φ630mm的數控車床總體設計及六角回轉刀架設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 滾動組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應用，極大的提高數控機床的技術水平。第2章 數控機床總體方案的制訂及比較數控機床可以較好的解決形狀復雜、精密多品種及中小批零件的加工問題，能夠穩定加工質量和提高生產率，隨著制造技術向自動化、柔性化方向的發展，當前機床的數控化率已經成為衡量一個國家制造工業水平的重要標志。機床的數控化設計一般是指對現有某臺普通車床的某些部位做一定的改裝，配上經濟型數控裝置或標準型數控數控系統，從而使原機床具有數控加工能力。這種技術工作有其獨特的特點。機床的數控設計，主要是對原有機床的結構進行創造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態。數控車床是機電一體化的典型代表，其機械結構同普通的機床有相似之處。然而，現代的數控機床不是簡單將傳統機床配備上數控系統即可，也不是在傳統機床的基礎上，僅對局部加以改進而成。傳統機床存在著一些弱點，如剛性不足，抗震性差，熱變形大，滑動面的摩擦阻力大及傳動元件之間存在間隙等，難以勝任數控機床對加工精度，表面質量，生產率以及使用壽命等要求。現代機床的部件結構，整體布局，外部造型都已經形成了數控機床獨特的機械部件。因此，我們在對數控機床進行數控設計的過程中，應在考慮各種情況下，使普通機床的各項性能指標盡可能的 與數控機床相接近。，經濟性好。改裝前要對機床的性能指標做出決定，改裝后其各項指標能達到數控加工的要求。機械部分數控化設計需涉及電機的選擇、工作臺進給結構、傳動比分配與計算等方面的內容。1伺服驅動元件進給電機選用混合式步進電機，其不僅步距角小運行頻率高且功耗低低頻噪音小等優點。廣泛用于開環控制系統，不需要反饋裝置，結構簡單可靠，壽命長。橫垂直進給電機均選用同一型號以便于設計和日后維修。脈沖當量t=，選用步距角θ=176。 。對原機床的主傳動系統均維持不變，以節約資金及縮短改裝時間。2機床導軌的選擇由于原機床采用滑動導軌，在低速時容易發生“爬行”現象，直接影響運動部件的定位精度。較經濟的處理方法是采用貼塑滑動導軌。3進給傳動系統數控機床要求進給部分移動元件靈敏度高、精度高、反應快、低速時無爬行。因此本設計中采用滾珠絲杠可以滿足要求。滾珠絲杠螺母副由絲杠、螺母、滾珠、反向器組成。其工作原理為：當絲杠和螺母相對運動時，在螺母上設有滾珠循環返回裝置，使得滾珠沿滾道面運動后能通過這個裝置自動的返回其入口處，繼續參加工作。滾珠絲杠螺母副安裝時需要預緊，通過預緊可消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙，提高傳動剛度。本設計中的預緊方法是采用雙螺母墊片預緊式結構。即通過改變兩個螺母的軸向相對位置，使每個螺母中滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側來實現預緊。其特點是預緊結構簡單，軸向剛度好，預緊可靠，軸向尺寸適中，工藝性好如圖21。為消除傳動系統中的反向間隙，提高重復數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要 選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限 度提高生產率，降低成本。主軸轉速應根據允許的切 削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。其計算公式為:n=1000v/71D式中:v—切削速度，單位為m/m動，由刀具的耐用度決定。n一一主軸轉速，單 位為r/min,D—工件直徑或刀具直徑，單位為mm。計算的主軸轉速n，最后要選取機床有的或較接近的轉速。進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統的 性能限制。確定進給速度的原則:當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在100一200mm/min范圍內選取。 在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20一50mm/min范圍內選取。當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選 小些，一般在2050mm/min范圍內選取。刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數控系統設定的最高進給速度。 確定背吃刀量背吃刀量根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保 證加工表面質量，可留少量精加工余量，,總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。切削用量不僅是在機床調整前必須確定的重要參數，而且其數值合理與否對加工質量、加工效率、生產成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指 充分利用刀具切削性能和機床動力性能(功率、扭矩)，在保證質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。 第4章 傳動系統圖的設計計算Φ630機床主要技術參數如表31：最大回轉直徑630mm電機功率10KWLmax2000mm快進速度縱向橫向切削速度縱向橫向定位精度移動部件重量縱向1200N橫向800N加速時間30ms機床效率表31 Φ630機床主要技術參數 參數的確定了解車床的基本情況和特點車床的規格系列和類型1. 通用機床的規格和類型有系列型譜作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設計中的車床是普通型車床，其品種，用途，性能和結構都是普通型車床所共有的，在此就不作出詳細的解釋和說明了。 （規格尺寸）和基本參數（GB158279，JB/Z14379）最大的工件回轉直徑D是630mm；刀架上最大工件回轉直徑D1大于或等于315mm；主軸通孔直徑d要大于或等于80mm；主軸頭號（JB252179）；最大工件長度L是1800mm；主軸轉速范圍是：30～1450r/min可無級調速. 參數確定的步驟和方法a) 極限切削速度umax﹑umin根據典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機床主軸變速箱設計指導書》。然而，根據本次設計的需要選取的值如下：取umax=300m/min； umin=8m/min。b) 主軸的極限轉速計算車床主軸的極限轉速時的加工直徑，按經驗分別取（～）D和（～）D。由于D=630mm，則主軸極限轉速應為：加工條件硬質合金刀具粗加工鑄鐵件30～50硬質合金刀具半精或精加工碳鋼工件150～300螺紋（絲杠等）加工鉸孔3～8 nmax=r/min （） =758～1517r/min ，取=1000r/m； nmin=r/min （）影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用2，或者用一個定比傳動副。(5) 傳動系統的擴大順序的安排對于16級的傳動只有一種方案，準確的說應該不只有這一個方案，可為了使結構和其他方面不復雜，同時為了滿足設計的需要，選擇的設計方案是： 16=2［2］x 2［1］+ 2［2］x 2[1]+ 2[2］x 2[1]x2[8]傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可以不一致，在此設計中，擴大順序和傳動順序就是一致的。這種擴大順序和傳動順序一致，稱為順序擴大傳動。(6) 傳動組的變速范圍的極限植在主傳動系統的降速傳動中，主動齒輪的最少齒數受到限制，為了避免被動齒輪的直徑過大，齒輪傳動副最小傳動比umin≥，最大傳動比umax≤2，決定了一個傳動組的最大變速范圍rmax=umax/nmin≤8因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。極限傳動比及指數x，值為：極限傳動比指數x：umin==6值；umax==23（x+）值：umin==89(7) 最后擴大傳動組的選擇正常連續的順序擴大的傳動（串聯式）的傳動結構式為： Z=Z1［1］Z2［Z1］Z3［Z1Z2］即是： Z=16=2［2］2［1］2［2］2[8] 運動參數確定以后，主軸各級轉速就已知，切削耗能確定了電機功率。在此基礎上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸的轉速，這樣就擬定主運動的轉圖，使主運動逐步具體化。1) 主電機的選定 中型機床上，一般都采用三相交流異步電機為動力源，可以在系列中選用。在選擇電機型號時，應按以下步驟進行：1) 電機功率N：根據機床切削能力的要求確定電機功率。但電機產品的功率已經標準化，因此，按要求應選取相近的標準值。 N=13kw