X6132铣床数控化改造【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘要 本设计说明书包括：概论、总体设计和结论三大部分。通过对我校教学实习基地的一台 对盘式凸轮加工的特点，并结合现有条件，确定了铣床的数控化改造方案，介绍了滚珠丝杠、步进电动机的计算和选型设计及铣床数控改造的方法、改造部位、数控系统设计及机床改造时应注意的问题。改造后的铣床，进给传动实现自动变速，纵向、横向、垂直进给系统进行数控控制，并要求达到纵向最小运动单位为 脉冲，横向最小运动单位 脉冲，垂直方向最小运动单位 脉冲并且可以提高生产效率 ，保证产品质量和减轻工人的劳动强度。 关键词 ：铣床；数控改造；滚珠丝杠；步进电动机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of of 6132 in S 6132 of It of S of it of of NC to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 序言 4 第 1 章 绪论 6 1、 1数控系统发展史 6 1、 2国内数控机床的状况分析 7 1、 3数控机床的改造的必要性 11 1、 4数控机床改造的经济性 技术分析 12 1、 5数控机床改造的可行性分析 15 第 2 章、数控铣床总体方案的拟定 16 2、 1 设计目的和意义 16 2、 2 设计任务与要求 17 2、 3 设计应注意的问题 19 2、 4 总体设计方案的拟订 19 第 3 章、伺服进给系统机械部分的设 计计算和选型 20 3、 1 工作台总质量的估算 20 3、 2 确定系统的脉冲当量 20 3、 3 切削力的计算 21 3、 4 机床导轨的选择 23 3、 5 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 23 3、 6 齿轮传动比计算 33 3、 7 步进电动机的计算和选型 34 3、 8 控铣床加工程 序的编制 49 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 4 章、滚珠丝杠副间隙的调整 52 4、 1 滚珠丝杠副的调整方法 52 4、 2 滚珠丝杠螺母副在数控机床上的使用 55 第 5 章 数控操作系统 55 5、 1“世纪星” 2 数控系统简介 56 5、 2“世纪星” 2 数控系统使用技巧 58 5、 3“世纪星” 2 数控系统编程指令特点 59 第 6 章 设计总结 61第 7 章 参考文献 62 第 8 章 致谢辞 63 第 9 章 附录 64 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 序 言 经济型数控是我国 80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造 铣床 ，投资少、见效快，成为我国 “ 七五 ” 、“ 八五 ” 重点推广的新技术之 一。 随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，产品的更新换代也不断加快。因此，对数控机床的改造也就显得比较重要，数控机床的设计与改造也成为工业发展的一个重要方面。铣床的应用十分广泛，主要用于加工面或成型表面。若要在立式铣床上加工圆弧、凸轮等特殊类平面时，就要借助于圆工作台、分度头等机床附件，并对机床进行整体调整。加工精度较低，基础调整工作费事。所以，为提高工件的加工精度，保证产品质量，便于加工圆弧面和凸轮的曲面等，可以利用数控方法对铣床进行数控化改造。 数控铣床，由于可以较好的 解决形状复杂、精密小批多变零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，因此，在世界上得到了大力的发展，各种类型的数控铣床不断出现，数控铣床的发展趋势是：一方面研究功能齐全自动化程度高的数控铣床，以促进社会生产达到更高的自动化水平；另一方面普遍推广经济型数控铣床以加速现有生产体系的改造。 由于历史的原因，我国普通加工设备多，数控加工设备少 ;老设备多，新设备少。许多企业的机床精度差、故障率高。通过机床数控改造使普通机床不仅具有好的加工精度，而且还具有数控机床的功能。 十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技 术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控 铣床 ，特别是 80 年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。 毕业设计是学生在校学习阶段的最后一 个教学环节，也是学生 解决 工程 问题 的重要环节。其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风。 本说明书分为 绪论 、设计内容、总结三 大 部分，分别介绍了此次设计任务将 万能 卧式 铣床 （ 造为经济型数控 铣床 ；有关经济型数控 铣床 改造总体方案确定及框图、进给伺服系统机械部分设计计算及校核、加工程序编制；主要是对本次毕业设计的心得。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 1 章绪论 1、 1 系统发展史 1949 年美国 司与麻省理工学院开始合作，历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“ 1953 年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成 序的自动编程语言。 1959 年美国 司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类 加工中心。 1968 年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统，这就是柔性制造系统 1974 年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此 算机数控系统 )软线数控技术随着计算机技术的发展得以快速发展。 1976 年美国 司开始使用图像编程。利用 算机辅助设计 )绘出加工零件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得 接数控 )技术始于 20 世纪 60 年代末期 。它是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。 性制造技术的基础，现代数控机床上的 口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着 控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 20 世纪 90 年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统中，数控是其基本控制单元。 20 世纪 90 年代，基于 智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础，使升级换代变得非常容易。充分利用现有 的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得以实现。 1、 2 国内数控机床的状况分析 近年来我国企业的占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些中，除少量机床以 都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001 年，我国机床工业产值已进入 世界第 5 名，机床消费额在世界排名上升到第 3 位，达 美元，仅次于美国的 美元，消费额比上一年增长 25%。但由于国产不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势， 2001 年进口机床跃升至世界第 2 位，达 美元，比上年增长 近年来我国出口额增幅较大的有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的品种以中低档为主。 1、 2、 1新产品开发有了很大突破， 技术含量高的产品占据主导地位 例如：全长 33 公里的上海磁悬浮快速列车线，是 “十五 ”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的 2550 根轨道梁是整个工程的最关键部分，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 对加工轨道梁的精度提出了相当高的要求。去年年初，沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期 6 个月、标的 6200 万元在磁悬浮轨道专用项目公开招标中折桂，并于 8 月底将一次性验收合格的 8 台数控镗铣床组成的轨道梁生产线一次试车成功，目前这套铣镗加工中心已加工出轨道梁1100 根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好的基础。 1、 2、 2产量大幅度增长，数控化率显著提高 2001 年国内数控金切机床产量已达 台，比上年增长 金切机床行业产值数控化率从 2000 年的 高到 2001 年的 1、 2、 3发展的关键配套产品有了突破 近年来通过政府的支持，配套生产得到了快速发展。如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台；烟台第二机床附件厂开发了为配套的多种动力卡盘和过滤排屑装置；济南第二机床集团公司的数控龙门镗铣床、数控落地镗铣床及数控锻压设备等 30 多个系列 100 多个品种的数控配套产品。 1998 年世界机床进口额中大部分是，美国进口机床的数控化率达70%，我国为 60%。目前世界消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用、成套设备为主。 随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的 工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂、车间的 最底层加工设备 不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的 比较 “虚 ”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 益全球化竞争的现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即必须达到起码的数量或比例；第二就是所拥有的必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。 以 西门子为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统。在这些系统中，除了传统的 口外，还备有以 太网接口，为联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，的网络接口功能被定义为用于远程监控、远程诊断。 专家分析预测 1、 2、 1 推广应用逐步由经济型为主向普及型为主转变。据预测分析，到 2005 年我国机床的数控化率为 到 2010 在 2001，经济型所占比重继续减少，普及型所占比重继续增长，高级型的需求缓慢增长。 1、 2、 2 数控金切机床的构成比逐渐趋于合理。工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效的需求增长，这将导致拥有量和 市场消费量中各类的构成比不同于传统的机床构成比 . 1、 2、 3 数控系统的应用由 向单元（系统）方向发展。目前欧、美、日等国应用 很普遍，柔性制造单元已占销售量的 30%以上。而我国 拥有量不足 50 套，相当于日本 80 年代的水平，占消费额不到 5%。 1、 2、 4 出口前景良好。 1998 年及前几年我国机床工具的出口额徘徊在5 亿美元左右， 2000 年上升到 美元，随着东南亚经济复苏和我国出口多极化市场的形成和巩固，以及我国加入 后几年我国机床出口将实现平稳、持续增长。预计到 2005 年出口创汇可达到 12 亿美元。 入世对中国机械工业的结构性冲击 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 1、 2、 1 部分行业发展主导权有可能受到冲击。在以下行业将表现得更为突出：一是在国内处于市场成长期、外方掌握专有技术并处于垄断地位的技术密集型行业，如燃气轮机、直流输电关键设备、半喂入式水稻联合收割机、机电一体化的汽车发动机附配件等；二是单靠有限市场难以发挥企业生产能力、迫切需要全球市场支撑的行业，如高压开关、大型变压器、高档科学仪器、高档数控系统、智能化工业控制系统等；三是国内外制造成本相差较大、外方享有明显的品牌优势、在华设厂可以在 世界市场获取丰厚利润的劳动密集型或易于流通的装配型产品行业，如照相机、复印机、部分工业和民用仪表、高品质低压电器等。 1、 2、 2 工程成套行业将面临更严峻的竞争。随着服务贸易领域对外开放，实力雄厚的国外公司可能更积极地到国内举办由其控制的、以工程承包为主要业务的工程公司，以其母公司产品为后盾，以熟悉国内情况的中方雇员为业务骨干，与我内资企业展开激烈的竞争。 1、 2、 3 我国机械工业自主技术创新的积极性有可能被抑制。由于外资在华机械企业主要承担制造车间的角色，技术来源主要依靠其母公司，而原本就实力有限的内资 企业在完全开放的市场竞争中坚持自行研制开发将冒很大风险，为了节省投入，提高产品的形象，多数内资企业将尽可能与外方合作，采用国际同行的技术进行生产。 1、 2、 4 处于幼稚期的自主产业的成长环境趋于严峻。由于国外企业将更加不愿转让技术，更愿意通过在华举办由他们控制的企业来与内资机械企业争夺中国用户的订单，国内用户也有了更多的便利采购外资产品，从而部分处于成长初期的重要产品自主产业的培育壮大将更困难。 1、 3 数控机床的改造的必要性 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 1、 3、 1微观看改造的必要性 微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性 ，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 （ 1） 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 （ 2） 由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 （ 3） 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高 37 倍。 （ 4） 由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生 产得以自动化，故被称为实现了 柔性自动化 。 （ 5） 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要 修配 。 （ 6） 可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 （ 7） 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化 还是推行 性制造单元）、性制造系统）以及 算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 1、 3、 2宏观看改造的必要性 宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、 80 年代初买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、 ，还包括在产品开发中推行 拟制造以及在生产管理中推行 理信息系统）、 等 。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到 1995 年只有 而日本在 1994 年已达 因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。 这是一批很大的设备存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决好关键技术问题，就能 以最小的投资盘活最大的存量资产，即可争取到最大的经济效益和社会效益。尤其对引进的 床，已经花费了几十万到上千万美元，若在出现故障后不能及时维修、排除故障，就会造成较大的经济损失。数控机床维修、升级改造与购买新机床相比，只需花费购买相同新机床 30%以下的费用即可获得相同的使用效果，因此，机床的数控维修改造具有很多优势。 1、 4 数控机床改造的 经济性 技术 分析 1、 4、 1 品种多样 经济型数控系统最早应用于普通车床的数控化改造，现已扩展到车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、拉床、刨床、冲床 、螺纹磨床、气割机和各种专机以及各种辅助装置等，行业的分布也从传统的机床行业为主向其它行业发展，比如汽车、航天航空、兵器工业以及一些检测设备等。同时一些非传统用户如印刷、包装、医疗、缝纫、化工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 等行业对经济型数控系统的需求也在增加。针对于不同的行业，经济型数控系统有它自己不同的功能。 1、 4、 2功能较全 目前高档型数控系统和普及型数控系统的功能虽然越来越齐全，但因价格较贵，且在某些具体应用的场合，这些系统的功能得不到充分应用。所以，为了降低价格，追求实用性，便出现了适应不同加工要求，功能简化的经济型 数控系统。经型数控系统可以满足一般的精度要求，用于加工形状简单的直线、斜线、圆弧以及带有螺纹的零件。它适用于多品种、大、中、小批量的自动化生产，对产品的适应性强。加工出的产品尺寸一致性好、合格率高。可以节省大量工装费用，减轻工人的劳动强度，提高工人素质，促进技术进步，增强企业应变能力，为提高企业竞争力创造条件。目前的经济型数控系统，已经具有一定的开放性，用户可以根据需要增加系统的功能。控制轴数可达 1，并可实现 4轴联动。既可采用开环控制，也可实现闭环控制。具有刀具半径补偿、长度补偿、丝杠螺距补偿等补偿功 能。系统分辨率高达 移速度可达 8000mm/有完整的 S、 M、 T 功能。多数系统采用大尺寸高分辨率 示屏，人 中文显示，全屏幕编辑，动态显示运动轨迹。可以进行故障自诊断，可与 通讯实现 “海量 ”存储2一些经济型数控系统已从单 展到多 行工作，提高了加工精度，减少了辅助时间，自动化程度进一步提高。 1、 4、 3 可靠性较高 在工业环境中，经济型数控系统由于采用了一定的硬件抗干扰和软件抗干扰措施，因此，对于电网的电压波动、射频干扰均具有一定 的抵抗能力；在有油污、粉尘的环境中能够比较可靠地地工作，防尘、防溅能力较强。目前，诸如烧功率管的系统性故障与 5 年前相比明显降低，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 般可达 5000时。 1、 4、 4 价格低廉 经济型数控系统一个最明显的优势就是它的经济性 价格低廉。经济型数控系统的成本通常不超过主机成本的 1/3，具有可观的经济性，其价格大约是同等配置带伺服电机系统的 1/4，甚至更低，它特别适合于普通机床的数控化改造，易于在生产一线大面积推广。经济型数控系统在今后的发展中只有继续保持价格方面的优势，才能不断扩大 其市场的占有份额。 1、 4、 5 操作简单 经济型数控系统之所以在我国具有强大的生命力，能够生存并迅速发展，除了价格方面的优势外，另一个突出的特点就是其使用方面的 “简易 ”性，与中、高档数控系统相比，它具有操作简单、方便易学的特点，适合目前我国企业的员工水平，容易掌握和使用，不需要花大力气进行培训，用户乐意接受。 1、 4、 6 维修方便 数控系统在使用过程中出现故障是不可避免的，问题的关键在于，一旦发生故障，怎样在最短的时间内予以排除，尽可能不影响生产。中、高档的数控系统因为系统环节比 较多、结构比较复杂，出现问题后，使用单位的维修人员不能准确判断，常常要依赖系统的生产厂家来解决问题。这样，既影响了生产，又增加了使用单位的维修费用。并且一些进口的数控系统，即使你能判断出问题的所在，但你没有可替换的备件或元件，最后也只得求助系统的制造商或代理商，花去的费用相当可观。而经济型数控系统因为系统环节少、结构简单，发生故障后，维修人员很容易查出问题，只要更换备件或个别器件即可排除故障，修理耗时短、费用低，企业自己能够掌握。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 1、 4、 7 售后服务有保障 目前，比较大的经济型数控系统生产厂 家，在全国范围内都建立有售后服务网，并在主要工业城市设有售后服务点。利用这些网点一方面可以进行设备的维修，一方面可以对用户进行使用培训，解决了用户的后顾之忧，巩固了自己的销售市场。 从实际可操作性出发列出几种应考虑的情况：从机床自身的价值考虑，分析要达到改造目标所需投入是否偏高；从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值；从该机床的投入产出率估算，是否能较快收回投资，然后迅速产生较好效益； 机床改造后提高了机床精度，增加了功能，是否能使本单位产品提高水平，或者能有利于开发新产品，从而获得附加效 益。改造资金来源可靠。 1、 5 数控改造的可行性分析 主要是瞄准改造目标及加工对象，对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否合理；机床的基础部件和结构件是否仍然完好；普通机床改为数控机床，要考察各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用；测量机床目前的各项精度与出厂精度进行对比，是否存在差距； 综合总结目前机床存在的一切故障和历史上出现过的重大故障。针对上述问题，对照改造目标和典型工件，编写改造任务书，做到改造后的机床达到一定的先进性和实用性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 第 2 章 数控铣床改造 总体方案的拟订 2、 1 设计目的 和意义 通过毕业设计，学习了系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深时所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充了知识，使认识提高到一个新的水平，通过毕业设计的实践，培养了调查研究的习惯和工作能力，练习查阅查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择设计计算公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果，通过毕业设计，不但提高了解决具体问题的独立工作能力，具体动脑动手能力，而且建立了正确的设计和科研思想 和 牢固树立实事求是 的 态 度。 2、 1、 1节省资金 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省 60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机严肃认真的改造只需工作床改造只需花新机床购置费的 1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床 60%的费用，并可以利用现有地基。 2、 1、 2性能稳定可靠 因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 2、 1、 3提高生产效率 机床经数控改造后可实现加工的自动化效率比传统机床提高 3 至 5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以少用工装，不仅节约了费用而且 可以缩短生产准备周期。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 将万能卧式铣床的本体进行适当的修复和改造，配上经济型数控系统和伺服系统，改造成性能和价格比较高的经济型数控铣床，具有重大的社会经济意义。 2、 2 设计任务与要求 2、 2、 1设计任务 将 万能铣 床改造成经济型数控 铣床 ，要求该 铣 床 能够加工复杂机械零件， 主要用于加工面或成型表面，借助于圆工作台、分度头等机床附件加工圆弧、凸轮等特殊类平面。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。 （ 1） 、 设计计算、编程、操作说明书一份 。 （ 2） 、 数控铣床改造传动系统图一份 。 （ 3） 、 改造后的整理布置图 一份。 （ 4）、纵向进给系统改造装配图一份。 （ 5）、横向进给系统改造装配图一份。 2、 2、 2设计参数 计参数如下： 工作台尺寸 (长 *宽 )（ ： 1250*320 工作台最大行程 : （ ： 纵向 800 横向 300 垂直 400 主轴转速范围 (18级 )： (r/ 30 1500 主轴端孔锥度： 7:24 刀杆直径 (三种 ) ：（ 22 27 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 主轴孔径 ： （ ： 29 快速进给量 : （ 纵向 横向 直 进给量范围 : （ 纵向 横向 直 位精度：（ 主电机 : 功率 ( 速 (r/ 1450 进给电动机： 功率 ( 速 (r/ 1410 起动加速时间 ： ( 25 滚珠丝杠导程 ： （ 纵向 6 横向 6 垂直 6 机外形尺寸：（ 1831*2064*1718 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 2、 3 设计应注意的问题 2、 3、 1 应尽量保留铣床的手动功能，以便操作人员对刀及调整机床。 2、 3、 2 改造前先测出丝杆传动间隙，并在编程时予以补偿，改造后应测出有关参数，如最大实载切削速度、最大背刀吃刀量等，作为编程时参考依据。 2、 3、 3 应尽量消除齿轮副和丝杆副的间隙，齿轮全部采用双片薄齿轮错齿法消除啮合 间隙。也可采用软件补偿进给量的方法消除。 2、 3、 4 铣床工作台重，而且铣削力也较大，垂直丝杆要配备较大功率的驱动电动机，要在工作台上加配重或平衡液压缸来平衡。 2、 3、 5 滚动丝杆没有自锁能力，垂直坐标不能锁住，工作台会自动下降，可采用超越离合器和摩擦离合器产生制动达到自锁。 2、 4 总体设计方案的拟订 2、 4、 1主传动的数控化改造： （ 1）、主传动的电气部分的数控改造： 保留原来的电气系统的方案。因 小型铣床改造故主传动用普通交流电动机拖动。 （ 2）、主传动机械部分的数控改造： 因保留原电气系统，因 此主传动链维持不变。主轴箱体内的传动部分不需要改造，主传动机械部分改造主要是主轴部件和支承或工作台导轨的改造。 2、 4、 2进给传动的数控化改造： （ 1）、进给传动电气的数控改造： 电气部分的改造主要是确定控制方式；选择伺服系统和测量元件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 (a)、确定控制方式：因 小型机床，数控化改造采用开环控制方式，数控系统多为以单板机或单片机为主控制单元的简易控制系统。 （ b）、选择伺服系统：因步进电机驱动系统价格低，结构简单，安装调试和维修方便，故 服系统采用步进电动机驱动。 因所选开环 控制方式，故无须位置检测元件。 （ 2）、进给传动机械部分的数控改造： 进给系统机械部分数控化改造主要是提高移动部件的灵活性，减少或消除传动间隙；特别是减少反向间隙等内容。其改造量较大，通常改造部位有导轨副、进给箱和移动元件等。 （ a）、采用滚动导轨副。 （ b）、将步进电动机直接与丝杠相连接。 （ c）、采用滚珠丝杠副将旋转运动转换为直线运动。 第三章 伺服进给系统机械部分的设计计算和选型 3、 1 工作台总质量的估算 数控系统的工作台包括溜板箱、床鞍、拖板等零部件，则工作台的总质量等于上述零部件的质量和。 纵向工作台质量为： 1G =2200N 横向 工作台质量为： 2G =4500N 垂直工作台质量为：3G=10000N 3、 2 确定系统的脉冲当量 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 控制系统给出一个脉冲指令，机床工作台就前进一个单位的位移量，这个最小的运动单元称为脉冲当量，它决定了数控机床的加工精度和驱动系统的最高频率。经济型数控铣床的脉冲当量在 间。 所以取 : 纵向进给的脉冲当量为： 横向进给的脉冲当量为： 垂直进给的脉冲当量为： 3、 3 切削力的计算 切削力的计算： 由机床设计手册可知，切削功率为 ： N 切削功率 = 额 =1 （ （ 3、 1） 式中 ： N 额 主传动电动机功率 ， 取 N 额 =W) 主传动系统总功率，取 = =（ K进给系统功率系数， K =1; 主切削力 )按 经验公式估算（取为 = 0000 N 切削功 /V 线 =60000 6 100=3600N （ 3、 2） 式中取 V 线 =100m/ 铣时铣削力的经验比值 端铣方式 比值 对称端铣 不对称逆铣 不对称顺铣 F 纵 / 垂 / 横 /文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 端铣时 由表格选取参数 计算得 铣削时 切削力各分力 为： F 纵 =3600=1260N F 垂 =3600=3240N F 横 =3600=1908N 表 周铣 方式 比值 逆铣 顺铣 F 纵 / 垂 / 横 /柱铣刀的铣削时 由表格选取参数计算得 铣削时 切削力各分力 为： F 纵 =3600=3960N F 垂 =3600=1440N F 横 =3600=1080N 以上是从刀具角度进行计算 ,从机床和夹具设计角度为便于和机床坐标系统一 ,在机床坐标系中 : 端铣时 : F 纵 =1260N F 垂 =3240N F 横 =1908N 圆柱铣刀的铣削时 : F 纵 =3960N F 垂 =1440N F 横 =1080N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 3、 4 机床导轨的选择 纵向方向上丝杠带着工作台沿导轨移动，要求移动部件对指令信号作出快速 响应的同时，还要求有恒定的摩擦阻力和无爬行现象。且运动部件重量不大，切削力也不大，行程较小，所以确定采用有预加载荷燕尾形滚动导轨。横向、垂直方向上丝杠传动，螺母带着工作台移动，承载较大一些，采用矩形滑动导轨。 3、 5 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 表 工作台负载 算公式 矩形导轨 f(y+G) 燕尾形导轨 Fx+f() 三角形导轨 Fx+f() 圆形导轨 x+表中： 削分力 (N); G移动部件的重力 (N)； K考虑颠覆力矩影响的试验系数； f导轨上的摩擦系数； f轴套和轴架以及主轴键上的摩擦系数； T主轴上的扭矩 ( 主轴直径（ ; G:为 纵向溜 板及 工件的 重力 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 3、 5、 1 纵向进给丝杠的计算和选型（选导轨为燕尾形导轨） （ 1） 计算进给牵引力 ) 纵向进给时 ： Fx+f()=440+2+2200)N =551 6N （ 3、 3）正常情况下燕尾形导轨取： K=f=G=2200N； （ 2） 计算最大 动 负载 （ 3、 4） 式中： 最大 动 负载 (N)； 作负载 (N), 516N; 转系数 , 一般运转 有冲击的运转 硬度系数，硬度为 60 硬度小于 60 L寿命（以 610 单位 1，如 为 150 万转）； 寿命 L 可按下列公式计算： L=61060 （ 3、 5） 式中： n滚珠丝杠的转速 ( ; T使用寿命时间（ h） ;取数控机床 T=1500h; n=1000 s/L （ 3、 6） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 式中： s 最大切削力下的进给速度 ,可取最高进给速度的 1/2 1/3,这里取 滚珠丝杠导程 ,初取 6 所以由公式（ 3、 4）（ 3、 5