把X62W铣床改造成数控铣床,主要改造的部位是:在主电动机端面加一电磁离合器,以便用指令控制主轴停转:把工作台的纵横向进给运动改造成用步进电动机来控制。垂直进给运动仍采用机动和手动方式。下面主要介绍横向进给系统的改造和数控系统的硬件设计。 {@M14)-x>_
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1 横向进给系统设计 n_$yV:MuT!
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在横向进给系统的改造中,拆掉了原机床的丝杠螺母机构,更换上用步进电动机和一对齿轮驱动的滚珠丝杠螺母副。 a]1i/3/
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1. 工作台重量的估算 Sb^
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纵向工作台约重100kg,床鞍和回转盘约重200kg,总重量G=100+200=300kg。 Kj*m r%IaU
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2. 切削力计算 '\*A"8;h
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切削功率为 R!{7OkC
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Nc=NhK (1) I=YCQ VvA
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式中:N——主电动机功率,7.5kW ,L-C(j
h——主传动系统总效率,一般为0. 6~0. 7,取0.6 ez0 \bym
K——进给系统功率系数,取0.96 ",Wf uz
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根据式(1)可得:Nc=4.32kW。又因为Nc=FzV/6120,则Fz=6120Nc/V,V为切削线速度,取100mm/min,所以主切削力Fz=2.59kN。通常:纵向切削分力F纵=(0.6~0.9)Fz,垂直切削分力F垂=(0.45~0.7)Fz,横向切削分力F横=(0.5~0.55)Fz。取F纵=0.6Fz=1.55kN,F垂=0.45Fz=1.165kN,F横=0.5Fz=1.295kN。 6H;kJHn
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3. 滚珠丝杠设计 tL8't]M,
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工作台横向进给丝杠的轴向力 0^>E`/
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F轴=KF横+f'(F垂+W) (2) , ;'SVe%
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式中:K——考虑颠覆力矩影响的实验系数,K=1.1 v,\93mNp[
F横——横向切削分力f'——导轨上的摩擦系数,f'=0.15 szn%wZW
W——工作台、床鞍和回转盘重力,W≈10G=3kN K%<GU1]-]
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根据式(2)可得:F轴=2.049kN。 9}whWh
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1. 强度计算 P7 8uq
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滚珠丝杠的转速:n=Vf/p,其中,进给速度Vf=60mm/min,滚珠丝杠的螺距p=6mm,则得:n=Vf/p=10r/min。取寿命时间T=15000h,则寿命值L1=60nT/106=9。取运转系数fw=1.2,硬度系数fH=1.1,则最大负载Q=(L)⅓1fwfHF轴=5.625kN。根据经验,选取滚珠丝杠的型号ND3506-1×2/E左,即内循环,双螺母垫片调隙式、公称直径为35mm、螺距为6mm、一圈二列、E级精度、左旋、滚珠直径为3.969mm。其额定动负荷为12.847kN>Q,其强度够用。 Ao!=um5D J
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2. 效率计算 7sN0`7
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由于所选滚珠丝杠的螺旋升角a=3°7',摩擦角f=10',则滚珠丝杠的传动效率h=tga/tg(a+f)=tg3°7'/tg(3°7'+10')=0.95。 g!`BXmW
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纵向进给系统的设计与横向进给系统的设计类似,计算从略。 SbJh(V-pr
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2 步进电动机及齿轮的选用 ./!KE"!
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1. 横向步进电动机的选取 Rc%PZ}es
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1. 确定步距角取系统的脉冲当量dp=0.01mm/脉冲,选用步距角qb=0.75° ULbP_y>(Y
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2. 启动力矩的计算 7`+UB>8
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丝杠牵引力 /^QFqM;
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Fs=F横+1.414f当W (3) cB36p&%
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式中f当——当量摩擦系数,f当=0.01 8"pA9Mr
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代入式(3)得 "D!Dr1
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Fs=1.337kN `~KAk
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设步进电动机等效负载力矩为M,负载力为F负,根据能量守恒原理,电动机所作的功与负载所作的功相等,即Mfh=F负L,则 k#-[ M.i
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M=F负L/hf (4) wISzT^RS
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又F负=Fs+µ(W+F1),数控装置发出一个脉冲后,工作台的位移量L为一个脉冲当量0.001cm,这时电动机转过的角度f=2pqb/360°,代入式(4)得 SFOQM*H
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