買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 普通銑床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造 摘要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)展現(xiàn)代計(jì)算機(jī)化數(shù)字控制（ 床，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，技術(shù)革新的必由之路，是未來(lái)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。因此，這次對(duì)普通機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造設(shè)計(jì)更顯得重要。 本文是對(duì) 床進(jìn)行數(shù)控改造，主要分五個(gè)部分進(jìn)行了介紹。第一部分是數(shù)控機(jī)床的概述，第二部分是進(jìn)給系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，第三部分是伺服進(jìn)給機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算，第四部分是經(jīng)濟(jì)與環(huán)保性能的簡(jiǎn)要分析，第五部分是 機(jī)械結(jié)構(gòu)三維造型。 基于步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械改裝減少了人的 工作量，把手動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)。本次改造用了三個(gè)步進(jìn)電機(jī)，分別控制機(jī)床的三個(gè)方向（縱向、橫向和垂向）的進(jìn)給，通過(guò)齒輪或帶輪帶動(dòng)滾珠絲杠軸向運(yùn)動(dòng)。用滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)代替原有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在綜合性能上得到了較好的改善。 關(guān)鍵詞 ：銑床 ,絲杠 ,步進(jìn)電機(jī) ,數(shù)控 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of 6132 s of of in of in of is to 6132 by on be . be . of is is In is of on by to by 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目錄 1 緒論 . 1 控機(jī)床的發(fā)展 . 1 控機(jī)床的歷史和現(xiàn)狀 . 1 控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) . 2 床數(shù)控技術(shù)的概述 . 4 控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用 . 4 控技術(shù)優(yōu)越性 . 6 控機(jī) 床分類(lèi) . 7 2 總體方案設(shè)計(jì) . 8 床改造方案的確定 . 8 算機(jī)系統(tǒng)的選擇 . 8 統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 . 8 服系統(tǒng)的選擇 . 8 行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定 . 9 給機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案擬訂 . 9 3 進(jìn)給系統(tǒng) 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 . 10 計(jì)要求 . 10 定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 . 10 向進(jìn)給系統(tǒng)的確定 . 10 削力的計(jì)算 . 10 向絲杠的選擇 . 11 輪傳動(dòng)比計(jì)算 . 14 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選擇 . 14 向進(jìn)給系統(tǒng)確定 . 17 向絲杠的選擇 . 17 輪傳動(dòng)比計(jì)算 . 19 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選擇 . 19 向進(jìn)給系統(tǒng)的確定 . 22 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 向絲杠的選擇 . 22 同步帶及帶輪的選擇 . 23 4 機(jī)械結(jié)構(gòu)三維造型 . 27 件介紹 . 27 制草圖 . 28 配體設(shè)計(jì) . 30 維造型 . 32 5 經(jīng)濟(jì)環(huán)保性分析 . 32 濟(jì)性分析 . 33 保性分析 . 33 結(jié)論 . 34 致謝 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 附錄 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒論 控機(jī)床的發(fā)展 控機(jī)床的歷史和現(xiàn)狀 采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的思想，最早是 40 年代初提出的。當(dāng)時(shí)，美國(guó)北密執(zhí)安的一個(gè)小型飛機(jī)承包商派爾遜斯公司在制造飛機(jī)框架和直升飛機(jī)的機(jī)翼葉片時(shí)，利用全數(shù) 字電子計(jì)算機(jī)對(duì)葉片輪廓的加工路徑進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，并考慮了刀具半徑對(duì)加工路徑的影響，使得加工精度達(dá)到 在當(dāng)時(shí)水平是相當(dāng)高的。 1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院成功地研制出一臺(tái)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的試驗(yàn)型數(shù)控銑床，這是公認(rèn)的世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，當(dāng)時(shí)的電子元件是電子管。 1959 年，開(kāi)始采用晶體管元件和印制線路板，出現(xiàn)了帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱(chēng)為加工中心。 從 1960 年開(kāi)始，其他一些工業(yè)國(guó)家，比如德國(guó)、日本等也陸續(xù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出了數(shù)控機(jī)床。 1965 年，數(shù)控裝置開(kāi)始采用小規(guī)模集成電路，使數(shù)控裝置的體 積減小，功耗降低，可靠性提高，但仍然是硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)。 1967 年，英國(guó)首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的柔性制造單元。 1970 年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了用小型計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床，這是第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床。 1974 年，微處理器直接用于數(shù)控系統(tǒng)，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。 80 年代初，國(guó)際上出現(xiàn)了以加工中心為主體，再配上工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢測(cè)裝置的柔性制造單元。柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的必經(jīng)階段和基礎(chǔ) 。 我國(guó)從 1958 年開(kāi)始研究數(shù)控技術(shù)，直到 60 年代中期處于研制、開(kāi)發(fā)階段。1965年，國(guó)內(nèi)開(kāi)始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。 60年代初到 70年代初研制成功 控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)。從 70 年代開(kāi)始，數(shù)控技術(shù)買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 在車(chē)、銑、鉆、銼、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開(kāi)，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但由于電子元器件的質(zhì)量和制造工藝水平低，致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題沒(méi)有得到解決，因此未能廣泛推廣。這一時(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，在模具加工中得到了推廣 。 80 年代我國(guó)先后從日本、美國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了部分?jǐn)?shù)控裝置和伺服系統(tǒng)技術(shù)，并于 1981年在我國(guó)開(kāi)始批量生產(chǎn)。在此期間，我國(guó)在引進(jìn)、消化吸收的基礎(chǔ)上，跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出了一些高檔的數(shù)控系統(tǒng)，如多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、分辨率為 高精度數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿形系統(tǒng)、柔性單元配套的數(shù)控系統(tǒng)等。為了適應(yīng)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)不同層次的需要，我國(guó)開(kāi)發(fā)出了多種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并 得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)建立了中、低檔數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系， 90年代主要發(fā)展高檔數(shù)控機(jī)床。 控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)是先進(jìn) 制造技術(shù)的核心，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化的基礎(chǔ)。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展在很大程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能和水平，而數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及其技術(shù)基礎(chǔ)離不開(kāi)微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)及其軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)趨于一致化，而控制系統(tǒng)軟件的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇。我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)“六五”期間的引進(jìn)，“七五”期間的數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，“八五”期間的數(shù)控應(yīng)用技術(shù)研究以及“九五”期間的主數(shù)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用，已逐步形成了以航天數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控、華 中數(shù)控和中華數(shù)控為主的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。 1、 持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展 近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)控化率也顯著提高。另一方面我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量也不斷提高。目前我國(guó)一部分普及型數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)較為成熟，價(jià)格合理，在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)較為成熟，并已有成熟商品走向市場(chǎng)。我國(guó)在數(shù)控機(jī)床高端產(chǎn)品的生產(chǎn)上取得了一定的突破。目前我國(guó)已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機(jī)床。同時(shí)，我國(guó)也已進(jìn)入世界高速數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)和高 精度精密數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)的行列。 2、 主要 存在二點(diǎn)不足 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)在信息化技術(shù)應(yīng)用上仍然存在很多不足。 （ 1） 信息化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)國(guó)外技術(shù)依存度高。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)總體的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來(lái)源主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國(guó)產(chǎn)化率上，沒(méi)有上升到形成產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。 （ 2） 創(chuàng)新能力低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。我國(guó) 生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的企業(yè)雖達(dá)百余家，但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。 3、 當(dāng)今發(fā)展方向 隨著柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床信息化正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。 （ 1） 高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，我國(guó)生產(chǎn)的第六代數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)均采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度，使得高速運(yùn)算、模塊化及多軸成組控制系統(tǒng)成 為可能。同時(shí)，新一代數(shù)控機(jī)床將采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。 （ 2） 智能化?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展將通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行檢測(cè)、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速作出實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決定，對(duì)機(jī)床的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。 （ 3） 基于 數(shù)控編程自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前 形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用 制的 零件加工圖以實(shí)現(xiàn) 集成。隨著 術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了 成的全自動(dòng)編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的 據(jù)庫(kù)獲得，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。 （ 4）發(fā)展可靠性最大化。數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶(hù)最關(guān)心的主要指標(biāo)。買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 新一代的數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專(zhuān)用及混合式集成電路，減少元器件的數(shù)量，從而提高可靠性。同時(shí)通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件 、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。 床數(shù)控技術(shù)的概述 控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用 數(shù)控技術(shù)是數(shù)控技術(shù)是一門(mén)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。它是為適應(yīng)高精度、高速度、復(fù)雜零件的加工而出現(xiàn)的，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，對(duì)制造業(yè)起著舉足輕重的作用，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景。 在機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，主要以不同分工的機(jī)械制造業(yè)為分界點(diǎn)來(lái)闡述： 1、工業(yè)生產(chǎn) 在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要運(yùn)用于機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上 (例如：輕工業(yè)中的食品加工制造、造紙印刷、紡織縫紉等 )，或者運(yùn)用于復(fù)雜惡劣的勞動(dòng)環(huán)境下 (例如：重工業(yè)中的金屬冶煉、化肥農(nóng)藥的加工、資源開(kāi)采等 )，完成人類(lèi)難以完成的工作。工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用有這樣的好處： 證生產(chǎn)人員的人身安全。 大節(jié)省了勞動(dòng)力，并且有助于生產(chǎn)效率的提高，實(shí)現(xiàn)最低成本。 械化生產(chǎn)下的產(chǎn)品，是由統(tǒng)一的系統(tǒng)發(fā)出相同的數(shù)據(jù)，繼而生產(chǎn)出的產(chǎn)品，基本無(wú)差異。 在實(shí)際操作 中，主要是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，讓生產(chǎn)設(shè)備按照寫(xiě)入的程序或編入的程序碼，發(fā)生生產(chǎn)制造動(dòng)作，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著同步檢測(cè)執(zhí)行的動(dòng)作，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤或者發(fā)生故障，傳感系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)將錯(cuò)誤和發(fā)生的故障信息傳達(dá)給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。并發(fā)出報(bào)警信號(hào)和相應(yīng)的停止保護(hù)動(dòng)作。有的使用數(shù)控后，仍雇傭一小部分工人對(duì)鈾造設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，幫助執(zhí)行機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)元件的作用下更好地完成規(guī)定操作，并及時(shí)地在故障出現(xiàn)的時(shí)候，幫助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。 2、煤礦機(jī)械 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 采煤業(yè)豐厚的利潤(rùn)，促進(jìn)了采煤業(yè)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)采煤機(jī)的發(fā)展 ;由于開(kāi)采 環(huán)境的不同，現(xiàn)代采煤機(jī)開(kāi)發(fā)速度快、品種多，而且都是小批量的生產(chǎn)。各種機(jī)殼的毛坯制造越來(lái)越多地采用焊件，傳統(tǒng)機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)單件的下料問(wèn)題，而使用數(shù)控切割，代替了過(guò)去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C(jī)葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。 在煤礦板機(jī)中，使用數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)： 高它的采煤的速度，在相同時(shí)間內(nèi)，鋒利的切割葉片能完成更多的采集。 傳統(tǒng)的機(jī)械加工具有更好的效果，能夠更好的完成采礦任務(wù)。 免了人工采礦的危險(xiǎn)性，避免了煤礦事故的多發(fā)。 大提高了生產(chǎn)效率。 在這同時(shí)，效控氣割機(jī)有自動(dòng)可調(diào)的切縫補(bǔ)償裝置。它允許對(duì)構(gòu)件的實(shí)際輪廓進(jìn)行程序控制，好比數(shù)控機(jī)床上對(duì)銑刀的半徑補(bǔ)償一樣。這樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)切縫的補(bǔ)償值來(lái)精確的控制毛坯件的加工余量。更好地配置資源，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)生產(chǎn)利潤(rùn)。 3、汽車(chē)工業(yè) 隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程和跨國(guó)公司的興起，汽車(chē)工業(yè)也迅速發(fā)展，在汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，汽車(chē)零部件的加工技術(shù)也在不斷快速發(fā)展。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，更加快了復(fù)雜零部件快速制造的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，更加鞏固了我國(guó)汽車(chē)工業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上為加工大國(guó)的地位。 將高速加工中心和其它高速數(shù)控機(jī)床組成的高速柔性生產(chǎn)線集“高柔性”與“高效率”于一體，既可滿(mǎn)足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長(zhǎng)期受益，又有接近于組合機(jī)床剛性自動(dòng)線的生產(chǎn)效率，從而打破汽車(chē)生產(chǎn)中有關(guān)“經(jīng)濟(jì)規(guī)模”的傳統(tǒng)觀念，實(shí)現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產(chǎn)。數(shù)控加工技術(shù)中的快速成形制造技術(shù)在復(fù)雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實(shí)現(xiàn)，不僅如此，數(shù)控技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)等等，在汽車(chē)制造工業(yè)中都得到了廣泛深入的應(yīng)用。 4、機(jī)床設(shè)備 機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造中的最重要最關(guān)鍵性的因 素，面對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)電 體化產(chǎn)品的重要組成部分。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)床設(shè)備的靈魂和核心，它為機(jī)械制造業(yè)提供了良好的機(jī)床控制能力，就是把計(jì)算機(jī)控制裝置運(yùn)用到機(jī)床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工實(shí)施控制，這樣的機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床。它是以代碼實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來(lái)控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需零件。 5、航空和宇 航工業(yè) 在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域中，有一些特殊的零部件為薄壁和薄筋需要加工，材料可能為鋁或者鋁合金，剛度很差，只有在高切削速度和切削力很小的情況下。才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。這對(duì)我們傳統(tǒng)的切割工藝是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因而，致控技術(shù)的高速、高精、高柔性的特點(diǎn)正符合要求，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，使得切割能夠順利并迅速地進(jìn)行，有效地節(jié)省更多的能源。 控技術(shù)優(yōu)越性 1、加工精度高 數(shù)控機(jī)床是高度綜合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它由精度很高的機(jī)械和自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成，機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床結(jié)構(gòu)都有很高的剛度和熱穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是采取了減少誤差的措施。由于在加工過(guò)程中操作者不參與操作，這就消除了操作者人為誤差，提高了同批次零件加工尺寸的一致性，提高了工件的精度和合格率。 2、可加工形狀復(fù)雜的零件 數(shù)控機(jī)床的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是由加工程序所決定的。通常只要能編制出程序即可加工出形狀復(fù)雜的零件。 3、加工生產(chǎn)率高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益 數(shù)控機(jī)床具有良好的剛性，可進(jìn)行強(qiáng)力切削及快速空行程進(jìn)給，減少切削時(shí)間；數(shù)控機(jī)床有較高的重復(fù)定位精度，大大地縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了測(cè)量和檢測(cè)時(shí)間；又由于加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定的特 點(diǎn)，減少?gòu)U品率，使生產(chǎn)成本下降，能夠?yàn)槠髽I(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 4、自動(dòng)化程度高，改善勞動(dòng)條件 數(shù)控機(jī)床調(diào)整好后，除了手工裝夾毛坯外，全部加工過(guò)程都是自動(dòng)完成，買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 簡(jiǎn)化了人工操作，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。 5、便于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化（現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床有聯(lián)網(wǎng)功能） 利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，可以準(zhǔn)確計(jì)算出零件的加工工時(shí)，并能有效簡(jiǎn)化檢驗(yàn)、工件夾具和半成品的管理工作，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理。 控機(jī)床分類(lèi) 1、按工藝用途分類(lèi) 切削加工類(lèi)：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù) 控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、 成型加工類(lèi)：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。 特種加工類(lèi)：數(shù)控線割機(jī)、電火花加攻機(jī)、激光加工機(jī)等。 其它類(lèi)型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等。 2、按運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi) 定位控制數(shù)控機(jī)床 、直線運(yùn)動(dòng)控制數(shù)控機(jī)床 、輪廓控制的數(shù)控機(jī)床 3、按控制方式分類(lèi) 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng) 4、按功能水平分類(lèi) 一般把數(shù)控機(jī)床分為精密型、普通型、經(jīng)濟(jì)型。 5、按控制功能分類(lèi) 點(diǎn)控制系統(tǒng)、輪廓控制系統(tǒng)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 總體 方案設(shè)計(jì) 床改造方案的確定 算機(jī)系統(tǒng)的選擇 微機(jī)系統(tǒng)由 儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、 I/O 接口電路、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。由于 統(tǒng)單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，決定采用 列的 831 單片機(jī)的擴(kuò)展系統(tǒng)，程序存儲(chǔ)器選用兩個(gè) 2716，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264。 統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 要求該機(jī)床具有定位、直線插補(bǔ)、順逆圓插補(bǔ)、暫停循環(huán)加工、公英制螺紋加工等功能，因而選用連續(xù)控制系統(tǒng)。 服系統(tǒng)的選擇 數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)是以機(jī)械位移為直線控制目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、執(zhí)行元件和位置檢測(cè)反饋等單元組成，其中開(kāi)環(huán)控制伺服系統(tǒng)無(wú)位置檢測(cè)反饋單元。數(shù)控系統(tǒng)的輸入和數(shù)控插補(bǔ)器相聯(lián)，完成預(yù)定的直線或傳角位移。 1、伺服系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下： （ 1）多種反饋比較與方法，包括脈沖比較，相位比較和幅值比較三種位置閉環(huán)系統(tǒng)。 （ 2）高性能伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。用于高效和復(fù)雜型面加工的數(shù)控機(jī)床，伺服系統(tǒng)將經(jīng)常處于頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中。 （ 3）寬速度范圍的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床中，一般驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作進(jìn)給速度達(dá) 3的快速移動(dòng)速度高達(dá) 15至更高。 （ 4）采用低摩擦高剛度的傳動(dòng)副和摩擦副。如常用滾動(dòng)導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾珠絲杠、齒輪消隙機(jī)構(gòu)等以提高傳動(dòng)精度與剛度。 （ 5）能長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)可靠性工作。 2、伺服系統(tǒng)可以分為以下三類(lèi) : （ 1）按數(shù)控加工軌跡分為點(diǎn)位控制、點(diǎn)位置先控制和輪廓控制。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 （ 2）按有無(wú)檢測(cè)元件及檢測(cè)元件的安裝位置可分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制。 （ 3）按反饋信息和比較方法的不同可分為脈沖比較、相位比較和幅值比較。 本方案采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有反饋電路和檢測(cè)裝置，指令信號(hào)是單向傳送的，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。 行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定 結(jié)合本機(jī)床的加工要求，為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所需要的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)同步帶傳動(dòng)減速，再經(jīng)絲杠傳動(dòng)。為保證一定的傳動(dòng)精度、靈敏度和平穩(wěn)性，為防止爬行，盡量降低摩擦并減少動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差，進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用滾珠絲杠副。 根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和加工要求，本方案擬采用內(nèi)循環(huán)浮動(dòng) 式的滾珠絲杠螺母副，其精度應(yīng)根據(jù)主機(jī)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)精度選取。 由于執(zhí)行件的進(jìn)給速度比較低，所以在步進(jìn)電機(jī)到滾珠絲杠的傳送中要有較大的降速，本方案在垂直進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中選取了高效的同步帶降速傳動(dòng)。 給機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案擬訂 各進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)是由以單片機(jī)為核心的微機(jī)電路系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)起執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就是要求電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度與輸入的脈沖個(gè)數(shù)保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，并且轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖在時(shí)間上同步，故而選擇步進(jìn)電機(jī)為伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件。為保證數(shù)控系統(tǒng)的傳播精度及靈敏度和工作平穩(wěn)性，采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副 ，同步帶等傳動(dòng)件。對(duì)與數(shù)控系統(tǒng)的選擇，可根據(jù)目前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，從市場(chǎng)上從本機(jī)床可選擇現(xiàn)有的各種經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)如國(guó)內(nèi)的華中數(shù)控 型、中華數(shù)控、航天數(shù)控和藍(lán)天數(shù)控，德國(guó)的恩華得、凱恩第數(shù)控系統(tǒng)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)要求 主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 工作臺(tái)最大行程：縱向： 680橫向： 240垂直： 300刀架快速進(jìn)給速度：縱向： 橫向： 垂直： 切削速度： 定位精度： 00移動(dòng)部件重量：縱向： 220橫向： 450垂直： 1000加速時(shí)間： 30電機(jī)功率： 定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床常用的脈沖當(dāng)量是 沖，本文取 脈沖。 向進(jìn)給系統(tǒng)的確定 削力的計(jì)算 切削力與刀具材料、工件、刀具進(jìn)給量有關(guān)。銑刀為高速鋼立銑刀，銑削材料為碳鋼。 0 . 8 6 0 . 7 2 0 . 8 609 . 8 1c F Z e f a a a d 主 切 削 力 （ 式中： 主切削力； 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 道具系數(shù)， ； 銑削接觸弧深度， 7 ； Z 銑刀系數(shù)， Z=4； 每齒進(jìn)給量， ； 0d 銑刀直徑， 0d =32 0 . 8 6 0 . 7 2 0 . 8 69 . 8 1 6 8 . 2 7 0 . 1 4 0 4 3 2 5 5 2 0 主 切 削 力 選用不對(duì)稱(chēng)切削的逆襲 55200 . 2 5 0 . 2 5 5 5 2 0 1 3 8 00 . 4 0 . 4 5 5 2 0 2 2 0 8 N 2 2 2 25 5 2 0 1 3 8 0 5 6 8 5 . 6 N 插 補(bǔ) 平 面 內(nèi) 合 力 為 F= （ x 22= 5 6 8 5 . 6 3 7 9 033 在 切 削 一 周 的 過(guò) 程 中 的 平 均 力 為 F（ 向絲杠的選擇 1、 計(jì)算進(jìn)給牽引力 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切削時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)部件重量和切削分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。因此，其數(shù)值的大小和導(dǎo)軌的類(lèi)型有關(guān)。 導(dǎo)軌類(lèi)型為燕尾導(dǎo)軌 ( 2 )1 . 4 3 7 9 0 . 3 0 . 2 ( 2 2 0 8 2 1 3 8 0 1 0 0 0 9 . 8 )6 7 3 0 . 8m x z F f F F （ 式中 : K 考慮顛復(fù)力影響的 實(shí)驗(yàn)系數(shù) f 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) 移動(dòng)件重量， N 2、 計(jì)算最大負(fù)載 選用滾珠絲杠副的直徑 0d 時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn) 100 萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)該買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 滾珠絲杠所能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C，計(jì)算如下： 3 f F (66010 （ 01000 (式中： 0L 滾珠絲杠導(dǎo)程， 0L =6 最大切削力下的進(jìn)給速度， = T 使用壽命，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取， T=15000h； 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，一般運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 處取 L 壽命，以 610 為單位。 0663 31000 1 0 0 0 0 . 0 61 0 / m i 6 0 1 0 1 5 0 0 091 0 1 09 1 . 2 6 7 3 0 . 8 1 6 8 0 0 f F N 3、滾珠絲杠的初選 初步選擇滾珠絲杠直徑 40 ，螺旋升角 2 44r 。 ，導(dǎo)程 0L =6 4、傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 ta n=ta n ( )（ 式中： 摩擦角，摩擦角 約為 10 ； r 絲杠螺旋升角。 =t a n t a n 2 4 4 0 . 9 4 1 2t a n ( ) t a n ( 2 4 4 1 0 ) 。 5、 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。因此選用絲杠時(shí)應(yīng)考慮絲杠的軸向剛度。絲杠的軸向拉伸或壓縮變形量 1 是買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 否滿(mǎn)足要求： 1 3（不預(yù)緊） 計(jì)算如下： 在工作負(fù)載 作用下引起導(dǎo)程 0L 的變化量 L = 0 (式中： L 在工作負(fù)載 引起的每一導(dǎo)程的變化量； 工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力， N； 0L 滾珠絲杠導(dǎo)程， E 材料彈性模量，對(duì)于鋼 422 0 . 6 1 0 /E N m m ； F 滾珠絲杠橫截面積， 2 2 240( ) ( ) 1 2 . 5 622m dF m m (046 7 3 0 . 8 6 0 . 1 5 6 . 6 1 0 1 2 5 6 滾珠絲杠總長(zhǎng)度上的變形量 1 1 = 300 . 1 5 6 1 1 0 1 3 0 0 0 . 0 3 4 m L (根據(jù)實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度主要由絲杠本身拉壓剛度、絲杠副內(nèi)接觸剛度、軸承和軸承座剛度三大部分組成，通常三大部分各占 1/3，因此近似估算時(shí)，絲杠剛度取拉壓剛度的 1/3。 變形量 = 3 = 3 0 . 0 3 4 = 0 . 1 0 2 m m 總(兩端固定時(shí)的最小拉壓剛度為一端固定時(shí)最小拉壓剛度的 4 倍。 0 . 1 0 2= = = 0 . 0 2 5 6 m 總(兩端固定的總變形量為 300足定位精度 300 6、穩(wěn)定性校核 無(wú)需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 7、滾珠絲杠副螺母的選型 考慮數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)、精度和以上的計(jì)算，查閱中國(guó)義工的滾珠絲杠副樣本可采用 循環(huán)浮動(dòng)式滾珠絲杠副，額定動(dòng)載荷為 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 輪傳動(dòng)比計(jì)算 絲杠傳動(dòng) 比60 (式中：p 脈沖當(dāng)量， mm，p= 0L 基本導(dǎo)程， 0L =6 b 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角（初選） b = 7 5 6 5i = = =3 6 0 3 6 0 0 . 0 1 4 根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求，齒輪齒數(shù)?。航z杠上的齒輪3Z=30，電機(jī)上的齒輪 1Z =24，因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞的功率不大，一般取模數(shù) m=1 2 ，數(shù)控銑床可取 m=2。 由二維圖測(cè)的惰輪2Z 間的中心距 d=89， 由公式12()2m Z 得2Z=65。 表 3向傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù) 齒數(shù) 分度圓直徑 d=頂圓直徑 d+2中心距 1Z 24 48 52 43 20 89 265 130 134 125 30 330 60 64 55 20 向步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選擇 1、 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 齒輪 1Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4 3 2110 . 7 8 d 1 0J L k g c m (L=b=201d =48 3 21 0 . 7 8 4 . 8 2 1 0 0 . 8 2 8J k g c m 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 齒輪 2Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4 3 2220 . 7 8 1 0J d L k g c m L=20， 2d =60 3 22 0 . 7 8 6 2 1 0 2 . 0 0 2 2J k g c m 主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4 3 20 . 7 8 4 1 3 0 1 0 = 2 5 . 9 6SJ k g c m 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2 0112222( ) ( ) 22 4 0 . 60 . 0 8 2 ( ) 2 . 0 2 2 2 5 . 9 6 2 2 0 ( ) 3 0 2= 2 0 . 0 2J J J g c m (式中： 1J 齒輪 1Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 2J 齒輪 2Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 主軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量。 2、電動(dòng)力矩的計(jì)算 電機(jī)的負(fù)載力矩在各種工況下是不同的，下面分快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩、快速進(jìn)給時(shí)所需力矩、工進(jìn)負(fù)載時(shí)所需力矩等幾部分分別計(jì)算。 傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2m 2 0