（终稿）C6140普通车床工作台数控改造设计（CAD图纸全套完整）㊣精品文档值得下载

（终稿）C6140普通车床工作台数控改造设计（CAD图纸全套完整）

母的接触刚度，丝杠的最小拉压刚度见后面计算。螺母座刚度。丝杠系统轴向拉压振动的固有频率.式中丝杠末端的运动部件与工件的质量和丝杠系统的轴向拉压系统刚度。显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，能满足要求。丝杠扭转刚度丝杠的扭转刚度按下式计算.式中丝杠平均直径丝杠长度扭转振动的固有频率.式中运动部件质量换算到丝杠轴上的转动惯量•丝杠上传动件的转动惯量•丝杠的转动惯量•。由文献，得平移物体的转动惯量为丝杠转动惯量显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，可以满足要求。传动精度计算滚珠丝杠的拉压刚度.导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，值分别为和。最大与最小机械传动刚度最大和最小机械传动刚度由于机械传动装置引起的定位误差为.对于级滚珠丝杠，其任意导程公差为，机床定位精度，所以可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于机床定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进步提高。滚珠丝杠副的几何参数滚丝杠副型号.公称直径导程钢球直径丝杠外径螺纹底径旋环列数圈数额定动载荷额定静载荷接触刚度螺母安装尺寸.齿轮传动比计算已确定横向进给脉冲当量，滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角计算传动比考虑到结构上的原因，不能使齿轮直径太大，以免影响横向溜板的有效行程，所以，可采用两级齿轮降速因进给运动齿轮受力不大，模数取。.步进电机的计算和选型等效转动惯量计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式计算其中为步进电机转子的转动惯量为齿轮的转动惯量为齿轮的转动惯量为滚珠丝杠的转动惯量参考同类型机床，初选反应式步进电机其转子的转动惯量为。代入上式考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题，基本满足惯量匹配的要求。电机力矩的计算机机床在不同的工况下，其所需转距不同，下面分别按各阶段计算快速空载启动力矩起在快速空载启动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下启动加速时间折算到电机轴上的摩擦力矩附加摩擦力距上述三项合计快速移动时所需力矩最大切削负载时所需力矩从上面计算可以看出，和三种工况下，以快速空载启动力矩最大，所以，以此项作为初选步进电机的依据。查资料，当步进电机为五项十拍时最大静力矩按此最大静力矩，型反应式步进电动机的最大静转矩为大于所需最大静力矩，作为初选型号。进步考核电机的启动频率特征和运行矩频特征步进电机空载启动频率和切削时的工作频率根据机电体化机械系统设计机械工业出版社，型反应式步进电动机允许的最高空载启动频率为允许的最高空载运行频率为所以，必须采用升降速控制和高低压驱动电路。.纵向进给系统纵向进给传动系统的改造如图所示。纵向步进电机通过对减速齿轮把动力传递给纵向滚珠丝杠,再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台做往复移动。原车床的进给箱保留,滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴通过套筒联轴器与滚珠丝杠相连，这种联轴器用个互相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来，结构简单，径向尺寸小,可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附加应力。如图所示,滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承承座,通过对深沟球轴承实现径向支承，丝杠左端通过对圆螺母图中未画设计参数纵向最大行程轴工作进给速度为纵向快速进给速度床鞍及其他的估计尺寸长宽高材料选为。加工最大直径在床面上,在床鞍上加工最大长度溜板及刀架重力纵向,横向刀架快速速度纵向,横向最大进给速度纵向,横向主电动机功率起动加速时间机床定位精度。根据机床精度要求确定脉冲当量,纵向.步横向.步半径。已确定纵向进给脉冲当量.，滚珠丝杠导程齿轮传动比计算，初选步进电机步距角,可计算出传动比.,可选定齿轮数为,。或,滚珠丝杠的计算及选择滚珠丝杠导程的确定在本设计中，电机和丝杠直接相连，传动比为，设电机的最高工作转速为，则由公式.可得丝杠导程为确定丝杠的等效转速由公式.，最大进给速度时丝杠的转速最小进给速度时丝杠的转速由公式.，丝杠等效转速为.估计工作台质量及工作台承重横向工作台质量床鞍及其他总质量.确定丝杠的等效负载取滑动导轨摩擦系数为.，则丝杠所受的力为如图.所示.其等效负载可按公式.估算.确定丝杠所受的最大动载荷由公式.得图.受力分析查表选定丝杠为外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型，型号.。丝杠公称直径为，基本导程，其额定动载荷，额定静载荷，圈数列数.，丝杠螺母副的接触刚度为，丝杠底径.，螺母长度为，取丝杠的精度为级。在本设计中采用双螺母垫片预紧。两边的轴承选为与。校核临界压缩负荷轴向固定的长丝杠在承受压缩负荷时，应验算其压杆稳定性。临界压缩负荷按公式计算丝杠螺纹部分长度，取支承跨距，丝杠全长可见远大于，临界压缩负荷满足要求。临界转速由公式.取，满足要求。丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率由公式.已知轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，丝杠的最小拉压刚度见后面计算。螺母座刚度。丝杠系统轴向拉压振动的固有频率显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，能满足要求。丝杠扭转刚度丝杠的扭转刚度由公式.计算由文献,得平移物体的转动惯量为丝杠转动惯量扭转振动的固有频率按公式.计算显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，可以满足要求。传动精度计算导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，值分别为和。由公式.，最大与最小机械传动刚度最大和最小机械传动刚度由于机械传动装置引起的定位误差据公式.对于级滚珠丝杠，其任意导程公差为，机床定位精度，所以可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于机床定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进步提高。伺服电机计算扭矩的计算理论动态预紧转矩查表知级滚珠丝杠，而由公式.最大动态摩擦力矩对于级滚珠丝杠由式.驱动最大负载所耗转矩由公式.支承轴承所需启动扭矩查轴承表对于的轴承，其，则。驱动滚珠丝杠副所需扭矩电机的额定扭矩电机的选择根据以上计算的扭矩及文献，选择电机型号为的，其额定转矩为.。.机械部分改造横向进给系统改造横向滚珠丝杠也采用端固定，端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图所示。横向步进电机及减速器安装在床鞍的后部。靠近操作者端，布置根支撑短轴，通过套筒联轴器与滚珠丝杠连接起来。右端仍利用原支承横向进给丝杠的滑动轴承支座作为径向支承，并对原支承处作适当改造，布置对推力球轴承,以承受双向轴向力。左端则将原车床的悬空结构改为支承结构，用个联轴套和根连接短轴把滚珠丝杠与减速器输出轴连接起来，并通过对圆螺母实现对整个丝杠的预拉伸和锁紧，以提高其轴向刚度。螺母通过螺母座直接固定在中拖板上。纵向进给系统改造纵向进给传动系统的改造如图所示。纵向步进电机通过对减速齿轮把动力传递给纵向滚珠丝杠,再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台做往复移动。原车床的进给箱保留,滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴通过套筒联轴器与滚珠丝杠相连，这种联轴器用个互相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来，结构简单，径向尺寸小,可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附加应力。如图所示,滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承承座,通过对深沟球轴承实现径向支承，丝杠左端通过对圆螺母图中未画出实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧。因此纵向滚珠丝杠的支承形式为端固定，端浮动,三点支承。滚珠丝杠采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，调整方便。步进电机通过消隙齿轮减速，减速器输出轴用套筒联轴器与丝杠见图联接，固定销防止减速器转动。.主轴脉冲编码器的安装为了使改造后的车床能自动加工螺纹,必须配置主轴脉冲编码器作为车床主轴位置信号的反馈元件,其目的是用来检测主轴转角的位置,通过主轴脉冲编码器数控系统步进电机的信息转换系统,实现主轴转转,刀架纵向移动个导程的车螺纹运动。主轴脉冲编码器的安装,通常采用种方式同轴安装异轴安装。同轴安装的结构简单,缺点是安装后不能加工穿出车床主轴孔的零件,限制了零件的加工长度,因此,宜采用异轴安装。主轴通过主轴箱中和两级齿轮实现传动比把动力传递给挂轮轴,主轴编码器通过支架固定,并通过联轴器与闷头相连,闷头通过过盈配合与主轴箱内轴连接,如图所示第四章数控系统选择.西门子数控系统的优点西门子数控系统具有优越的性能，设计中选择型号。其控制器具有免维护性能的，其核心部件面板控制单元将人机界面和通讯等功能集成于体。可靠性高易于安装可控制个进给轴和个数字或模拟主轴。通过生产现场总线将驱动器输入输出模块连接起来模块化的驱动装置配套系列伺服电机，为机床提供了全数字化的动力。通过视窗化的调试工具软件，可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化集成了内置系统，对机床进行逻辑控制。采用标准的的编程语言进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的子程序库和实例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。功能控制车床钻铣床可控制个进给轴和个数字或模拟主轴三轴联动，具有直线插补平面圆弧插补螺旋线插补空间圆弧插补等控制方式螺纹加工变距螺纹加工旋转轴控制端面和柱面坐标转换轴功能前馈控制加速度突变限制程序预读可达段刀具寿命监控主轴准停，刚性攻丝恒线速切削功能坐标的平移旋转镜象缩放操作单元单色.显示器，彩色为选件全功能数控键盘具有水平安装方式，和垂直安装方式标准机床控制面板选件三个手轮接口串行接口生产现场总线接口标准键盘接口卡插槽用于数据备份和批量生产操作与显示带有个水平软键和个垂直软键的直观操作对刀及刀具测量，工件坐标系测量，基本坐标偏移方式端面加工程序段搜索运行坐标轴锁定快速空运行后台编程加工外部程序通过串行接口示波器袖珍计算器和工件计数器两种语言在线切换种语言可选择安装在线公英制切换机床坐标系工件坐标系和相对坐标系显示加工轨迹实时显示可辨认快速和加工轨迹在线帮助有效功能和功能显示坐标位置余程以及各轴速度显示零件编程标准代码编程和西门子高级语言编程标准编程车削铣削工艺循环编程蓝图编程极坐标编程程序存储器容量达字节采用标准的编程语言梯图编程梯图在线显示远程诊断完全汉化的编程工具随机提供随机提供子程序和用于车床铣床的应用程序实例的处理速度是步毫秒个定时器，个计数器数字输入输出为。.数控连线图其连线图如图.所示。图.数控系统连线.步进电动机的控制步进电动机的工作过程般由控制器控制，控制器按照设计者的要求