畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-x5032立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造

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1、-27-引言數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求：數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控機(jī)床各直線坐標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進(jìn)給。無論是點(diǎn)位控制、直線控制還是輪廓控制，進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響被加工件的最后輪廓精度和加工精度。為此，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置和元件要求具有長壽命、高剛度、無傳動(dòng)間隙、高靈敏度和低摩擦阻力的特點(diǎn)，如導(dǎo)軌必須摩擦力比較小、耐磨性要高，通常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。為了提高轉(zhuǎn)換效率，保證運(yùn)動(dòng)精度，當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，廣泛應(yīng)用滾珠絲杠螺母副。為了提高位移精度，減少傳動(dòng)誤差，

2、對(duì)采用的各種機(jī)械部件首先保證它們的加工精度，其次采用合理的預(yù)緊來消除軸向傳動(dòng)間隙。雖在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中采用各種措施消除間隙，但仍然可能留有微量間隙。此外由于受力而產(chǎn)生彈性變形，也會(huì)有間隙，所以在進(jìn)給系統(tǒng)反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)仍由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖指令進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，

3、恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；-27-其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造.-27-一、總體方案的確定1.1設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：原始數(shù)據(jù)：工作臺(tái)寬：320mm;工作臺(tái)及床鞍重量：縱向800N橫向1200N;工作臺(tái)快移速度：縱向2m/min橫向1m/min;最大快進(jìn)速度：縱向0.6m/min橫向0.3m/min;主電機(jī)功率：2.2kw；轉(zhuǎn)速：1450rpm工藝數(shù)據(jù)：主軸

4、轉(zhuǎn)速：265rpm走刀速度：55m/min刀具直徑：35mm銑削寬度：7mm銑削深度：32mm最小分辨率：縱、橫向0.01mm其余數(shù)據(jù)按實(shí)際情況確定1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）總體方案確定及可行性論證。（2）進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分改裝設(shè)計(jì)，繪制改裝后一個(gè)坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖及指定零件圖（A0圖紙兩張、A3圖紙一張）。（3）編寫設(shè)計(jì)說明書一份（8千字左右）。-27-（4）進(jìn)給系統(tǒng)采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。（5）設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙、零件程序應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。1.3設(shè)計(jì)要求:總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式，伺服系統(tǒng)的

5、類型，以及傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。銑床數(shù)控化改裝設(shè)計(jì)后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用磨擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)包括銑床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)，采用X5032升降臺(tái)萬能銑床進(jìn)行數(shù)控化改裝。原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動(dòng)量，以降低成本，縮短改造周期。機(jī)械結(jié)構(gòu)

6、改裝部分應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試、拆卸方便；需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便。1.4選擇脈沖當(dāng)量根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，X向：0.01mm/步，Y向：0.01mm/步（半徑）1.5計(jì)算銑削力Fc：-27-（1.1）根據(jù)機(jī)床手冊(cè)式中Cf—系數(shù)見表7.1-28Cf=68αe—銑削接觸弧深（寬度）αe=8.5αf—每齒進(jìn)給量（切厚）αf=0.1do—銑刀直徑do=Φ35αp—銑削深度αp=32z—銑刀齒數(shù)z=33613N因此最大水平拖力1500kg（以下按15KN）計(jì)，可以滿足最大切削

7、力要求。二滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型-27-2.1X向（縱向）進(jìn)給絲桿2.1.1計(jì)算進(jìn)給牽引力：X向（縱向）進(jìn)給為燕尾型導(dǎo)軌則（2.1）式中Fx、Fy、Fz一切削分力（N）G—移動(dòng)部件重量G=2000N—導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=0.2K—考慮顛復(fù)力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)K=1.4對(duì)圓柱銑刀加工，各切削分力有,,,取中間值,，，則2.2）而插補(bǔ)平面內(nèi)合力（2.3）在一周的切削過程中取平均切削力為（2.4）2.1.2計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C-27-選用滾珠絲桿副的直徑do時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲桿在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)（106

8、轉(zhuǎn)）后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕的現(xiàn)象，這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲桿能承受的最大動(dòng)負(fù)載C，可用下式計(jì)算：（2.5）式中L—壽命,以106轉(zhuǎn)為一單位（2.6）n—絲桿轉(zhuǎn)速，（γ/min），用下式計(jì)算（2.7）Vs—最大切削條件下的進(jìn)給速度（m/min）Vs=0.4～0.6m/min,取Vs=0.5m/minL0—絲桿導(dǎo)程（mm）,L0=6mmT—使用壽命（h），對(duì)于數(shù)控機(jī)床T=15000h—運(yùn)用