買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 題 目： 床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 姓 名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 摘 要 教務(wù)處 第 I 頁(yè) 摘 要 目前，我國(guó)擁有 300 多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床， 是生產(chǎn)和使用機(jī)床最多的國(guó)家之一 , 但現(xiàn)有機(jī)床大多數(shù)服役年齡較長(zhǎng) 設(shè)備陳舊落后 想在短時(shí)期內(nèi)大量地更新現(xiàn)有設(shè)備，無(wú)論從資金還是國(guó)內(nèi)機(jī)床制造廠的生產(chǎn)能力都很難做到。對(duì)于機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造投資少，見(jiàn)效快，是機(jī)械制造廠挖掘技改的一條成功之路。 對(duì) 其 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3 7 倍。加工零件的精度高，尺寸分散度小，擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能。降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(guó)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(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床再生業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有： 程公司、 床公司、 寶）服務(wù)集團(tuán)、 國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床改裝業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(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。 由于數(shù)控機(jī)床具有自動(dòng)化程度高加工精度高 ,質(zhì)量穩(wěn)定 ,便于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點(diǎn) 也是制造業(yè) 現(xiàn)代化的必然趨勢(shì) 而且會(huì)造成原有設(shè)備的閑置和浪費(fèi) . 我國(guó)的再制造技術(shù)研究起步較晚 即能充分利用原有的舊設(shè)備資源 ,減少浪費(fèi)又能夠以較小的代價(jià)獲得性能先進(jìn)的設(shè)備 ,滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求 . 關(guān)鍵詞 流伺服電機(jī) ;精度修復(fù) ;潤(rùn)滑 ;數(shù)控系統(tǒng) 務(wù)處 第 頁(yè) t 00 of is of of of of If in a of to or be to of is a on to to so it be by of of be to 7 of to so In of as a in a As is a s to to In to a of In as to in a Po in as of in 務(wù)處 第 頁(yè) a of of of is of If of of is My to to be to to of 錄 教務(wù)處 第 1 頁(yè) 目 錄 摘 要 . I . 1 章 設(shè)計(jì)方案的論證 . 8 控系統(tǒng)的選擇 . 8 珠 絲杠 螺母副與電機(jī)的連接 . 8 第 2 章 機(jī)械部分的改造 . 10 機(jī)床進(jìn)行恢復(fù)精度 . 10 向滾珠絲杠副和伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算 . 10 珠絲杠 副支撐方式的選擇 . 10 度選擇 . 11 杠導(dǎo)程 P 的確定 . 11 據(jù)類(lèi)比法初步確定絲杠規(guī)格 . 11 載能力校核 . 12 削力的計(jì)算 . 12 擦阻力 計(jì)算 . 13 載能力 校核 . 13 流伺服電機(jī)選擇計(jì)算 . 14 減速時(shí)扭矩初步確定 伺服 電機(jī)型號(hào) . 14 高轉(zhuǎn)速校核 . 15 機(jī)軸上的負(fù)載慣量 校核 . 16 向滾珠絲杠副和伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算 . 16 珠絲杠副支撐方式的選擇 . 16 度選擇 . 16 杠導(dǎo)程 P 的確定 . 16 據(jù)類(lèi)比法初步確定絲杠規(guī)格 . 17 載能力校核 . 17 擦阻力 計(jì)算 . 17 載能力 校核 . 18 桿穩(wěn)定性校核 . 18 杠剛度的校核 . 19 流伺服電機(jī)選 擇計(jì)算 . 19 減速時(shí)扭矩初步確定 伺服 電機(jī)型號(hào) . 19 高轉(zhuǎn)速校核 . 21 機(jī)軸上的負(fù)載慣量 校核 . 21 板箱縱橫向滾珠絲杠和導(dǎo)軌潤(rùn)滑 . 21 過(guò)從廠家所得到的技術(shù)資料畫(huà)縱向和橫向 滾珠絲杠 裝配圖 . 21 向和 Z 向 滾珠絲杠 裝配圖的設(shè)計(jì)過(guò)程 . 21 目 錄 教務(wù)處 第 2 頁(yè) 軸箱和 拖板箱 的改造 . 22 全防護(hù) . 22 第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)的加裝 . 23 控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) . 23 勢(shì)之一：數(shù)控系統(tǒng)向開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展 . 23 勢(shì)之二：數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展 . 23 勢(shì)之三：數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展 . 24 勢(shì)之四：數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 . 24 勢(shì)之五：數(shù) 控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展 . 25 勢(shì)之六：數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展 . 25 勢(shì)之七：數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動(dòng)化方向發(fā)展 . 26 流 伺服電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)的選擇 . 26 京航天數(shù)控系統(tǒng)有限公司最新推出的 控系統(tǒng) 的性能 . 27 統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 27 統(tǒng)特點(diǎn) . 27 統(tǒng)性能 . 27 統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 28 控自動(dòng)換刀刀架的 選擇 . 29 器原理圖 . 29 第 4 章 結(jié)論 . 31 參考文獻(xiàn) . 32 致 謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附錄 1 . 34 目 錄 教務(wù)處 第 3 頁(yè) 目 錄 教務(wù)處 第 4 頁(yè) 目 錄 教務(wù)處 第 5 頁(yè) 目 錄 教務(wù)處 第 6 頁(yè) 目 錄 教務(wù)處 第 7 頁(yè) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 8 頁(yè) 第 1 章 設(shè)計(jì)方案的論證 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 方案 1 步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 方案 2 交 /直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部 部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題。 根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到較高的精度， 快速定位 X 軸 5m/Z 軸 10m/小移動(dòng)單位 X 軸 Z 軸 且 ， 直流伺服電機(jī)有電刷和換向器，必須定期的維修，而交流伺服電機(jī)采用全封閉無(wú)刷機(jī)構(gòu)，不需要定期的維修 ， 交流伺服電機(jī) 比直流伺服電機(jī)有更優(yōu)越的性能 以， 方案 3比較合適 。 滾珠 絲杠 螺母副與電機(jī)的連接 方案 1 采用齒輪連接 這種方法可以降低絲杠工作臺(tái)在系統(tǒng)中所占的比重，提高進(jìn)給系統(tǒng)的快速性。可利用伺服電機(jī)高速底轉(zhuǎn)矩的特性。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中還起到機(jī)械和電器的匹配作用。但是，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單降低傳動(dòng)效率增加噪聲。傳動(dòng)級(jí)數(shù)的增加必將帶來(lái)傳動(dòng)部件間隙和摩擦的增加，從而影響進(jìn)給系統(tǒng)的性能。傳動(dòng)齒輪副的存在，在開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)中，將影響加工精度。 方案 2 采用連軸器連接直接連接 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 9 頁(yè) 這是一種最簡(jiǎn)單的連接，這種形式具有扭轉(zhuǎn)剛度。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無(wú)間隙。傳動(dòng)精度。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。安裝方便。在輸 出扭矩要求在 15 綜上所素，由于 床屬于中小型機(jī)床，控制系統(tǒng)采用半閉環(huán)，為了提高機(jī)床精度方案 2 較合適。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 10 頁(yè) 第 2 章 機(jī)械部分的改造 對(duì)機(jī)床進(jìn)行恢復(fù)精度 機(jī)床經(jīng)長(zhǎng)期使用后，會(huì)不同程度地在機(jī)械、液壓、潤(rùn)滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。 更 換主軸的齒輪和軸承 。 根據(jù) 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外成品數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高 5 至 10 倍。據(jù)此，在改造中利用 床身 ，采用 承鋼淬硬到 成對(duì)稱(chēng)三角行導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌，對(duì)稱(chēng)三角行導(dǎo)軌在垂直載荷的作用下，磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，不產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度高。壓板還有間歇調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造檢驗(yàn)和修理方便，導(dǎo)軌較寬，承載能力大，剛度高，應(yīng)用廣泛。三角行導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌組合它間有兩種導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。粘接前的導(dǎo)軌工作表面采用磨削加工，表面粗糙度 提高粘接強(qiáng)度。 最后 ，應(yīng)對(duì)機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測(cè)量，記錄在案 。 伺服電機(jī)的選擇和計(jì)算 滾珠絲杠副支撐方式的選擇 圖 圖 向 支撐方式 單列圓錐滾子軸承這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能也好。所以 擇一對(duì) 單列圓錐滾子軸承。 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 11 頁(yè) 精度選擇 滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機(jī)床 的定位精度 ,在滾珠絲杠精度參數(shù)中 ,其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意 300程變動(dòng)量 1/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。初選 X 向三級(jí)。 絲杠導(dǎo)程 絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為 服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比 i 來(lái)確定 ,基本絲杠導(dǎo)程應(yīng)滿足式 : i （ 式中： 000mm/ 000r/i=1 P=5000/3000= 床改造中取 P 4， 5， 6， 8。 所以取 P=4 根據(jù)類(lèi)比法初步確定絲杠規(guī)格 關(guān)于 根據(jù)類(lèi)比法： 2*K 式中 新選滾珠絲杠公稱(chēng)直徑 25 所以 5*0據(jù)工作臺(tái) 杠的螺紋長(zhǎng) 350計(jì)需要初選滾珠絲杠總長(zhǎng)00珠絲杠的滾珠內(nèi)循環(huán)方式時(shí)滾珠循環(huán)的回路短 、 流暢性好 、 效率高 、 螺母的徑向尺寸較小。選用 雙螺母齒差預(yù)緊 式可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整即可進(jìn)行精密調(diào)整，使用中調(diào)整非常方便。 為了使?jié)L珠絲杠副運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，延長(zhǎng)使用壽命，必須考慮充足的潤(rùn)滑條件。 漢江絲杠廠 已在螺母法蘭外圓上考慮了潤(rùn)滑油孔，供顧客使用。 所以初選 漢江絲杠廠 生產(chǎn)的 列 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 12 頁(yè) 承載能力校核 切削力的計(jì)算 車(chē)床 的用途不同，切削 條件 和切削用量就不同，因此切削力就不同。對(duì)于 專(zhuān)門(mén) 用途的車(chē)床 改造， 應(yīng)根據(jù) 其切削用量按切削力 計(jì)算 公式 計(jì)算 切削力。 對(duì)于變動(dòng)工作用量的車(chē)床改造，用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力。本車(chē)床屬于變動(dòng)工作用量的車(chē)床改造，所以用經(jīng)驗(yàn)公式 切削力之比為公式 削力方向如圖 c=5 （ : .（ 式中， D 為車(chē)床床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑 ( 垂直向的切削力（ N） 進(jìn)給方向上的分力（ N） 吃刀方向上的分力（ N） 圖 削力方向 D=500(001 5 = f=c=p=c= 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 13 頁(yè) 摩擦阻力 溜板箱與導(dǎo)軌為滑動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù) u（ 02）取 u=主切削力壓向?qū)к?，則由式 G+ *u （ 式中 001=（ 200*10+*承載能力 校核 由式 算絲杠的 最大動(dòng)載荷 Q Q= （ 式中 L 為滾珠絲杠的壽命系數(shù)（單位為 1* 610 ） L=60610 其中 H） ,（普通車(chē)床為 5000 10000，數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)電一體化設(shè)備及裝置儀器為 15000，航空機(jī)械為 1000）所以取 T=15000，奠基最大轉(zhuǎn)速 N=3000 為硬度系數(shù)（ 58 時(shí)為 于 55 時(shí)為 為 50時(shí)為 45 時(shí)為 為 8，所以 1.0 載荷系數(shù)（平穩(wěn)或輕沖擊時(shí)為 大沖擊時(shí)為 床屬于中等沖擊所以 Q= 2 0 7 2 *0/15000*3000*60 63 ）（ =據(jù) 漢江絲杠廠 生產(chǎn)的 列 杠額定載荷8639 Q(所以滿足使用 ) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 14 頁(yè) 交流伺服電機(jī)選擇計(jì)算 由于交流伺服電機(jī)比直流伺服電機(jī)有更優(yōu)越的性能、得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)考慮滿足以下五項(xiàng)要求。以使交流伺服電機(jī)的工作性能得以充分發(fā)揮。 加減速時(shí)扭矩初步確定 伺服 電機(jī)型號(hào) (1) 求 等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 里選用快速定位速度 5m/000r/00杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 41L 4_10 =42 *40* 4_10 = =4_10 （ m ） 設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為4_10 （ m ） 則等效到 電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： =241 *200*(5/3000)2 + 4_10 （ m ） (2) 絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算。 由于絲杠承受軸向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力矩。但由于滾珠 絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對(duì)于其他負(fù)載力矩小的多，故一般不與考慮。 (3) 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 。 = 0/*1 i= 03000/5* =m) (4)啟動(dòng)慣性阻力矩 以最不利于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的快進(jìn)速度計(jì)算，設(shè)啟動(dòng)加速或制動(dòng)時(shí)間為 t= ,取加速曲線為等加（減）速梯形曲線，故角加速度為 t （ 60/3000*2 m =314（ 1/s） 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 15 頁(yè) m=1/ 2/1s ） T=m =4_10 *m) (5) 電機(jī) 輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 T =T+ （ T =m) (6)上述計(jì)算均沒(méi)考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，并且在車(chē)削時(shí)，由于材料的不均勻等因素的影響，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然 增大等引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)一般在 安全系數(shù) K=擇機(jī)械傳動(dòng)總效率 = 1T =KT / =選三菱公司生產(chǎn)的 3（ 號(hào) (與之相配的伺服放大器型號(hào) )其額定轉(zhuǎn)矩為 m)大于 1T ， 所以滿足要求。 最高轉(zhuǎn)速校核 快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速必須嚴(yán)格限制在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。 * 310 （ 式中 N 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 , r/ 快速行程中電機(jī)轉(zhuǎn)速 , r/ m 工作臺(tái) (或刀架 ) 快速行程速度 , m/i 系統(tǒng)傳動(dòng)比 , i= N 電機(jī) /P 絲杠螺距 , 3000， V m =5， i=1， P=4 N=（ 5/4） * 310 =1250 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 教務(wù)處 第 16 頁(yè) 所以滿足要求。 電機(jī)軸上的負(fù)載慣量 校核 轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量 負(fù)載慣量應(yīng)限制在 電機(jī)慣量之內(nèi) 3（ 號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4_10 （ m ） 則等效到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： =4_10 （ m ） 4_10 * 所以滿足要求。 滾珠絲杠副支撐方式