数控立式钻铣床主运动进给系统及控制系统的设计样本.doc

第1章机床总体布局设计1.1机床总体尺寸参数选定依照设计规定并参照实际状况，初步选定机床重要参数如下：工作台宽度×长度400×1600mm主轴锥孔7∶24工作台最大纵向行程300mm工作台最大横向行程375mm主轴箱最大垂直行程400mm主轴转速级数12级主轴转速范畴30~1500r/minX、Y轴步进电机130BF001（反映式步进电动机）Z轴步进电动机130BF001（反映式步进电动机）主电动机功率4.0KW主轴电动机转速1440r/min机床外形尺寸（长×宽×高）150×1200×2300mm机床净重500Kg1.2机床重要部件及其运动方式选定1.2.1主运动实现因所设计机床规定能进行立式钻和铣，垂直方向行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式构造布局；为了使主轴箱在数控计算机控制上齿轮传动更精确、更平稳，工作更可靠，主轴箱重要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮有级变速。1.2.2进给运动实现本次所设计机床进给运动均由单片机进行数字控制，因而在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。1.2.3数字控制实现采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作位置，这一点须依照实际状况而定。1.2.4机床其他零部件选取考虑到生产效率以及生产经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及原则件如滚珠丝杠、轴承等均选取外购形式。1.3机床总体布局拟定依照以上参数及重要部件及其运动方式，则可拟定机床总体布局图，详细图纸请参照1号A1图纸。第2章主传动设计2.1议定转速图2.1.1拟定构造式和构造网式：1.主传动拟定，和公比Ф拟定：依照ZJK-7532使用阐明书，初步定主轴转速范畴为95～1600r／min，则Ф＝=＝＝1.29………………………………(2.1)由设计手册取原则值得：Ф=1.26。令，则……………(2.2)则取。2.拟定变速组和传动副数目：大多数机床广泛应用滑移齿轮变速方式，为了满足构造设计和操纵以便规定，普通采用双联或三联滑移齿轮，因而主轴转速为12级变速系统，总共需要三个变速组。3.拟定传动顺序方案：按着传动顺序，各变速组排列方案有：12＝3×2×212＝2×3×212＝2×2×3从电机到主轴，普通为降速传动。接近电机处零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多传动组放在接近电机处，则可使小尺寸零件多些，而大尺寸零件可以少些，这样就节约省材料，经济上就占优势，且这也符合“前多后少”原则。从这个角度考虑，以取18=3×3×2方案为好，本次设计即采用此方案。4.拟定扩大顺序方案：传动顺序方案拟定后来，还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊规定，依照“前密后疏”原则，应使扩大顺序和传动顺序一致，普通能得到最佳构造式方案，故选用12＝××构造式方案。检查最后扩大组变速范畴：r=～10故合符规定。5.构造网图：2.1.2拟定转速图：依照已拟定构造式或构造网议定转速图时，应注意解决定比传动和分派传动比，合理拟定传动轴转速。①定比传动在变速传动系统中采用定比传动，重要考虑传动、构造和性能等方面规定，以及满足不同顾客使用规定。在钻铣床设计中，总降速比为u=125/1440=0.087。若每一种变速组最小降速比均取1/4。则三个变速组总降速可达。故无需要增长降速传动，但为了使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减小变速箱径向尺寸和有助于制动以便，在Ⅰ－Ⅱ轴间增长一对降速传动齿轮（），同步，也有助于设计变型机床，由于只要改变这对降速齿轮传动比，在其她三个变速组不变状况下，就可以将主轴12种转速同步提高或减少，以便满足不同顾客规定。②分派降速比前面已拟定，12＝3×2×2共需三个变速组，并在Ⅰ－Ⅱ轴间增长一对降速传动齿轮，要用到四个变速组，在主轴Ⅴ上标出12级转速：125～1600r/min,在第Ⅰ轴上用A点代表电动机转速，最低转速用E点标出，因而A,E两点相距约11格，即代表总降速传动比为。③定出各变速组最小传动比依照降速前慢后快原则，在Ⅳ－Ⅴ轴间变速组取，在Ⅲ－Ⅳ轴间变速组取，在Ⅱ－Ⅲ轴间变速组取，则：依照构造式可知：Ⅱ～Ⅴ轴间变速组级比指数分别为：1，3，6。传动副为：3，2，2。则画出上图转速图。2.1.3拟定各齿轮齿数：在拟定齿轮齿数时应注意：齿轮齿数和不应过大，以免加大两轴之间中心距，使机床构造庞大，并且增大齿数和还会提高齿轮线速度而增大噪声，因此在设计时要把齿数和控制在；为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，使最小齿数，因而齿轮齿数和不应过小。在Ⅳ－Ⅴ轴间：∵则可查表1.58和2.51两行又∵而最小齿轮齿数是在齿轮副中，令则等，∵在高速轴中尽量使齿轮几何尺寸小一点以减小主轴尺寸，因此可取∴可查出：，，同理：①且查得….取则查得：，，②