普通立式铣床的经济型数控改造设计毕业设计

Fz?Acav?HB (2.5) 式中 Acav——多刃刀具的切削平均面积,单刀刀具的切削面积(mm2);

HB——被加工材料的硬度值。

表2.1 各铣削分力的经验比值 铣削条件 比值 对称面铣 面铣刀 不对称铣削 逆铣 顺铣 ae?(0.4~0.8)d0fz?(0.1~0.2)FH/Fz 0.30~0.40 0.60~0.90 0.15~0.30 0.85~0.95 0.45~0.70 0.90~1.00 0.50~0.55 0.50~0.55 0.50~0.58 1.00~1.20 0.80~0.90 0.20~0.30 0.75~0.80 0.35~0.40 0.35~0.40 Fv/Fz Fo/Fz 立铣、圆柱铣、盘铣、和成型铣 FH/Fz ae?0.05d0fz?(0.1~0.2) Fv/Fz Fo/Fz 2.1.3.3.铣削功率

与其他铣削加工一样,铣削功率根据下式计算: Pm?式中 Fz——切向铣削力(N) v——切削速度(m/min)

考虑到机床效率,机床电动机功率PE应满足 PE?Fz?v(kW) (2.6) 6?104Pm?m (2.7)

式中 ?m——机床效率,?m=0.75~0.85。新机床取大值,旧机床取小值。

2.1.4计算

在精铣凸轮时,选择立铣刀,查切削手册,选择铣削弧深度为ae=1mm,工件厚度

a(即切削深度)p为32mm。工件材料为球墨铸铁,硬度HB(140~190),按照最不利的情况,取为HB=190。、

在用高速钢铣刀时,查切削手册,铣刀的每齿进给量应为fz=0.2mm,铣刀直径

d0=20mm,齿数为Z=5,切削速度vf为

Z·n=30(mm/min) vf=fz·

在顺铣情况下,计算切削力:

2.1.4.1 平均切削面积

根据公式2.4

Acav?apaefzZ?d0=

32?1?0.2?5?0.51(mm2)

3.14?202.1.4.2计算切削力

由公式2.5可知: 切向力

Fz?Acav?HB?0.51?190?97(N)

根据表2.1进行切削力的分解: 径向分力

FF?F?vvzFz?97?0.80?77.6(N)

轴向分力

FFo=Fz?0F?97?0.4?38.4(N)

z2.1.4.3 计算功率

由公式2.5可以知:

Pm?Fz?v97?50?0.08(kW) =446?106?102.1.4.4 计算负载:

(1) 关于转台的计算

转台的尺寸为:直径为d=400mm,厚度h=40mm。转台的材料密度为

?=7.8?103kg。 m3所以转台的重量为:

h1?d10.04?0.42?3.14G1?m1g?????7.8?103?10?400(N)

442(2) 关于工件的计算

粗略估计凸轮的最大直径d2?150mm,厚度为h2=32mm。密度为

?=7.8?103kg。

m3所以工件的重量为

h2?d20.032?0.302?3.14G2?m2g?????7.8?103?10?176(N)

4421) 总重量

G?G1?G2?576(N)

2) 计算转矩

T?F?R (2.8)

由公式2.8可知凸轮和转台与底座产生的摩擦转矩Tf为:

Tf?(G?F0)?f?r1?(576?38.4)?0.08?0.2?9.83(N?m)

其中 G—凸轮和转台的总重量 Fo—切削力的轴向分力

f—转台与底座间的摩擦系数,取为0.08 r1—转台的最大半径

由转矩的计算公式2.8可知切削过程中的切削力矩T铣为:

T铣?Fz?r2?97?0.15?14.55(N?m)

所以,总的转矩T为

T?Tf?T铣?9.83?14.55?24.48(N?m)

2.1.4.5 选择步进电机

考虑到系统本身不是很复杂,一般可以选择三相六拍式步进电机,步距角为1.5?/3?。 (1)计算传动比i

?1.5??3600i???180 ?30//

把转矩折算到电机轴上

T电机?T24.48??0.14(N?m) i180根据容量匹配原则

Tmax?4T电机 (2.9) 所以选择步进电机M56853S,最大静转矩大小为Tmax?1.96(N?m)。驱动电压60V,启动矩频特性 1500/步,正常工作矩频特性8000步/秒。

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