數控機床課程設計(10級)

數控機床課程設計指導資料職教院機自專業(yè)數控技術方向1課程設計題目：鉆床數控改裝用數控X、Y工作臺設計內容：設計一套簡易數控XY工作臺，固定在某一鉆床的工作臺上；XY工作臺的位置控制采用步進電機數控系統(tǒng)。通過上述方案將該普通鉆床改裝成簡易的經濟型數控鉆床。課程設計的目的：通過本次設計，能夠全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數控機床的基本內容和基本知識，初步掌握數控機床系統(tǒng)設計方法，并能學會運用手冊、標準等技術資料。同時，培養(yǎng)相應的創(chuàng)新意識、工程意識和動手能力。2例：鉆床實物圖片、型號及主要技術參數3數控X、Y工作臺實物圖：4設計要求：1、改造后的鉆床能夠加工最大面積為AmmxBmm的工件，最大工件重量200kg；2、數控XY工作臺要求孔的定位精度在±0.02mm內，快進速度為3.6m/min，加減速時間為0.1秒。注：A和B的推薦取值范圍為180-250mm。

5注：A和B的推薦取值范圍為180-250mm。分組-（按照學號先后順序，每2個人取同一組參數，每個人獨立完成）180x180,180x190,190x200,180x200,200x210,180x210,180x220,180x230,180x240,180x250,190x190,200x200,210x210,220x220,230x230,210x190,220x190,230x190,240x190,230x200,220x200.---機自Z101190x210,190x250,200x240,200x250,210x220,210x230,210x240,210x250,220x180,220x200,220x230,220x240,230x210,230x220,230x240,240x200,240x240,230x250---機自Z1026設計主要步驟--一、確定設計總體方案；二、機械部分改裝設計（XY工作臺的設計計算）；1）初步確定工作臺尺寸及其重量；2）計算切削力；3）傳動系統(tǒng)設計（齒輪設計計算，各傳動軸及各部件轉動慣量計算）；4）滾珠絲杠傳動的計算與選型；設計步驟：a.求出螺旋傳動的計算載荷Fc

其中，KF—為載荷系數，無沖擊平穩(wěn)運轉：1.0-1.2一般沖擊：1.2-1.5；有沖擊和振動：1.5-2.57設計主要步驟--KH—為硬度系數,滾道硬度HRC≥58：1.0；滾道硬度HRC≥55：1.11滾道硬度HRC≥50：1.56；滾道硬度HRC≥45：2.4；滾道硬度HRC≥40：3.85KL—為精度系數，精度等級C、D：1.0；精度等級E、F：1.1精度等級G：1.25；精度等級H：1.43Fm—為絲杠工作時的軸向壓力，

μ為導軌的摩擦系數。為最下面的絲杠以上的所有質量。b.額定動載荷及壽命計算初步確定滾珠絲杠的規(guī)格型號。選擇的滾珠絲杠副的額定動載荷Ca，必需大于等于其計算值：Ca—額定動載荷（N）；nm—螺桿的平均轉速，取90-110r/minLh—運轉壽命（h）；Fc—螺旋傳動的計算載荷（N）8滾珠絲杠螺母副的標注：此標注表示：外循環(huán)墊片調隙式的雙螺母滾珠絲杠副，名義直徑為30㎜，螺距為5㎜，一個螺母工作滾珠3.5圈，單列，D級精度，左旋，絲杠的螺紋部分長度為800㎜，絲杠的總長度為1000㎜。滾珠絲杠螺母副精度等級的選擇：普通精度的數控機床可選用D級精度，精密型數控機床選用C級。DL9設計主要步驟--5）滾動導軌參數計算與選型

①.計算導軌的工作壽命Th（小時），要求壽命不低于5年；

②.計算導軌行程長度壽命Ts（Km），Ts=2ThLsn/1000,其中：Ls為單向行程（m），n為每分鐘往復次數；（可取4--6次/分鐘）

③.計算導軌的額定動載荷Ca（N），可由下式求得：

其中F為每個滑座承受的工作載荷（N）;

④.根據額定動載荷Ca確定滾動導軌的型號及結構尺寸。10直線滾動導軌副：11設計主要步驟--6）步進電機的選型及計算：由機床精度要求確定脈沖當量δ及步距角α：

計算電機軸上的總當量負載轉動慣量—

①絲杠的轉動慣量：

其中，ρ為絲杠密度取7.8×kg/,d為絲杠的等效直徑(m),l為絲杠長度(m)。

②工作臺、工件、夾具、支承座等等折算到電機軸上的轉動慣量：

其中，為總的質量，kg；

P為絲杠導程，mm。*電機轉子的轉動慣量小的場合，可忽略不計。(Kg*)(Kg*)126）步進電機的選型及計算：電機軸轉矩的計算①空載啟動時，電機軸上的慣性轉矩：

其中，Δt為電機加減速時間（=0.1s）；P-絲杠導程(m)

Vmax為工作臺快進速度（=3.6m/min，換算為m/s）；λ為傳動比.

②電機軸上的當量摩擦轉矩（工作臺及工件重量引起）：

?為伺服傳動鏈的總效率，可取0.8。③因絲杠副預緊力引起的電機軸上的附加摩擦轉矩：（設預緊力為最大軸向載荷的1/3)

其中，

?0為滾珠絲杠螺母副未預緊時的傳動效率（=0.9）?？蛰d啟動時電機軸上的最大靜轉矩：

所選取的步進電機的最大靜轉矩Ts需滿足：(Nm)(Nm)(Nm)136）步進電機的選型及計算注意：步進電機選型的時候，必需同時滿足轉動慣量及靜轉矩的要求。

即應進行慣量匹配驗算：

Jm為所選電機的轉動慣量由步進電機的矩頻特性曲線確定電機的最大運行頻率f，并應滿足：f＞為實際連續(xù)運行頻率的最大值7）聯軸器的選擇三、編寫設計說明書（不少于20頁）。要求：設計說明書中的有關計算公式應標明出處；所引用的附圖及表格應附在說明書中相應位置，并有相應的說明；設計說明書格式參考教務處畢業(yè)設計論文格式的要求；14參考格式：目錄一、設計目的二、設計要求三、設計的內容和步驟（一）總體設計方案①設計機構的性能要求②待改裝鉆床型號的確定③控制方式的確定④伺服系統(tǒng)的確定⑤工作臺參數的初步選定⑥導軌的選型思路⑦滾珠絲杠選型思路⑧絲杠和電機連接零件的選取思路⑨支承座材料的選取⑩軸承類型的選取思路（二）機械部分改裝設計與計算①確定工作臺的尺寸及其重量②支承座參數設計③滾珠絲杠參數計算與選型④滾動導軌參數計算與選型⑤步進電機參數計算與選型⑥聯軸器的選擇四、設計總結五、參考文獻15課程設計總體要求：1、數控XY工作臺機械部分裝配圖設計（A0）；2、總裝聯系圖（A4）；3、工作臺、螺母座、支承座零件圖；4、按照論文格式要求的設計說明書1份（不少于20頁）；5、CNC系統(tǒng)總體設計框圖A4x1張（選做）；時間要求—2周內完成。參考進度：總體方案設計及系統(tǒng)總體設計框圖—1天；總裝聯系圖繪制—1天；機械部分計算及結構設計—2天；裝配圖繪制—3.5天；編寫設計說明書—1.