CA4数控化改造的机械设计说明书.docVIP

计算机数字控制系统（Computer Numerical Control 简称为CNC系统）。一个完整的现代化数字控制机床由数控装置，可编程控制器，电源模块，伺服模块，伺服电机，反馈系统，机床控制面板，人机通讯单元，手持单元，液压系统，润滑系统，冷却系统，机床本体，滚珠丝杠，自动换刀系统，等等组成。 数控机床的生产率高，设备柔性好，使工人的劳动强度大为减轻，具有较高的经济效益，能加工普通机床所不能加工的复杂形面。由于数控机床的优越性，在国际竞争日益激烈、产品品种变化频繁的形势下，各国都致力与开发生产各种数控机床，其中将普通机床改造为经济型数控机床，简单方便，易于实现，使系统的性能价格比大为提高。 本次的设计题目是将C6140普通车床改造成为MCS-51系列单片机控制的经济数控车床。由于是初次设计，所以经验有限，在设计过程中难免会出现不足之处，还请各位老师，同学们多多指导，帮助。 设计项目 设计过程及说明 主要结果 一、脉冲当量的选择 脉冲当量由设计任务书可知： 纵向：0.01mm/脉冲 横向：0.005mm/脉冲 纵向： 0.01mm/脉冲 横向： 0.005mm/脉冲 二、切削力计算 1、设计任务书给出床面上最大加工直径为：DMAX=400mm 2、用经验公式计算下图纵车外圆时的各切削分力： ①主切削力： FZ =0.67* DMAX1.5 =0.67*4001.5 =5360N 纵车外圆时的主切削力： FZ =5360N 设计项目 设计过程及说明 主要结果 二、切削力计算 ②再按以下比例可求出分离力FX和FY FX:FY:FZ=1:0.25:0.4 走刀方向的切削力: FX =0.25*FZ=0.25*5360=1340N 垂直走刀方向的切削力: FY =0.4*FZ=0.4*5360=2144N 3、用经验公式计算如下所示横车端面时的各切削分力： ①主切削力F`Z(N)可取纵切的一半如下： F`Z=FZ/2=5360/2=2680 ②继续用经验工式粗略计算： F`Z:F`Y:F`X=1:0.25:0.4 走刀抗力为： F`Y=2680*0.25=670 吃刀抗力为： F`X=2680*0.4=1072 纵车外圆时的切削分力： FX = 1340N FY =2144N 横车端面时的切削分力： F`Y=670 F`X=1072 设计项目 设计过程及说明 主要结果 一、纵向进给率引力计算。 作用在滚珠丝杠上的进给率引力主要包括切削时的走刀当力以及移动中的重量和切削分力作用在导轨上的摩擦力，由于 C6140纵向是综合导轨，为了提高机床低速运动的平稳性，将其纵向改造为贴塑综合导轨。 选用公式： Fm=K.Fx+f `(Fz+G) 上式中Fx ,Fz —切削力（N）； G—移动部件的重量（N）； f `—导轨上的摩擦系数， K—考虑颠复力矩影响的实验系数。 由于改造后的机床纵向采用贴塑综合导轨故选取: K=1.15 f `=0.04 纵向进给率引力： Fm=K*Fx+f `(Fz+G) =1.15*1340+0.04*(5360+1500) = 1815.4N 纵向进给率引力： Fm=1815.4N 设计项目 设计过程及说明 主要结果 二、横向进给率引力计算。 作用在滚珠丝杠上的进给率引力主要包括切削时的走刀当力以及移动中的重量和切削分力作用在导轨上的摩擦力，由于C6140是横向是燕尾导轨，为了提高机床低速运动的平稳性，将其改造为贴塑燕尾导轨。 选用公式： F`m=1.4*F`y+f `(F`z+2F`x+G`) 上式中F`x,F`z, F`y—切削力（N）； G`—移动部件的重量G`=850N； f `—导轨上的摩擦系数; 由于改造后的机床横向采用贴塑燕尾导轨故选取: f `=0.04 横向进给率引力： F`m=1.4*F`y+f `(F`z+2F`x+G`) =1.4*670+0.04*(2680+2*1072+850) ≈ 1165N 横向进给率引力： F`m≈ 1165N 设计项目 设计过程及说明 主要结果 三、计算最大动负载。 选用滚珠丝杠副的直径d0时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杠在回转100万转（106转）后，在它的滚珠上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值（即称为滚珠丝杠能承受的最大动负载C），可用下式计算： C=fωFm L=60*n*T/106 n=1000*vs/L0 L0—滚珠丝杠导程，纵向初选L0=6mm, 横向初选L`0=5mm; vs—最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的（1/2~1/3），此处 vs纵=0.5m/min*0.5, vs横=0.2m/min*