毕业设计-X62W铣床Y向进给系统数控化改造

题目：X62W铣床Y向进给系统数控化改造姓名：班级学号：指导教师：综合课程设计用纸佳木斯大学教务处第13页目录TOC\h\z\t"摘要,1,Abstract,1,参考文献,1,章标题,1,一级节标题,2,二级节标题,3,三级节标题,4"第1章 绪论 21.1 机床数控化改造的背景 21.2 机床数控化改造的意义 2第2章 方案设计 32.1 课程设计的任务 32.1.1 机床改造的要求 32.2 机床的改进参数 3第3章 机械系统设计 43.1 粗齿圆柱铣刀的主要参数 43.2 X62W的Y向负载分析 43.3 传动比的确定和齿轮尺寸的计算 43.3.1 传动比的确定 ..43.3.2齿轮的尺寸计算 43.4零部件的选择…………53.4.1电动机的选择………………….53.4.2滚珠丝杠的选择和校核………………………..53.4.3轴承的选择……………………...6第4章控制系统设计…………………..74.1X62W铣床数控化改造的数控系统…………………74.2CNC装置安装………………………..74.3系统接线……………...84.4接口和电缆……………94.5驱动系统的安装调试………………..104.2 {你的第一级节标题} 54.2.1 {你的第二级节标题} 54.2.1.1 {你的第三级节标题} 5结论 ……………………6参考文献 ……………………7综合课程设计用纸绪论机床数控化改造的背景随着经济产业的不断发展，但是我国有各类普通机床400多万台，其中有1/4的机床是超过30年役龄的，这些机床已无改造价值，需淘汰更新，剩余约七成的机床是可进行数控化改造。对众多台普通机床实施改造和更新，可形成上千亿的更新市场需求，对保持经济增长可发挥一定的作用。目前，我国所使用的机床中绝大多数是普通机床。普通机床数量庞大，安全问题凸显。所以，安全问题成为制约其发展的一大阻碍。增加安全性能，提高机床本质安全水平，解决数控化程度较低、人员伤害事故频发、安全水平较低、生产效率不高的问题。普通机床完成数控化改造后，可大幅提高机床的加工效率和自动化、智能化程度。降低了操作者接触危险部位的可能性;操作系统和操作界面越来越符合人机工程学的要求，可有效减少操作者的失误率，减少因失误产生的事故。艾玛德.国际模具网指出，机床经数控化改造后，安全性能得到明显改善，事故率显著降低，将带来巨大的安全效益。机床数控化改造的意义数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。方案设计课程设计的任务本次课程设计的任务是把X62W铣床的Y向进给系统改成数控控制系统。机床改造的要求脉冲当量=0.01mm进给速度：工进速度为3-150mm/min快进速度为2m/min机床的改进参数将X62W铣床Y向原有的进给丝杠改成滚珠丝杠，其导程为Pn=6mm，纵向工作台和回转圆台的总重量为400kg，脉冲当量为0.005mm/step，工进速度为Vg=60mm/min,快进速度为2m/min,取步进电机的步矩角为0.75°/step.机械系统设计粗齿圆柱铣刀的主要参数直径D=100mm总长L=160mm孔径d=40mm齿数Z=10X62W的Y向负载分析切削力的经验公式：Fz=9.81*CFz*ae^0.86*af^0.72*ap*z*d0^-0.86CFz-工件为碳钢时，CFz=68.2ae-铣刀的宽度，ae=16mmaf-每齿进给量，af=0.036mmap-背吃刀量，ap=8mmz-粗齿圆柱铣刀的齿数，z=10d0-粗齿圆柱铣刀的直径，d0=100mm所以Fz=7322N铣刀受到的竖直方向的径向力Fr=0.2*Fz=1462N铣刀受到的水平方向的轴向力Fa=0.35*Fz=2563N传动比的确定和齿轮尺寸的计算{可在这键入你的论文正文，也可删掉此行}传动比的确定i=(α*Pn)/(360°*δ)=（0.75°*6）/（360°*0.005）=2.5齿轮的尺寸计算因为传动比i=2.5=n1/n2=z2/z1,取小齿轮齿数z1=20，则大齿轮齿数z2=50。取齿轮的模数m=1.5，齿顶高系数ha=1，齿隙系数c=0.25，压力角α=20°。则小齿轮的各项参数计算如下:d1=z1*m=30d1a=（z1+2ha）*m=d1f=（z1-2ha-2d1b=d1*cosα=28.19取齿宽系数Φ=0.5，则，小齿轮宽b1=Φ*d1=15mm，一般会把小齿轮的宽度认为的加宽5-10mm，所以b1=15+5=20大齿轮的各项参数计算如下：d2=z2*m=75d2a=（z2+2ha）*m=78d2f=（z2-2ha-2c）*m=d2b=d2*cosα=70.48b2=Φ*d1=15大小齿轮的中心距为a=m*（z1+z2）/2=52.5零部件的选择电动机的选择在通过一个脉冲的时候，步进电机起动转矩的计算：Tq=（F负*L）/（η*φ）其中F负=Fs+μ（G+F1），Fs为运动方向的切削力Fs=1.1xFa=2819.3N，G为纵向工作台和回转圆台的总重G=400x10=4000N，F1=Fr=1464N，所以，F负=3802.82N；L为通过一个脉冲时滚珠丝杠移动的距离，L=1x0.005=0.005mm；η为主传动系统的总效率，一般为0.6-0.7，取η=0.6；φ为通过一个脉冲时电动机主轴转过的角度，φ=2πα/360°=π/240°所以，Tq=2.42N*m。取安全系数为0.4，T=Tq/0.4=6.05N*m。根据步距角α和转矩T的大小选取步进电机的型号为，反应式步进电机，f滚珠丝杠的选择和校核1.滚珠丝杠的选择根据原丝杠的公称直径φ40近似的选取滚珠丝杠的公称直径为φ25，选取的滚珠丝杠型号为CDM2506-3外循环插管式垫片预紧导轨埋入型。2.滚珠丝杠的校核1）承载能力的校核丝杠轴向最大动载荷FQ=(L)^-1/3fHfWFmax式中，L-滚珠丝杠的寿命系数，L=60nT/10^6，T=15000h是机床的使用寿命时间，L=1.7；fW-载荷系数，取fW=1.2；fH-硬度系数，取fH=1.0Fmax-最大的工作载荷，Fmax=3802.82N所以FQ=7757.75NCMD2506-3的额定动载荷C=14773N＞FQ，承载能力满足。2）压杆稳定性核算Fk=fkπ^2EI/(Kls^2)式中，Fk-实际承受载荷的能力，N；fk-压杆稳定的支承系数，滚珠丝杠的支撑方式为双推-自由式，所以，fk=0.25；E-钢的弹性模量，2.1×10^5Mpa；I-滚珠丝杠底径d2的抗弯截面惯性矩，I=d2π^4/64,d2=20.9mm，所以，I=0.0000000094m；K-压杆稳定安全系数，取K=2.5；丝杠长度l=0.6m；所以，Fk=5406N＞Fmax，压杆稳定性符合标准。轴承的选择轴承须既能承受轴向力也能承受径向力，因此应选取角接触球轴承，型号为7206AC和控制系统设计X62W铣床数控化改造的数控系统根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统。虽然国产系统价格较低，安装简单，但是稳定性差，精度较低。相对比进口数控系统价格较贵，但非常稳定，产品成熟。因此选择进口数控系统。选择德国西门子公司的CNC系统和CNC控制器。西门子CNC控制器和CNC系统SINUMERIK自动化系统采用模块化设计，具有可扩缩性，融合了用于机床的多种产品。无论是否部署用于标准化车床和铣床，作为功能强大的、基于驱动的数控系统，或作为基于PC的解决方案，选择该数控系统都会使设备运行更富有创新性，更具竞争力。根据西门子公司提供的各类信号对比选择，数控系统信号为：Sinumerik802SbaselineSinumerik802Sbaseline是在SINUMERIK802S基础上新开发的经济型数控系统。它可以控制2到3个步进电机和一个伺服主轴或变频器，连接步进电机驱动。步进电机的控制信号为脉冲信号，方向信号和使能信号。Sinumerik802Sbaseline系统组成：CNC控制器（集成式、紧凑型CNC控制器、8英寸液晶显示器、全功能操作键盘、机床操作界面）、驱动器和电机（步进电机和五相混合步进电机）、电缆（连接CNC控制器到步进电机驱动器的电缆和连接步进电机驱动器到步进电机的电缆）。面板结构和NC键盘CNC装置安装控制变压器电柜中必须采用独立的控制变压器，够给系统24VDC供电1）U，V，W三相中未被驱动变压器使用的两项；2）只有PE接地良好时才能连接。如果不能确定，禁止连接；3）接地线截面积最少为6mm2驱动变压器电柜中必须采用独立的驱动变压器，给步进驱动的85VADC供电。要求仅适用于SIMUMERIK802Sbaseline系统。1）U，V，W三相中未被驱动变压器使用的两项；2）接地线截面积最少为6mm2系统接线西门子Sinumerik802SbaselineCNC控制系统于步进驱动和步进电机连接下图作简要的说明。接口和电缆接口布置Sinumerik802Sbaseline接口视图Sinumerik802Sbaseline连接电缆 电机动力电缆驱动系统的安装调试{你的第二级节标题}{可在这键入你的论文正文，也可删掉此行}{你的第三级节标题}{可在这键入你的论文正文，也可删掉此行}结论通过此次为期三周的机电一体化课程设计，使得自己平时所学的理论知识与实践相结合。同时也深刻的体会到自己在一些方面的欠缺，有些专业知识还不够扎实，不能很好的形成体系。在这次课程设计中，在老师的指导下，使我又有很多的提升。参考文献[1]张建民