畢業(yè)設計X62W銑床Y向進給系統(tǒng)數(shù)控化改造

1、題 目：X62W銑床Y向進給系統(tǒng)數(shù)控化改造姓 名：班級學號：指導教師：目 錄第 1 章緒論21.1機床數(shù)控化改造的背景21.2機床數(shù)控化改造的意義2第 2 章方案設計32.1課程設計的任務3機床改造的要求32.2機床的改進參數(shù)3第 3 章機械系統(tǒng)設計43.1粗齒圓柱銑刀的主要參數(shù)43.2X62W的Y向負載分析43.3傳動比的確定和齒輪尺寸的計算4傳動比的確定.43.3.2齒輪的尺寸計算43.4零部件的選擇53.4.1 電動機的選擇.53.4.2 滾珠絲杠的選擇和校核.53.4.3軸承的選擇.6第 4 章 控制系統(tǒng)設計.74.1 X62W銑床數(shù)控化改造的數(shù)控系統(tǒng)74.2 CNC裝置安裝.74.3

2、 系統(tǒng)接線.84.4接口和電纜94.5 驅動系統(tǒng)的安裝調試.104.2你的第一級節(jié)標題54.2.1你的第二級節(jié)標題54.2.1.1你的第三級節(jié)標題5結論6參考文獻7第 1 章 緒論1.1 機床數(shù)控化改造的背景隨著經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，但是我國有各類普通機床400多萬臺，其中有1/4的機床是超過30年役齡的，這些機床已無改造價值，需淘汰更新，剩余約七成的機床是可進行數(shù)控化改造。對眾多臺普通機床實施改造和更新，可形成上千億的更新市場需求，對保持經(jīng)濟增長可發(fā)揮一定的作用。目前，我國所使用的機床中絕大多數(shù)是普通機床。普通機床數(shù)量龐大，安全問題凸顯。所以，安全問題成為制約其發(fā)展的一大阻礙。增加安全性能，提

3、高機床本質安全水平，解決數(shù)控化程度較低、人員傷害事故頻發(fā)、安全水平較低、生產(chǎn)效率不高的問題。普通機床完成數(shù)控化改造后，可大幅提高機床的加工效率和自動化、智能化程度。降低了操作者接觸危險部位的可能性;操作系統(tǒng)和操作界面越來越符合人機工程學的要求，可有效減少操作者的失誤率，減少因失誤產(chǎn)生的事故。艾瑪?shù)?國際模具網(wǎng)指出，機床經(jīng)數(shù)控化改造后，安全性能得到明顯改善，事故率顯著降低，將帶來巨大的安全效益。1.2 機床數(shù)控化改造的意義數(shù)控技術水平的高低和數(shù)控設備擁有的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜

4、、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質量，大幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術的最大障礙就是添置設備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機床，而去購買昂貴的數(shù)控機床，勢必造成巨大的浪費。因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為。第 2 章 方案設計2.1 課程設計的任務本次課程設計的任務是把X62W銑床的Y向進給系統(tǒng)改成數(shù)控控制系統(tǒng)。2.1.1 機床改造的要求脈沖當量=0.01mm/step進給速度：工進速度為3-150mm/min 快進速度為2m/min2.2 機床的改進參數(shù)將X62W銑床Y向原有的進給絲杠改成滾珠絲杠，其導程為Pn=6mm，縱向工作臺和

5、回轉圓臺的總重量為400kg，脈沖當量為0.005mm/step，工進速度為Vg=60mm/min,快進速度為2m/min,取步進電機的步矩角為0.75°/step.第 3 章 機械系統(tǒng)設計3.1 粗齒圓柱銑刀的主要參數(shù)直徑D=100mm總長L=160mm孔徑d=40 mm齒數(shù)Z=103.2 X62W的Y向負載分析切削力的經(jīng)驗公式：Fz=9.81*CFz*ae0.86*af0.72*ap*z*d0-0.86CFz-工件為碳鋼時，CFz=68.2ae- 銑刀的寬度，ae=16mmaf- 每齒進給量，af=0.036mmap- 背吃刀量，ap=8mmz- 粗齒圓柱銑刀的齒數(shù)，z=10d0

6、-粗齒圓柱銑刀的直徑，d0=100mm所以Fz=7322N銑刀受到的豎直方向的徑向力Fr=0.2*Fz=1462N銑刀受到的水平方向的軸向力Fa=0.35*Fz=2563N3.3 傳動比的確定和齒輪尺寸的計算可在這鍵入你的論文正文，也可刪掉此行3.3.1 傳動比的確定i=(*Pn)/(360°*)=（0.75°*6）/（360°*0.005）=2.53.3.2 齒輪的尺寸計算因為傳動比i=2.5=n1/n2=z2/z1,取小齒輪齒數(shù)z1=20，則大齒輪齒數(shù)z2=50。取齒輪的模數(shù)m=1.5，齒頂高系數(shù)ha=1，齒隙系數(shù)c=0.25，壓力角=20°。則小齒

7、輪的各項參數(shù)計算如下:d1=z1*m=30mmd1a=（z1+2ha）*m=33mmd1f=（z1-2ha-2c）*m=26.25mmd1b=d1*cos=28.19mm取齒寬系數(shù)=0.5，則，小齒輪寬b1=*d1=15mm，一般會把小齒輪的寬度認為的加寬5-10mm，所以b1=15+5=20mm。大齒輪的各項參數(shù)計算如下：d2=z2*m=75mmd2a=（z2+2ha）*m=78mmd2f=（z2-2ha-2c）*m=71.25mmd2b=d2*cos=70.48mmb2=*d1=15mm大小齒輪的中心距為a=m*（z1+z2）/2=52.5mm3.4 零部件的選擇3.4.1 電動機的選擇在

8、通過一個脈沖的時候，步進電機起動轉矩的計算：Tq=（F負*L）/（*）其中F負=Fs+（G+F1），F(xiàn)s為運動方向的切削力Fs=1.1xFa=2819.3N，G為縱向工作臺和回轉圓臺的總重G=400x10=4000N，F(xiàn)1=Fr=1464N，所以，F(xiàn)負=3802.82N；L為通過一個脈沖時滾珠絲杠移動的距離，L=1x0.005=0.005mm；為主傳動系統(tǒng)的總效率，一般為0.6-0.7，取=0.6；為通過一個脈沖時電動機主軸轉過的角度，=2/360°=/240°所以，Tq=2.42N*m。取安全系數(shù)為0.4，T=Tq/0.4=6.05N*m。根據(jù)步距角和轉矩T的大小選取步進

9、電機的型號為，反應式步進電機，f3.4.2 滾珠絲杠的選擇和校核1.滾珠絲杠的選擇根據(jù)原絲杠的公稱直徑40近似的選取滾珠絲杠的公稱直徑為25，選取的滾珠絲杠型號為 CDM2506-3 外循環(huán)插管式墊片預緊導軌埋入型。2.滾珠絲杠的校核1）承載能力的校核絲杠軸向最大動載荷FQ=(L)-1/3fHfWFmax式中，L-滾珠絲杠的壽命系數(shù)，L=60nT/106，T=15000h是機床的使用壽命時間，L=1.7；fW-載荷系數(shù)，取fW=1.2；fH-硬度系數(shù)，取fH=1.0Fmax-最大的工作載荷，F(xiàn)max=3802.82N所以FQ=7757.75NCMD2506-3的額定動載荷C=14773NFQ，

10、承載能力滿足。2）壓桿穩(wěn)定性核算Fk=fk2EI/(Kls2)式中，F(xiàn)k -實際承受載荷的能力，N；fk-壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù)，滾珠絲杠的支撐方式為雙推-自由式，所以，fk=0.25；E-鋼的彈性模量，2.1×105 Mpa；I-滾珠絲杠底徑d2的抗彎截面慣性矩，I=d24/64,d2=20.9mm，所以，I=0.0000000094m；K-壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，取K=2.5；絲杠長度l=0.6m；所以，F(xiàn)k =5406NFmax，壓桿穩(wěn)定性符合標準。3.4.3 軸承的選擇軸承須既能承受軸向力也能承受徑向力，因此應選取角接觸球軸承，型號為7206AC和7205C。第 4 章 控制系統(tǒng)設計4

11、.1 X62W銑床數(shù)控化改造的數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所改造的性能和精度指標來選配數(shù)控裝置系統(tǒng)。雖然國產(chǎn)系統(tǒng)價格較低，安裝簡單，但是穩(wěn)定性差，精度較低。相對比進口數(shù)控系統(tǒng)價格較貴，但非常穩(wěn)定，產(chǎn)品成熟。因此選擇進口數(shù)控系統(tǒng)。選擇德國西門子公司的CNC系統(tǒng)和CNC控制器。西門子CNC控制器和CNC系統(tǒng)SINUMERIK自動化系統(tǒng)采用模塊化設計，具有可擴縮性，融合了用于機床的多種產(chǎn)品。無論是否部署用于標準化車床和銑床，作為功能強大的、基于驅動的數(shù)控系統(tǒng)，或作為基于 PC 的解決方案，選擇該數(shù)控系統(tǒng)都會使設備運行更富有創(chuàng)新性，更具競爭力。根據(jù)西門子公司提供的各類信號對比選擇，數(shù)控系統(tǒng)信號為：Sinumerik

12、802S base lineSinumerik 802S base line是在SINUMERIK 802S基礎上新開發(fā)的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。它可以控制2到3個步進電機和一個伺服主軸或變頻器，連接步進電機驅動。步進電機的控制信號為脈沖信號，方向信號和使能信號。Sinumerik 802S base line系統(tǒng)組成：CNC控制器（集成式、緊湊型CNC控制器、8英寸液晶顯示器、全功能操作鍵盤、機床操作界面）、驅動器和電機（步進電機和五相混合步進電機）、電纜（連接CNC控制器到步進電機驅動器的電纜和連接步進電機驅動器到步進電機的電纜）。面板結構和NC鍵盤4.2 CNC裝置安裝控制變壓器電柜中必須采用獨

13、立的控制變壓器，夠給系統(tǒng)24VDC供電1）U，V，W三相中未被驅動變壓器使用的兩項；2）只有PE接地良好時才能連接。如果不能確定，禁止連接；3）接地線截面積最少為6，以確保接地良好。驅動變壓器電柜中必須采用獨立的驅動變壓器，給步進驅動的85VADC供電。要求僅適用于SIMUMERIK 802S base line系統(tǒng)。1）U，V，W三相中未被驅動變壓器使用的兩項；2）接地線截面積最少為6，以確保接地良好。4.3 系統(tǒng)接線西門子Sinumerik 802S base line CNC控制系統(tǒng)于步進驅動和步進電機連接下圖作簡要的說明。4.4 接口和電纜接口布置Sinumerik 802S base

14、 line接口視圖Sinumerik 802S base line連接電纜電機動力電纜4.5 驅動系統(tǒng)的安裝調試4.6 4.6.1 你的第二級節(jié)標題可在這鍵入你的論文正文，也可刪掉此行4.6.1.1 你的第三級節(jié)標題可在這鍵入你的論文正文，也可刪掉此行結論通過此次為期三周的機電一體化課程設計，使得自己平時所學的理論知識與實踐相結合。同時也深刻的體會到自己在一些方面的欠缺，有些專業(yè)知識還不夠扎實，不能很好的形成體系。在這次課程設計中，在老師的指導下，使我又有很多的提升。參考文獻1張建民.機電一體化系統(tǒng)設計第三版.高等教育出版社2 大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖第六版. 高等教育出版社.3 華中科技大學 陳日曜.金屬切削原理第二版. 機械工業(yè)出版社.4西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.機械設計第八版.高等教育出版社. 5 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.機械原理第七版. 高等教育出版社. 6 卜炎.機械傳動裝置設計手冊.機械工業(yè)出版社.7 成大先.機械設計手冊