C623普通车床的经济数控化改造毕业设计论文

目录

摘要 (3)

前言 (3)

第一节原始参数 (4)

第二节设计计算 (4)

1. 确定脉冲当量 (4)

2. 计算纵向外圆切削力 (4)

3. 滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向） (5)

4. 同步减速器的设计 (7)

5. 步进电机的计算和选型（纵向） (10)

6. 同步带传递功率的校核 (13)

第三节绘制进给传动机构的装配图 (15)

第四节设计小结 (16)

参考文献 (16)

C623普通车床的经济数控化改造设计

——纵向进给机械结构设计

摘要

针对现有常规C623普通车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产效率。

改造过程如下：机械部分改造，主要是纵向进给方向机械结构的改造。主要包括对滚珠丝杆螺母副及反应式步进电机的设计选择及纵向机构装配图方案的制定。

关键词：数控步进电机滚珠丝杠改造

前言

机电一体化系统设计课程设计是在我们学完了机电一体化之后进行的，这次

通过设计让我们获得综合运用过去所学过知识，独立进行一次机电结合的设计训

练，学会了进给传动系统设计计算，并且通过课程设计掌握与本设计有关的各种

资料的名称、出处，能够做到熟练运用。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指教。

第一节原始参数

一、设计题目：C623普通车床的经济数控化改造设计

——纵向进给机械结构设计

二、设计原始资料：

主轴转速： 30~2240r/min(无级)

最大回转直径； 460mm

最大加工长度： 1000mm

溜板及刀架重量： 2000N

刀架快速运动速度：纵向 8m/min 横向 6m/min

最大进给速度：纵向 60mm/r 横向 45mm/r

主电机功率： 7.5kW

机床定位精度：±0.015mm

三、设计工作内容：

（1）进给传动系统设计计算

（2）纵向进给系统装配图A0 1张

（3）综合课程设计说明书 1份

第二节设计计算

1、确定脉冲当量

在进行机电一体化系统设计时，一般应根据伺服进给系统所要求的定位精度来确定脉冲当量。考虑到传动系统存在误差，脉冲当量通常要小于定位精度值【1】。则纵向的脉冲当量取0.01mm/脉冲。

2、计算纵向外圆切削力

设工件材料为碳素结构钢,选用刀具材料为硬质合金YT15；刀具几何参数为：主偏角r k =60°，前角0r =10°，刃倾 角0s 5λ=-；切削用量为：背吃刀量

p a =3mm ，进给量f=0.6mm/r ，切削速度c v =105m/min 。查表3-1[1]

，得：

c CF =2795,Fc x =1.0,Fc y =0.75,Fc n =-0.15；

查表3-3[1]，得：主偏角Kr 的修正系数Fc k r k =0.94；刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数值均为1.0。 由经验公式（1）

f

f

f

f

f P

P P P

P C C

C C

C F nF c

yF xF p

F f F nF c yF xF p F P F nF c yF xF p F c K v f

a C F K v f

a C F K v f

a C F ===

式中 C F C 、P F C 、f F C ---与被加工材料和切削条件相关的切削

力系数

C F x 、C F y 、C F n 、P F x 、P F y 、P F n 、f F x 、f F y 、f F n ---分别为三个分力公式中，

被吃刀量p a 、进给量f 和切削速度c v 的指数

C F K 、P F K 、f F K ---当实际加工条件与经验公式的实验条

件不相符时，各种影响因素对各切削

分力的修正系数的乘积，即

F r F F F K MF k k k k k s r ελγ0

c v ---切削速度，单位为m/min

算得纵向主切削力c F =2673.4N ，由经验公式p f c F F F ::=1:0.35:0.4,纵向进给切削力f F =935.69N ，背向力p F =1069.36N

3、滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向）

3.1工作载荷Fm 的计算

)('G F f KF F z x m ++= （2） 纵向进给导轨为综合型导轨K 取1.15查表3-29； 滑动导轨摩擦系数0.15~0.18取16.0'=f ；

溜板及刀架重力G=2000N ；

x F =f F =935.69N ，y F =p F =1069.36N ，z F =c F =2673.4N 代入公式（2）得

1.15935.690.16(2673.42000)1823.8m F N =⨯+⨯+=

3.2 计算最大动负载Q F

最大切削力下的纵向最大进给速度为60mm/min,丝杠导程选mm P h 6=,则滚珠丝杠的平均速度为：

h

s

P V n 1000=

（3） 数据代入公式（3）得 10000.0610/min 6

n r ⨯==

滚珠丝杠的使用寿命T 取15000h

由6

1060nT L = （4）

代入公式（4）得6

601015000

9r 10

L ⨯⨯== 查表3-30[1]

得

载荷系数w f 一般运转取1.2~1.5，则w f =1.2 再取硬度系数H f =1

m H W Q F f f L F 3= (5) 代入公式（5）得

1.211823.8455

2.4Q F N =⨯⨯=

3.3 滚珠丝杆螺母副的选型

根据计算出的最大动载荷，查表3-33[1]选择采用FL4006型滚珠丝杠副。其公称直径为40mm ,基本导程为6mm,双螺母滚珠总圈数为3³2圈=6圈，精度等级取4级，额定动载荷为13200N

3.4 传动效率计算

()[]0arctan /arctan 6/3.1440273h P d λπ==⨯=⎡⎤⎣⎦

’