畢業(yè)設(shè)計(jì)X62W銑床Y向進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控化改造

1、題 目：X62W銑床Y向進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控化改造姓 名：班級(jí)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：目 錄第 1 章緒論21.1機(jī)床數(shù)控化改造的背景21.2機(jī)床數(shù)控化改造的意義2第 2 章方案設(shè)計(jì)32.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)3機(jī)床改造的要求32.2機(jī)床的改進(jìn)參數(shù)3第 3 章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.1粗齒圓柱銑刀的主要參數(shù)43.2X62W的Y向負(fù)載分析43.3傳動(dòng)比的確定和齒輪尺寸的計(jì)算4傳動(dòng)比的確定.43.3.2齒輪的尺寸計(jì)算43.4零部件的選擇53.4.1 電動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì).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(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝調(diào)試.104.2你的第一級(jí)節(jié)標(biāo)題54.2.1你的第二級(jí)節(jié)標(biāo)題54.2.1.1你的第三級(jí)節(jié)標(biāo)題5結(jié)論6參考文獻(xiàn)7第 1 章 緒論1.1 機(jī)床數(shù)控化改造的背景隨著經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，但是我國有各類普通機(jī)床400多萬臺(tái)，其中有1/4的機(jī)床是超過30年役齡的，這些機(jī)床已無改造價(jià)值，需淘汰更新，剩余約七成的機(jī)床是可進(jìn)行數(shù)控化改造。對(duì)眾多臺(tái)普通機(jī)床實(shí)施改造和更新，可形成上千億的更新市場(chǎng)需求，對(duì)保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可發(fā)揮一定的作用。目前，我國所使用的機(jī)床中絕大多數(shù)是普通機(jī)床。普通機(jī)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(jī)床本質(zhì)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(jī)床完成數(shù)控化改造后，可大幅提高機(jī)床的加工效率和自動(dòng)化、智能化程度。降低了操作者接觸危險(xiǎn)部位的可能性;操作系統(tǒng)和操作界面越來越符合人機(jī)工程學(xué)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(jī)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(jī)床數(shù)控化改造的意義數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)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(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)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(jī)床，而去購買昂貴的數(shù)控機(jī)床，勢(shì)必造成巨大的浪費(fèi)。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造大有可為。第 2 章 方案設(shè)計(jì)2.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是把X62W銑床的Y向進(jìn)給系統(tǒng)改成數(shù)控控制系統(tǒng)。2.1.1 機(jī)床改造的要求脈沖當(dāng)量=0.01mm/step進(jìn)給速度：工進(jìn)速度為3-150mm/min 快進(jìn)速度為2m/min2.2 機(jī)床的改進(jìn)參數(shù)將X62W銑床Y向原有的進(jìn)給絲杠改成滾珠絲杠，其導(dǎo)程為Pn=6mm，縱向工作臺(tái)和

5、回轉(zhuǎn)圓臺(tái)的總重量為400kg，脈沖當(dāng)量為0.005mm/step，工進(jìn)速度為Vg=60mm/min,快進(jìn)速度為2m/min,取步進(jìn)電機(jī)的步矩角為0.75°/step.第 3 章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 粗齒圓柱銑刀的主要參數(shù)直徑D=100mm總長(zhǎng)L=160mm孔徑d=40 mm齒數(shù)Z=103.2 X62W的Y向負(fù)載分析切削力的經(jīng)驗(yàn)公式：Fz=9.81*CFz*ae0.86*af0.72*ap*z*d0-0.86CFz-工件為碳鋼時(shí)，CFz=68.2ae- 銑刀的寬度，ae=16mmaf- 每齒進(jìn)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(dòng)比的確定和齒輪尺寸的計(jì)算可在這鍵入你的論文正文，也可刪掉此行3.3.1 傳動(dòng)比的確定i=(*Pn)/(360°*)=（0.75°*6）/（360°*0.005）=2.53.3.2 齒輪的尺寸計(jì)算因?yàn)閭鲃?dòng)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(xiàng)參數(shù)計(jì)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(huì)把小齒輪的寬度認(rèn)為的加寬5-10mm，所以b1=15+5=20mm。大齒輪的各項(xiàng)參數(shù)計(jì)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(dòng)機(jī)的選擇在

8、通過一個(gè)脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：Tq=（F負(fù)*L）/（*）其中F負(fù)=Fs+（G+F1），F(xiàn)s為運(yùn)動(dòng)方向的切削力Fs=1.1xFa=2819.3N，G為縱向工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)圓臺(tái)的總重G=400x10=4000N，F(xiàn)1=Fr=1464N，所以，F(xiàn)負(fù)=3802.82N；L為通過一個(gè)脈沖時(shí)滾珠絲杠移動(dòng)的距離，L=1x0.005=0.005mm；為主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率，一般為0.6-0.7，取=0.6；為通過一個(gè)脈沖時(shí)電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩T的大小選取步進(jìn)

9、電機(jī)的型號(hào)為，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，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(hào)為 CDM2506-3 外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)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(dòng)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(jī)床的使用壽命時(shí)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(dòng)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(shí)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(zhǎng)度l=0.6m；所以，F(xiàn)k =5406NFmax，壓桿穩(wěn)定性符合標(biāo)準(zhǔn)。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(yīng)選取角接觸球軸承，型號(hào)為7206AC和7205C。第 4 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(biāo)來選配數(shù)控裝置系統(tǒng)。雖然國產(chǎn)系統(tǒng)價(jià)格較低，安裝簡(jiǎn)單，但是穩(wěn)定性差，精度較低。相對(duì)比進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格較貴，但非常穩(wěn)定，產(chǎn)品成熟。因此選擇進(jìn)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(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，具有可擴(kuò)縮性，融合了用于機(jī)床的多種產(chǎn)品。無論是否部署用于標(biāo)準(zhǔn)化車床和銑床，作為功能強(qiáng)大的、基于驅(qū)動(dòng)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(huì)使設(shè)備運(yùn)行更富有創(chuàng)新性，更具競(jìng)爭(zhēng)力。根據(jù)西門子公司提供的各類信號(hào)對(duì)比選擇，數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)為：Sinumerik

12、802S base lineSinumerik 802S base line是在SINUMERIK 802S基礎(chǔ)上新開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。它可以控制2到3個(gè)步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)伺服主軸或變頻器，連接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)為脈沖信號(hào)，方向信號(hào)和使能信號(hào)。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(jī)床操作界面）、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)和五相混合步進(jìn)電機(jī)）、電纜（連接CNC控制器到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電纜和連接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器到步進(jìn)電機(jī)的電纜）。面板結(jié)構(gòu)和NC鍵盤4.2 CNC裝置安裝控制變壓器電柜中必須采用獨(dú)

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(qū)動(dòng)變壓器使用的兩項(xiàng)；2）只有PE接地良好時(shí)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(qū)動(dòng)變壓器電柜中必須采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)變壓器，給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)變壓器使用的兩項(xiàng)；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(jìn)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)連接下圖作簡(jiǎn)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(jī)動(dòng)力電纜4.5 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝調(diào)試4.6 4.6.1 你的第二級(jí)節(jié)標(biāo)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(jí)節(jié)標(biāo)題可在這鍵入你的論文正文，也可刪掉此行結(jié)論通過此次為期三周的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，使得自己平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。同時(shí)也深刻的體會(huì)到自己在一些方面的欠缺，有些專業(yè)知識(shí)還不夠扎實(shí)，不能很好的形成體系。在這次課程設(shè)計(jì)中，在老師的指導(dǎo)下，使我又有很多的提升。參考文獻(xiàn)1張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三版.高等教育出版社2 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖第六版. 高等教育出版社.3 華中科技大學(xué) 陳日曜.金屬切削原理第二版. 機(jī)械工業(yè)出版社.4西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.高等教育出版社. 5 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械原理第七版. 高等教育出版社. 6 卜炎.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.7 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)