Φ430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+PDF圖】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目: 學(xué) 生 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院二O一三年五月畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目: 學(xué) 生 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院二O一三年五月蘭 州 理 工 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 班 級(jí) 職 稱 一 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)460mm數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)550mm數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)600mm數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)二 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)1、主要技術(shù)參數(shù):床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑(主參數(shù)mm)320430460500550600630最大工件長(zhǎng)度(第二主參數(shù),mm)700100012001500160017001800最大加工長(zhǎng)度/mm65090010001400150016001700主傳動(dòng)調(diào)速范圍rmin-140/80010/140020/120020/125025/125030/145030/14502、主傳動(dòng)采用交、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī),并可無(wú)級(jí)調(diào)速。3、X軸(橫向)、Z軸(縱向)為微機(jī)控制,采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),滾珠絲杠傳動(dòng),X軸(橫向)脈沖當(dāng)量0.005mm/脈沖,Z軸(縱向)脈沖當(dāng)量0.010mm/脈沖。4、刀架采用四方回轉(zhuǎn)刀架、六角回轉(zhuǎn)刀架6、定位精度:0.03mm7、重復(fù)定位精度:0.015mm8、實(shí)現(xiàn)功能:車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工9、操作要求:起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、單步運(yùn)行、自動(dòng)循環(huán)、暫停、停止10、工件材料:鋼、鑄鐵11、刀具材料:高速鋼、硬質(zhì)合金三 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量(一)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1、數(shù)控機(jī)床發(fā)展概述 數(shù)控機(jī)床及其特點(diǎn)。 數(shù)控機(jī)床的工藝范圍及加工精度。 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向 。 2、數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)計(jì)算 5、主軸箱裝配圖的設(shè)計(jì)計(jì)算 6、X軸(橫向)、Z軸(縱向)機(jī)械裝配圖的設(shè)計(jì)計(jì)算 7、床鞍、刀架裝配圖的設(shè)計(jì)計(jì)算 8、主軸箱(進(jìn)給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開(kāi)合螺母)的零件圖的設(shè)計(jì)計(jì)算9、機(jī)床硬件電路圖的設(shè)計(jì)(二)、圖紙部分1、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 A0一張 2、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖 A0一張 3、主要部件裝配圖 A0一張4、機(jī)床硬件電路圖 A0一張說(shuō)明:1、第1第2項(xiàng)每個(gè)學(xué)生必須選做。 2、第3項(xiàng)要求每個(gè)學(xué)生按照題目不同設(shè)計(jì)完成不同內(nèi)容。 3、第4項(xiàng)學(xué)生可根據(jù)自身情況選做。4、要求每個(gè)學(xué)生必須至少完成3張A0圖。四 畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求:能按時(shí)獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定的全部?jī)?nèi)容,方案選擇正確,論據(jù)充分,對(duì)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題分析深入,解決合理,有獨(dú)立見(jiàn)解,能很好運(yùn)用所學(xué)理論和提供的資料解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題,能獨(dú)立查閱和正確引用中外文參考資料,說(shuō)明書(shū)文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計(jì)算準(zhǔn)確,圖面整潔。五、 進(jìn)程安排序號(hào)主 要 任 務(wù)預(yù)定完成日期時(shí)間備注1查閱文獻(xiàn),收集資料1周2工廠調(diào)研、參觀1周3機(jī)床總體方案圖1.5周4機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1.5周5主軸箱裝配圖2周5進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖2周5尾座、刀架裝配圖2周6機(jī)床硬件電路圖1周7設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1周六、主要參考文獻(xiàn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)張新義主編 機(jī)械工業(yè)出版社新編機(jī)床數(shù)控技術(shù) 任玉田主編 北京理工大學(xué)出版社機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 上海紡織工學(xué)院等主編 上??茖W(xué)技術(shù)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 陳嬋娟主編 化學(xué)工業(yè)出版社5畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目:430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì) 學(xué) 生 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院二零一三年十月畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目:430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì) 學(xué) 生 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院二零一三年十月蘭 州 理 工 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 胡世軍 班 級(jí) 職 稱 副教授 一 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)320mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)430mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)460mm數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)460mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)500mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)550mm數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)550mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)600mm數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)600mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及液壓尾座設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)630mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)二、主要設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)1、 X軸(橫向)、Z軸(縱向)改為微機(jī)控制,采用步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),滾珠絲杠傳動(dòng)。其中X軸(橫向)脈沖當(dāng)量:0.005mm/脈沖,Z軸(縱向)脈沖當(dāng)量:0.010mm/脈沖。2、 實(shí)現(xiàn)功能:車削外圓、端面、圓弧、圓錐及螺紋加工3、 操作要求:起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、單步運(yùn)行、自動(dòng)循環(huán)、暫停、停止4、 采用回轉(zhuǎn)刀架及液壓尾座5、 其余參數(shù)見(jiàn)原機(jī)床三、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量(一) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 一份0.81.0萬(wàn)字(二)、 圖紙部分 1、普通車床數(shù)控化改造總體方案圖 A0一張2、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 A0一張3、主要部件裝配圖(主軸箱等) A0一張4、數(shù)控機(jī)床硬件電路圖 A0一張(選做)四 畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求: 能按時(shí)獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定的全部?jī)?nèi)容,方案選擇正確,論據(jù)充分,對(duì)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題分析深入,解決合理,有獨(dú)立見(jiàn)解,能很好運(yùn)用所學(xué)理論和提供的資料解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題,能獨(dú)立查閱和正確引用中外文參考資料,說(shuō)明書(shū)文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計(jì)算準(zhǔn)確,圖面整潔。五、 進(jìn)程安排序號(hào)主 要 任 務(wù)時(shí)間備注1查閱文獻(xiàn)、調(diào)研、收集資料、實(shí)習(xí)0.5周2總體方案圖 1.0周3機(jī)床尺寸聯(lián)系圖2.5周4主要部件裝配圖 2.5周5編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1.0周6準(zhǔn)備答辯0.5周六.主要參考文獻(xiàn)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 陳嬋娟主編 化學(xué)工業(yè)出版社經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)張新義主編 機(jī)械工業(yè)出版社新編機(jī)床數(shù)控技術(shù) 任玉田主編 北京理工大學(xué)出版社機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 上海紡織工學(xué)院等主編 上??茖W(xué)技術(shù)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社7、 設(shè)計(jì)書(shū)的裝訂及格式 裝訂必須采用橫向翻頁(yè)方式。內(nèi)容順序?yàn)椋悍饷?,任?wù)書(shū),目錄,中文摘要,中文關(guān)鍵詞,引言,正文,結(jié)論(計(jì)算結(jié)果),參考文獻(xiàn),致謝。摘 要 本課題研究的主要目的是設(shè)計(jì)出與430mm臥式數(shù)控車床相匹配的液壓尾座系統(tǒng),本課題將以其尾座為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)出符合該車床的液壓尾座。為了完成本課題的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)之前的準(zhǔn)備工作必須做好,首先是搜集和分析資料,主要包括國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀;液壓技術(shù)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本資料;同等機(jī)床液壓尾座的圖紙和資料等。其次是初步確定液壓尾座的總體布局,包括配置形式、液壓系統(tǒng)的布置及選擇液壓能源及相應(yīng)的配套元件等。最后主要是關(guān)于尾座的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞: 數(shù)控機(jī)床 尾座 液壓系統(tǒng) 液壓缸 設(shè)計(jì) 校核目 錄第1章 緒論11.1數(shù)控機(jī)床及其特點(diǎn)11.2數(shù)控機(jī)床的工藝范圍及加工精度11.3 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析21.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向3第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較62.1 總體方案比較62.2 數(shù)控車床方案確定6第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較72.1 總體方案比較72.2設(shè)計(jì)要求82.3 數(shù)控車床方案確定102.4機(jī)床設(shè)計(jì)的總體任務(wù)112.5運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案確定112.5.1伺服系統(tǒng)的選擇112.5.2傳動(dòng)方式的選擇122.6數(shù)控系統(tǒng)軟硬件總體設(shè)計(jì)122.7數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)132.8數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)13第3章 確定切削用量及選擇刀具143.1刀具選擇143.2切削用量確定143.3切削三要素153.4加工精度和表面粗糙度153.5刀具材料18第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)計(jì)算194.1 參數(shù)的確定194. 2 傳動(dòng)設(shè)計(jì)214.3轉(zhuǎn)速圖的擬定23第5章 尾座部分的設(shè)計(jì)265.1尾座套筒的設(shè)計(jì)275.2尾座體的設(shè)計(jì)285.3尾座頂尖的設(shè)計(jì)285.4液壓缸的設(shè)計(jì)285.5尾座導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)295.6尾座孔系設(shè)計(jì)295.6.1配合305.6.2套筒孔的設(shè)計(jì)305.6.3孔和鍵的設(shè)計(jì)305.7撓度、轉(zhuǎn)角、液壓缸內(nèi)徑、鎖緊力的計(jì)算及校核315.7.1撓度的計(jì)算325.7.2轉(zhuǎn)角的計(jì)算325.7.3壓板處螺栓直徑的校核335.7.4液壓缸內(nèi)徑的校核335.7.5尾座鎖緊力的驗(yàn)算34第6章 尾座精度的設(shè)計(jì)356.1表面粗糙度的確定356.2尾座與機(jī)床形位公差的確定356.3底面及立導(dǎo)向面形位公差的確定36第7章 電路控制原理圖設(shè)計(jì)377.1硬件電路設(shè)計(jì)377.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)377.1.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的功能377.2關(guān)于各線路元件之間線路連接387.4 關(guān)于電路原理圖的一些說(shuō)明39總結(jié)43參考文獻(xiàn)44致 謝4546第1章 緒論1.1數(shù)控機(jī)床及其特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床是一種高效能自動(dòng)加工機(jī)床,是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。與普通機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床具有如下一些優(yōu)點(diǎn):數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、支承部件、分度臺(tái)等部分組成。傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是把運(yùn)動(dòng)和力由動(dòng)力源傳遞給機(jī)床執(zhí)行件,而且要保證傳遞過(guò)程中有良好的動(dòng)態(tài)特性。傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中,經(jīng)常受到激振力和激振力矩的作用,使傳動(dòng)系統(tǒng)的軸組件產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng),從而影響機(jī)床的工作性能。隨著機(jī)床切削速度的提高和自動(dòng)化方向的發(fā)展,傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成越來(lái)越簡(jiǎn)單,但對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)性能的要求卻越來(lái)越高,從而使傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求,這樣,各種設(shè)計(jì)理論的研究和使用就得到了迅猛的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動(dòng)化機(jī)床,其加工過(guò)程中的動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)位置及輔助功能,都是通過(guò)數(shù)字信息自動(dòng)控制的,操作者在加工過(guò)程中無(wú)法干預(yù),不能像在普通機(jī)床上加工零件那樣,對(duì)機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和裝配的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行人為補(bǔ)償,所以數(shù)控機(jī)床幾乎在任何方面均要求比普通機(jī)床設(shè)計(jì)得更為完善,制造得更為精密。為滿足高精度、高效率、高自動(dòng)化程度的要求,數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已形成自己的獨(dú)立體系,在這一結(jié)構(gòu)的完善過(guò)程中,數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)了不少完全新穎的結(jié)構(gòu)及元件。與普通機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)有許多特點(diǎn)。1.2數(shù)控機(jī)床的工藝范圍及加工精度隨著機(jī)械制造生產(chǎn)模式的演變,對(duì)機(jī)械制造裝備提出了不同的要求.在50年代“剛性”生產(chǎn)模式下,通過(guò)提高效率,自動(dòng)化程度,進(jìn)行單一或少品種的大批量生產(chǎn),以“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”實(shí)現(xiàn)降低成本和提高質(zhì)量的目的。從90年代開(kāi)始,為了對(duì)世界生產(chǎn)進(jìn)行快速響應(yīng),逐步實(shí)現(xiàn)社會(huì)制造資源的快速集成,要求機(jī)械制造裝備的柔性化程度更高,采用擬實(shí)制造和快速成形制造技術(shù)。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都非常注重機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展,為了用先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備制造業(yè),機(jī)械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。對(duì)比之下,我國(guó)目前機(jī)械制造業(yè)的裝備水平還比較落后,表現(xiàn)在大部分工廠的機(jī)械制造裝備基本上是通用機(jī)床加專用工藝裝備,數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重還非常低,導(dǎo)致“剛性”強(qiáng),更新產(chǎn)品速度慢,生產(chǎn)批量不宜太小,生產(chǎn)品種不宜過(guò)多;自動(dòng)化程度基本上還是“一個(gè)工人,一把刀,一臺(tái)機(jī)床”,導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率低下,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 因此,要縮小我國(guó)同工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,我們必須在機(jī)械制造裝備方面大下功夫,其中最重要的一個(gè)方面就是增加數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重。數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向六個(gè)方面:智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國(guó)和瑞士的機(jī)床精度最高,綜合起來(lái),德國(guó)的水平最高,日本的產(chǎn)值最大。美國(guó)的機(jī)床業(yè)一般。中國(guó)大陸、韓國(guó)。臺(tái)灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言,我們應(yīng)該能進(jìn)世界前4名。數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開(kāi)關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠商是:日本發(fā)那客、德國(guó)西門子、日本三菱;其余還有法國(guó)扭姆、西班牙凡高等。國(guó)內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國(guó)內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。 華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速,軟件水平相當(dāng)不錯(cuò),但差就差在電器硬件上,故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍,但機(jī)床的硬件方面不行,質(zhì)量精度一般。目前國(guó)內(nèi)一些大廠還沒(méi)有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠的簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)也不錯(cuò)。 我們國(guó)家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)床精度 1.機(jī)械加工機(jī)床精度分靜精度、加工精度(包括尺寸精度和幾何精度)、定位精度、重復(fù)定位精度等5種。 2.機(jī)床精度體系:目前我們國(guó)家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系:德國(guó)VDI標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo)GB,國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)差不多。3.看一臺(tái)機(jī)床水平的高低,要看它的重復(fù)定位精度,一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計(jì)法),就是一臺(tái)高精度機(jī)床,在0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計(jì)法)以下,就是超高精度機(jī)床,高精度的機(jī)床,要有最好的軸承、絲杠。4.加工出高精度零件,不只要求機(jī)床精度高,還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。1.3 數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析目前世界著名機(jī)床廠商在我國(guó)的投資情況 1. 2000年,世界最大的專業(yè)機(jī)床制造商馬扎克(MAZAK)在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機(jī)床公司”的機(jī)床公司,生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯(cuò),目前效益良好,年產(chǎn)600臺(tái),目前正在建2期工程,建成后可以年產(chǎn)1200臺(tái)。 2. 2003年,德國(guó)著名的機(jī)床制造商德馬吉在上海投資建廠,目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺(tái)左右。 3. 2002年,日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠合資建廠,年生產(chǎn)能力為1000臺(tái),生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。 4.韓國(guó)大宇在山東青島投資建廠,目前生產(chǎn)能力不知。 5.臺(tái)灣省的著名機(jī)床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠,年生產(chǎn)能力800臺(tái)。民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況 1.浙江日發(fā)公司,2000年投產(chǎn),生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺(tái)。 22004年,浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠商海天公司投資生產(chǎn)機(jī)床,主要是從日本引進(jìn)技術(shù),目前剛開(kāi)始,起點(diǎn)比較高。 32002年,西安北村投產(chǎn),名字象日本的,其實(shí)老板是中國(guó)人,采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床,水平相當(dāng)不錯(cuò)。軍工企業(yè)技情況 軍工企業(yè)得到國(guó)家撥款開(kāi)始于當(dāng)年“大使館被炸”,后來(lái)臺(tái)灣阿扁上臺(tái)后,大規(guī)模技開(kāi)始了,軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技高峰,我們很多軍工企業(yè)開(kāi)始停止購(gòu)買普通設(shè)備。尤其是近3年來(lái),我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國(guó)內(nèi)機(jī)床廠哪里采購(gòu)了大批普通數(shù)控機(jī)床,國(guó)內(nèi)機(jī)床廠商為了迎接這次大技,也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù),爭(zhēng)取軍工企業(yè)的高端訂單。 聽(tīng)在軍工企業(yè)的朋友講,阿扁如果再能“頂”三年,我們的整體水平會(huì)上一個(gè)臺(tái)階。 其實(shí),胡錦濤總書(shū)記掌權(quán)以來(lái),已經(jīng)把國(guó)防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上,他說(shuō),我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國(guó)防能力,相信再過(guò)10年,隨著我國(guó)國(guó)防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展,我們國(guó)家會(huì)誕生世界水平的機(jī)床制造商,也將會(huì)超越日本,成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)。1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心,是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化的基礎(chǔ)。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。 隨著柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟,對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床信息化正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。 高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo),它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前,我國(guó)生產(chǎn)的第六代數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)均采用位數(shù)、頻率更高的處理器,以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度,使得高速運(yùn)算、模塊化及多軸成組控制系統(tǒng)成為可能。同時(shí),新一代數(shù)控機(jī)床將采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu),以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。 智能化。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展將通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行檢測(cè)、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境,快速作出實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策,對(duì)機(jī)床的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。 基于CAD和CAM的數(shù)控編程自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,目前CAD/CAM圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用,是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣,經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理,從而自動(dòng)生成數(shù)控機(jī)床零部件加工程序,以實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動(dòng)編程方式,其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與,直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)獲得,推動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。 一、是高速加工技術(shù)發(fā)展迅速 高速加工技術(shù)發(fā)展迅速,在高檔數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用新的機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù),優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu),采用當(dāng)前數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高性能功能部件,移動(dòng)部件輕量化,減少運(yùn)動(dòng)慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下,從單一的刀具切削高速加工,發(fā)展到機(jī)床加工全面高速化,如數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿浊мD(zhuǎn)發(fā)展到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)、幾十萬(wàn)轉(zhuǎn);快速移動(dòng)速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過(guò)百米;換刀時(shí)間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下,換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應(yīng)用高速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時(shí)間和輔助時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。二、是精密加工技術(shù)有所突破通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化,數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化,高精度功能部件的采用和溫度、振動(dòng)誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用等,從而提高機(jī)床加工的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度,減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍,從1950年至2000年50年內(nèi)提升100倍。目前,精密數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度可以達(dá)到1m,進(jìn)入亞微米超精加工時(shí)代。三、是技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合趨勢(shì)明顯技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢(shì)之一,如工序復(fù)合型車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復(fù)合,跨加工類別技術(shù)復(fù)合金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復(fù)合等,目前已由機(jī)加工復(fù)合發(fā)展到非機(jī)加工復(fù)合,進(jìn)而發(fā)展到零件制造和管理信息及應(yīng)用軟件的兼容,目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過(guò)程集約化管理。技術(shù)集成和復(fù)合形成了新一類機(jī)床復(fù)合加工機(jī)床,并呈現(xiàn)出復(fù)合機(jī)床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。四、是數(shù)字化控制技術(shù)進(jìn)入了智能化的新階段數(shù)字化控制技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:數(shù)字化控制技術(shù)對(duì)機(jī)床單機(jī)控制;集合生產(chǎn)管理信息形成生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制;生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程控制,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)人化工廠的智能化新階段。智能化指工作過(guò)程智能化,利用計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)有機(jī)結(jié)合,對(duì)數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程實(shí)行智能監(jiān)控和人工智能自動(dòng)編程等。加工過(guò)程智能監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)工件裝卡定位自動(dòng)找正,刀具直徑和長(zhǎng)度誤差測(cè)量,加工過(guò)程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監(jiān)控,自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)整、自動(dòng)更換刀具等,智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動(dòng)診斷、報(bào)警、故障顯示等,直至停機(jī)處理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,遠(yuǎn)程故障診斷專家智能系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)具有在線技術(shù)后援和在線服務(wù)后援。人工智能自動(dòng)編程系統(tǒng)能按機(jī)床加工要求對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)加工。在線服務(wù)可以根據(jù)用戶要求隨時(shí)接通INTERNET接受遠(yuǎn)程服務(wù)。采用智能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)與管理信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過(guò)程適應(yīng)控制、誤差補(bǔ)償智能控制、故障自診斷和智能維護(hù)等功能,大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技術(shù)在制造系統(tǒng)上的應(yīng)用,發(fā)展成柔性制造單元和智能網(wǎng)絡(luò)工廠,并進(jìn)一步向制造系統(tǒng)可重組的方向發(fā)展。五、是極端制造擴(kuò)張新的技術(shù)領(lǐng)域極端制造技術(shù)是指極大型、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術(shù)。極端制造技術(shù)是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向。重點(diǎn)研究微納機(jī)電系統(tǒng)的制造技術(shù),超精密制造、巨型系統(tǒng)制造等相關(guān)的數(shù)控制造技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)的數(shù)控機(jī)床研制,如微型、高精度、遠(yuǎn)程控制手術(shù)機(jī)器人的制造技術(shù)和應(yīng)用;應(yīng)用于制造大型電站設(shè)備、大型艦船和航空航天設(shè)備的重型、超重型數(shù)控機(jī)床的研制;IT產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)的發(fā)展需要超精細(xì)加工和微納米級(jí)加工技術(shù),研制適應(yīng)微小尺寸的微納米級(jí)加工新一代微型數(shù)控機(jī)床和特種加工機(jī)床;極端制造領(lǐng)域的復(fù)合機(jī)床的研制等。第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較2.1 總體方案比較總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇,以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。數(shù)控車床后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位,兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此,數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,在保證一定加工精度的前提下,應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,降低成本。因此,進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。比較項(xiàng)目方案一方案二確定后的方案具體原因主軸箱分級(jí)變速采用調(diào)速電機(jī)+齒輪傳動(dòng)采用三相異步電機(jī)+減速器方案一變速級(jí)數(shù)比較多滿足多種加工需要,也符合任務(wù)書(shū)要求進(jìn)給機(jī)構(gòu)滾珠絲杠+步進(jìn)電機(jī)滾珠絲杠+伺服電機(jī)方案一脈沖當(dāng)量步進(jìn)電機(jī)控制的準(zhǔn)確刀架四工位回轉(zhuǎn)刀架六工位回轉(zhuǎn)刀架都可以各有各的好處尾座液壓尾座手動(dòng)普通尾座液壓尾座可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)調(diào)整方便數(shù)控系統(tǒng)8位單片機(jī)16位單片機(jī)方案一基本需求可以滿足2.2 數(shù)控車床方案確定(1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了保證主軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)有準(zhǔn)確的定位,安裝主傳動(dòng)的定位檢測(cè)裝置。采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置,利用磁力傳感器檢測(cè)定位。只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào),主軸就可以準(zhǔn)確的定位。這種磁力傳感器的工作原理是,在主軸上裝上永磁鐵和主軸一起旋轉(zhuǎn),在距離磁鐵l-2mm的旋轉(zhuǎn)軌跡外,固定一個(gè)磁傳感器,當(dāng)傳感器發(fā)出信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大,由定向電路使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確的停止在規(guī)定的周向位置上。將主傳動(dòng)采用變頻交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速。低檔轉(zhuǎn)速為270-1500r/min,高檔轉(zhuǎn)速為1500-4500r/min,在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。與原立式車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)相比比較簡(jiǎn)單,這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān),省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu),主傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng),通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)它的調(diào)速。(2) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給采用滾珠絲杠,并由齒輪箱與滾珠絲杠連接,使機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)部分具有高靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度;運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦因數(shù)小,傳動(dòng)無(wú)間隙;功率大;便于操作和維修。,其定位精度為0.01mm,重復(fù)定位精度為0005mm。 (3) 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用AT89C58單片機(jī)控制系統(tǒng)。采用模塊化設(shè)計(jì)方案,從總體上分為人機(jī)界面模塊、坐標(biāo)進(jìn)給模塊、變頻調(diào)速控制模塊、串行通信模塊、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及基于89C58單片機(jī)的主控模塊。利用變頻調(diào)速的原理,設(shè)計(jì)主軸的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速系統(tǒng);通過(guò)插補(bǔ)算法,實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確定位以便達(dá)到工件的精確度;通過(guò)鍵盤和顯示模塊,實(shí)現(xiàn)程序的編輯和顯示;通過(guò)其他輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能的完善化。第2章 數(shù)控機(jī)床總體方案的制訂及比較2.1 總體方案比較總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇,以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。數(shù)控車床后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位,兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此,數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,在保證一定加工精度的前提下,應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,降低成本。因此,進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。比較項(xiàng)目方案一方案二確定后的方案具體原因主軸箱分級(jí)變速采用調(diào)速電機(jī)+齒輪傳動(dòng)采用三相異步電機(jī)+減速器方案一變速級(jí)數(shù)比較多滿足多種加工需要,也符合任務(wù)書(shū)要求進(jìn)給機(jī)構(gòu)滾珠絲杠+步進(jìn)電機(jī)滾珠絲杠+伺服電機(jī)方案一脈沖當(dāng)量步進(jìn)電機(jī)控制的準(zhǔn)確刀架四工位回轉(zhuǎn)刀架六工位回轉(zhuǎn)刀架都可以各有各的好處尾座液壓尾座手動(dòng)普通尾座液壓尾座可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)調(diào)整方便數(shù)控系統(tǒng)8位單片機(jī)16位單片機(jī)方案一基本需求可以滿足2.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)參數(shù)包括車床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)?,F(xiàn)列出430mm臥式車床的技術(shù)數(shù)據(jù):名稱 技術(shù)參數(shù) 在床身上 430mm工件最大直徑在刀架上 225mm頂尖間最大距離 650;900;1400;1900mm 公制螺紋 mm 1-12(20種)加工螺紋范圍 英制螺紋 t/m 2-24(20種) 模數(shù)螺紋 mm0.25-3(11種) 徑節(jié)螺紋 t/m7-96(24種) 最大通過(guò)直徑 48mm 孔錐度莫氏6# 主軸 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 24 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍101400r/min 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)12 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍14-1580r/min縱向級(jí)數(shù)64進(jìn)給量縱向范圍0.028-6.33mm/r橫向級(jí)數(shù)64橫向范圍0.014-3.16mm/r 滑板行程 橫向320mm縱向650;900;1400;1900mm 最大行程140mm 刀架最大回轉(zhuǎn)角 90刀杠支承面至中心的距離26mm刀杠截面BH2525mm頂尖套莫氏錐度5#尾座橫向最大移動(dòng)量10mm外形尺寸 長(zhǎng)寬高241810001267mm 圓度 0.01mm工作精度圓柱度200:0.02 平面度0.02/300mm表面粗糙度Ra1.6-3.2m 主電動(dòng)機(jī)7.5kw電動(dòng)機(jī)功率總功率7.84kw改造設(shè)計(jì)參數(shù)如下:最大加工直徑 在床面上 430mm 在床鞍上225mm最大加工長(zhǎng)度 1000mm快進(jìn)速度 縱向2.4m/min 橫向1.2m/min最大切削進(jìn)給速度 縱向0.5m/min 橫向0.25m/min溜板及刀架重力 縱向800N 橫向600N 代碼制ISO脈沖分配方式 逐點(diǎn)比較法輸入方式 增量值、絕對(duì)值通用控制坐標(biāo)數(shù) 2脈沖當(dāng)量 縱向0.01mm/脈沖 橫向0.005mm/脈沖機(jī)床定位精度0.015mm刀具補(bǔ)償量 0mm-99.99mm進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向0.15mm橫向 0.075mm自動(dòng)升降速性能 有2.3 數(shù)控車床方案確定(1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了保證主軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)有準(zhǔn)確的定位,安裝主傳動(dòng)的定位檢測(cè)裝置。采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置,利用磁力傳感器檢測(cè)定位。只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào),主軸就可以準(zhǔn)確的定位。這種磁力傳感器的工作原理是,在主軸上裝上永磁鐵和主軸一起旋轉(zhuǎn),在距離磁鐵l-2mm的旋轉(zhuǎn)軌跡外,固定一個(gè)磁傳感器,當(dāng)傳感器發(fā)出信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大,由定向電路使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確的停止在規(guī)定的周向位置上。將主傳動(dòng)采用變頻交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速。低檔轉(zhuǎn)速為270-1500r/min,高檔轉(zhuǎn)速為1500-4500r/min,在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。與原立式車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)相比比較簡(jiǎn)單,這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān),省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu),主傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng),通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)它的調(diào)速。(2) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給采用滾珠絲杠,并由齒輪箱與滾珠絲杠連接,使機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)部分具有高靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度;運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦因數(shù)小,傳動(dòng)無(wú)間隙;功率大;便于操作和維修。,其定位精度為0.01mm,重復(fù)定位精度為0005mm。 (3) 數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用AT89C58單片機(jī)控制系統(tǒng)。采用模塊化設(shè)計(jì)方案,從總體上分為人機(jī)界面模塊、坐標(biāo)進(jìn)給模塊、變頻調(diào)速控制模塊、串行通信模塊、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及基于89C58單片機(jī)的主控模塊。利用變頻調(diào)速的原理,設(shè)計(jì)主軸的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速系統(tǒng);通過(guò)插補(bǔ)算法,實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確定位以便達(dá)到工件的精確度;通過(guò)鍵盤和顯示模塊,實(shí)現(xiàn)程序的編輯和顯示;通過(guò)其他輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能的完善化。2.4機(jī)床設(shè)計(jì)的總體任務(wù)進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算:此部分為設(shè)計(jì)計(jì)算部分,用以確定脈沖當(dāng)量,進(jìn)給牽引力,選擇絲杠螺母副,計(jì)算傳動(dòng)效率,確定傳動(dòng)比,選擇伺服電機(jī)等,并繪制設(shè)計(jì)后機(jī)床的總裝配圖及箱體。2.5運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案確定2.5.1伺服系統(tǒng)的選擇伺服系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng):開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置,數(shù)控裝置的控制指令直接通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),然后通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成刀架或工作臺(tái)的位移。這種控制系統(tǒng)由于沒(méi)有檢測(cè)反饋校正,位移精度一般不高,但其控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱全閉環(huán)控制系統(tǒng),其檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床刀架或工作臺(tái)等執(zhí)行部件上,用以直接檢測(cè)這些執(zhí)行部件的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移),并將其與CNC裝置的指令位置(或位移)相比較,用差值進(jìn)行控制。但是,由于很多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)包含在閉環(huán)控制的環(huán)路中,各部件的摩擦性,剛性等都是非線性量,直接影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù),因此,閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)速都有很大難度。所以,閉環(huán)控制系統(tǒng)主要用于精度要求高的場(chǎng)合。半閉環(huán)控制系統(tǒng),它的檢測(cè)元件裝在電機(jī)或者絲杠的端頭,通過(guò)測(cè)量伺服電機(jī)的角位移間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)等執(zhí)行部件的實(shí)際位置(或位移),然后進(jìn)行反饋控制。由于將絲杠螺母副及機(jī)床工作臺(tái)等大慣量環(huán)節(jié)排除在閉環(huán)控制系統(tǒng)之外,不能補(bǔ)償他們的運(yùn)動(dòng)誤差,精度受到影響,但系統(tǒng)穩(wěn)定性有所提高,調(diào)試比較方便、價(jià)格也較全閉環(huán)系統(tǒng)便宜。本次設(shè)計(jì)由于使用步進(jìn)電機(jī),所以可以選擇開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。2.5.2傳動(dòng)方式的選擇為保證設(shè)計(jì)后的數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度及工作臺(tái)的平穩(wěn)性,在設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)努力保證傳動(dòng)系統(tǒng)低摩擦、低慣量、高效率、高剛度。因此在傳動(dòng)系統(tǒng)中注意以下幾點(diǎn):(1) 用低摩擦高精度的傳動(dòng)元件:如滾珠絲杠螺母副,滾動(dòng)導(dǎo)軌。(2) 采用消隙齒輪減小傳動(dòng)間隙。2.6數(shù)控系統(tǒng)軟硬件總體設(shè)計(jì)為了使數(shù)控系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期、可靠、方便地在工業(yè)環(huán)鏡中運(yùn)行,在制定數(shù)控系統(tǒng)總體方案時(shí)必須重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。(1) 加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多,硬件規(guī)模和硬件的制造工藝水平往往是影響可靠性的關(guān)鍵因素。因此,應(yīng)選用高性能的CPU作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心,并盡量用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能。在系統(tǒng)的具體硬件構(gòu)成上,選用可靠性高的工控PC作為數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái),減少自制硬件數(shù)量。此外,在軟件設(shè)計(jì)、電源選用、接插件設(shè)計(jì)與選用、接地與屏蔽設(shè)計(jì)等方面采用強(qiáng)抗干擾、高可靠性的設(shè)計(jì),從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。(2) 提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度。數(shù)控系統(tǒng)的控制精度是保證機(jī)床加工精度的關(guān)鍵。因此,它在數(shù)控系統(tǒng)中處于重要位置。如提高數(shù)控系統(tǒng)的最小分辨率,使用高精度的步進(jìn)電機(jī),采用高速高精度插補(bǔ)算法,提高軌跡生成精度;增強(qiáng)位置環(huán)控制能力;增加補(bǔ)償功能等。(3) 提高使用方便性。提高數(shù)控編程的方便性,是提高數(shù)控系統(tǒng)使用方便性的關(guān)鍵。因此,數(shù)控系統(tǒng)除提供全屏幕編輯進(jìn)行手工編程外,還應(yīng)該配置自動(dòng)編程系統(tǒng),從而大大提高數(shù)控編程的速度和智能化程度,大大方便普通用戶的使用。另外,因?yàn)楝F(xiàn)代工人都比較熟悉個(gè)人計(jì)算機(jī),數(shù)控系統(tǒng)在操作方面應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)鍵盤或與其兼容的薄膜鍵盤等輸入設(shè)備,也可用軟盤、移動(dòng)磁盤、串行通訊、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等輸入零件程序。此外,數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置仿真功能,便于用戶在加工前檢查零件程序的正確性。2.7數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由工控PC硬件平臺(tái)、數(shù)控操作面板(包括LCD顯示器,鍵盤)、數(shù)控接口板卡(工/0板,D/A板)和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。PC硬件平臺(tái)包括工控電源、無(wú)源母板、工控PC主板和軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器等。數(shù)控操作面板上有液晶顯示器和薄膜鍵盤等。數(shù)控接口板卡是計(jì)算機(jī)與外部執(zhí)行裝置間進(jìn)行信息交換和轉(zhuǎn)換的通道,對(duì)內(nèi)通過(guò)無(wú)源母板與工控PC主板相連,對(duì)外通過(guò)屏蔽電纜與驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置相連接。該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行環(huán)節(jié)包括四個(gè)子系統(tǒng):進(jìn)給軸控制與驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng);主軸控制與驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng);開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。主軸控制與驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的功能包括兩方面:主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制,以滿足寬范圍切削速度的要求;主軸轉(zhuǎn)角的精確控制,以滿足加工螺紋時(shí)的主軸與進(jìn)給軸的聯(lián)動(dòng)控制和換刀時(shí)的主軸精確定位控制要求。開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)完成機(jī)床的邏輯順序運(yùn)動(dòng)控制,如主軸起??刂?、刀具交換、工件裝夾、冷卻開(kāi)關(guān)、行程保護(hù)等任務(wù)。開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)與其它模塊相配合,共同完成機(jī)床工作過(guò)程的控制。2.8數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)軟件為實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng),系統(tǒng)中的各任務(wù)在數(shù)控實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)進(jìn)行。(1) 數(shù)控實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它是數(shù)控系統(tǒng)軟件中的核心子系統(tǒng),它對(duì)系統(tǒng)中的資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,對(duì)各任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度,協(xié)調(diào)各模塊的高效運(yùn)行,并輔助完成各任務(wù)間的通訊和信息交換。(2) 信息預(yù)處理。該模塊完成輸入信息譯碼,完成軌跡插補(bǔ)前的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和刀補(bǔ)運(yùn)算。(3) 軌跡插補(bǔ)。它是數(shù)控系統(tǒng)的核心模塊,其任務(wù)是根據(jù)信息預(yù)處理給出的希望軌跡和從檢測(cè)裝置獲得的實(shí)際軌跡信息,實(shí)時(shí)生成機(jī)床各坐標(biāo)軸的移動(dòng)指令,并完成機(jī)床運(yùn)動(dòng)的加減速控制。(4) 運(yùn)動(dòng)控制。該模塊是數(shù)控系統(tǒng)的另一核心模塊,它根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)果,通過(guò)高速算法對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸進(jìn)行高精度位置控制,并完成主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的控制任務(wù)。(5) 加工仿真模塊。該模塊以動(dòng)畫(huà)方式對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,從而在加工前檢驗(yàn)參數(shù)輸入正確性和機(jī)床運(yùn)動(dòng)合理性第3章 確定切削用量及選擇刀具3.1刀具選擇(一)刀具選擇:銑平面:硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀,盡是采用二次走刀。凸臺(tái)、凹槽、箱口面:立銑刀。毛坯表面或粗加工孔:鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀(粗皮刀)。立體型面和變斜角輪廓外形:球刀、環(huán)形刀、錐形刀、盤形刀。(二)原則:安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用和精度高。盡是用較短刀柄,保證剛性。(三)排序原則減少刀具數(shù)量;裝夾一次,盡是加工完;即使刀具規(guī)格相同,粗、精加工刀具分開(kāi);先銑后鉆;精加工,先曲面后二維輪廓;盡可能自動(dòng)換刀。3.2切削用量確定粗:效率;半精、精:質(zhì)量、兼顧效率。1、主軸轉(zhuǎn)速n:根據(jù)線速度v確定:V= 2、切深t:最好是t等于加工余量。3、切寬L:與刀具直徑成正比,與切深成反比。L0.60.9d粗加工:大切深、大進(jìn)給、低切速。精加工:小切深、小進(jìn)給、高切速。3.3切削三要素主軸轉(zhuǎn)速、切削深度、進(jìn)給速度。少切削,快進(jìn)給。3.4加工精度和表面粗糙度1、加工精度:尺寸精度、形狀精度、位置精度。(1)尺寸精度:公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB18001804-97)。IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。新公差等級(jí)與舊公差等級(jí)的對(duì)照及應(yīng)用新公差等級(jí)舊精度等級(jí)加工方法應(yīng)用軸孔IT01IT2無(wú)研磨用于量塊、量?jī)x制造IT3IT4研磨用于精密儀表、精密機(jī)件的光整加工IT51無(wú)研磨、珩磨、精磨、精鉸、精拉用于一般精密配合。IT7IT6在機(jī)床和較精密的機(jī)器、儀器制造中用得最為普遍IT621IT732磨削、拉削、鉸孔、精銑、精鏜、精銑、粉末冶金IT834IT94銑、鏜、銑、刨、插用于一般要求。主要用于長(zhǎng)度尺寸的配合外,如鍵和鍵槽的配合IT105IT116粗銑、粗鏜、粗銑、粗刨、插、鉆、沖壓、壓鑄用于不重要的配合。IT12IT13也用于非配合IT12IT137IT148沖壓、壓鑄用于非配合IT15IT18912鑄、鍛、焊、氣割(2)形狀精度:零件上的線、面要素的實(shí)際形狀相對(duì)于理想形狀的準(zhǔn)確程度。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB11821184-80)規(guī)定了六項(xiàng)形狀公差:直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度。(3)位置公差:零件上點(diǎn)、線、面要素的實(shí)際位置相對(duì)于理想位置的準(zhǔn)確程度。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB11821184-80)規(guī)定了八項(xiàng)位置公差:定向:平行度、垂直度、傾斜度。定位:同軸度、對(duì)稱度、位置度。跳動(dòng):圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)。2、表面粗糙度:表面上微小峰谷高低程度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB3503-83、GB103183、GB131-83) 輪廓算術(shù)平均偏差: Ra 或近似于Ra 微觀不平十點(diǎn)高度: Rz(+) 在常用數(shù)值范圍內(nèi)(Ra0.254.5m,Rz0.125m),在圖樣上應(yīng)優(yōu)先選用Ra。表面粗糙度Ra、Rz允許值及加工方法表表面要求表面特征Ra(m)Rz(m)加工方法舊國(guó)際光潔度級(jí)別代號(hào)第1系列第2系列第1系列第2系列不加工毛坯表面清除毛刺160012501000800630500100400粗加工明顯可見(jiàn)的刀紋80320粗銑粗銑粗刨鉆粗銼16325050200可見(jiàn)刀紋4016023212525100微見(jiàn)刀紋2080316.06312.550半精加工可見(jiàn)加工痕跡1040半精銑精銑精銑精刨粗磨48324.525微見(jiàn)加工痕跡52054163.212.5不見(jiàn)加工痕跡2.5106281.6精加工可辨加工痕跡的方向1.254.5精鉸刮精拉精磨71.0050.84微辨加工痕跡的方向0.633.280.52.50.42.0不辨加工痕跡的方向0.321.690.251.250.21.00精密加工暗光澤面0.160.80精密磨削珩磨研磨超精加工拋光100.1250. 630.10.50亮光澤面0.0800.40110.0630.320.050.25鏡狀光澤面0.0400.20120.0320.160.0250.125霧狀光澤面0.0200.10130.0160.0800.0120.063鏡面0.0100.050鏡面磨削研磨140.0080.0400.0250.0323.5刀具材料碳素工具鋼T10A、T12A:HRC60-64,200-250,V8m/min。合金工具鋼CrWMn、9SiCr:350-400,V10m/min。高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2:HRC62-67,550-600,V30m/min;110W1.5Mo9.5Cr4Vco8、W6Mo5Cr4V2Al:HRC68-70,6004、硬質(zhì)合金:HRA89-93(HRC74-82),850-1000,V100-300m/min。另外,還有新型硬質(zhì)合金、陶瓷材料、人造金剛石、立方氮化硼等。第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)計(jì)算主要技術(shù)參數(shù):床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑(主參數(shù)mm)430最大工件長(zhǎng)度(第二主參數(shù),mm)1000最大加工長(zhǎng)度/mm900主傳動(dòng)調(diào)速范圍rmin-110/14004.1 參數(shù)的確定了解車床的基本情況和特點(diǎn)-車床的規(guī)格系列和類型1. 通用機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此,對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)中的車床是普通型車床,其品種,用途,性能和結(jié)構(gòu)都是普通型車床所共有的,在此就不作出詳細(xì)的解釋和說(shuō)明了。 2.車床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)(GB1582-79,JB/Z143-79)最大的工件回轉(zhuǎn)直徑D是430mm;刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑D1大于或等于215mm;主軸通孔直徑d要大于或等于80mm;主軸頭號(hào)(JB2521-79)是4.5;最大工件長(zhǎng)度L是1800mm;主軸轉(zhuǎn)速范圍是:101400r/min可無(wú)級(jí)調(diào)速. 參數(shù)確定的步驟和方法a) 極限切削速度umaxumin根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮:工序種類 工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。然而,根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選取的值如下:取umax=300m/min; umin=8m/min。b) 主軸的極限轉(zhuǎn)速計(jì)算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑,按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.10.2)D和(0.450.5)D。由于D=430mm,則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為:加工條件硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵件3050硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件150300螺紋(絲杠等)加工鉸孔38 nmax=r/min (2.1) =7581517r/min ,取=1000r/m; nmin=r/min (2.2)在中考慮車螺紋和絞孔時(shí),其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況選取0.1D和50左右。 所以 nmin=32r/min由于轉(zhuǎn)速范圍 R= = =31.25 ;因?yàn)榧?jí)數(shù)Z已知: Z=16級(jí) ?,F(xiàn)以=1.26和=1.41代入R=得R=32和173 ,因此取=1.26更為合適。 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以=1.06的從110000的數(shù)值,因=1.26=,從表中找到nmax=1000r/min,就可以每隔4個(gè)數(shù)值取一個(gè)數(shù),得: 1000,800,630,500,400,315,250,200,160,125,100,80,63,50,40,30。c) 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z和公比 已知 =Rn Rn=且: z=因機(jī)床的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速往往比主軸的大多數(shù)轉(zhuǎn)速高,變速系統(tǒng)以降速傳動(dòng)居多,因此,傳動(dòng)系統(tǒng)中若按傳動(dòng)順序在前面的各軸轉(zhuǎn)速較高,根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式(單位N.m) T=,當(dāng)傳遞功率一定時(shí),轉(zhuǎn)速較高的軸所傳遞的扭矩就較小,在其他條件相同時(shí),傳動(dòng)件(如軸、齒輪)的尺寸就較小,因此,常把傳動(dòng)副數(shù)較多的變速組安排在前面的高速軸上,這樣可以節(jié)省材料,減少傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因此選擇結(jié)構(gòu)式如下: 16=。d) 主電機(jī)功率動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率N,使用的功率實(shí)際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能,滿足生產(chǎn)需要,又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前,確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多,而本次設(shè)計(jì)中采用的是:估算法,它是一種按典型加工條件(工藝種類、加工材料、刀具、切削用量)進(jìn)行估算。根據(jù)此方法,中型車床典型重切削條件下的用量: 根據(jù)設(shè)計(jì)書(shū)表中推薦的數(shù)值: 取 P=7.5kw4. 2 傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法,但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案,就并非十分有效,可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可以參考一下這個(gè)方案。確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)有若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成,各傳動(dòng)組分別有Z1、Z2、Z3個(gè)傳動(dòng)副。即 Z=Z1Z2Z3傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2和3的因子積為合適,即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子:Z=可以有幾種方案,由于篇幅的原因就不一一列出了,在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出,具體的內(nèi)容如下:傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x(2+2+1)+2x(2+1)+1=17個(gè)軸向尺寸 19b傳動(dòng)軸數(shù)目 8根操縱機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單,兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪根據(jù)以上分析及計(jì)算,擬定主軸箱、變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如下:圖二中,第軸至第軸,其結(jié)構(gòu)式為: 4=圖一中,第軸至第軸,機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用分離傳動(dòng),其主要特點(diǎn)是:(1) 在滿足傳動(dòng)副極限傳動(dòng)比的條件下,可以得到較大的變速范圍。(2) 高速由短支傳動(dòng),有助于減少高速時(shí)機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支的尺寸可相對(duì)小些。(3) 變速級(jí)數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受2,3因子的限制,如與部分轉(zhuǎn)速重合的方法配合,幾乎可以得到任意的變速級(jí)數(shù),大大增加了可供選擇方案的數(shù)目。2) 主傳動(dòng)順序的安排16級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組,可以安排成:2x2x2x2,選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí),要考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。在軸上如果安裝摩擦離合器時(shí),應(yīng)減小軸向尺寸,第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不能多,以2為宜,本次設(shè)計(jì)中就是采用的2,一對(duì)是傳向正傳運(yùn)動(dòng)的,另一個(gè)是傳向反向運(yùn)動(dòng)的。 主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響大,因此主軸上齒輪少些為好,最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副選用2,或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。(5) 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排對(duì)于16級(jí)的傳動(dòng)只有一種方案,準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該不只有這一個(gè)方案,可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜,同時(shí)為了滿足設(shè)計(jì)的需要,選擇的設(shè)計(jì)方案是: 16=22x 21+ 22x 21+ 22x 21x28傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致也可以不一致,在此設(shè)計(jì)中,擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序就是一致的。這
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