畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）XA6132普通升降臺(tái)臥式銑床的數(shù)控改造

1、摘要此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)任務(wù)是將一臺(tái)xa6132普通升降臺(tái)臥式銑床，改造成三坐標(biāo)數(shù)控銑床。采用滾珠絲杠作為傳動(dòng)裝置。共有三根絲杠分別在縱向，橫向工作臺(tái)和垂直向升降臺(tái)上。驅(qū)動(dòng)元件為步進(jìn)電機(jī)。微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由cpu、存儲(chǔ)擴(kuò)展電路和i/o接口電路、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。數(shù)控系統(tǒng)的核心是微機(jī)，其它裝置均在微機(jī)的控制下進(jìn)行工作。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機(jī)直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對微機(jī)的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字長和速度，字長不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算精度。本設(shè)計(jì)采用的是mcs51機(jī)，并擴(kuò)展2片2764芯片，1片6264芯片，3片8155可編程并行i/o等組成的控制系統(tǒng)。結(jié)

2、合畢業(yè)設(shè)計(jì)的的工作和時(shí)間的限制，機(jī)械部分主要解剖三個(gè)坐標(biāo)軸，完成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件和參數(shù)的選擇，部分計(jì)算過程；電氣和微機(jī)部分主要有硬件原理圖和程序框圖，以及部分程序段，共計(jì)五張a0圖。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我熟悉了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的基本過程，并把各門所學(xué)的知識融會(huì)貫通形成一個(gè)有機(jī)的整體，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)我也深深的體會(huì)到了不足之處，準(zhǔn)備在今后的工作中不斷學(xué)習(xí)，不斷實(shí)踐。關(guān)鍵詞：xa6132普通升降臺(tái)臥式銑床，數(shù)控，改造abstractin this time graduation design, the design mission is to reform a set of xa

3、6132 common working panel lifter lying type miller into the three coordinate number controlling miller，adopting the ball guide screw as the transmission device .there are three silk bar different totally at lengthways, horizontal work pedestal and perpendicularity to ascend and descend on the stage.

4、 the driving component is the stepping electrical engineering. the tiny machine number controls the system from the cpu, save to expand the electric circuit and i/ o connects a peoples electric circuit, servo electrical engineering to drive the electric circuit etc. several parts constitute. the num

5、ber controls the core of the system is a tiny machine, the other equips to all carry on the work under the control of the tiny machine. the tiny machine use is directly related in the function and systems of the system. the number controls the request of system to tiny machine is various, but the ma

6、in index sign is a word to grow and speed, the word is long not only affect the system biggest to process the size, and the accuracy that influence process and operation accuracy. what this design adoption is machines mcs-51s, and expand 2 slices of 2764 chips, a slice of 6264 chips, 3 slices of 815

7、5 programmable proceed together to constitute the control system .because the work of graduation project and restriction of time, the mechanical part dissects three coordinate axes mainly, finishes mechanical structural design, the choices of the part and parameter, some computational processes; ele

8、ctric and the computer part have principle pictures of hardware and procedure block diagram , and some procedure sections mainly, it is five a0 picture altogether.in this time graduation design, i acquainted with the machine electricity integral whole to turn the basic process of design, and integra

9、te the knowledge that each one learn to become an organic whole, is a later design work to beat to descend the good foundation, i also realized the place of the shortage deeply at the same time, preparing to study continuously in the work of the aftertime, practicing continuously.keywords: the xa613

10、2 universal knee-type milling machine, the number control, reform.目錄摘要iabstractii目錄iii第一章 緒論11.1 數(shù)控機(jī)床改造的意義11.2 國內(nèi)外的數(shù)控機(jī)床的比較11.3 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢21.3.1繼續(xù)向開放式、基于pc的第六代方向發(fā)展21.3.2向高速化和高精度化發(fā)展21.3.3向智能化方向發(fā)展2第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)42.2 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容42.2.1伺服驅(qū)動(dòng)42.2.2數(shù)控裝置52.2.3系統(tǒng)功能52.2.4采用環(huán)形分配器52.2.5采用滾珠絲杠螺母副5第三章 伺服系統(tǒng)機(jī)

11、械部分設(shè)計(jì)計(jì)算63.1 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量63.2 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)，計(jì)算和選型63.2.1縱向絲杠的選擇73.2.2橫向絲杠的選擇93.2.3垂直向絲杠的選擇123.3傳動(dòng)效率計(jì)算143.4 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算153.4.1縱向絲杠傳動(dòng)比153.4.2 橫向絲杠的傳動(dòng)比153.4.3垂直絲杠的傳動(dòng)比163.5 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用163.5.1 縱向絲杠步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算163.5.2 橫向絲杠步進(jìn)電機(jī)計(jì)算193.5.3 垂直向絲杠步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算22第四章 數(shù)控系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)及其工作原理244.1主控器244.2選擇芯片264.3地址分配器及譯碼264.4接口電路及輔助電路具體設(shè)計(jì)27專題部分：

12、控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)32第五章 綠色設(shè)計(jì)及環(huán)保分析40致謝41參考文獻(xiàn)42外文資料翻譯4323第一章 緒論1.1 數(shù)控機(jī)床改造的意義企業(yè)要在當(dāng)前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場需求的不斷變化。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時(shí)只需要換零件加工程序，無需對機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方

13、面是全功能、高性能；另一方面是簡單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無檢測反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)0.01mm至0.02mm，已能滿足c620車床改造后加工零件的精度要求。 普通車床經(jīng)過多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動(dòng)零件幾經(jīng)更換和調(diào)整，故障率仍然較高，采用傳統(tǒng)的修理方案很難達(dá)到大修驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而且費(fèi)用較高。因此合理選擇數(shù)控系統(tǒng)是改造得以成功的主要環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的改造目的是要求機(jī)床穩(wěn)定可靠，以盡可能低的故障率運(yùn)轉(zhuǎn)。普通車床應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕

14、操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。1.2 國內(nèi)外的數(shù)控機(jī)床的比較傳統(tǒng)機(jī)床在我國占有比例相當(dāng)大，我國目前機(jī)床總量380余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺(tái)，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我國機(jī)床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20%，fmc/fms等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60%以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次

15、低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。但廢棄傳統(tǒng)機(jī)床大量引進(jìn)數(shù)控機(jī)床對企業(yè)來說是一筆巨大的負(fù)擔(dān)，利用現(xiàn)有設(shè)備，提升傳統(tǒng)制造業(yè)的科技含量，是適合我國國情的一條道路，它不僅完成企業(yè)設(shè)備的更新?lián)Q代，而且也有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)“永恒”的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形

16、成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、devlieg-bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、us設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機(jī)床改造造業(yè)稱為機(jī)床改裝（retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大畏工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。1.3 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢1.3.1繼續(xù)向開放式、基于pc的第六代方向發(fā)展基于pc所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)

17、廠家會(huì)走上這條道路。至少采用pc機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。pc機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。1.3.2向高速化和高精度化發(fā)展這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要1.3.3向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。（1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。（2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，

18、建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 （3）引入故障診斷專家系統(tǒng)（4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以通過自動(dòng)識別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)（1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算此部分為機(jī)械部分，它包括脈沖當(dāng)量的確定；滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算和選型；進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算；步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用；設(shè)計(jì)并繪制總裝配圖，其中包括橫向，縱向工作臺(tái)和垂直向升降臺(tái)。（2）單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)此部分包括設(shè)計(jì)并繪制控制系統(tǒng)線路圖，編寫直線差補(bǔ)程序和圓弧差補(bǔ)程序。2.2 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬訂應(yīng)包括以下內(nèi)容：伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方式的確

19、定，控制芯片的選擇等內(nèi)容。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出幾個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析，比較和論證，最后選出一個(gè)合理的總體方案。2.2.1伺服驅(qū)動(dòng)在我過設(shè)備數(shù)控化改造的一段時(shí)間里，較多采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。步進(jìn)電機(jī)是一種特殊結(jié)構(gòu)的電機(jī),它利用通電激磁繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩，將脈沖電信號的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移的電機(jī)執(zhí)行元件。當(dāng)激磁繞組按一定規(guī)律獲得分配脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度與輸入的脈沖個(gè)數(shù)具有較嚴(yán)格的比例關(guān)系，而且轉(zhuǎn)動(dòng)與輸入脈沖在時(shí)間上同步，因此可以利用這些特點(diǎn)控制運(yùn)動(dòng)的速度和位移量。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，電氣控制和驅(qū)動(dòng)電路也簡單，體積小，重量輕，價(jià)格便宜，設(shè)計(jì)制造較簡單，

20、容易調(diào)試，使用維修方便。位移精度較好，對各種干擾因素不敏感，結(jié)構(gòu)誤差不會(huì)累積。另外，電機(jī)時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)快。但步進(jìn)電機(jī)也有缺點(diǎn)，主要是容易丟步，啟動(dòng)頻率低，工作效率也不夠高，低頻時(shí)振動(dòng)大，可能造成失誤，因此步進(jìn)電機(jī)多用于負(fù)載較小，負(fù)載變化不大或要求不太高的經(jīng)濟(jì)型簡易型數(shù)控設(shè)備中。綜上所述，綜合了成功率，技術(shù)難度，精度和投資等因素，決定選用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)2.2.2數(shù)控裝置微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由cpu、存儲(chǔ)擴(kuò)展電路和i/o接口電路、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。數(shù)控系統(tǒng)的核心是微機(jī)，其它裝置均在微機(jī)的控制下進(jìn)行工作。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機(jī)直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對微機(jī)的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字

21、長和速度，字長不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算精度。本設(shè)計(jì)采用的是mcs51機(jī)，并擴(kuò)展2片2764芯片，1片6264芯片，3片8155可編程并行i/o等組成的控制系統(tǒng)。2.2.3系統(tǒng)功能（1）橫向，縱向，垂直方向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)。（2）行程控制（3）鍵盤控制（4）功能：報(bào)警電路，復(fù)位電路，隔離電路，功放電路等。2.2.4采用環(huán)形分配器本系統(tǒng)采用軟件環(huán)形分配器。由于銑床三個(gè)方向的三步進(jìn)電機(jī)均為三相，所以直接與8155（2）的pa口再加上8155（1）的pa口相接就可以了，經(jīng)光電耦合電路，功放電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.2.5采用滾珠絲杠螺母副采用滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu),具有精度高,效率高,

22、壽命長,低能耗,摩擦系數(shù)小,較高緊湊,通用性強(qiáng)等特點(diǎn).第三章 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量銑床脈沖當(dāng)量應(yīng)選0.01mm/脈沖3.2 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)，計(jì)算和選型最大回轉(zhuǎn)直徑：工作臺(tái)寬320mm電機(jī)功率p：7.5kw縱向快進(jìn)速度：2.3m/min橫向快進(jìn)速度：2.3m/min垂向快進(jìn)速度：0.77m/min縱向切削數(shù)據(jù)：0.06m/min橫向切削速度：0.06m/min垂向切削速度：0.06m/min定位精度：0.015mm縱向移動(dòng)部件重量：220 kg橫向移動(dòng)部件重量：450kg垂向移動(dòng)部件重量：1000kg加速時(shí)間：30ms機(jī)床效率：0.8機(jī)動(dòng)范圍：680mm/240

23、mm/300mm工藝數(shù)據(jù)： 工件加工余量-最大銑削寬度：7mm ，最大銑削深度：32mm刀具數(shù)據(jù)-高速鋼圓柱銑刀，直徑32-40mm，刀齒書3-4工藝數(shù)據(jù)-主軸轉(zhuǎn)速150-190rpm;40-60mm/min;每齒切厚0.05-0.2mm取0.1mm。根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，對高速鋼圓柱銑刀，以工件為碳鋼計(jì)算 =9.81z式中系數(shù)見表7.1-28=68 銑削接觸弧深（寬度） 取 =7 每齒進(jìn)給量（切厚） =0.1 銑刀直徑 取=35 銑削深度 =32 z銑刀齒數(shù) z=4 3.2.1縱向絲杠的選擇（1）計(jì)算進(jìn)給牽引力導(dǎo)軌類型為燕尾導(dǎo)軌： 式中： 上的摩擦系數(shù) 0.2部件重量 =2200nk響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)

24、k=1.4在以工作壽命為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)按實(shí)際加工中平均銑削條件為準(zhǔn)， =9.81z=4817n (4-1)=11.2; =0.20.3； =0.350.4 ?。?1.1=5299n; =0.25=1204n; =0.375=1806n切削分力: ； = 1.43629+0.2（1086+20+2200）=5898n （2）計(jì)算最大負(fù)載 c選用滾珠絲杠副的d0時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠所能承受的最大動(dòng)負(fù)載c，計(jì)算如下：c = (4-3)l = n = 式中： l0 滾珠絲杠導(dǎo)程 l0 = 6 mm

25、 最大切削力下的進(jìn)給速度 = 0.5m/min t 使用壽命，取 t = 15000h 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) = 1.01.2，此處取 = 1.2l 壽命,轉(zhuǎn)為單位。 （3）滾珠絲杠副螺母的選型可采用dft3220-2.5型雙螺母滾珠絲桿副，額定動(dòng)載荷為 = 26800， （4）剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。因此選用絲杠時(shí)應(yīng)考慮絲杠的軸向剛度。絲杠的拉伸或壓縮變形量在總的變形量中占很大的比重，所以要計(jì)算是否滿足要求： （不預(yù)緊）計(jì)算如下：在工作負(fù)載的作用下引起導(dǎo)程的變化量： = (4-4)式中： 在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程的變化量（mm） 工作負(fù)載，

26、即進(jìn)給牽引力（n） 滾珠絲桿導(dǎo)程（mm） 材料彈性模量，對于鋼 = 20.6 n/mm 滾珠絲杠橫截面積 （按內(nèi)徑確定）（mm） = 5898n = 6mm = 20.6 n/mm = = =804mm = = = mm滾珠絲杠總長度上的變形量: = = 0.03540.01mm（5）穩(wěn)定性校核無需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.2.2橫向絲杠的選擇（1）計(jì)算進(jìn)給牽引力在以工作壽命為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)按實(shí)際加工中平均銑削條件為準(zhǔn)，=9.81z=5898=1.1=5299n; =0.25=1204n; =0.375=1806n ； = 6342n式中： 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) 0.15 移動(dòng)部件重量 = 4500

27、 n（2）計(jì)算最大負(fù)載 c選用滾珠絲杠副的d0時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠所能承受的最大動(dòng)負(fù)載c，計(jì)算如下：c = l = n = 式中： l0 滾珠絲杠導(dǎo)程 l0 = 6 mm 最大切削力下的進(jìn)給速度 = 0.03m/min t 使用壽命 對于數(shù)控機(jī)床取 t = 15000 h 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) = 1.01.2，此處取 = 1.0l 壽命 ， 以轉(zhuǎn)為單位。 （3）滾珠絲杠副螺母的選型可采用dft3210-5型雙螺母滾珠絲桿，額定動(dòng)載荷為 =48200n （4）剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將會(huì)

28、影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。因此選用絲杠時(shí)應(yīng)考慮絲杠的軸向剛度。絲杠的拉伸或壓縮變形量在總的變形量中占很大的比重，所以要計(jì)算是否滿足要求： （不預(yù)緊）計(jì)算如下：在工作負(fù)載的作用下引起導(dǎo)程的變化量： = 式中： 在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程的變化量（mm） 工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力（n） 滾珠絲桿導(dǎo)程（mm） 材料彈性模量，對于鋼 = 20.6 n/mm 滾珠絲杠橫截面積 （按內(nèi)徑確定）（mm） = 5898n = 6mm = 20.6 n/mm = = =804mm = = = mm滾珠絲杠總長度上的變形量: = = 0.03540.01mm3.2.3垂直向絲杠的選擇（1）計(jì)算進(jìn)給牽引

29、力在以工作壽命為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)按實(shí)際加工中平均銑削條件為準(zhǔn)，=9.81z=5898=1.1=5299n; =0.25=1204n; =0.375=1806n ； 導(dǎo)軌類型為燕尾導(dǎo)軌 = 7443n式中： 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) 0.2 移動(dòng)部件重量 = 10000n（2）計(jì)算最大負(fù)載 c選用滾珠絲杠副的d0時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠所能承受的最大動(dòng)負(fù)載c，計(jì)算如下：c = l = n = 式中： l0 滾珠絲杠導(dǎo)程 l0 = 6 mm 最大切削力下的進(jìn)給速度 = 0.03m/min t 使用壽命 對于

30、數(shù)控機(jī)床取 t = 15000 h 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) = 1.01.2，此處取 = 1.0l 壽命 ， 以轉(zhuǎn)為單位。 （3）滾珠絲杠副螺母的選型可采用dft3210-5型雙螺母滾珠絲杠，額定動(dòng)載荷為 = 48200n （4）剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。因此選用絲杠時(shí)應(yīng)考慮絲杠的軸向剛度。絲杠的拉伸或壓縮變形量在總的變形量中占很大的比重，所以要計(jì)算是否滿足要求： （不預(yù)緊）計(jì)算如下：在工作負(fù)載的作用下引起導(dǎo)程的變化量： = 式中： 在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程的變化量（mm） 工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力（n） 滾珠絲桿導(dǎo)程（mm） 材料彈性模量，對于鋼

31、 = 20.6 n/mm 滾珠絲杠橫截面積 （按內(nèi)徑確定）（mm） = 5898n = 6mm = 20.6 n/mm = = =804mm = = = mm滾珠絲杠總長度上的變形量: = = 0.03540.01mm3.3傳動(dòng)效率計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 = (4-6)式中： 摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)f =0.0030.004，摩擦角約為,即0.1667 r 絲杠螺旋升角 = = = 0.9683.4 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算3.4.1縱向絲杠傳動(dòng)比傳動(dòng)比i： i = (4-7)式中： 脈沖當(dāng)量（mm）， = 0.01mm 基本導(dǎo)程 = 6mm 步進(jìn)電機(jī)的步距角（初選） = 0.75i =

32、 = = 根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求取 ： ， , 。3.4.2 橫向絲杠的傳動(dòng)比脈沖當(dāng)量 = 0.01mm基本導(dǎo)程 = 6mm初選步距角 = 0.75計(jì)算傳動(dòng)比 i = = 根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求?。?，;。因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞的功率不大，一般取模數(shù)m = 12，在此取m=2 。3.4.3垂直絲杠的傳動(dòng)比脈沖當(dāng)量 = 0.01mm基本導(dǎo)程 = 6mm初選步距角 = 0.75計(jì)算傳動(dòng)比 i = =根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求取一對錐齒輪：取l型同步帶輪，規(guī)格如下：3.5 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用3.5.1 縱向絲杠步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： kg .cm (4-8) =；齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ： = 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ： =絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =1959.4 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =4126.8kg/m 其中： 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （kg .cm） 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （kg .cm） 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （kg .cm） 主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （kg .cm）（2）電動(dòng)力矩的計(jì)算 電機(jī)的負(fù)載力矩在各種工況下是不同的，下面分快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩、快速進(jìn)給時(shí)所需力矩、工進(jìn)負(fù)載時(shí)所需力矩等幾部分分別計(jì)算。 快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩 = 式中： 空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速力矩 折算到電機(jī)軸的摩擦力矩 由于絲杠預(yù)緊時(shí)折算到電機(jī)軸的附加力矩電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 由技術(shù)要求得知 起動(dòng)加速時(shí)間 =30 ms摩擦力矩：式中: 導(dǎo)