XK5036数控立式铣床总体及横向进给传动机构设计Word格式.docx

XK5036数控立式铣床总体及横向进给传动机构设计Word格式.docx

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指导老师

年月日

摘要

从研究铣床着手，借鉴国内外先进经验，设计了一台XK5036数控立式铣床，满足了生产和设计的要求。

XK5036数控立式铣床整个铣床主要包括横纵向进给机构、垂直进给机构、立柱、横梁、底座、工作台等主要组部件。

其中所有进给机构均采用滚珠丝杠进行传动，并由伺服电机进行驱动。

主轴箱安装在门架上，运用类比法自行设计了滚珠丝杠螺母副的制动装置。

全面阐述了数控铣床的结构原理，设计特点，论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。

详细介绍了数控铣床的结构设计及校核，并进行了分析。

另外汇总了有关技术参数。

其中XK5036横向进给传动机构设计着重介绍了横向进给机构，横向进给机构主要通过滚珠丝杠执行完成的，重点介绍了滚珠丝杠的原理及选用原则，系统地对滚珠丝杠生产、应用等环节进行了介绍。

包括种类选择、参数选择、精度选择、循环方式选择、与主机匹配的原则以及厂家的选择等。

关键词：

铣床，数控，伺服电机，滚珠丝杠

Abstract

Startedfromthestudyofmillingmachine,referringtothedomesticandforeignadvancedexperience,todesignaXK5036CNCverticalmillingmachine,tomeettherequirementsofproductionanddesign.XK5036CNCverticalmillingmachinemillingmachinemainlycomprisestheentiretransverseandlongitudinalfeedmechanism,averticalfeedmechanism,column,beam,abase,etc.themaincomponentofworkingtable.Allofwhichfeedmechanismadoptstheballscrewdrive,andisdrivenbyservomotor.Thespindleboxisarrangedonthedoorframe,byusingthemethodofanalogytodesigntheirownballscrewnutpairofbrakingdevice.Comprehensivelyexpoundsthestructureprinciple,CNCmillingmachinedesignfeatures,discussestheadvantagesofusingaservomotorandaballscrewnutpair.IntroducesthestructuredesignandverificationofCNCmillingmachine,andanalysesthe.Inaddition,asummaryoftherelevanttechnicalparameters.

ThedesignofXK5036transversefeedtransmissionmechanismintroducedemphaticallythetransversefeedmechanism,atransversefeedmechanismmainlythroughballscrewhasfinishedexecuting,emphaticallyintroducestheprincipleandtheselectionprincipleofballleadscrew,ballscrewsystemontheproductionandapplicationofsuchlinksareintroduced.Includingtheprinciplesandmanufacturersselection,parameterselection,selectionaccuracy,cyclemodechoice,andmatchinghostselection.

KeyWords:

millingmachine,Numericalcontrol,Step-by-step,servemotor,Ballbearingguidescrewnut

第1章数控机床发展概述

近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。

目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（汽铣、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。

1.高速、高精加工技术及装备的新趋势2.轴联动加工和复合加工机床快速发展3.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势4.重视新技术标准、规范的建立其中包括：

a.关于数控系统设计开发规范b.关于数控系统设计开发规范，加强数控铣床的整机设计中应该把握的主要问题的训练。

研究此课题的意义在于：

针对大学毕业生技能的需求，在培养过程中，加强实践环节，把自己置身于工程背景之中，以提高我们的专业水平。

通过此设计，我们可以初步掌握设计一般铣床的方法与步骤，可为我们今后工作打下良好的基础。

将大学三年所学到的知识进行汇总，考核我们所学知识的牢固度，检验我们运用知识的能力。

1.1数控机床及其特点

1.1.1数控机床与普通机床的区别

数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。

它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，具有以下明显特点：

1.适合于复杂异形零件的加工

数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。

2.加工精度高

3.加工稳定可靠

实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。

4.高柔性

加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。

在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统—FMS。

5.高生产率

数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的3～5倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。

6.劳动条件好

机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好。

7.有利于管理现代化

采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。

8.投资大，使用费用高

9.生产准备工作复杂

由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。

10.维修困难

数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高，对维修人员的技术要求很高。

1.1.2数控机床的适用范围

由于数控机床的上述特点，适用于数控加工的零件有：

·

批量小而又多次重复生产的零件；

几何形状复杂的零件；

贵重零件加工；

需要全部检验的零件；

试制件。

对以上零件采用数控加工，才能最大限度地发挥出数控加工的优势。

1.2数控机床的工艺范围及加工精度

数控铣床是一种高精度、高效率的自动化机床，也是使用数量最多的数控机床，约占数控机床总数的25%。

它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、轮廓形状复杂的轴类、盘类等回转体零件的加工，能够通过程序控制自动完成园柱面、圆锥面、圆弧面和各种螺纹的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工。

由于数控铣床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补功能，有些数控铣床还具有非圆曲线插补功能以及加工过程中具有自动变速功能等特点，所以它的工艺范围要比普通铣床要宽得多。

由于数控铣床具有直线和圆弧插补功能，部分铣床数控装置还有某些非圆曲线和平面曲线插补功能，所以可以加工形状特别复杂或难于控制尺寸的的回转体零件。

1.3数控机床的经济分析

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。

通过机床数控设计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。

对于中小型企业，没有足够的资金来购买全功能的数控机床，但是使用单板机控制步进电机的经济型开环数控机床，具有花钱少、见效快的特点。

采用经济型数控技术改装加工批量零件的机床非常合适。

微机技术实现机床简易数控的工作原理采用微机技术实现机床简易数控的装置，主要由单板机、控制程序、零件加工程序、驱动电源装置，收发信板、功率步进电机等部件组成。

图1.1经济型数控铣床的系统装置框图。

在图1.1所示的系统装置中，单板机在控制程序的控制下，可以使数控系统具有直线插补和圆弧插补加工工件轮廓的功能；

具有进给速度控制和快速回零的功能；

具有刀具补偿和反向间隙补偿的功能，以及其它多种功能。

当零件加工程序给出具体的位移尺寸、位移方向和进给速度后，控制程序就会通过单板机按照所输入的零件加工程序发出一系列的脉冲信号。

经隔离放大以后，分别驱动向和向功率步进电机，使刀架按照要求的方向、速度和位移量实现纵向和横向运动。

从而构成了一个经济型开环数控系统。

用微机技术实现机床简易数控优化方案的确定原则

1.3.1控制系统的选择

目前数控系统的类型较多，选择前应对被设计机床的功能有个充分了解，再依据价格合理、技术先进、服务方便的原则选择数控系统。

其中和单片机数控系统是用得较多的两种系统。

系统的核心是系列的单片微机。

它用三路驱动电路，分别控制、和向步进电动机，它进行机床的位移运动，并能实现任意二坐标联动或三坐标联动。

单片机是系列微机的典型产品，其硬件功能远远高于单板机，尤其适合实时控制、智能仪表、自动机床，是控制类型领域中最理想的八位微型计算机，在全世界都得到广泛应用。

数控装置是三坐标（铣床）数控系统，它用国际标准代码进行编程，除了能执行本身的编程指令外，还能执行二坐标机床数控系统的编程指令，而且三坐标系统的各种操作方法（如输入、修改、删除及运行加工程序）相同于二坐标系统。

选择控制系统时应该注意以下几方面的问题：

（1）在资金充足的情况下，尽量选用质量好的产品。

因为此类数控系统零件筛选严格，制造工艺规范可靠，能很好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障。

（2）应该注重数控功能的选择，不应单纯追求数控系统的高性能指标，这对实现较高的性能价格比非常重要。

（3）数控系统所具有的功能要与准备设计的数控机床所能达到的功能相匹配，尽量减少过剩的数控功能。

1.3.2选择设计对象要适宜

采用微机数控机床加工零件，必须首先编制出加工程序。

通常适宜于加工具有一定批量的相类似零件。

因此，在选择适宜于进行设计的机床时，首先必须对各类机床的零件加工情况