普通机床的数控改造_毕业论文(编辑修改稿)

普通机床的数控改造_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

2 ) bD d d 15 167。 4 进给伺服系统传动计算 1. 齿轮传动比计算 (纵向进给齿轮箱传动比计算 ) （ 1） ,已确定纵向进给脉冲当量 mm  ,滚珠丝杠导程 0 6L mm ,初选步进电机步距角 176。 ,可计算出传动比 i 03 6 0 / ( . ) 3 6 0 0 . 0 1 / ( 0 . 9 6 ) 2 / 3pbiL    „„„„„„„„„„„„式（ 17） 可选定齿轮齿数为 : 12/ 2 / 3 24 / 36 20 / 30i Z Z   或 由齿轮传动比 i=2/3，可以选定齿轮齿数为 : 1Z =24 和 2Z =36 或 1Z =28 和 2Z =42，初选 1Z =28 和 2Z =42 的齿轮。 有关参数如 表 2。 齿 数 28 42 24 40 20 30 分度圆 d=mz 56 84 48 80 40 60 齿顶圆 da=d+2m 60 88 52 84 44 64 齿根圆 df=d2 51 79 43 75 35 55 齿 宽 (610)m 20 20 20 20 20 20 中心矩 A=(d1+d2)/2 70 64 50 2 . 齿轮齿数及技术参数 计算出传动比 i 后 ,降速级数决定采用一对齿轮降速 ,因为进给伺 服系统传递功率不大 ,一般取ｍ =1~2,数控车床 ,铣床取ｍ =2,此设计中取ｍ =2。 为了消除齿轮侧隙，此作业中采用双片齿轮。 167。 5 步进电机的计算和选用 （一）纵向机构步进电机选型 ： 1 . 计算步进电机负载转矩 Tm ( / 18 0)mm m m FT F T     „„„„„„„„„„„„式（ 18） 2316 .( / 180) N m   式中 :  —脉冲当量 (mm/step)。 mF —进给牵引力 (N)。 b —步距角 ,初选双拍制为 176。 2 . 初选步进电机型号 根据 mT = 在网上查混合式步进电机技术数据表初选步进电机型号为 16 56BYG250ESASSBL0601，其中， .mJ Kg cm ,保持转矩为 .. 3 . 等 效转动惯量计算 根据简图 ，即图（ 1），传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量 J 运动件的转动惯量 J 可由下式计算 :  2 2011 2 12 2M LZ WJ J J J JZg         式中 1J ， 2J —齿轮 1Z , 2Z 的转动惯量 ( ) SJ —滚珠丝杠转动惯量 ( ) 3 4 3 41 1 00 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 5 . 6 2 1 . 5 3J d L        2J = 3 4 3 420 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 8 . 4 2 7 . 7 7dL       SJ 340 .7 8 1 0 2 .5 1 1 6 3 .5 3      式中 D— 圆柱体直径 (cm)。 L— 圆柱体长度 (cm)。 代入上式 :     2 2011 2 12222 ( 28 / 42) ( ) 1000 / / 2MLZ WJ J J J JZg             4 . 电机转矩计算 机床在不同的工况下 ,在 ,下面分别按各阶段计算 : 1) 快速空载起动惯性矩 QM 在快速空载起动阶段，加速力矩所占的比例较大，具体计算公式如下： m a x 0Q a fM M M M  „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 19） m a xm a x 2 60a anM J J t„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 20） 又：        0 0 0 3m a x m a x / / 3 6 0 2 / 0 . 0 1 0 . 9 / 3 6 0 1 0pbnV      500 /minr „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 21） 17 35 35at ms s 代入得： 2m a xm a x 2 2 5 0 0 07 . 7 2 1 0 1 1 5 . 46 0 6 0 0 . 0 3 5a anM J N c mt        折算到电机轴上的摩擦力矩 fM : |0 0 021() 0 . 1 6 ( 2 9 3 3 1 0 0 0 ) 5 0 .2 2 / 2 0 . 8 1 . 5Zf F L f F W LM N c mi Z Z        „„式（ 22） 式中：η — 传动链总效率 ,一般可取 ~ 此处取。 i— 传动比。 附加摩擦力矩 0M ： 0 200(1 )2 pFLM i „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 22） 220211 / 3 1 9 1 9 0 . 6 1 / 3 1 9 1 9 0 . 6( 1 ) ( 1 0 . 9 ) 9 . 7 0 .2 / 2 0 . 8 1 . 5 N c mZZ           式中：η — 传动链总效率 ,一般可取 ~ 此处取。 i— 传动比。 Fpo— 滚珠丝杠预加负荷 ,一般取 1/3Fm,Fm 为进给牵引力 (N)。 η o— 滚珠丝杠未预紧时的传动效率 ,一般取≥ ,此处取η o= 所以： m a x 0 1 1 5 . 4 5 0 9 . 7 1 7 5 . 1 .Q a fM M M M N c m       2) 快 速移动所需力矩 KM 0KfM M M„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 23） =50+= 3) 最大切削载时所需力矩 M切 00 2 Xf FLM M M i  切 „„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 24） 1 4 6 7 0 . 65 0 9 . 7 1 7 5 . 5 .2 0 . 8 1 . 5 N c m     从上面计算可以看出 QM 、 KM 、 M切 三种工况下 ,以最大切削载时所需转矩最大 ,即以此项作为校核步进电机转矩的依据 . 查得：当步进电机为两相四拍时， /MM jmax切 = 18 故最大静力矩 Mj max=•m，而电机保持转矩为 最大静力矩Mjmax，大于所以满足要求。 但还必须进 一步考核步进电机起动矩频特性和运转矩频特性。 计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率 m a x1000 10 00 2 333360 60 1k vf HZp    1000 10 00 100060 60 1tt vf HZp    图（ 4）、 56BYG250E— SASSBL— 0601 混合式步进电机矩频特性图 当快速运动和切削进给时， 56BYG250ESASSBL0601 型混合式步进电机运行矩频完全可以满足要求。 绘制进给伺服系统机械装配图 在完成运动及动力计算后，以后确定了滚珠丝杠螺母副、步进电机型号，以及齿轮齿数、模数、轴承型号之后 ，就可以画机械装配图。 见附图（一） 例如，双片齿轮采用 周向弹簧调整消隙法： 如图（ 5）所示，采用了可调拉力弹簧调整间隙。 在两个薄片齿轮 1和 2上分别装上耳座 3和 8，弹簧 4的一端钩在耳座 3上，另一端钩在耳座 8的螺钉 7上。 用螺母 5调节螺钉 7的伸出长度即可调整弹簧的弹力，调整好后再用螺母 6锁紧。 弹簧的弹力使薄齿轮 1和 2的左、右齿面分别与宽齿轮的齿槽左、右齿侧面贴紧，消除了齿侧间隙。 （图 5） 双薄片齿轮周向弹簧调整法 2薄片齿轮 8耳座 4弹簧 5调节螺母 6锁紧螺母 7螺钉 19 （二）、横向机构初选步进电机 ： 1 . 计算步进电机负载转矩 Tm ( / 18 0)mm m m FT F T     „„„„„„„„„„„„式（ 18） 1919 .( / 180) N m   式中 :  —脉冲当量 (mm/step)。 mF —进给牵引力 (N)。 b —步距角 ,初选双拍制为 176。 2 . 初选步进电机型号 根据 mT = 在网上查混合式步进电机技术数据表初选步进电机型号为56BYG250DSASSBL0241，其中， .mJ Kg cm ,保持转矩为 .. 3 . 等效转动惯量计算 根据简图 ，即图（ 2），计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量 J 运动件的转动惯量 J 可由下式计算 :  4 223011 2 3 424 ( ) ( ) ( )2Ms ZLZ wJ J J J J J JZ Z g           „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 25） 式中 1J 、 2J 、 3J 、 4J —齿轮 1Z 、 2Z 、 3Z 、 4Z 的转动惯量 ( ) SJ —滚珠丝杠转动惯量 ( ) 3 4 3 41 1 00 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 4 2 0 . 2J d L        2J = 3 4 3 420 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 6 2 1 . 0 1dL       3 4 3 4330 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 4 . 8 2 0 . 4 1J d L        3 4 3 4440 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 8 2 6 . 3 9J d L        SJ 340 .7 8 1 0 2 5 3 0 .6 6      式中 D— 圆柱体直径 (cm)。 20 L— 圆柱体长度 (cm)。 代入上式 :  4 223011 2 3 4242( ) ( ) ( )23 .5 1 .MsZLZ wJ J J J J J JZ Z gk g c m         4. 电机转矩计算 机床在不同的工况下 ,在 ,下面分别按各阶段计算 : 1) 快速空载起动惯性矩 QM 在快速空载起动阶段，加速力矩所占的比例较大，具体计算公式如下： m a x 0Q a fM M M M  „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 19） m a xm a x 2 60a anM J J t„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 20） 又：        0 0 0m a x m a x / / 3 6 0 1 0 0 0 / 0 . 0 0 5 0 . 9 / 3 6 0pbnV     500 /minr „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„式（ 21） 35 35at ms s 代入得： 2m a xm a x 2 2 5 0 0 03 . 5 1 1 0 5 2 . 56 0 6 0 0 . 0 3 5a anM J N c mt        折算到电机轴上的摩擦力矩 fM : |0 0 021() 0 . 0 4 (7 3 4 5 0 0 ) 1 . 9 6 .2 2 / 2 0 . 8 1 . 5Zf F L f F W LM N c mi Z Z        „„式（ 22） 式中：η — 传动链总效率 ,一般可取 ~ 此处取。 i— 传动比。 |f — 贴塑导轨摩擦系数，取 |f = 附加摩擦力矩 0M ： 0 20。