数控车床设计毕业设计说明书

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1、精心整理书目0摘要-3-1引言.-6-第一章 设计方案确实定- 9 -一 总体设计方案确实定- 9 -二 机械局部的设计与计算- 10 -一纵向进给系统的设计选型- 10 -(二) 横向进给系统的设计与计算- 15 -其次章 步进电动机的选择- 19 -一步进电动机选用原那么- 19 -二步进电机的选型- 20 -一纵向进给系流步进电机确实定- 20 -二横向进给系流步进电机确实定- 20 -三110BF003型直流步进电机主要技术参数- 20 -四110BF004型直流步进电机主要技术参数- 21 -第三章经济型数控系统选型- 21 -第四章 电动刀架的选型- 22 -第五章 编制零件工序及

2、数控程序实例- 23 -一机床设计参数的选择- 23 -一车床纵向运动由Z向步进电动机限制- 23 -二车床横向运动由X向步时电动机限制- 23 -二程序设计- 23 -一数控机床参数及约定- 23 -(二) 编程参数说明- 23 -参考文献- 27 -体会- 28 -摘要1947年，Parsons公司的John Parsons着手进展一项试验，他想用空间数据限制机床加工飞机零件。1949年，Parsons公司与美国空军签定了制造第一台数控机床的合同。1951年， 美国麻省理工学院担当了这一工程。1952年，麻省理工学院MIT运用试验室制造的限制器和辛辛那提立式主轴展示三轴联动获得胜利，这标记

3、着数控时代的到来。到了1955年，几经改良之后，数空技术起先应用于生产。早期的NC机床能运行穿孔卡和穿孔带，两者中以穿孔带更为通用。但是，鉴于更换、编辑纸带费时费劲，后来便采纳计算机作为编程的协助工具。计算机在数控中的应用有两种形式：一是计算机协助编程语言，二是实施干脆数字限制DNC，有了计算机协助编程语言，程序员可用一套通用“混杂英语”吩咐编写NC程序，然后由计算机将其释译为机器码并制成穿孔带。干脆数字限制是指用一台计算机对一台或多台数控机床实施局部或整体限制。虽然有些公司运用DNC已获得胜利，但是，扩大计算机容量、购置软件、协调DNC系统等花费使这种系统并不适合全部公司，而只适用于一些大公

4、司。最近，一种叫做分布式数字限制的新型DNC系统已经开发出来，它用计算机网络来协调多台DNC机床的运行。这种方式最终有可能用来协调整个工厂的运转。这种分布式数字限制方法解决了协调干脆数字限制系统时遇到的一些难题。在此根底上，人们还开发出另一种分布式数字限制系统，其整个NC程序可从主机干脆传输到机床限制器。另外，该系统也可在必要时将程序从主机传输到车间的个人电脑PC，然后再传输到机床限制器工业机器人是在生产环境中用以提高生产效率的工具,它能做常规乏味的装配线工作,或能做那些对于工人来说是危急的工作,例如,第一代工业机器人是用来在核电站中更换核燃料棒,假如人去做这项工作,将会遭遇有害放射线的辐射。

5、工业机器人亦能工作在装配线上将小元件装配到一起，如将电子元件安放在电路印制板，这样，工人就能从这项乏味的常规工作中解放出来。机器人也能按程序要求用来撤除炸弹，协助残疾人，在社会的许多应用场合下履行职能。机器人可以认为是将手臂末端的工具、传感器和或手爪移到程序指定位置的一种机器。当机器人到达位置后，它将执行某种任务。除了编程以及系统的开停之外，一般来说这些工作可以在无人干预下完成。关键字：加工精度，设计方案，安排，参数0 引言回忆即将过去的20世纪，人类取得的每一项重大科技成果，无不与制造技术，尤其与超精细加工技术亲密相关。在某种意义上，超精细加工担负着支持最新科学发觉和独创的重要使命。超精细加

6、工技术在航天运载工具、武器研制、卫星研制中有着极其重要的作用。有人对海湾斗争中美国及盟国武器系统与超精细加工技术的关系做了探究，发觉其中在间谍卫星、超视距空对空攻击实力、准确制导的对地攻击实力、夜战实力和电子对抗技术方面，与超精细加工技术有亲密的关系。可以说，没有高水平的超精细加工技术，就不会有真正强大的国防。超精细车床要求其数控系统具有高编程辨别率1nm和快速插补功能插补周期0.1ms。基于PC机和数字信号处理芯片DSP的主从式硬件构造是超精细数控的潮流，如美国的NAN OPATH和PRECITECHS ULTRAPATH TM都采纳了这一构造。数控系统的硬件运动限制模块PM AC开发应用越

7、来越广泛，使此类数控系统的牢靠性和可重构性得到提高。我国国防科技大学研制开发的YH1型数控系统采纳ASW824工业一体化PC工作站为主机，用ADSP2181信号处理器模块构成高速下位伺服限制器。模块化、构件化是超精细车床进入市场的重要技术手段，如美国ANORAD公司生产各种主轴、导轨和转台，用户可依据各自的须要组成一维、两维和多维超精细运动限制平台和车床。研制超精细车床时，布局就显得特别关键。超精细车床往往与传统车床在构造布局上有很大差异，流行的布局方式是“T”型布局，这种布局使车床整体刚度较高，限制也相对简洁，如Pneumo公司生产的大局部超精细车床都采纳这一布局。模块化使车床布局更加敏捷多

8、变，如日本超硅晶体探究株式会社研制的超精细车床，用于车削超大硅晶片,采纳三角菱形五面体构造，用于提高刚度；德国蔡司公司研制了4轴精细车床AS100，用于加工自由形式外表，该车床除了X、Z和C轴外，附加了A轴，用于加工自由外表时限制砂轮的车削点。此外，一些超精细加工车床是针对特殊零件而设计的，如大型高精度天文望远镜采纳应力变形盘加工，一些非球面镜的研抛加工采纳计算机限制光学外表成形技术CCOS加工，这些车床都具有和通用车床完全不同的构造。由此可见，超精细车床的构造有其显明的特性，须要特殊的设计考虑和设计手段。为保证超精细车床有足够的定位精度和跟踪精度，数控系统必需采纳全闭环构造，高精度运动检测是

9、进展全闭环限制的必要条件。双频激光干预仪具有高辨别率如ZYGO AX10MTM 2/20辨别率为1.25nm与高稳定性，测量范围大，适合作车床运动线位移传感器运用。但是双频激光干预仪对环境要求过于苛刻，运用和调整特别困难，运用不当会大大降低精度。依据我们的运用经历，德国Heidenhain公司生产的光栅尺更适合超精细车床运动检测，如该公司LI P401,材料长度220mm，辨别率为2nm，采纳Zerodur材料制成几乎到达零膨胀系数0.1ppm/k，动静尺间隙为0.60.1mm，对环境要求低，安装和运用便利，如Nanoform2500和Opt imum2400超精细车床都运用了Heidenha

10、in光栅尺。在数控软件方面，开放性是一个开展方向。国外有关开放性数控系统的探究有欧共体的OS ACA、美国的OMAC和日本的OSEC。我国国防科技大学在此根底上提出了构件化多自由度运动限制软件，可依据车床成形系统的布局随意组装软件，符合车床模块化开展的方向。1.序言课题简介：本课题是围绕将平凡机床设计成经济型数控机床绽开设计的，经济型数控机床是指价格低廉、操作运用便利，适合我国国情的装有简易数控系统的高效自动化机床。中小型企业为了开展生产，常盼望对原有旧机床进展设计，实现数控化、自动化。经济型数控机床系统就是结合现实的的生产实际，结合我国国情，在满意系统根本功能的前提下，尽可能降低价格。价格廉

11、价、性能价格比适中是其最主要的特点，特殊适合在设备中占有较大比重的平凡车床设计，适合在生产第一线大面积推广。企业应用经济型数控型系统对设备进展设计后，将提高产品加工精度和批量生产的实力，同时又能保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代的应变实力，增加企业的竞争实力。利用微机设计现有的普遍车床，主要应当解决的问题是如何将机械传动的进给和手工限制的刀架转位，进给设计成由计算机限制的刀架自动转位以及自动进给加工车床，即经济型数控车床。 进展数控机床的设计是特别有必要的。数控机床可以很好地解决形态困难、精细、小批量及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产效率，但是数

12、控机床的运用也受到其他条件的限制。如：数控机床价格昂贵，一次性投资巨大等，因此，平凡车床的数控设计，大有可为。它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术设计主要方向之一。 第一章 设计方案确实定一 总体设计方案确实定由于是对车床进展数控设计，所以在考虑详细方案时，根本原那么是在满意运用前提下，对同床的改动尽可能少，以降低本钱。依据这一原那么，确定数控系统采纳开环限制；传动系统采纳滚珠丝杠螺母传动；驱动元件采纳步进电动机；数控系统采纳JWK型系统；刀架采纳自动转位刀架。这样车床既保存原有功能，又削减了设计数量。二 机械局部的设计设计与计算将平凡车床设计成数控机床，除了增加限制系

13、统外，机械局部也应进展相应的设计，其中包括：纵向和横向进给系统的设计选型，以及自动转位刀架的选型。一纵向进给系统的设计选型1、经济数控车床的设计，采纳步进电动驱动纵向进给，有两种方案：一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上；其次种是纵丝杠固定、电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的设计而言，采纳第一种方案明显简洁易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的随意一端。从改装便利，管用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。2、纵向进给系统的设计计算，确定条件：工作台重量：W=80kgf=800N时间常量： T=25ms行 程： s=640mm步 驱 角： 2=0.75o/step快速进给速度

14、：Vmax=2m/ms脉冲当量： 8p=0.01mm/8tep1切削力的计算由机床设计手册得公式 No=Nd 公式一其中 NO 为传动件的额定功率Nd主电机的额定功率，见运用说明书得：Nd=4.5 kw 从电机到所计算的传动轴的传动效率不含轴承的效率从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以=n1n2 由机床设计手册得n1 =0.96 n2=0.99所以：=0.960.99=0.9504 取 =0.95即N=40.95=3.8kw又因为主传动系统效率一般为0.60.7 之间，所以取0.65所以NC进给效率=3.80.65=2.47kw由机械加工工艺手册得Pm= 9.8 公式二式中Vs

15、切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等时，如D=40mm时，取Vs=100m/min主切削力FZ = =151.164Rgf=1511.64N由机床设计手册得主切削力FZ=CFzapxfxfyfzkfz(经历公式) CFzapxfx fyfz kfz (公式三)对于一般切削状况，切削力中的指数xfx1FZ=0.75 Kfz0CFZ=188kg/2=1880MpaF2的计算结果如下：ap()222333f()0.20.30.40.20.30.4Fz(N)10515241891168122872837为便于计算,所以取Fz=1511.7N,以切削深度ap=2走刀量f=0.3为以下计算以此为依据

16、。由机械床设计手册得，在一般外圆车削时，Fx0.10.6FZFy(0.150.7)Fz取Fx=0.5 Fz Fy=0.6FzFx=0.51511.7=755.9(N)Fy=0.6 Fz=0.61511.7=907.0(N)2滚珠丝杠的设计计算由经济型数控机床总设计，综合车床导轨丝杠的轴向力得P=RGx+fFz+w (公式四)其中R=1.15 , f=0.150.18 取f=0.16P=1.15755.9+0.16(1511.7+800) =1239.2(N)强度计算寿命值Li= 公式五ni= 公式六由机床设计手册得Ti=15000h,原机床丝杠螺距为60， D=80ni= =19.920(r/

17、min)Li=18最大动负Q=PfwfH (公式七)其中 运载系数fw=1.2硬度系数Fh=1Q=1.21239.21 =3897.1(N)依据最大动力负载荷Q的值，查表选择滚珠丝杠的型号为W50103.51，查表得数控车床的纵向精度为B级，左旋即型号为W50103.51/B9001000其额定载荷是3970N效率计算依据机械根底得，丝杠螺母副传动效率为= (公式八)由机床设计手册得4一般为812取4=10即：摩擦角4=10，螺旋升角中径处r=3O25那么= =0.953参考文献1、管用数控加工技术 作者管用数控加工技术编委会出版社：北京、兵器工业出版社 1995年2、管用数控机床技术手册 作

18、者管用数控加工技术编委会出版社：北京出版社 1993年3、机床数控设计设计与实例 作者：余英良出版社：机械工业出版社 1998年4、数控加工程序编制 作者：范炳炎出版社：航空工业出版社 1992年5、经济型数控系统设计 作者：张新义出版社：机械工业出版社 1994年6、机床设计手册 作者：机床设计手册编委会出版社：机械工业出版社 1979年7、毕业设计指导书 作者：李恒权出版社：青岛海洋大学出版社 1993年8、数控机床技术手册 作者：李福生出版社：北京出版社 1996年9、AutoCAD习题精解 作者：姜勇出版社：人民邮电出版社 2000年10、机床数控技术应用 作者：李宏胜出版社：高等教育出版社 2001年11、机械制造工艺设计简明手册作者：李益民出版社：哈尔滨工业大学 1994