基于PLC回转刀库设计说明书

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中北大学

课程设计任务书

学年第学期

学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名：学 号：

课程设计题目： 数控技术课程设计

起 迄 日 期： 12月23日～12月31日

课程设计地点： 教学楼2号楼 指 导 教 师： 马维金 曾志强

系 主 任： 王 彪

下达任务书日期: 2009年12月23日

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课 程 设 计 任 务 书

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课 程 设 计 任 务 书

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目录

1.基本设计参数 .................................................... 3

2.纵向进给传动链的设计计算 ........................................ 5

2.1主切削力及其切削分力计算 ................................... 5

2.2坐标轴导轨摩擦力计算 ....................................... 6

2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 ............................. 6

2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 ............................. 6

2.5确定进给传动链的传动比i和传动级数 ......................... 6

3.驱动电动机的选型与计算 .......................................... 8

3.1计算折算到电动机轴上的负载力矩 ............................ 10

3.2计算折算到电动机轴上的加速力矩Tap ........................... 8

3.3计算横向进给系统所需的则算到电动机轴上的各种力矩 ............ 9

3.4计算折算到电动机轴上的负载惯量 ............................ 10

3.5选择电动机的型号 .......................................... 11

4.PLC控制系统T型图 .............................................. 12

5.PLC指令程序表 .................................................. 13

6.电路接线图和电器件清单 ......................................... 16

7.主要参考文献 ................................................... 17

8.课程设计总结 ........................................................... 17

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1.基本设计参数

1.1原始数据

机床主电动机的额定功率Pm为7.5kw，最大工件直径D=100mm，主轴计算转速n=85r/min

1.2 其他参数

最大加工直径：床面上:400mm;床鞍上：210mm。 最大加工长度：1000mm。

纵向行程500mm;横向行程200mm。

快速进给速度：纵向，2400mm/min;横向，1200mm/min。 最大切削进给速度：纵向，500mm/min；横向，250mm/min 溜板及刀架质量：纵向，81.63kg；横向，61.22kg。 定位精度：0.04mm/全行程。

重复定位精度：0.016mm/全行程。 程序输入方式：增量值、绝对值通用。 控制坐标数：2。

脉冲当量：纵向，0.01mm/脉冲；横向，0.005mm/脉冲。

2.纵向进给传动链的设计和计算

2.1

主切削力及其切削分力计算

不同的切削方式，其主切削力的计算方法不尽相同。对于某种切削方式来说，主切削力的计算方法有有多种，根据经验公式计算、根据切削用量计算和根据主电动机切削功率计算等。本设计根据机床主电动机切削功率计算主切削力F。 （1）计算主切削力F

已知机床主电动机的额定功率Pm为7.5kw，最大工件直径D=100mm，主轴计算转速n=85r/min。

根据公式得刀具的切削速度为

3.14 400 10 3 85 m/s 1.78m/s v 6060

Dn

取机床的机械效率为： 0.8，则由式（2-6）得： Fz

Pm

v

103

0.8 7.5

103N 3370.79N

1.78

（2）计算各切削分力

车削抗力Fx和Fy可以按下列比例分别求出：

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Fx：Fy：Fz=1：0.25：0.4 （2-4）

所以走刀方向的切削分力Fx和垂直走刀方向的分力Fy可由式（2-4）求出

Fx 0.25Fz 0.25 3370.79 842.7NFy 0.4Fz 0.4 3370.79 1348.32N

2.2坐标轴导轨摩擦力得计算

在切削状态下坐标轴导轨摩擦力F 的计算可以查课程设计指导书：

（1）由于坐标轴导轨水平的，根据式（2-8a）计算在切削状态下的导轨摩擦力F 。此时导轨受到的垂直方向切削力Fv Fz 3370.79N，纵向切削力F1 Fy 1348.32N，移动部件的全部质量（包括机床夹具和工件的质量）m=81.63kg，移动部件全部重量W=800N，查表2-3得镶条紧固力fg 2000N，对于贴塑导轨，取导轨摩擦系数 0.15，则

F W fg Fv F1 0.15 800 2000 3370.79 1348.32 N 1127.87N

（2）按式（2-9a）计算在不切削状态下的导轨摩擦力F 0和F0

F 0 W fg 0.15 800 2000 420NF0 0 W fg 0.2 800 2000 560N

2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力

滚珠丝杠螺母副的最小轴向负载力发生在机床空载运行时。此时，最小轴向负载力可

以计算如下：

（1）按式（2-10a）计算最大轴向负载力Fmax

Fmax Fx F (842.7 1127.87)N 1970.57N （2）按式（2-11a）计算最小轴向负载力Fmin Fmin F 0 420N

2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算

在进行滚珠丝杠初选时，必须了解各种切削方式下轴向负载力、进给速度的大小以及各种转度的时间占总时间得百分比，目的是计算当量转速和当量载荷的大小。 1）按机床预期工作时间估算滚珠丝杠预期的额定动载荷Cam

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已知数控车床的预期工作时间Lh 15000h，滚珠丝杠的当量荷载

Fm Famax 1970.57N，查表2-28得，载荷系数fw 1.3；查表2-29，初步选择滚珠丝

杠的精度等级为3级精度，取精度系数fa 1；查表2-30得，可靠性系数fc 1。取滚珠丝杠的当量转速nm nmax（该转速为最大切削进给速度时的转速），已知

vmax 0.5m/min，滚珠丝杠的基本导程，则

nmax

1000vmax1000 0.5

83.33r/min L06

由式（2-19）得 Cmax nmLh

Fmfw

100fafc

60 83.33 15000

1970.57 1.3

5014.4N

100 1 1

2）按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m

（1）根据定位精度和重复定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形 已知本车床纵向进给系统的定位精度为40 m，重复定位精度为16 m，则由式（2-23）、（2-24）得： max1

1

~3 1

16 m 5.33~8 m 2

max2

1~ 51

40 m 8~10 m 4

取上述计算结果的较小值，即 max 5.33 m。 （2）估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m

滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用一端固定、一端游动支承方 …… 此处隐藏：5676字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……