数控机床课程设计.
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Lh—运转寿命（h）； Fc—螺旋传动的计算载荷（N）
8
滚珠丝杠螺母副精度等级的选择： 普通精度的数控机床可 选用D级精度，精密型数控机床选用C级。 滚珠丝杠螺母副的标注：
D 左L
结构类型代号 公称直径（名义直径） 螺距 滚珠的工作圈数 一个螺母的滚珠列数 精度等级 螺纹旋向 丝杠螺纹长度 丝杠总长度
(Nm)
T
P Fm 2 (1 0 ) 2 3
(Nm)
ŋ0为滚珠丝杠螺母副未预紧时的传动效率（=0.9）。
空载启动时电机轴上的最大静转矩：
Tq Tj Tu T0
Ts > Tq 0.866
13
所选取的步进电机的最大静转矩Ts需满足：
6）步进电机的选型及计算 注意： •
即应进行惯量匹配验算： 1 < J总 1
10
直线滚动导轨副：
11
设计主要步骤-6）步进电机的选型及计算： • • 由机床精度要求确定脉冲当量δ 及步距角α ： α
360δλ P
计算电机轴上的总当量负载转动惯量— J总 J1 J 2 J转子
d 4l ①丝杠的转动惯量： J1 32
(Kg* m 2 )
其中，ρ 为丝杠密度取7.8×103 kg/ m3 ,d为丝杠的等效直径(m), l为丝杠长度(m)。 ②工作台、工件、夹具、支承座等等折算到电机轴上的转动惯量：
5
注：A和B的推荐取值范围为180-300mm。 分组-（按照学号先后顺序，每人取一组参数， 每个人独立完成）
220x290,220x300,230x180,230x190,230x200,230x210, 230x220,230x230,230x240,230x250,230x260,230x270, 230x280,230x290,230x300,240x180,240x190,240x200,
其中：Ls为单向行程（m），n为每分钟往复次数；
（可取4 -- 6次/分钟）
③.计算导轨的额定动载荷Ca（N），可由下式求得：
Ca 3 Ts 6.25( ) F
Ts 1/ 3 Ca F ( ) 6.25
其中F为每个滑座承受的工作载荷（N）;
④.根据额定动载荷Ca确定滚动导轨的型号及结构尺寸。
2
例：钻床实物图片、
型号及主要技术参数
3
数控X、Y工作台实物图：
4
设计要求：
1、改造后的钻床能够加工最大面积为AmmxBmm的工 件，最大工件重量200kg； 2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内， 快进速度为3.6m/min，加减速时间为0.1秒。 注：A和B的推荐取值范围为180-300mm。
其中，
m总为总的质量，kg；
P为丝杠导程，mm。
P J 2 总 106 2
2
(Kg* m 2 )
*电机转子的转动惯量小的场合，可忽略不计。
12
6）步进电机的选型及计算： • 电机轴转矩的计算
①空载启动时，电机轴上的惯性转矩： 2 Vmax T j J总 P t 其中，Δ t为电机加减速时间（=0.1s）；P-丝杠导程(m) Vmax为工作台快进速度（=3.6m/min，换算为m/s）；λ为传动比. ②电机轴上的当量摩擦转矩（工作台及工件重量引起） ： P P T F m总 g ŋ为伺服传动链的总效率，可取0.8。 m 2 2 ③因丝杠副预紧力引起的电机轴上的附加摩擦转矩： （设预紧力为最大轴向载荷的1/3) 其中， (Nm)
µ为导轨的摩擦系数。 m总 为最下面的丝杠以上的所有质量。
b.额定动载荷及寿命计算 初步确定滚珠丝杠的规格型号。选择的滚珠丝杠副的额定动 载荷Ca，必需大于等于其计算值： 60n L
Ca > C ' a 3
m
h
1.67 10
4
FC
Ca—额定动载荷（N）；nm—螺杆的平均转速，取90-110r/min
2）计算切削力；
3）传动系统设计（齿轮设计计算，各传动轴及各部件转动 惯量计算）； 4）滚珠丝杠传动的计算与选型； 设计步骤：
a.求出螺旋传动的计算载荷Fc
FC KF KH KL Fm
其中，KF—为载荷系数，无冲击平稳运转：1.0-1.2
7
一般冲击：1.2-1.5；有冲击和振动：1.5-2.5
设计主要步骤-KH—为硬度系数,
240x210,240x220,240x230,240x240,240x250,240x260,
240x270,240x280,240x290,240x300,250x180,250x190, 250x200, 250x210,250x220,250x230,
6
设计主要步骤-一、确定设计总体方案； 二、机械部分改装设计（XY工作台的设计计算）； 1）初步确定工作台尺寸及其重量；
数控机床课程设计指导资料
职业技术教育学院数控专业方向
1
课程设计题目：
钻床数控改装用数控X、Y工作台设计
内容：设计一套简易数控XY工作台，固定 在某一钻床的工作台上；XY工作台的位置控制 采用步进电机数控系统。通过上述方案将该普 通钻床改装成简易的经济型数控钻床。
课程设计的目的： 通过本次设计，能够全面地、系统地了解和 掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握 数控机床系统设计方法，并能学会运用手册、标 准等技术资料。同时，培养相应的创新意识、工 程意识和动手能力。
滚道硬度HRC≥58：1.0；滚道硬度HRC≥55：1.11 滚道硬度HRC≥50：1.56；滚道硬度HRC≥45：2.4；滚道硬度HRC≥40：3.85
KL—为精度系数，精度等级C、D：
1.0； 精度等级E、F： 1.1
精度等级G： 1.25；
精度等级H：1.43
Fm—为丝杠工作时的轴向压力，
Fm m总g
4
步进电机选型的时候，必需同时满足转动惯量及静转矩的要求。
此标注表示：外循环垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠副，名义直 径为30㎜，螺距为5㎜，一个螺母工作滚珠3.5圈， 单列，D级精度，左旋，丝杠的螺纹部分长度为 9 800㎜，丝杠的总长度为1000㎜。
设计主要步骤-5）滚动导轨参数计算与选型
①.计算导轨的工作寿命Th（小时），要求寿命不低于5年； ②.计算导轨行程长度寿命Ts（Km），Ts=2ThLsn/1000,
8
滚珠丝杠螺母副精度等级的选择： 普通精度的数控机床可 选用D级精度，精密型数控机床选用C级。 滚珠丝杠螺母副的标注：
D 左L
结构类型代号 公称直径（名义直径） 螺距 滚珠的工作圈数 一个螺母的滚珠列数 精度等级 螺纹旋向 丝杠螺纹长度 丝杠总长度
(Nm)
T
P Fm 2 (1 0 ) 2 3
(Nm)
ŋ0为滚珠丝杠螺母副未预紧时的传动效率（=0.9）。
空载启动时电机轴上的最大静转矩：
Tq Tj Tu T0
Ts > Tq 0.866
13
所选取的步进电机的最大静转矩Ts需满足：
6）步进电机的选型及计算 注意： •
即应进行惯量匹配验算： 1 < J总 1
10
直线滚动导轨副：
11
设计主要步骤-6）步进电机的选型及计算： • • 由机床精度要求确定脉冲当量δ 及步距角α ： α
360δλ P
计算电机轴上的总当量负载转动惯量— J总 J1 J 2 J转子
d 4l ①丝杠的转动惯量： J1 32
(Kg* m 2 )
其中，ρ 为丝杠密度取7.8×103 kg/ m3 ,d为丝杠的等效直径(m), l为丝杠长度(m)。 ②工作台、工件、夹具、支承座等等折算到电机轴上的转动惯量：
5
注：A和B的推荐取值范围为180-300mm。 分组-（按照学号先后顺序，每人取一组参数， 每个人独立完成）
220x290,220x300,230x180,230x190,230x200,230x210, 230x220,230x230,230x240,230x250,230x260,230x270, 230x280,230x290,230x300,240x180,240x190,240x200,
其中：Ls为单向行程（m），n为每分钟往复次数；
（可取4 -- 6次/分钟）
③.计算导轨的额定动载荷Ca（N），可由下式求得：
Ca 3 Ts 6.25( ) F
Ts 1/ 3 Ca F ( ) 6.25
其中F为每个滑座承受的工作载荷（N）;
④.根据额定动载荷Ca确定滚动导轨的型号及结构尺寸。
2
例：钻床实物图片、
型号及主要技术参数
3
数控X、Y工作台实物图：
4
设计要求：
1、改造后的钻床能够加工最大面积为AmmxBmm的工 件，最大工件重量200kg； 2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内， 快进速度为3.6m/min，加减速时间为0.1秒。 注：A和B的推荐取值范围为180-300mm。
其中，
m总为总的质量，kg；
P为丝杠导程，mm。
P J 2 总 106 2
2
(Kg* m 2 )
*电机转子的转动惯量小的场合，可忽略不计。
12
6）步进电机的选型及计算： • 电机轴转矩的计算
①空载启动时，电机轴上的惯性转矩： 2 Vmax T j J总 P t 其中，Δ t为电机加减速时间（=0.1s）；P-丝杠导程(m) Vmax为工作台快进速度（=3.6m/min，换算为m/s）；λ为传动比. ②电机轴上的当量摩擦转矩（工作台及工件重量引起） ： P P T F m总 g ŋ为伺服传动链的总效率，可取0.8。 m 2 2 ③因丝杠副预紧力引起的电机轴上的附加摩擦转矩： （设预紧力为最大轴向载荷的1/3) 其中， (Nm)
µ为导轨的摩擦系数。 m总 为最下面的丝杠以上的所有质量。
b.额定动载荷及寿命计算 初步确定滚珠丝杠的规格型号。选择的滚珠丝杠副的额定动 载荷Ca，必需大于等于其计算值： 60n L
Ca > C ' a 3
m
h
1.67 10
4
FC
Ca—额定动载荷（N）；nm—螺杆的平均转速，取90-110r/min
2）计算切削力；
3）传动系统设计（齿轮设计计算，各传动轴及各部件转动 惯量计算）； 4）滚珠丝杠传动的计算与选型； 设计步骤：
a.求出螺旋传动的计算载荷Fc
FC KF KH KL Fm
其中，KF—为载荷系数，无冲击平稳运转：1.0-1.2
7
一般冲击：1.2-1.5；有冲击和振动：1.5-2.5
设计主要步骤-KH—为硬度系数,
240x210,240x220,240x230,240x240,240x250,240x260,
240x270,240x280,240x290,240x300,250x180,250x190, 250x200, 250x210,250x220,250x230,
6
设计主要步骤-一、确定设计总体方案； 二、机械部分改装设计（XY工作台的设计计算）； 1）初步确定工作台尺寸及其重量；
数控机床课程设计指导资料
职业技术教育学院数控专业方向
1
课程设计题目：
钻床数控改装用数控X、Y工作台设计
内容：设计一套简易数控XY工作台，固定 在某一钻床的工作台上；XY工作台的位置控制 采用步进电机数控系统。通过上述方案将该普 通钻床改装成简易的经济型数控钻床。
课程设计的目的： 通过本次设计，能够全面地、系统地了解和 掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握 数控机床系统设计方法，并能学会运用手册、标 准等技术资料。同时，培养相应的创新意识、工 程意识和动手能力。
滚道硬度HRC≥58：1.0；滚道硬度HRC≥55：1.11 滚道硬度HRC≥50：1.56；滚道硬度HRC≥45：2.4；滚道硬度HRC≥40：3.85
KL—为精度系数，精度等级C、D：
1.0； 精度等级E、F： 1.1
精度等级G： 1.25；
精度等级H：1.43
Fm—为丝杠工作时的轴向压力，
Fm m总g
4
步进电机选型的时候，必需同时满足转动惯量及静转矩的要求。
此标注表示：外循环垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠副，名义直 径为30㎜，螺距为5㎜，一个螺母工作滚珠3.5圈， 单列，D级精度，左旋，丝杠的螺纹部分长度为 9 800㎜，丝杠的总长度为1000㎜。
设计主要步骤-5）滚动导轨参数计算与选型
①.计算导轨的工作寿命Th（小时），要求寿命不低于5年； ②.计算导轨行程长度寿命Ts（Km），Ts=2ThLsn/1000,