ca6140普通车床的数控改造毕业论文设计(编辑修改稿)

ca6140普通车床的数控改造毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

=。 其中，“ +”用于拉伸时，“ — ”用于压缩时。 CA6140 普通车床的数控改造 11 Δ P0 = 177。 177。 = AE PF m = 177。 106cm 滚珠丝杠受转矩引起的导程变化量Δ P1 很小，可以忽略不计，即Δ P1 =Δ P0，所以导程变形总量误差 Δ P 总 =00 ΔΔ PP P总 式中 Δ P 总 —— 纵向最大行程，由《机床说明书》可知， P 总 =900mm=90cm。 则 Δ P 总 = 106μ m = 12. 2μ m （ 313） 由《机床说明书》可知，丝杠纵向有效行程为 900mm，且丝杠精度等级为 3级，查《机械零件设计说明说手册》电子版，纵向行 程允许的行程变动量为 17μ m， CDM40006— 5 的Δ P总为 m 17μ m,故刚度足够。 3）稳定性校核。 要使滚珠丝杠不失稳的条件是：临界负载荷 Fk≥ Fmax。 根据公式 Fk = KL EIfk 2π2 （ 314） 式中 kf —— 丝杠的支撑方式系数，查《机械零件设计手册》可知， kf =（双推支撑） E—— 材料弹性模量，对于钢， E=104 MPa L—— 丝杠两支撑端距离，查《机械零件设计手册》可知， CDM4006— 5丝杠两支撑端距离为 1600mm =160cm； K—— 滚珠丝杠的静安全系数，取 K = 1/4。 I—— 截面惯性矩。 I = 464πd ， 其中 d =（ d0 – ） （ 315） 式中 d0—— 滚珠丝杠的公称直径， d0 = 40mm=4 cm； Dw—— 滚珠丝杠的滚珠直径， Dw ==。 则 I =64π (4 – )4CM4 = CM4 （ 316） Fk = NN 2987941160 2 62 = （ 317） 纵向齿轮传动比的确定 传动比计算公式： CA6140 普通车床的数控改造 12 i=0θδ360Pbp （ 318） 其中，δ p =； b 参考《实用微电机手册》，初选 b =  Po =6 mm，则 i= = （ 319） 可初选齿轮的齿数比为 i= 403221 =ZZ 齿轮材料采用 40Cr，调质处理，精度等级取 7 级，前后轴承选用 8024 型流动轴承，齿轮传动时效率为 =iη。 由于进给运动时齿轮受力不大，且根据优先选用第一系列的原则，取模数m=2mm，由经验公式可知，齿宽 b =20mm，则分度圆直径分别为： mmmmmZd 6423211 === （ 320） mmmmmZd 8024022 === （ 321） 中心距为：     722 403222 21  mmZZma （ 322） 横向滚珠丝杠的选用与设计 （ 1）切削力的计算。 因为横向进给量为纵向的 1/3~1/2，取 1/2，则横向主轴切削力约为纵向的 1/2. NNF z 172 8345 621 == 由《机床设计手册》可知，其经验公式为： ZyZx FFFF , == 式中 Fx—— 横切端面时的进给力； Fy—— 背向力。 NNFF ZX 8 6 41 7 2 === （ 323） NNFF ZY === （ 324） (2)滚珠丝杠设计计算 CA6140 普通车床的数控改造 13 滚珠丝杠的选型的方案可以参考纵向滚珠丝杠的设计选型，方案来设计。 即： ①螺纹滚道型面的选型：单圆弧型面、双圆弧型面。 ②滚珠循环方式：内循环、 外循环。 ③轴向间隙的调整和预紧力的选择：垫片式、螺纹式、齿差式。 （ 3）计算进给牵引力 Fm（ N）。 可根据《机床设计手册》中进给牵引力的试验公式计算， 横向为燕尾槽导轨，则  GFFfFF XZYm  （ 325） 则    NNF m 1 0 06 0 08 6 421 7 2 0 3  (4)计算最大动载荷 C(N) ： 由 m i n/ i n/4 0100 00 rrPvn s === rrnTt 万万 66 === NNFfftC mHw === (5)选择滚珠丝杠螺母副 根据 CCa（ Ca 是丝杠的额定载荷，见表 32）的原则，使选取的滚珠丝杠的额定动载荷大于计算的最大工作载荷。 由上面初选的丝杠导程及计算所得的最大动载荷，选取滚珠丝杠型号为 CDM2020— 5，其表示外循环插管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋入式的滚珠丝杠，公称直径为 20mm，导程为 4mm，右螺纹，载荷钢球为 5 圈，精度 3级的定位滚珠丝杠副。 CDM2020— 5的额定动载荷为 10639N ,故强度足够。 CDM2020— 5型滚珠丝杠具体参数见表 42 表 33CDM2020— 5 型滚珠丝杠具体参数 公称直径 /mm 导程/mm 钢球直径 /mm 螺纹底径 /mm 丝杠外径 /mm 额定负载 /N 接触刚度 /（ N/μ m） d0 P0 Dw d1 d 2 Ca C0a 20 4 10639 28722 1178 表 34螺母安装连接尺寸 /mm D D1 D3 D4 B D5 D6 h L L1 C A M 40 — 66 53 11 10 6 100 39 4 3 M6 （ 6）滚珠丝杠的验证 CA6140 普通车床的数控改造 14 1）传动效率计算。 根据《机械原理》，丝杠螺母副的传动效率为η 0 其中，。 10φ 39。 = ，可得公称直径螺距根据 ‘ ==则     10643t a n 643t a nφγt a n γt a nη 0  ’‘’ （ 326） 2）刚度验算。 滚珠丝杠工作时受轴向力和转矩的作用，将引起导程 P0 的变化，因滚珠丝杠受转矩时引起的导程变化很小，可以忽略不计，所以工作负载引起的导程变化量Δ P0为： Δ P0 =177。 AEPFm0 （ 327） 式中 E—— 材料弹性模量，对于刚， E =104MPa A—— 滚珠丝杠的截面积，按丝杠螺纹底径确定 d，即 d =，则 A =4πd2 = （ 328） 则 177。 =Δ0P AEPFm0 mcm 66 —= 177。 = （ 329） 滚珠丝杠受转矩引起的导程变化量Δ P1 很小，可以忽略不计，即Δ P1 =Δ P0，所以导程变形总量误差 Δ P总 =Δ P总 /P0 *Δ P0 式中 Δ P总 —— 纵向最大行程，由《机床说明书》可知， P总 =240mm=24cm。 则 Δ P 总 = mm 6 = （ 330） 由《机床说明书》可知，丝杠纵向有效行程为 900mm，且丝杠精度等级为 3级，查《机械零件设计说明说手册》电子版，纵向行程允许的行程变动量为 12μ m， CDM2020— 5 的Δ P总为 m 12μ m,故刚度足够。 3）稳定性校核。 要使滚珠丝杠不失稳的条件是：临界负载荷 Fk≥ Fmax。 根据公式 Fk = KL EIfk 2π2 （ 331） 式中 kf —— 丝杠的支撑方式系数，查《机械零件设计手册》可知， kf =（双推支撑） E—— 材料弹性模量，对于钢， E=104 MPa CA6140 普通车床的数控改造 15 L—— 丝杠两支撑端距离，查《机械零件设计手册》可知， CDM2020— 5丝杠两支撑端距离为 L=600mm =60cm； K—— 滚珠丝杠的静安全系数，取 K = 1/4。 I—— 截面惯性矩。 I = 464πd， 其中 d =（ d0 – ） （ 332） 式中 d0—— 滚珠丝杠的公称直径， d0 = 20mm=2cm； Dw—— 滚珠丝杠的滚珠直径， Dw ==。 则 I =64π(2 – )4CM4 = CM4 Fk = NN 11 5664160 2 62 = 横向齿轮传动比的确定 传动比计算公式： i=0θδ360Pbp （ 333） 其中，δ p =； b 参考《实用微电机手册》，初选 bθ =  Po =4mm，则 i= = （ 334） 可初选齿轮的齿数比为 i= 301821 =ZZ 齿轮材料采用 40Cr，调质处理，精度等级取 7 级，前后轴承选用 8024 型流动轴承，齿轮传动时效率为 =iη。 由于进给运动时齿轮受力不大，且根据优先选用第一系列的原则，取模数m=2mm，由经验公式可知，齿宽 b =20mm，则分度圆直径分别为： mmmmmZd 3621811 === （ 335） mmmmmZd 6023022 === （ 336） 中心距为：     mmmmZZma 482 301822 21  CA6140 普通车床的数控改造 16 滚珠丝杠的支撑与轴承的选用 滚珠丝杠的支撑形式的选择。 为了满足高精度、高速度进给系统的要求，除了应采用高精度、高速度的滚珠丝杠副外，还必须充分重视支撑的设计，注意选用轴向刚度好、摩擦力矩小、运行精度高的轴承。 滚动轴承 的选用 丝杠轴承的载荷主要是轴向载荷，径向除丝杠重力外，一般无外载荷，对丝杠轴承主要要求轴向精度和刚度较高，摩擦力矩要尽量小。 固定支撑采用的有 60度角接触球轴承、双向推力角接触球轴承、滚针轴承和推力滚子轴承等。 根据实际需要，选用深沟球轴承，固定支撑可选用 60 度角接触球轴承，其特点如下： 1）接触角大、刚球数多、承载能力强 =刚度高。 2）既能承载轴向载荷，也能承载径向载荷，支撑结构可以简化。 3）轴承是按规定的预紧力供应的，使用者不需要自己调整。 4）轴承起动摩擦力矩小，降低丝杠副驱动功率，提高进给系统的 灵敏度。 步进电机的选用原则 33 开环控制系统原理图 选用步进电动机时，通常希望步进电动机的输出转距，启动频率和运行频率高，步距误差小，性。