500mm简易数控车床毕业设计说明书(编辑修改稿)

500mm简易数控车床毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

面要求都高， 目前国内的大部分均采用昂贵的进口设备。 2 机床总体方案设计 《 500mm简易数控车床》课 题的设计内容为：机床总体方案设计（包括机床的机械结构与控制方案）、运动设计、动力设计及部件机械结构设计及关键零件设计（具体任务分开，根据设计任务书要求的图纸工作量内容进行），编写设计说明书。 所设计机床为主运动系统采用无级变速，进给系统采用数字化控制，配置高速步进电机数控系统的两坐标经济型数控车床，主要承担各种车削工作。 通过微机控制，能够自动车削各种零件的外圆、内圆、端面、多级台阶、切槽、锥度、圆弧及任意球面以及螺纹等表面，并可承担钻孔、铰孔等多种加工，四工位电动刀架自动转位。 本题目要求学生 完成机床的机械结构设计，设计的具体要求如下： ： 500 mm ： 280mm ： 1000 mm ： 50mm ： z 轴： ， x轴： 主传动系统设计 数控系统的主轴系统除了应满足普通机床主传动要求外，还提出以下要求： ，并实现无级调速 ； 精度和刚度 ， 传动平稳 ， 噪声低 ；。 数控机床需要自动换刀、自动变速；且在切削不同直径的阶梯轴，曲线螺旋面和端面时，需要切削直径的变化 ,主轴必须通过自动变速，以维持切削速度基本恒定。 这些自动变速又是无级变速，以利于在一定的调速范围内选择理想的切削速度，这样有利于提高加工精度，又有利于提高切 削效率。 无级调速有机械、液压和电气等多种形式，数控机床一般采用由直流或交流调速电动机作为驱动源的电气无级变速。 数控机床主传动系统大致可以分为以下几类： ： 电主轴 通常作为现代机电一体化的功能部件，装备在高速数控机床上。 其主轴部件结构紧凑，重量轻，惯量小，可提高起动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声；缺点是制造和维护困难且成本较高。 数控机床电动机运转产生的热量直接影响主轴，主轴的热变形严重影响机床的加工精度，因此合理选用主轴轴承以及润滑、冷却装置十分重要。 ： 这种配置方式大、中型数控机床采用较多。 数控机床它通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无极变速，确保低速大转矩，以满足主轴输出转矩特性的要求。 ： 一级变速目前多用 V 带或同步带来完成，其优点是结构简单安装调试方便，且在一定程度上能够满足转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比仍与电动机一样，受电动机调速范围比的约束。 ： 其优点是结构紧凑， 不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的震动与噪声， 主轴转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性一致， 但 使用上受到一定限制。 常用的是 V带和同步带。 如图 21所示： 图 21 数控机床主传动系统 方案 本次设计采用方案 4作为设计方案，其传动系统图 如图 22所示： 图 22 传动系统图 纵、横向传动全部用滚珠丝杠传动。 单列圆锥滚子轴承这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷， 尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能也好。 所以固定端 选择一对 单列圆锥滚子轴承。 其传动原理如下图： 刀架部分采用电动自动刀架。 数控系统按运动方式分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续 (轮廓 )控制系统根据设计要求，车床要加工复杂零件轮廓，其各坐标轴的运动有着确定的函数关系。 根据设计要求，本微机数控 系统采用连续控制系统。 采用以步进电机驱动的开环控制。 因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。 开环控制多用于负载变化不大或要求不高的经济型数控设备中。 采用简易数控装置，以步进电机为驱动机构，实现在微机控制下的自动加工。 其工作原理是：根据加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机在监控程序的管理下工作，并通过专用控制程序，把用户加工程序转化成一定频率和数量的脉冲信号，经驱动电路放大后驱动纵横向二台步进 电机转动，通过机械接口传动丝杠实现刀架纵、横两个方向的频率。 自动回转刀架由单片机发出换刀转位指令，由自动刀架驱动电源驱 动三相电机使刀架松开、抬起、旋转后再自动锁紧而完成转位换刀过程。 该经济型微机数控系统采用步进电机作为驱动元件。 微机通过 I/O 接口发出驱动脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。 步进电机的转子带动滚珠丝杠传动，丝杠转动使工作台产生移动。 图 23 500mm 简易数控车床 总体方案示意图 综上所述，本设计改造的总体方案为：采用 广泰数控系统 对数据进行 光电隔离 微 机 功率放大 步进电 机 横向工作台 x x 计算处理，由 I/O接口输出步进脉冲，步进电机经一级齿轮减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。 数控车床不仅提高了车床的精度和自动化程度，达到快速调整且仍能保持车床的通用性 ， 利用数控方法 能 准确地加工任意面的旋转体。 3 运动及动力设计 带传动是由带和带轮组成传递运动和 动力的传动。 根据工作原理可分为两类：摩擦带传动和啮合带传动。 摩擦带传动是机床主要传动方式之一，常见的有平带传动和 V带传动；啮合传动只有同步带一种。 普通 V 带传动是常见的带传动形式，其结构为：承载层为绳芯或胶帘布，楔角为 40176。 、相对高度进似为 、梯形截面环行带。 其特点为：当量摩擦系数大，工作面与轮槽粘附着好，允许包角小、传动比大、预紧力小。 绳芯结构带体较柔软，曲挠疲劳性好。 其应用于：带速 V≤ 25～ 30m/s。 传动功率 P＜ 700kW。 传动比 i≤ 10 轴间距小的传动。 主要失效形式 1． 带在带轮上打滑，不能传递动力； 2．带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断； 3．带的工作面磨损。 保证带在工作中不打滑的前提下能传递最大功率，并具有一定的疲劳强度和使用寿命是 V带传动设计的主要依据，也是靠摩擦传动的其它带传动设计的主要依据。 设计过程如下： (1)设计功率 caP 的确定： 由表 87查得工况系数  P  Aca K (2) 选定带型： 根据 caP 和 jn 确定选用 B型。 确定带轮的基准直径 1dd 并验算带速传 V： 1初选带轮的基准直径 1dd 由 [2]图 59 和表 510 确定： 取小带轮直径 1dd =224mm 2验算带速 V： kWPca  mmdd 2241  因为 30m/s,故带速合适。 （ 3） 计算大带轮的基准直径 2dd。 2dd =i• 1dd =1 224=224m （ 4） 确定 V带的中心距 a和基准长度 Ld 1初定带轮距 错误 !未找到引用源。 得： 即 : 初取 mm500a0  2计算带所需的基准长度： mmaaddddaL ddddd]4)224224()224224(25002[4)()(220202122100 由表 82选带的基准长度 Ld=1800mm 3计算实际中心距 a ： mmLLaa dd )2 (2 00  (5)验算小带轮包角 1 ：  180545 )224224( 121 a dd dd 所以小带轮包角合适。 (6)计算带的根数 Z。 1单根 V带的基本额定功率1P： smv / mmd2242 mma 5000  mmLd  mma  180 smnd d / 11      21021 dddd ddad 896a313 0  )224224( 0  ）（ 根据 dd1和 jn =2500r/min 查 [2]表 53 得基本额定功率1P=。 再根据 jn =2500r/min、 i=1和 B型带查表 54得Δ = 查表 58 得于是得查表  La KK： kWKKPPP Lar )()( 00  2计算带的根数 z。  取 Z=4 根。 (7)计算单根 V 带的初拉力的最小值 min0)(F ： NqVZVK PKFAca )(500)(500)(220  应使带的实际初拉力 min00 )(FF  (8)计算压轴力 PF 压轴力的最小值为： NFZF P )(2)( 1m in0m in   (9)带轮的结构和尺寸 为了减轻传动轴上。