毕业论文：X6132经济型数控改造(垂向改造) ㊣ 精品文档 值得下载

是数控部分，涉及较多的是微机但如果忽视了机械方面的要求而只是按数控方面的要求来进行相应的改动，或者在改造设计中制造不合理的装运，结果会给数控化改造带来意想不到的不良后果，甚至是失败。

五步进电机和滚珠丝杠的选取计算切削力的计算。

式中切削深度切削宽度每齿进给量。

刀齿数。

刀具公称直径。

刀具每分钟转数。

与刀具材料，切速，工件材料，刀具几何参数，刀具磨损状态等有关的综合修正系数。

结合本次改造式中铣削力系数取铣削深度即被加工表面的宽度，同时加工个工件，每个工件厚度为，故深度为每齿进给量取铣削宽度即被切削金属层的深度取铣刀公称直径取刀齿数取铣削力修正系数且工件材料系数取前角系数取故故可求出金属切削刀具表滚珠丝杠副的计算垂向切削分力按经验公式故纵向切削分力按经验公式首先确定传动级数为。

考虑到垂向进给机构中采用锥齿传动，在机床中的锥齿轮传动齿数比通常在之间，尤其是传动比为的正交等比传动用得最多。

结合本次改造选这级传动比也为。

横向切削分力按经验公式丝杠工作时轴向压力轴的计算铣削条件下在插补平面内合力铣削周平均铣削力取，铣削时丝杠轴向压力轴轴式中考虑到颠覆力矩的影响系数般取导轨当量摩擦系数。

取移动部件的质量估计为重力加速度取轴机床设计手册第分册机床与液压年第期机床数控改造中进给系统滚珠丝杠副的选择滚珠丝杠副工作负荷的计算丝杠的转速数控改造多半采用开环步进式伺服驱动系统，本次改造也采用步进电机驱动丝杠。

开环步进伺服进给系统的设计计算步骤脉冲当量取初选步进电机的步距角为计算降速比。

由于步进电机工作的特点是个脉冲走步，每步均有个加速过程，因而对负载惯量很敏感。

为满足负载惯量尽可能小的要求，同时也为满足要求的脉冲当量，常采用齿轮降速传动。

传动比式中步距角丝杠螺距初取脉冲当量各级传动比的确定根据相关资料确定不同啮合对数时的最佳降速比今选齿轮机床上常用的锥齿轮齿数比为时有取。

模数，故正交等比传动直齿锥齿轮的主要尺寸，机床设计手册册图根据结构草图计算机械传动装置及负载折算到电机轴上的转动惯量，并计算电机力矩，再按步距角，电机力矩，允许的负载惯量等项要求来选取合适的步进电机。

惯量计算式中机床设计手册册表力矩计算快速空载启动时所需力矩最大切削负载时所需力矩快速进给时所需力矩式中空载启动时折算到马达轴上的加速力矩折算到马达轴上的摩擦力矩由于丝杠预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦力矩切削时折算到马达轴上的加速力矩折算到马达轴上的切削负载力矩丝杠传动时，计算公式式中折算到马达轴上的总惯量系统时间常数加速时间故系统时间常数系统时间常数表示线路在导通瞬间允许电流值上升的速率。

时间常数越小，线路导通后电流上升越快，达到近似稳定值的时间越短反之则越长电机转速当时计算，时计算切削时的转速摩擦力矩ƒοηίο导轨摩擦力ο丝杠螺距ί齿轮降速比η传动链总效率般取取οƒ附加摩擦力矩οοοηίη式中ο滚珠丝杆预加载荷为使预紧后的双螺母机构在正向传动链受力运行时其反向传动链仍保证无间隙出现，要求预紧力的数值应大于最大轴向载前的倍。

ο轴取ο丝杆螺距η传动链总效率ί齿轮降速比η滚珠丝杆未预紧时的效率，式中丝杠材料抗剪切弹性模量钢材的剪切弹性模量为丝杠小径截面惯性矩两支承端中心点距离将求得的，代入滚珠丝杠副传动刚度公式，便可求得。

如果刚度不足，可改变丝杠支承方式或重选滚珠丝杠副型号。

机床设计手册册第七章由于故可靠性好，稳定性好。

各类机床滚珠丝杠副的推荐精等级，本次改造垂向滚珠丝杠传动精度级，取传动精度故有如下关系式故刚度满足要求。

滚珠丝杠副临界转速的验算滚珠丝杠副的进给系统的进给速度是其导程和转速决定的。

丝杠副在工作时，由于受到摩擦力矩等因素的影响，丝杠的导程受到限制，般小于直径的两倍。

如果要提高转速，必须提高丝杠副的转速，然而，滚珠丝杠副的转速超过临界值时将引起共振。

这保证安全工作，应使转速低于临界转速。

临界转速用下式计算式中丝杠支承方式系数双推双推方式丝杠材料密度丝杠小径截面积五关于滚珠丝杠副的性能分析在升降台铣床的垂向运动中，普遍存在着工作台运动时摇动力过大的问题。

因此，操作进刀不便，丝杠螺母副易磨损，电磁离合器易烧坏。

解决这问题的根本措施是将滑动丝杠改为滚珠丝杠副，提高机械传动效率，当采用滚珠丝杠副后，其矛盾就转化为滚珠丝杠副逆运转的自锁上。

垂向升降丝杠副的受力情况如下图所示载荷摩擦力正压力载荷图及图所示为升降滚珠丝杠受载示意图及传动系统图。

采用滚珠丝杠后，因摩擦角小于螺旋升角而不能自锁，在自重作用下丝杠副产生逆转，升降台自动下降。

为防止其逆转，必须满足自锁条件方程式中向下分力，。

为防逆转所需的附加摩擦力，但在丝杠向上摇动时却又不应增加阻力。

这就是垂向滚珠丝杠副防逆转机构设计的基本出发点。

在机构中般用超越离合器实现单向加载的目的。

假若在丝杠传动系统中附加单向摩擦载荷，此时，向上驱动力矩上基本不变，而下由下式确定下若使，则下，摇臂的手摇力下。

但在实际使用中总调整到使其在不同载荷的变化状态下，有较好的自锁可靠性，但值又不宜过大，否则造成向下摇动力下过大以及超越离合器易磨损等弊端。

这是考核垂向升降滚珠丝杠副结构是否合理的重要指标。

所以从自锁条件方程不分析，附加摩擦力应满足上述方程并有足够的安全系数条件下取最小值。

此外，为使实际使用时能取得最佳效果和磨损后的补偿，应能方便地进行调节和具有补偿机能。

这是垂向升降丝杠副能否得到广泛应用的关键。

本次改造中附加摩擦力可通过碟形弹簧调节，使之达到最佳自锁状态。

碟形弹簧能自动补偿磨损，因此，确保了自锁性和摇动轻巧同时，离合器通过的传动减速比使离合器能以较小的阻尼去实现较大的控制力，从而延长使用寿命。

由以上的分析可知，改造成后的可调阻尼式垂向滚珠丝杠副传动机构，结构布局合理，具有摇动轻巧，自锁可靠，调节方便，寿命较长，及更新改装方便等多方面的优点。

六双片齿轮错齿法调隙机构为了提高齿轮传动精度，需要设计齿轮消隙装置，采用二片和三片齿轮错齿法。

示意图如下所示拉簧凸耳调节螺母锁紧螺母螺钉薄片齿轮该机构为自动补偿机构。

相互啮合的对齿轮中的个做成两个薄片齿轮和，两薄片齿轮套在起，彼此可作相对运动。

两个齿轮的端面上，分别装有螺纹凸耳和，拉簧的端钩在凸耳上，另端钩在穿过凸耳通孔的螺钉上。

在拉簧的拉力作用下，两面三刀薄片齿轮的轮齿相互错位，分别贴紧在与之啮合的齿轮左右齿廓面上，消除了它们之间的齿侧间隙。

拉簧的拉力大小可由螺母调节。

不过这种结构传动刚度较差，能传递的转矩较小。

七部分数控系统控制软件的框图单板机控制的步进电机开环系统中，单板机负责插补运算并输出脉冲，步进电机为执行机构。

控制中的核心，是由软件按加工要求对步进电机的运动方向，速度和转数实现控制。

是长控制，即把编程尺寸变为步进电机的步数二是速度控制，般用定时器，使其每隔定时间发出次中断，进行插补三是方向控制，即正反转控制。

般软件有两种结构。

种是中断方式，即把插补输出作为中断程序另种是流水线式结构，即按插补加工的顺序来安排软件。

中断方式软件结构框图如下开始初始化程序启动初始化加工子程序返回取相应工件号，查表求首址，建立相应指针工件加工完，查是否回原点并显示口输出方式允许中断口位控方式禁止中断置数判零逻辑位右移寄存器最高位端接地进给方向进给速度七位减法计数器置数到零脉冲去其它坐标轴位加法器位置增重环形分配器功率步进电机长度速度方向控制原理图八凸轮加工程序数控铣床铣削凸轮加工程序图示为压缩机壳焊接机上的仿形凸轮，凸轮曲线是四段圆弧构成，凸轮的上下两面和中心孔已加工好，现要在数控铣床上铣削凸轮的轮廓曲线，并次铣削加工成形。

以凸轮毛坯的中心孔为定位孔，将凸轮毛坯装到通用夹具上。

选凸轮上的点为工件坐标系的坐标原点，凸轮曲线各段圆弧的切点坐标如图所示。

选用直径为的立铣刀铣削凸轮。

铣刀相对工件坐标系原点的距离分别为。

程序启动时，刀具停在机床参考点位置。

在数控铣床上铣削凸轮的加工程序如下指令简介在上述的凸轮加工程序中表示加工该零件的程序序号是各个程序段的序号是准备功能的指令代码，如快速移动，直线插补，顺时针圆弧插补，刀具半径左补偿，刀具补偿量代号，取消刀具补偿进给速度辅助功能代号主轴启动，主轴停止，程序结束。

每种零件的加工程序都有个相应的程序号，加工程序都是由若干个程序段构成，每个程序段都有程序段序号，在程序中用字母，符号和数字来表示各种指令，如准备功能进给功能主轴功能刀具功能辅助功能等。

设计体会在这个多月的毕业设计过程中，我在指导老师的精心教导下比较顺利地完成了我的设计任务，从总体构思到细节问题的全面处理，我深深体会到搞好这次毕业设计是次非常有意义的事情。

开始设计时看了些参考资料，对本次设计有了个初步的认识，个星期的实习又使我对些工厂的数控改造设备有了定的感性认识到后来的设计过程中深入理解的理性认识，这实质是对这三年所学的理论知识的次融会贯通，使我的理论基础更加坚实更加系统化，这次毕业设计同时也是对我们三年学习的次大检阅。

设计过程中，在指导老师的精心指导下我对些在设计过程中遇到的难题有了正确方向，比如步进电机的计算选取，各种资料介绍的比较少，可以说是本次设计的重点也是难点，经过指导老师的指导使这个问题的得到很好的解决，也让我填补上了这方面知识的欠缺，使我对整个设计有了跟新的认识。

在设计过程中，我深深地体会到设计过程并是不能完全分开的。

前者决定后者，后者也会影响前者，如果仅仅只按平常的思维方式来思考问题，是不定能解决问题的，而应前后兼顾。

开始的时候我想将计算进行完了再制图，但当计算进行到定程度时还必须要求有图形中的数据，而在制图的过程中对计算结果有了更直观的体现，是最直观的反映计算结果是否正确的手段，并且在制图的过程中使我对整个结构有了更进步的的理解。

经过这次毕业设计，使我对理论联系实际的重要性有了更深刻的认识。

在认识原图的过程中有很多结构很难从图形上读懂，这给改造设计带来了很大的困难，使设计不能正常进行。

但通过实地考察，使问题变得豁然开朗，很多内部结构都有了更清楚的认识，外形结构相当直观，对