12機制對口課程設計：C616型一般車床名目序言 3\l“_TOC_250000“一、設計方案確實定 4〔一〕設計任務 4〔二〕總體設計方案確實定 4二、機械局部改造與設計 4〔一〕縱向進給系統的設計與計算 4〔二〕橫向進給系統的設計與計算 10三、步進電機的選擇 13〔一〕步進電機選用的根本原則 13〔二〕步進電機的選擇 14四、機床導軌改造 15五、自動轉位刀架的選用 16六、經濟型數控機床改造時數控系統的選用 17七、典型零件的工藝設計及應用程序的編制 18〔一〕工藝分析 18〔二〕工作坐標系的設定 19〔三〕手動鉆孔 19〔四〕編制加工程序 19小結 21一、設計方案確實定C616型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的一般車床。實踐證明，把這種車床改造為數控車床，已經收到了良好的經濟效果。〔一〕設計任務C616一般車床進展數控改造。利用微機對縱橫進給系統進開放環把握0.005mm/脈沖，驅動元件承受步進電機，傳動系統承受滾珠絲杠副，刀架承受自動轉位刀架。(二)總體設計方案確實定由于是經濟型數控改造，所以在考慮具體方案時，根本原則是在滿足使用要求的前提下，對機床的改動盡可能削減，以降低本錢.C616車床有關資料以及數控車床的改造閱歷，確定總體方案為:承受微機對數據進展計算處理，由I/O接口輸出步進脈沖。經一級齒輪減速后,帶動滾珠絲杠轉動，從而實現縱向、橫向進給運動。二、機械局部改造設計與計算縱向進給系統的設計右端。縱向進給系統的設計計算條件：工作臺重量： W=80kgf=80N(依據圖紙粗略計算)時間常數：T=25ms滾珠絲杠根本導程：L0=6mm行程： 脈沖當量： δp=0.01mm/step步距角： α=0.75°/step快速進給速度： 切削計算 由〈機床設計手冊〉可知，切削功率Nc=NηK式中 N——電機功率，查機床說明書，N=4KW；取η=0.65；K——進給系統功率系數，取為K=0.96。則：又由于

Nc=4×0.65×0.96=2.496KWFvNC= Z6120FZ=

6120NCv所以式中。主切削力FZ=152.76(kgf)=1527.6(N)pFzFZ=CFz ax fYFz pFz查表得： CFz=188kgf/mm21880MpaXFz=1 YFz=0.75 KFz=1FZ如表〔1〕所示：ap(mm)222888表〔ap(mm)222888f(mm)0.20.30.40.20.30.4FZ(N)112515241891168722872837ap=2mm,f=0.3mm，以此參數做為下面計算的依據。FX=〔0.1～0.6〕FZ FZ=(0.15～0.7)FZ?。篎X=0.5FZ=0.5×1527.6=763.8NFY=0.6FZ=0.6×1527.6=916.5N滾珠絲杠設計計算綜合導軌車床絲杠的軸向力：P=KFX+f′(FZ+W)式中0.16。則P=1.15×763.8+0.16×(1527.6+800)=1250.8N強度計算：60nT壽命值 L1=

1i106n fn1= 主

=1000vfL0 DL0取工件直徑 查表得TI=15000h則：n=10001000.3=20r/min1 806L=602015000=181 106最大動負載 Q=3LPf f1 w H查表得： 運轉系數fw=1.2 硬度系數fH=1則318Q= ×1.2×1318FC1B系列，滾珠絲杠直徑為φ32mm,FC1B32×6—5—E2，其額定動10689N，所以強度足夠用。2〕η為：η= tgvtg(v)式中 摩擦角ψ=10′ γ=3°25′則η= tg325tg(32510)3)P引起的導程的變化量△L1

=±PL0EF式中 L0=6mm=0.6cm；E=20.6×166N/cm2。滾珠絲杠截面積

d 2.8031)2π=〔 〕2×3.14則

2 20.6 20.6 106 ( )22

=±5.9×10-6㎝滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量△L2很小,可無視,即：△L=△L1。所以：導程變形總誤差△為100 100△= L= ×5.9×10-6=9.8μm/mL 0.60E級精度絲杠允許的螺距誤差〔1m長〕15μm/m，故剛度足夠。支承方式不變，所以穩定性不存在問題。1〕有關齒輪計算傳動比Li=360P

= 0.756 =1.253600.01故取 Z1=32mm Z2=40m=2mm b=20mm α=20°d1=mZ1=2×32=64mmd2=mZ2=2×40=80mmdα1=d1+2ha*=68mmdα2=d2+2ha*=84mmα=d1d2=6480=72㎜2 2轉動慣量計算工作臺質量折算到電機軸上的轉動慣量：J1=(

180p

1800.01)2W=( )2×80=0.468㎏·23.140.752絲杠的轉動慣量：JS=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×3.24×140.32齒輪的轉動慣量：JZ1=7.8×10-4×6.44×2=2.617㎏·2=26.17N·2JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39㎏·2=63.9N·2因此,總的轉動慣量：J=1(J+J )+J +Ji2 S

Z1 1= 1 (11.475+6.39)+2.617+0.4681.252=14.519㎏·2=145.19N·23〕所需轉動力矩計算快速空載啟動時所需力矩M=Mamax＋Mf＋M0最大切削負載時所需力矩M=Mat＋Mf＋M0＋Mt快速進給時所需力矩M=Mf＋M0式中 Mamax ——空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩；Mf ——折算到電機軸上的摩擦力矩；M0 ——由于絲杠預緊所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩；Mat ——切削時折算到電機軸上的加速度力矩；Mt ——折算到電機軸上的切削負載力矩。Jn

×10-4N·m當n=nmax時 Mamax=Mav i 20231.25nmax=

maxL

= =416.7r/min6Mamax=

014.519416.79.60.025

f·㎝時 Ma=Mat1000vn f D

10001000.31.25nt=

主i= = =24.88r/minL L 3.148060 0Mat=

14.51924.889.60.025

f·㎝FL fL0 Mf0

2i=20i當η0=0.8 f′=0.16時M= 0.16800.6 =1.223f·㎝f 0.81.25M0

F LX 0(1-η02)

2i=0.9時預加載荷

10P03Fx則：0F L(1

2) 76.380.6(10.92)0XM0=0X

6i

=63.140.81.25

=0.462f·㎝=4.62N·㎝FL 0.60 Mt0

=

f·㎝=72.97N·㎝所以,快速空載啟動時所需力矩：M=Mamax＋Mf＋M0f·㎝=274.05N·㎝切削時所需力矩：M=Mat＋Mf＋M0＋Mtf·㎝=105.18N·㎝快速進給時所需力矩：f·㎝=16.85N·㎝由以上分析計算可知：Mmax發生在快速啟動時，N·㎝(二)橫向進給系統的設計和計算橫向進給系統的設計,一般是步進電機經減速后驅動滾珠起來，以保證其同軸度，提高傳動精度。橫向進給系統的設計和計算果。條件：工作臺重〔依據圖紙粗略計算〕W=30㎏f=300N時間常數T=25ms滾珠絲杠根本導程行程L0=4㎜S=190㎜左旋脈沖當量 δp=0.005㎜/step步距角 α=0.75°/step快速進給速度 vmax=1m/min切削力計算 取1/2，則切削力約為縱向的1/2㎏f=763.8N在切斷工件時：FZ=0.5×76.38=38.19f=381.9N滾珠絲杠設計計算P=KFy＋f′(Fz＋W)取K=1.4 f′=0.2則壽命值

P=1.4×38.19＋0.2(76.38＋30)=74.74f=747.4N60nT 601515000L1=

11= =13.5106 106最大動負載Q=

f f P=3L3L1

1.2174.74=213.55f=2135.5N313.5FC1B系列，滾珠絲杠公稱直徑為φ20㎜，型號為FC1B20×4—5—E2左，其313.5γ=3°38′，摩擦角ψ=10′則傳動效率η= tg

tg338

=0.956tg() tg(33810)剛度驗算：滾珠絲杠受工作負載P引起的導程的變化量

PL0=± 74.74100.44

5.96×10-6㎝EF 3.1420.61061.76192滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量△L2很小，可無視，即：△L=△L1所以導程變形總誤差為 △= L 5.96 106 14.9mL 0.40查表知E級精度絲杠允許的螺旋誤差〔1m長〕為15μm/m，故剛度足夠。4〕穩定性驗算：由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑一樣，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，所以穩定性增加，故不再驗算。1〕有關齒輪計算L 0.754 5傳動比 i=360p

3600.005

1.673故取 Z1=18 Z2=30m=2㎜ b=20㎜ α=20°1 d1=36㎜ d2=20㎜d =40㎜ d =641 α αa=48㎜2)傳動慣量計算工作臺質量折算到電機軸上的轉動慣量：180

1800.005 1J1=(

p)2W(3.140.75)2

30100

0.0439㎏·2絲杠的轉動慣量：㎏·2齒輪的轉動慣量：㎏·2㎏·2因此，總的轉動慣量：1 J= (J J )J J ( )2(0.6242.022)0.2020.04391 i2 S Z2 Z1 1 5=1.258㎏·23〕所需轉動力矩計算nmax=

v maxL0

10005 34

416.7r/minMamax=

Jnmax

1.258416.7104 1040.2184N·m=2.23f·㎝9.6T 9.60.025n f 1000vfi 10001000.155nt=

主1L0

DL0

=33.17r/min3.146043Mat=

33.170.025

104=0.0174N·m=0.1775f·㎝FLMf= 0 0=

f

L00.2300.430.287f·㎝=0.028N·m2i 2i 23.140.85FL0 YY

38.190.432M0=

)

㎝=0.011N