3 設(shè)定單位 X=0.005 Z=0.01 4 控制軸數(shù) X、Z兩軸 5 聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 二軸 6 編程尺寸 ±9999.99 7 快速(X/Z)向 316/㎜ 8 G功能 G00～G04 G22～G29 G32、G33、G36、G37、G9、G80、G92 9 M功能 M00～M09 M20～M29 M92～M99 10 S功能 S01～S04 S05～S10 11 T功能 T1X～T8X 12 步進(jìn)電機(jī) ～220V ±10%50HZ 13 控制精度 1步 14 功耗W 360 15 環(huán)境溫度 0～40°C 16 相對(duì)溫度 80%（25°C） 17 外形尺寸（㎜） 340×400×220 18 系統(tǒng)重量 17 kg 七、典型零件的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用程序編制 所需加工零件的材料為45號(hào)鋼，加工零件如下圖所示： （一）工藝分析 1、該零件分七個(gè)工步來完成加工，即先用φ16的麻花鉆來鉆孔；再粗車外圓；第三步粗鏜孔；第四步精鏜內(nèi)孔；第五步精車外圓；第六步車M30的細(xì)牙螺紋（螺距F=0.75）；最后切斷。 2、較為突出的問題是如何保證φ38、φ18和長(zhǎng)度50的尺寸公差，長(zhǎng)度方向的中間凹槽，粗車、粗車刀的副偏角大于45°，棒料伸出三爪卡盤65mm裝夾工件。 3、選擇01號(hào)車刀（副偏角大于45°），02號(hào)螺距紋刀、03號(hào)內(nèi)孔鏜刀，04號(hào)割槽刀共四把刀。 4、G73進(jìn)行外圓粗加工時(shí)，單邊粗車吃刀量1.75，U=1.75，R是切削次數(shù)4次，精車余量0.5mm； G71進(jìn)行內(nèi)孔粗加工時(shí)，單邊粗車吃刀量1mm,U=1,R退刀量的值0.5mm,精車余量0.5mm。 （二）工件坐標(biāo)系的設(shè)定 選取工件的右端面的中心點(diǎn)O為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。 （三）手動(dòng)鉆孔 夾好工件，用φ16的麻花鉆手動(dòng)鉆孔，孔深55mm。 （四）編制加工程序 22 N001 G94G54T1 M03S700M08 N002 G00Z0X32 N003 G01X-1F30 N004 G00Z1X30.6 N005 G01Z-44F80 N006 G00X31Z1 N007 G00X27 N008 GO1Z-22.4F80 N009 G00X28Z1 N010 G00X25 N011 G01Z-22.4F80 N012 G00X26Z1 N013 G00X23.9 N014 G01Z-20 N015 G00Z1X25 N016 G00X80Z120M09M05 N017 T2M06M08M03 N018 G00Z0X24 N019 G01X2.5F30 N020 G01X23.9 CHF=2 N021 G01Z-8F80 N022 G01X22Z-9.6 N023 G01Z-19.8 N024 G01X24.6 N025 G01X27 N026 G01X30.5Z-38.4 N027 G01Z-44 N028 G00X31Z-8 N029 G00X24 N030 G01X23.9 N031 G01X20.8Z-9.6 N032 G01Z-19.8 N033 G02X24.6Z-22.4CR=5.6F50 N034 GO1X30.4Z-38.4 N035 G01Z-44 N036 G00X80Z100M09M05 N037 T3M06M08M03 N038 G00Z3X23.3 N039 G33Z-11K=0.75 N040 G00X25 N041 G00Z3 N042 G00X23.1 N043 G33Z-11K=0.75 N044 G00X25 N045 G00Z3 N046 G00X23 N047 G33Z-11K=0.75 N048 G00X25 N049 G00X80Z120M09M05 N050 T4M06M08M03 N051 G00Z3X0 N052 G01Z-44F15 N053 G01Z3F50 N054 G00X80Z120M09M05 N055 T5M06M08M03 N056 G00X14.2Z1 N057 G01Z-41F50 N058 GOOX14Z1 N059 GOOX14.4 N060 G01Z-41 N061 G00X14Z1 N062 G00X16Z0 N063 G01X14.4Z-8 N064 G00Z0 N065 G00X17.6 N066 G01X14.4Z-8 N067 G00Z1 N068 G00X80Z120M09M05 N069 T6M06M08M03 N070 G00X32Z-40 N071 G01X12F30 N072 G00X80Z120 N073 M05M09M02 小結(jié) 三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而又全新的的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我投入了 萬分的精力做了充分的準(zhǔn)備工作。 首先，我先針對(duì)畢業(yè)課題來考慮，在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)和幫助下，對(duì)所需的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，再對(duì)資料做一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類。 其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，先制定設(shè)計(jì)的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計(jì)進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。前幾周的數(shù)控拆裝綜合實(shí)驗(yàn)，為我此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很好的鋪墊，讓我做起來沒有太多陌生的感覺，更加得心應(yīng)手些。 畢業(yè)設(shè)計(jì)雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識(shí)，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)過程，容不得半點(diǎn)含糊。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先明白設(shè)計(jì)的目的，了解產(chǎn)品的價(jià)值和實(shí)用性，其次要對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說明書，進(jìn)行繪圖。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立設(shè)計(jì)思考和分析解決問題的能力，拓寬了我的知識(shí)面，是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)！感謝指導(dǎo)老師焦主任和課外指導(dǎo)老師鄒工對(duì)我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)! 參考文獻(xiàn) 張新義 《經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 余英良 《機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社 何銘新 《機(jī)械制圖》 高等教育出版社 徐 灝 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2版 第4卷 機(jī)械工藝出版社