C616型普通車床說明書

目錄定-----------------------------------------------------------------4設(shè)-總定--------------------------------------------------------4計(jì)------------------------------------------------------------4縱算-----------------------------------------------4橫算-----------------------------------------------10擇------------------------------------------------------------------13---------------------------------------------------13擇---------------------------------------------------------------14造---------------------------------------------------------------------15用------------------------------------------------------------16用------------------------------------17制------------------------------------18析------------------------------------------------------------------------18定------------------------------------------------------------19孔------------------------------------------------------------------------19序------------------------------------------------------------------19---------------------------------------------------------------------------------------21一、設(shè)計(jì)案的確定型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。（一）設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)C616普通車床進(jìn)行數(shù)控改造。利用微機(jī)對(duì)縱橫進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)控制?？v向脈沖當(dāng)量為0.01mm/沖，橫向脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。二)總體設(shè)計(jì)方案的確定由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少，以降低成本.根據(jù)車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，I/O接口輸出步進(jìn)脈沖。經(jīng)一級(jí)齒輪減速后,動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。二、機(jī)械分改造設(shè)計(jì)計(jì)算1．縱向進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對(duì)車床改造來說，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求那么高，而從改造方便、實(shí)用方面來考慮，一般把步進(jìn)電機(jī)放在縱向絲杠的右端。2．縱向進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作臺(tái)重量：時(shí)間常數(shù)：

已知條件：據(jù)圖紙粗略計(jì)算)T=25ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L=6mm0行程：脈沖當(dāng)量：步距角：快速進(jìn)給速度：

S=640mmδpα=0.75°/stepV=2mm/minmax切削計(jì)算

由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)知，切削功率N=NηKc式中

N——電機(jī)功率，查機(jī)床說明書，N=4KW；η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為～0.7取η=0.65；xYxYK——進(jìn)系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96。則：N=433c又因?yàn)镹F=Z

Fv6120Nv

C所以式中v——切削線速度，取v=100m/min。主切削力FZ由金屬切削原理可知，主切削力FafKZFzFzFz查表得：

C=188kgf/mm

2

X=1YK=1Fz則可計(jì)算F如表（1所示：Z表（1）

F計(jì)算結(jié)果Zap(mm)f(mm)F(N)Z

20.21125

20.31524

20.41891

80.21687

80.32287

80.42837當(dāng)F時(shí)，切削深度ap=2mm,走刀量，以此參數(shù)做為下面計(jì)算的依據(jù)。Z從〈機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，在一般外圓車削時(shí)：F=（0.1～0.6XZ

F～Z

Z?。篎=0.5F3XZF=0.6F3YZ滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力：P=KF+f′(F+W)XZ式中K=1.15，f′～0.18，取為0.16。則P=1.15331)強(qiáng)度計(jì)算：壽命值

L=1

1i6n1

nf主L0

vf取工件直徑則：

mm,查表得T=15000hIn1L=1

10000.32010

=20r/min最大動(dòng)負(fù)載

Q=

3

Lf1w

H查表得：

運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)

f=1.2w

硬度系數(shù)

f=1H則Q=318333根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取B列，滾珠絲杠直徑為φ號(hào)為FC35—，其額定動(dòng)1載荷是10689N，所以強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)算：根據(jù)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為：η=

(式中則

摩擦角ψ′

螺旋升角γ=3°25′η=

tg(3剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受到工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量62226222△L=±1

式中

L=6mm=0.6cm；0E=20.63N/。滾珠絲杠截面積則

d2.8031)π=）322△L=±1

2.8031)

3.14

=±5.93㎝滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L很小,可忽略即：△eq\o\ac(△,L=)。所以：21導(dǎo)程變形總誤差△為△

100=L0.6

3=9.8μm/m查表知級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15故剛度足夠。4穩(wěn)定性驗(yàn)算由于機(jī)床原絲杠直徑為現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為32支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。(3)齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒計(jì)算傳動(dòng)比0.75i=0=3603600.01P故取

Z=32mmZ=401m=2mmb=20mmα°d=m=2311dmZ=2340=80mm22d

α

1

=d1d=dα2α=

80==72㎜2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算))24242))24242工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=(1

2

W=(

1800.01

2

3㎏2

2=4.68N2

2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=7.83

3

4

L31

3

4

3140.3=11.475㎏2=114.75N2

2齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J333㎏2=26.17N2Z1

2J3Z2

3

3㎏2

2

N2

2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。因此,的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

i

(J)+J+JZ2Z11

1.25

=14.519㎏223）所需轉(zhuǎn)力矩計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩

2M=MM＋M＋f

0最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩M=MM＋M＋Mft快速進(jìn)給時(shí)所需力矩M=MMf

0式中

M——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；amaxMM

f0

——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；MMt

——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。JnM=N2fD主it3fD主it3當(dāng)時(shí)max

Mamaxn=max

v

maxL0

i

20001.256

M=amax

0.025

×10=2.52N2m=25.72f2當(dāng)時(shí)Mt1000vnfin==LL00

10001.2580

M=

9.6

×102㎏f2M=f

FLf0=022當(dāng)ηf時(shí)0M=f

20.81.25

=1.223f2M

0

FLX2

(1-

0

2

)1當(dāng)η時(shí)預(yù)加載荷PF則：0xM=0

(1X

0.9)0.81.25

=0.462f24.62N2Mt

FL76.380=㎏f2N220.81.25所以,快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩：M=MM＋＋f

0＋f22切削時(shí)所需力矩：M=MM＋M＋Mft＋＋㎏f2=105.18N2快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：M=MM＋㎏f2f=16.85N2由以上分析計(jì)算可知：所需最大力矩M發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，maxM=27.405㎏f2N2max二)橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算1.橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,刀架橫向運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。2．橫向進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算與縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說明，只計(jì)算結(jié)果。已知條件：工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算）㎏時(shí)間常數(shù)滾珠絲杠基本導(dǎo)程

T=25msL=4㎜0

左旋行程脈沖當(dāng)量步距角快速進(jìn)給速度

S=190㎜δ=0.005㎜pα=0.75°/stepv=1m/minmax切削力計(jì)算

橫向進(jìn)給量為縱向的～1/3，取1/2，則切削力約為縱向的1/2F3152.76=76.38㎏Z在切斷工件時(shí)：F=0.5F376.38=38.19f=381.9NyZ滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1）強(qiáng)度計(jì)：對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌：P=KF＋f′(F＋W)yz取K=1.4f′=0.2則113＋30)=74.74f=747.4N壽命值L=1最大動(dòng)負(fù)載

601500011=66

Q=

3

Lff=13.51.274.74=213.551H根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FB系列，滾珠絲杠公稱直徑φ20，型號(hào)為B2035E左，其C1額定動(dòng)負(fù)載為5393N，以強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)：螺旋升角γ°′，摩擦角ψ=10′則傳動(dòng)效率η=

tg3(tg

=0.9563）剛度驗(yàn)：滾珠絲杠受工作負(fù)載起的導(dǎo)程的變化量74.740.4△L=±=±EF3.1420.61.7619

2

=±

5.963㎝滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L很小可忽略，即eq\o\ac(△,：)eq\o\ac(△,)eq\o\ac(△,L=)所以導(dǎo)程變形21總誤差為100100△5.96L0.40查表知級(jí)精度絲杠允許的螺旋誤差（1m長(zhǎng)）為15故剛度足夠。4）穩(wěn)定性算：由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，一端固定，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不再驗(yàn)算。齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒計(jì)算傳動(dòng)比

i=

53600.005故取

Z=18Z1m=2㎜

α°444S211444S211d=36㎜1

d=20㎜2d

α

1

㎜

d=64㎜α㎜2)傳動(dòng)慣量計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=1

180180()2W)230㎏20.75100

2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J33L33350=0.624㎏21齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

2J=7.8333㎏2Z1

2J=7.8333㎏2Z2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

23(J)JJ)i252=1.25823）所需轉(zhuǎn)力矩計(jì)算

2

(0.624n=max

L0

i

416.7rminM

amax

416.79.69.6

N2f2n=t

nf0

1000vfi10000.153.14600

M=

1.25833.179.6

=0.0174N2m=0.1775f2M=f

FLf3000=2