C616型普通车床说明书

目录定-----------------------------------------------------------------4设-总定--------------------------------------------------------4计------------------------------------------------------------4纵算-----------------------------------------------4横算-----------------------------------------------10择------------------------------------------------------------------13---------------------------------------------------13择---------------------------------------------------------------14造---------------------------------------------------------------------15用------------------------------------------------------------16用------------------------------------17制------------------------------------18析------------------------------------------------------------------------18定------------------------------------------------------------19孔------------------------------------------------------------------------19序------------------------------------------------------------------19---------------------------------------------------------------------------------------21一、设计案的确定型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效果。（一）设计任务本设计任务是对C616普通车床进行数控改造。利用微机对纵横进给系统进行开环控制。纵向脉冲当量为0.01mm/冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。二)总体设计方案的确定由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能减少，以降低成本.根据车床有关资料以及数控车床的改造经验，确定总体方案为采用微机对数据进行计算处理，I/O接口输出步进脉冲。经一级齿轮减速后,动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。二、机械分改造设计计算1．纵向进系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。对车床改造来说，外观不必象产品设计要求那么高，而从改造方便、实用方面来考虑，一般把步进电机放在纵向丝杠的右端。2．纵向进系统的设计计算工作台重量：时间常数：

已知条件：据图纸粗略计算)T=25ms滚珠丝杠基本导程：L=6mm0行程：脉冲当量：步距角：快速进给速度：

S=640mmδpα=0.75°/stepV=2mm/minmax切削计算

由机床设计手册知，切削功率N=NηKc式中

N——电机功率，查机床说明书，N=4KW；η——主传动系统总效率，一般为～0.7取η=0.65；xYxYK——进系统功率系数，取为K=0.96。则：N=4³³c又因为NF=Z

Fv6120Nv

C所以式中v——切削线速度，取v=100m/min。主切削力FZ由金属切削原理可知，主切削力FafKZFzFzFz查表得：

C=188kgf/mm

2

X=1YK=1Fz则可计算F如表（1所示：Z表（1）

F计算结果Zap(mm)f(mm)F(N)Z

20.21125

20.31524

20.41891

80.21687

80.32287

80.42837当F时，切削深度ap=2mm,走刀量，以此参数做为下面计算的依据。Z从〈机床设计手册可知，在一般外圆车削时：F=（0.1～0.6XZ

F～Z

Z取：F=0.5F³XZF=0.6F³YZ滚珠丝杠设计计算综合导轨车床丝杠的轴向力：P=KF+f′(F+W)XZ式中K=1.15，f′～0.18，取为0.16。则P=1.15³³1)强度计算：寿命值

L=1

1i6n1

nf主L0

vf取工件直径则：

mm,查表得T=15000hIn1L=1

10000.32010

=20r/min最大动负载

Q=

3

Lf1w

H查表得：

运转系数

f=1.2w

硬度系数

f=1H则Q=318³³³根据最大动负载Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取B列，滚珠丝杠直径为φ号为FC³5—，其额定动1载荷是10689N，所以强度足够用。2）效率计算：根据械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率η为：η=

(式中则

摩擦角ψ′

螺旋升角γ=3°25′η=

tg(3刚度验算：滚珠丝杠受到工作负载P引起的导程的变化量62226222△L=±1

式中

L=6mm=0.6cm；0E=20.6³N/。滚珠丝杠截面积则

d2.8031)π=）³22△L=±1

2.8031)

3.14

=±5.9³㎝滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量△L很小,可忽略即：△eq\o\ac(△,L=)。所以：21导程变形总误差△为△

100=L0.6

³=9.8μm/m查表知级精度丝杠允许的螺距误差（1m长）为15故刚度足够。4稳定性验算由于机床原丝杠直径为现选用的滚珠丝杠直径为32支承方式不变，所以稳定性不存在问题。(3)齿轮及转距的有关计算1）有关齿计算传动比0.75i=0=3603600.01P故取

Z=32mmZ=401m=2mmb=20mmα°d=m=2³11dmZ=2³40=80mm22d

α

1

=d1d=dα2α=

80==72㎜2)转动惯量计算))24242))24242工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：J=(1

2

W=(

1800.01

2

³㎏²

2=4.68N²

2丝杠的转动惯量：J=7.8³

³

4

L³1

³

4

³140.3=11.475㎏²=114.75N²

2齿轮的转动惯量：J³³³㎏²=26.17N²Z1

2J³Z2

³

³㎏²

2

N²

2电机转动惯量很小可以忽略。因此,的转动惯量：

i

(J)+J+JZ2Z11

1.25

=14.519㎏²²3）所需转力矩计算快速空载启动时所需力矩

2M=MM＋M＋f

0最大切削负载时所需力矩M=MM＋M＋Mft快速进给时所需力矩M=MMf

0式中

M——空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩；amaxMM

f0

——折算到电机轴上的摩擦力矩；——由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；MMt

——切削时折算到电机轴上的加速度力矩；——折算到电机轴上的切削负载力矩。JnM=N²fD主it3fD主it3当时max

Mamaxn=max

v

maxL0

i

20001.256

M=amax

0.025

×10=2.52N²m=25.72f²当时Mt1000vnfin==LL00

10001.2580

M=

9.6

×10²㎏f²M=f

FLf0=022当ηf时0M=f

20.81.25

=1.223f²M

0

FLX2

(1-

0

2

)1当η时预加载荷PF则：0xM=0

(1X

0.9)0.81.25

=0.462f²4.62N²Mt

FL76.380=㎏f²N²20.81.25所以,快速空载启动时所需力矩：M=MM＋＋f

0＋f²²切削时所需力矩：M=MM＋M＋Mft＋＋㎏f²=105.18N²快速进给时所需力矩：M=MM＋㎏f²f=16.85N²由以上分析计算可知：所需最大力矩M发生在快速启动时，maxM=27.405㎏f²N²max二)横向进给系统的设计和计算1.横向进给系统的设计经济型数控改造的横向进给系统的设计比较简单,一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠,刀架横向运动步进电机安装在大拖板上用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高传动精度。2．横向进系统的设计和计算由于横向进给系统的设计和计算与纵向类似，所用到的公式不再详细说明，只计算结果。已知条件：工作台重（根据图纸粗略计算）㎏时间常数滚珠丝杠基本导程

T=25msL=4㎜0

左旋行程脉冲当量步距角快速进给速度

S=190㎜δ=0.005㎜pα=0.75°/stepv=1m/minmax切削力计算

横向进给量为纵向的～1/3，取1/2，则切削力约为纵向的1/2F³152.76=76.38㎏Z在切断工件时：F=0.5F³76.38=38.19f=381.9NyZ滚珠丝杠设计计算1）强度计：对于燕尾型导轨：P=KF＋f′(F＋W)yz取K=1.4f′=0.2则11³＋30)=74.74f=747.4N寿命值L=1最大动负载

601500011=66

Q=

3

Lff=13.51.274.74=213.551H根据最大动负载Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。例如，滚珠丝杠参照汉江机床厂的产品样本选取FB系列，滚珠丝杠公称直径φ20，型号为B20³5E左，其C1额定动负载为5393N，以强度足够用。2）效率计：螺旋升角γ°′，摩擦角ψ=10′则传动效率η=

tg3(tg

=0.9563）刚度验：滚珠丝杠受工作负载起的导程的变化量74.740.4△L=±=±EF3.1420.61.7619

2

=±

5.96³㎝滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量△L很小可忽略，即eq\o\ac(△,：)eq\o\ac(△,)eq\o\ac(△,L=)所以导程变形21总误差为100100△5.96L0.40查表知级精度丝杠允许的螺旋误差（1m长）为15故刚度足够。4）稳定性算：由于选用滚珠丝杠的直径与原丝杠直径相同，而支承方式由原来的一端固定、一端悬空，一端固定，一端径向支承，所以稳定性增强，故不再验算。齿轮及转矩有关计算1）有关齿计算传动比

i=

53600.005故取

Z=18Z1m=2㎜

α°444S211444S211d=36㎜1

d=20㎜2d

α

1

㎜

d=64㎜α㎜2)传动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量：J=1

180180()2W)230㎏²0.75100

2丝杠的转动惯量：J³³L³³³50=0.624㎏²1齿轮的转动惯量：

2J=7.8³³³㎏²Z1

2J=7.8³³³㎏²Z2电机转动惯量很小可以忽略。因此，总的转动惯量：

23(J)JJ)i252=1.258²3）所需转力矩计算

2

(0.624n=max

L0

i

416.7rminM

amax

416.79.69.6

N²f²n=t

nf0

1000vfi10000.153.14600

M=

1.25833.179.6

=0.0174N²m=0.1775f²M=f

FLf3000=2