C616车床经济型数控化的改造.pdf

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1、课程设计说明书设计题目：C616车床经济型数控化的改造学院：河北理工大学机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：指导教师：2011年1月14日目录一、序言...........................................................3二、设计题目.......................................................4三、机械设计部分...................................................5四、电气部分........................

2、.................................................................................13五、课程设计小结..................................................30六、参考文献......................................................31第2页共31页序言面对日趋激烈的竞争形势，企业只有不断开发适销对路的新产品，才能保持其旺盛的生命力，而具有高精密、柔性化、高效率的特点的现代化自动化制造系统是企业开发和创新产品的保

3、证。我国是一个工业化相对落后的地区。虽拥有大量的机械加工设备，但还不能适应制造业的多品种、小批量的生产方式。所以，加工中心数控系统等加工设备为大多数制造商所青睐，但不菲的价格成为企业创新的瓶颈。目前，在机械加工工业中，绝大多数是日式机床，如果改用微机控制，实现机电一体化的改造，会使机床适应小批量、多品种复杂零件的加工，不但能提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短，适合我国国情，有利于我国加工业的发展。第3页共31页设计题目：C616车床经济型数控化的改造设计内容：1.设计采用步进点击伺服机构的开环机床数控系统，控制对象为机床进给系统的X、Z向工作台。2.总体方案设计包括机械、电器、

4、微机部分的选择与设计。3.机械部分：对纵向进给系统进行机械结构设计，并画出纵向进给系统的装配图。4.设计一步进电机驱动电路包括环形分配程序设计，光电耦合器和功放电路的设计及其与微机的接口电路。画出驱动电路图。5.软件设计。第4页共31页机械部分设计一．机电一体化对接卸部分的要求1．低摩擦导轨（滚动摩擦）精密丝杠（滚珠丝杆）。2．无传动间隙（用丝杠螺母副消除间隙）。3．高刚度。4．高谐振频率。5．低惯量（以提高稳定性和响应特性）。二．设计已知条件1．工作台质量W=800N2．启动加速时间50ms3．脉冲当量=0.01mm/step4．快速进给速度=2m/min5．工作台行程640mm6

5、．滚珠丝杠基本导程=6mm7．步进电机步距角α=0.75°/step三．机械设计计算1．切削力计算有《金属切削原理》可知，v的单位用m/min，而Fz的单位用kgf，Pm可按下式计算：Pm=FzV/6120(KW)Fx消耗在进给运动中的功率，相对与Fz所消耗的功率来说一般很小，<1%~2%，因此可忽略。又，因为Pm=Pe第5页共31页Pe：机床电机功率，查机床书说明可知Pe=4KW：电机到主轴传动机构的机械效率：取0.75则Pm=4*0.75=3KW普通车床加工工件时，当采用硬质合金刀具时，其最小和最大切削速度为100m/min和600m/min，取v=100m/min。则Fz=61

6、20Pm/v=6120*3/100=183.6kgf=1800N当刀具Kr=45°，忍倾角ls=0°，前角g0=15°时，Fz、Fx、Fy之间有以下近似关系：Fy=（0.4~0.5）FzFx=（0.3~0.4）Fz取Fx=0.4Fz=0.4×1800=720NFy=0.5Fz=0.5×1800=900N2．丝杠所受轴向力的计算：查《机电一体化系统设计手册》知：对于三角形综合导轨的车床丝杠的轴向工作负载Fa=KFx+m¢（Fz+G）式中：Fx、Fz——切削分力G——移动部件的重量m¢——导轨上的摩擦系数K——考虑颠覆力矩影响的实验系数其中，对于三角形或综合导轨K=1.15，m¢=0.1

7、5~0.181丝杠所受轴向力Fa=KFx+m¢（Fz+G）第6页共31页=1.15×720+0.16（1800+800）（1）强度计算：6寿命值L=60n丝T/10式中：n丝：丝杠转速，T：使用寿命系数，对于数控机床T=15000hn主f1000vf1000´´1000.3n丝====20r/minl0pDl03.14´´806式中：n主为主运动转速，v=1000m/min切削速度。f=0.3mm/r为进给量。D=80mm为被切削工件直径。l0=6mm为丝