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1、题 目：X62W铣床Y向进给系统数控化改造姓 名： 班级学号：指导教师：目 录第 1 章绪论21.1机床数控化改造的背景21.2机床数控化改造的意义2第 2 章方案设计32.1课程设计的任务32.1.1机床改造的要求32.2机床的改进参数3第 3 章机械系统设计43.1粗齿圆柱铣刀的主要参数43.2X62W的Y向负载分析43.3传动比的确定和齿轮尺寸的计算43.3.1传动比的确定.43.3.2齿轮的尺寸计算43.4零部件的选择53.4.1 电动机的选择.53.4.2 滚珠丝杠的选择和校核.53.4.3轴承的选择.6第 4 章 控制系统设计.74.1 X62W铣床数控化改造的数控系统74.2 C
2、NC装置安装.74.3 系统接线.84.4接口和电缆94.5 驱动系统的安装调试.104.2你的第一级节标题54.2.1你的第二级节标题54.2.1.1你的第三级节标题5结论6参考文献7第 1 章 绪论1.1 机床数控化改造的背景随着经济产业的不断发展，但是我国有各类普通机床400多万台，其中有1/4的机床是超过30年役龄的，这些机床已无改造价值，需淘汰更新，剩余约七成的机床是可进行数控化改造。对众多台普通机床实施改造和更新，可形成上千亿的更新市场需求，对保持经济增长可发挥一定的作用。目前，我国所使用的机床中绝大多数是普通机床。普通机床数量庞大，安全问题凸显。所以，安全问题成为制约其发展的一大
3、阻碍。增加安全性能，提高机床本质安全水平，解决数控化程度较低、人员伤害事故频发、安全水平较低、生产效率不高的问题。普通机床完成数控化改造后，可大幅提高机床的加工效率和自动化、智能化程度。降低了操作者接触危险部位的可能性;操作系统和操作界面越来越符合人机工程学的要求，可有效减少操作者的失误率，减少因失误产生的事故。艾玛德.国际模具网指出，机床经数控化改造后，安全性能得到明显改善，事故率显著降低，将带来巨大的安全效益。1.2 机床数控化改造的意义 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决
4、了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。第 2 章 方案设计2.1 课程设计的任务本次课程设计的任务是把X62W铣床的Y向进给系统改成数控控制系统。2.1.1 机床改造的要求脉冲当量=0.01mm/step进给速度：工进速度为3-150mm/min 快进速度为2m/min2.2 机床的改进参数将X62W铣床Y向原有的进给丝杠改成滚珠丝杠，其导程为P
5、n=6mm，纵向工作台和回转圆台的总重量为400kg，脉冲当量为0.005mm/step，工进速度为Vg=60mm/min,快进速度为2m/min,取步进电机的步矩角为0.75/step.第 3 章 机械系统设计3.1 粗齿圆柱铣刀的主要参数直径D=100mm总长L=160mm孔径d=40 mm齿数Z=103.2 X62W的Y向负载分析切削力的经验公式：Fz=9.81*CFz*ae0.86*af0.72*ap*z*d0-0.86CFz-工件为碳钢时，CFz=68.2ae- 铣刀的宽度，ae=16mmaf- 每齿进给量，af=0.036mmap- 背吃刀量，ap=8mmz- 粗齿圆柱铣刀的齿数，
6、z=10d0-粗齿圆柱铣刀的直径，d0=100mm所以Fz=7322N铣刀受到的竖直方向的径向力Fr=0.2*Fz=1462N铣刀受到的水平方向的轴向力Fa=0.35*Fz=2563N3.3 传动比的确定和齿轮尺寸的计算可在这键入你的论文正文，也可删掉此行3.3.1 传动比的确定i=(*Pn)/(360*)=（0.75*6）/（360*0.005）=2.53.3.2 齿轮的尺寸计算因为传动比i=2.5=n1/n2=z2/z1,取小齿轮齿数z1=20，则大齿轮齿数z2=50。取齿轮的模数m=1.5，齿顶高系数ha=1，齿隙系数c=0.25，压力角=20。则小齿轮的各项参数计算如下:d1=z1*m
7、=30mmd1a=（z1+2ha）*m=33mmd1f=（z1-2ha-2c）*m=26.25mmd1b=d1*cos=28.19mm取齿宽系数=0.5，则，小齿轮宽b1=*d1=15mm，一般会把小齿轮的宽度认为的加宽5-10mm，所以b1=15+5=20mm。大齿轮的各项参数计算如下：d2=z2*m=75mmd2a=（z2+2ha）*m=78mmd2f=（z2-2ha-2c）*m=71.25mmd2b=d2*cos=70.48mmb2=*d1=15mm大小齿轮的中心距为a=m*（z1+z2）/2=52.5mm3.4 零部件的选择3.4.1 电动机的选择在通过一个脉冲的时候，步进电机起动转矩
8、的计算：Tq=（F负*L）/（*）其中F负=Fs+（G+F1），Fs为运动方向的切削力Fs=1.1xFa=2819.3N，G为纵向工作台和回转圆台的总重G=400x10=4000N，F1=Fr=1464N，所以，F负=3802.82N；L为通过一个脉冲时滚珠丝杠移动的距离，L=1x0.005=0.005mm；为主传动系统的总效率，一般为0.6-0.7，取=0.6；为通过一个脉冲时电动机主轴转过的角度，=2/360=/240所以，Tq=2.42N*m。取安全系数为0.4，T=Tq/0.4=6.05N*m。根据步距角和转矩T的大小选取步进电机的型号为，反应式步进电机，f3.4.2 滚珠丝杠的选择和
9、校核1.滚珠丝杠的选择根据原丝杠的公称直径40近似的选取滚珠丝杠的公称直径为25，选取的滚珠丝杠型号为 CDM2506-3 外循环插管式垫片预紧导轨埋入型。2.滚珠丝杠的校核1）承载能力的校核丝杠轴向最大动载荷FQ=(L) -1/3fHfWFmax式中，L-滚珠丝杠的寿命系数，L=60nT/106，T=15000h是机床的使用寿命时间，L=1.7；fW-载荷系数，取fW=1.2；fH-硬度系数，取fH=1.0Fmax-最大的工作载荷，Fmax=3802.82N所以FQ=7757.75NCMD2506-3的额定动载荷C=14773NFQ，承载能力满足。2）压杆稳定性核算Fk=fk2EI/(Kls
10、 2)式中，Fk -实际承受载荷的能力，N；fk-压杆稳定的支承系数，滚珠丝杠的支撑方式为双推-自由式，所以，fk=0.25；E-钢的弹性模量，2.1105 Mpa；I-滚珠丝杠底径d2的抗弯截面惯性矩，I= d24/64, d2=20.9mm，所以，I=0.0000000094m；K-压杆稳定安全系数，取K=2.5；丝杠长度l=0.6m；所以，Fk =5406NFmax，压杆稳定性符合标准。 3.4.3 轴承的选择轴承须既能承受轴向力也能承受径向力，因此应选取角接触球轴承，型号为7206AC和7205C。第 4 章 控制系统设计4.1 X62W铣床数控化改造的数控系统根据所改造的性能和精度指
11、标来选配数控装置系统。虽然国产系统价格较低，安装简单，但是稳定性差，精度较低。相对比进口数控系统价格较贵，但非常稳定，产品成熟。因此选择进口数控系统。选择德国西门子公司的CNC系统和CNC控制器。西门子CNC控制器和CNC系统SINUMERIK自动化系统采用模块化设计，具有可扩缩性，融合了用于机床的多种产品。无论是否部署用于标准化车床和铣床，作为功能强大的、基于驱动的数控系统，或作为基于 PC 的解决方案，选择该数控系统都会使设备运行更富有创新性，更具竞争力。根据西门子公司提供的各类信号对比选择，数控系统信号为：Sinumerik 802S base lineSinumerik 802S ba
12、se line是在SINUMERIK 802S基础上新开发的经济型数控系统。它可以控制2到3个步进电机和一个伺服主轴或变频器，连接步进电机驱动。步进电机的控制信号为脉冲信号，方向信号和使能信号。Sinumerik 802S base line系统组成：CNC控制器（集成式、紧凑型CNC控制器、8英寸液晶显示器、全功能操作键盘、机床操作界面）、驱动器和电机（步进电机和五相混合步进电机）、电缆（连接CNC控制器到步进电机驱动器的电缆和连接步进电机驱动器到步进电机的电缆）。面板结构和NC键盘4.2 CNC装置安装控制变压器电柜中必须采用独立的控制变压器，够给系统24VDC供电1）U，V，W三相中未被
13、驱动变压器使用的两项；2）只有PE接地良好时才能连接。如果不能确定，禁止连接；3）接地线截面积最少为6，以确保接地良好。驱动变压器电柜中必须采用独立的驱动变压器，给步进驱动的85VADC供电。要求仅适用于SIMUMERIK 802S base line系统。1）U，V，W三相中未被驱动变压器使用的两项；2）接地线截面积最少为6，以确保接地良好。4.3 系统接线西门子Sinumerik 802S base line CNC控制系统于步进驱动和步进电机连接下图作简要的说明。4.4 接口和电缆接口布置Sinumerik 802S base line接口视图Sinumerik 802S base li
14、ne连接电缆电机动力电缆4.5 驱动系统的安装调试4.6 4.6.1 你的第二级节标题可在这键入你的论文正文，也可删掉此行4.6.1.1 你的第三级节标题可在这键入你的论文正文，也可删掉此行结论通过此次为期三周的机电一体化课程设计，使得自己平时所学的理论知识与实践相结合。同时也深刻的体会到自己在一些方面的欠缺，有些专业知识还不够扎实，不能很好的形成体系。在这次课程设计中，在老师的指导下，使我又有很多的提升。参考文献1 张建民.机电一体化系统设计第三版.高等教育出版社2 大连理工大学工程图学教研室. 机械制图第六版. 高等教育出版社.3 华中科技大学 陈日曜. 金属切削原理第二版. 机械工业出版
15、社.4 西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械设计第八版.高等教育出版社. 5 西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械原理第七版. 高等教育出版社. 6 卜炎.机械传动装置设计手册.机械工业出版社.7 成大先.机械设计手册的第2,3,4卷. 第五版.化学工业出版社.著作图书文献 序号作者书名版次出版者，出版年：引用部分起止页第一版应省略 翻译图书文献 序号作者书名译者版次出版者，出版年：引用部分起止页 第一版应省略 学术刊物文献 序号作者文章名学术刊物名年，卷（期）：引用部分起止页 学术会议文献 序号作者文章名编者名会议名称，会议地址，年份出版地， 出版者，出版年：引用部分起止页 学位论文类参考文献序号研究生名学位论文题目学校及学位论文级别答辩年份：引 用部分起止页参考文献数量一般不少于15篇
