辽宁省高等教育自学考试专业(本科段)
毕业设计 (论文)
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200 年月日
毕业设计（论文）任务书
助学单位: 专业: 姓名:
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指导教师: 签字 200 年月日
助学单位
负责人: 签字 200 年月日
摘要 ............................................................................................................................................. - 4 - 引言 ........................................................................................................................................... - 5 - 第一章机床总体布局设计 ....................................................................................................... - 6 -
1、机床总体尺寸参数的选定............................................................................................ - 6 -
2、机床主要部件及其运动方式的选定............................................................................ - 7 -
3、机床总体布局的确定.................................................................................................... - 7 - 第二章主传动的设计 ............................................................................................................... - 8 - 1．拟定转速图.................................................................................................................. - 8 -
2. 拟定转速图：................................................................................................................ - 9 -
3. 确定各齿轮的齿数：.................................................................................................. - 10 -
4. 传动系统图的拟定：.................................................................................................. - 11 -
5．主传动主要零件的强度计算：.................................................................................. - 12 -
6、离合器的选用.............................................................................................................. - 32 - 第三章进给系统的设计计算 ............................................................................................... - 32 -
1、垂直进给系统的设计计算.......................................................................................... - 32 -
1）、脉冲当量和传动比的确定................................................................................ - 33 -
2）、滚珠丝杠设计计算............................................................................................ - 34 -
3）、步进电机的选择................................................................................................ - 39 -
4）、滚珠丝杆副的预紧方式.................................................................................... - 41 -
5）、齿轮传动消隙.................................................................................................... - 42 -
6）、横向进给系统的设计计算................................................................................ - 42 -
2、脉冲当量和传动比的确定.......................................................................................... - 42 -
3、滚珠丝杠设计计算...................................................................................................... - 44 -
4、步进电机的选择.......................................................................................................... - 46 - 第四章控制系统的设计 ....................................................................................................... - 47 -
1 、控制系统总体方案的拟定....................................................................................... - 47 -
2、总控制系统硬件电路设计.......................................................................................... - 48 -
2部分控制程序：............................................................................................................. - 63 - 3控制系统的软件设计..................................................................................................... - 68 - 第五章参考文献 ................................................................................................................... - 73 - 第六章谢辞 ..................................................................................................................... - 74 -
本次设计通过对现有数控铣镗床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。这一点在论文会得以体现。本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。
控制系统采用MCS-51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计。论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。
关键词：电磁离合器滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展
毕业设计可谓是大学四年对所学知识综合的一次大的考验也是在走向工作岗位的一次练兵，更进一步锻炼了自己的动手能力和团队的合作能力，真正做到了理论联系实际教与学的一次有理结合。
虽说设计是个人的行为，但由于自己的知识欠缺且设计的内容跨越比较大包括电子技术、计算机技术、机械设计，很多地方肯定是难以具到，当然有在颜竟成教授的悉心指导下，很多不懂的地方这正是我们要学的地方，同时在多方面有同学们的提示才得将设计顺利进行。这毕竟是一个学习阶段的毕业设计很多方面都是在边学边用中进行的，或者说很多方面的设计还是停留在模仿的阶段比如电气部分，控制部分都不是很成熟的设计。
第一章机床总体布局设计
1、机床总体尺寸参数的选定
根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度3长度 40031600 mm3mm
主轴锥孔 7∶24
工作台最大纵向行程 900 mm
工作台最大横向行程 375 mm
主轴箱最大垂直行程 400 mm
主轴转速级数 16级
主轴转速范围 50～2000r/min
X、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0 KW
主轴电动机转速 1440 r/min
机床外形尺寸（长3宽3高） 24503120032300 mm3mm3mm 机床净重 500 Kg
2、机床主要部件及其运动方式的选定
1）、主运动的实现
因所设计的机床要求能进行立式的铣和镗，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用离合器变换齿轮的有级变速。
2）、进给运动的实现
本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。3）、数字控制的实现
采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。
4）、机床其它零部件的选择
考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
3、机床总体布局的确定
根据以上参数及主要部件及其运动方式，则可拟定机床的总体布局图，详细图纸请参照1号A0图纸。
第二章 主传动的设计
1． 拟定转速图
1）.确定结构式和结构网式：
1.主传动的确定n max ，n min 和公比φ的确定：
根据XK5040的使用说明书，初步确定本次设计的XTK7140数控立式铣镗床的主轴转速范围为40～1600r ／min ，则φ＝1-Z n R =1min
max -z n
n ＝15
40
1600
＝1.28。 由设计手册取标准值得：Ф=1.26。 令min /1600max r n =，则min /96.4926
.1160015
1
max min r Z n
n ==
=
-Ф
则取min /1600min,/50max min r r n n ==。 2）.确定变速组和传动副数目：
为了满足结构设计和操纵方便的要求，主轴转速为16级的变速系统，总共需要四个变速组。 3）. 确定传动顺序方案：
按着传动顺序，各变速组排列方案只有一个：16＝2323232
也不存在符不符合“前多后少、前疏后密”的原则，本次设计即采用此方案。
4）. 确定扩大顺序方案：
传动顺序方案确定以后，还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊要求，根据“前密后疏”的原则，应使扩大顺序和传动顺序一致，通常能得到最佳的结构式方案，故选用16＝12322342382结构式方案。 检查最后扩大组的变速范围： r=835.626.188
)
12(222<===-???φφ
～10
故合符要求。
2. 拟定转速图：
根据已确定的结构式或结构网议定转速图时，应注意解决定比传动和分配传动比，合理确定传动轴的转速。 ① 定比传动
在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面的要求，以及满足不同用户的使用要求。在铣镗床的设计中，总降速比为u=50/1440=1/30=0.035。若每一个变速组的最小降速比均取1/4。则三个变速组
的总降速可达016.064
1
414141==
??。故无需要增加降速传动，但为了使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减小变速箱的径向尺寸和有利于制动方便，在Ⅰ－Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮（
30
24
），同时，也有利于设计变型机床，因为只要改变这对降速齿轮传动比，在其他三个变速组不变的情况下，就可以将主轴的16种转速同时提高或降低，以便满足不同用户的要求。 ② 分配降速比
前面已确定，16＝2323232共需三个变速组，并在Ⅰ－Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮，要用到四个变速组，在主轴Ⅴ上标出16级转速：50～1600r/min,在第Ⅰ轴上用A 点代表电动机转速min /14400r n =，最低转速用E 点标出，因此A,E 两点相距约15格，即代表总降速传动比为15
1
φ
≈u t 。
③ 定出各变速组的最小传动比
根据降速前慢后快的原则，在Ⅳ－Ⅴ轴间变速组取6
1
φ
=
u ，在Ⅲ－Ⅳ轴间
变速组取4
1
φ=u ，在Ⅱ－Ⅲ轴间变速组取3
1
φ=
u ，在I －Ⅱ轴间变速组取2
1
φ=
u 则：
ⅣⅢⅡ
Ⅰ
Ⅳ
根据结构式可知：Ⅱ～Ⅴ轴间变速组的级比指数分别为：2，4，8。传动副
为：2，2，2。则画出上图的转速图。
3. 确定各齿轮的齿数：
在确定齿轮齿数时应注意：齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大，而且增大齿数和还会提高齿轮的线速度而增大噪声，所以在设计时要把齿数和控制在120~100≤s z ；为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，使最小齿数20~18min ≥z ，因而齿轮的齿数和不应过小。
在Ⅳ－Ⅴ轴间：∵ 58.127==φu 4
1
1
6
8=
=φ
u 则可查表1.58和3.98两行
又∵17min ≥z 而最小齿轮的齿数是在u 8的齿轮副中，令20min =z 则100,994=s z 等，∵在高速轴中尽量使齿轮的几何尺寸小一点以减小主轴的尺寸，所以可取99=s z
∴ 可查出：2015=z ，79209916=-=z 6114=z ，38619913=-=z 同理：① 1=u s 5
.21
1
4
6=
=
φ
u 且查得78,74,703=s z …. 取1023=s z 则查得：2911=z ，732910212=-=z 519=z ，515110210=-=z ② 26.111
1
3=
=
φ
u 2
1
134==φu 查得：......7266,632，
=s z 取663=s z 则查得：2911=z ，37296612=-=z 229=z ，44226610=-=z
③ 26
.11
1
1
1=
=
φ
u 58
.11
1
2
2=
=
φ
u 查得：......6559,541，
=s z 取543=s z 则查得：2411=z ，30245412=-=z
219=z ，33215410=-=z
4. 传动系统图的拟定：
根据以上分析及计算，拟定如下传动系统图：
主电机
243029
37
33
21
2244
2973
61
38
51
51
20
79
5．主传动主要零件的强度计算：
1)．电动机的选择
1．电动机的功率计算
查《机床主轴/变速箱设计指导》:
端铣：硬质合金端铣刀D=120mm ；铣刀材料是45号钢； 半精铣ν=150m/min, 齿数Z=3～4，取Z=4；
z mm f /3.0~1.0=α,取f α=0.1mm/z ； D e /)9.0~6.0(=α，取e α=0.6D ；
mm p 4~3=α，取p α=3mm 。
2.主（切向）切削力F
硬质合金端面铣刀铣削碳钢工件：Z D F p f
e ααα86.072
.086.0670-=N 3.切削功率切N
61200
ν
F N =
切W κ 根据上面两个公式求得：F ＝1148.72 N ∴ kw 19.361200
170
72.114861200＝＝?=
νF N 4.电动机参数的选择
在选择电动机时，必须使得P 额定≥P 总，根据这个原则，查《机械设计手册》选取Y112M-4型电动机，其基本参数如下（单位为mm ）：
A=190 B=140 C=70 D=28 E=60 F=8 G=24 H=112 K=12 AB=245 AC=230 AD=190 HD=265 BB=180 L=400
2)．齿轮传动的设计计算
由于直齿圆柱齿轮具有加工和安装方便、生产效率高、生产成本低等优点，而且直齿圆柱齿轮传动也能满足设计要求，所以本次设计选用渐开线直齿圆柱齿轮传动；主轴箱中的齿轮用于传递动力和运动，它的精度直接与工作的平稳性、接触误差及噪声有关。为了控制噪声，机床上主传动齿轮都选用较高的精度，但考虑到制造成本，本次设计都选用7-6-6的精度。具体设计步骤如下： 1、模数的估算：
按接触疲劳和弯曲疲劳计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知道后方可确定，所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。 齿轮弯曲疲劳的估算公式：
w m 3
32j
Zn N
≥mm （式中N 即为齿轮所传递的功率） 齿面点蚀的估算公式：
A 3
32j
n N
≥mm （式中N 即为齿轮所传递的功率） 其中j n 为大齿轮的计算转速，A 为齿轮中心距。 由中心距A 及齿数21,Z Z 求出模数：
2
12Z Z A
m j +=
mm
根据估算所得w m 和j m 中较大的值，选取相近的标准模数。 前面已求得各轴所传递的功率，各轴上齿轮模数估算如下： 第一对齿轮副 ∵ min /1440r n j =
∴ w m 55.11440
2499
.00.4323
≈??≥mm
A 48.41440
99
.00.4323=?≥mm
17.030
2448
.42=+?=
j m mm
所以，第一对齿轮副传动的齿轮模数应为15.0≥≥w m m mm 第二对齿轮副 ∵ min /1002r n j =
∴ w m 76.11002
2398
.099.00.4323
2=???≥mm
A 98.11002
98
.099.00.43232
=??≥mm
060.037
2998
.12=+?=
j m mm
所以，第二对齿轮副传动的齿轮模数应为060.0≥≥w m m mm 第三对齿轮副 ∵ min /631r n j =
∴ w m 06.2631
2298
.099.00.43232
3=???≥mm
A 78.5631
98
.099.00.43232
3=??≥mm
113.073
2978
.52=+?=
j m mm
所以，第三对齿轮副传动的齿轮模数应为113.0≥≥w m m mm 第四对齿轮副 ∵ min /315r n j =
∴ w m 71.2315
1998.099.00.4323
3
4=???≥mm
A 22.7315
98
.099.00.43233
4=??≥mm
145.038
6122
.72=+?=
j m mm
所以，第四对齿轮副传动的齿轮模数应为145.0≥≥w m m mm
综上所述，为了降低成本，机床中各齿轮模数值应尽可能取相同，但因为Ⅴ轴得转速比较小，扭矩比较大，为了增加其强度和在主轴上能起到飞轮的作用，需增加Ⅴ轴齿轮的几何尺寸。所以，本次设计中在Ⅰ～Ⅳ间各个齿轮模数均为1m =3mm ，在Ⅴ轴上就取mm m 42=。 2、齿轮分度圆直径的计算
根据渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆直径计算公式可得各个传动副中齿轮的分度圆直径为：单位(mm)
723241=?=d 633212=?=d 903303=?=d 873294=?=d 993335=?=d 663226=?=d 873297=?=d 1113378=?=d 1533519=?=d 13234410=?=d 21937311=?=d 15335112=?=d 25646413=?=d 8042014=?=d 15243815=?=d 31647916=?=d
3、齿轮宽度B 的确定
齿宽影响齿的强度，但如果太宽，由于齿轮制造误差和轴的变形，可能接触不均匀，反儿容易引起振动和噪声。一般取B=（6～10）m 。本次设计中，取主动齿轮宽度B=8m=833=24mm(在最后一对齿轮啮合取也取B=7m ≈24)。 4、齿轮其他参数的计算
根据《机械原理》中关于渐开线圆柱齿轮参数的计算公式及相关参数的规定，齿轮的其它参数都可以由以上计算所得的参数计算出来，本次设计中，这些参数在此不在一一计算。 5、齿轮结构的设计
不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构的要求也不同，6、级精度的齿轮，用较高精度的滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下降。因此，需要淬火的7级齿轮一般滚或插后要剃齿，使精度高于7级，或者淬火后再珩齿。6级精度的齿轮，用精密滚齿机可以达到。淬火齿轮，必须达到6级。机床主轴箱中的齿轮齿部一般都需要淬火。 7、齿轮的校核（接触疲劳强度）：
∵ 计算齿轮强度用的载荷系数K ，包括使用系数A K ,动载荷系数V K ,齿间载荷分配系数αK 及齿向载荷分布系数βK ，即： K βαK K K K v A =
=1.2531.0731.131.12=1.65 查表得：εZ =0.88 H Z =2.5 E Z =189.8
H σ=H Z E Z ε
Z u
bd u K 2
1)1(2+π
将数据代入得：H σ 1100mpa
齿轮接触疲劳强度满足，因此接触的应力小于许用的接触应力。其它齿轮也符合要求，故其余齿轮不在验算，在此略去。
3)、轴的设计计算
1、各传动轴轴径的估算
滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的设计是在初步计算轴径的基础上进行的，因此先要初算轴径。轴的直径可按扭转强度法用下列公式进行估算。
30n
P
A d ≥mm 对于空心轴，则 mm 3
4
0)
-n(1P
A d β≥ 式中，P ——轴传递的功率，kW ； n ——轴的计算转速，r/min ； 0A ——其经验值见表15-3； 取β的值为0.5。 2、计算各传动轴传递的功率P
根据电动机的计算选择可知，本次设计所选用的电动机额定功率kW N d 0.4=各传动轴传递的功率可按下式计算： η?=d N P
η——电机到传动轴之间传动效率；
由传动系统图可以看出，本次设计中采用了联轴器和齿轮传动，则各轴传递的功率为：
1η=0.96， 2η=0.93， 3η=0.904 4η=0.877
所以，各传动轴传递的功率分别为：
kW N P d 842.398.099.099.00.411=???=?=η kW P P 728.399.098.0842.3212=??=?=η kW P P 616.399.098.0728.3323=??=?=η
=??=?=99.098.0616.3434ηP P 3.509kW
3 估算各轴的最小直径
本次设计中，考虑到主轴的强度与刚度以及制造成本的经济性，初步选择主轴的材料为40Cr ，其它各轴的材料均选择45钢，取A0值为115，各轴的计算转速由转速图得出： n 1j =1002r/min,
n 2j =631r/min,
n 3j =315r/min,
n 4j =250r/min,
所以各轴的最小直径为：
mm d 8.161002
842
.31153
1=?≥ mm d 8.20631
728
.31153
1=?≥ mm d 9.25315
616
.31153
1=?≥ mm d 7.27250
509
.31153
1=?≥ 在以上各轴中，每根轴都开有平键或花键，所以为了使键槽不影响轴的强度，应将轴的最小直径增大5%，将增大后的直径圆整后分别取各轴的最小直径为：
min Ⅱd =18mm , min Ⅲd =22mm , min Ⅳd =28mm , min Ⅴd =30mm 4、各轴段长度值的确定
各轴段的长度值，应根据主轴箱的具体结构而定，且必须满足以下的原则：应满足轴承及齿轮的定位要求； 5、轴的刚度与强度校核
根据本次设计的要求，需选择除主轴外的一根轴进行强度校核，而主轴必须进行刚度校核。在此选择第Ⅲ根轴进行强度校核。 4）、第Ⅲ根轴的强度校核 1、轴的受力分析及受力简图
由主轴箱的展开图可知，该轴的动力源由电动机通过弹性联轴器传递过来，而后通过齿轮将动力传递到下一根轴。其两端通过一对角接触球轴承将力转移到箱体上去。由于传递的齿轮采用的是直齿圆柱齿轮，因此其轴向力可以
忽略不计。所以只要校核其在xz 平面及yz 平面的受力。轴所受载荷是从轴上零件传来的，计算时常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当作铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。其受力简图如下： 在xz 平面内：
R2
Ft2Ft1R1
D
C
B
A
b=25
l=450
a=110
在yz 平面内：
T2T1
a=110
l=450
b=25
A
B
C
D
R1'
Fr1Fr2R2'
2、作出轴的弯矩图
根据上述简图，分别按xz 平面及yz 平面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出两个平面的上的弯矩图。
在xz 平面内，根据力的平衡原理可得：
R1+R2+Ft2=Ft1 将各个力对R1取矩可得：
Ft13a=Ft23（l-b ）+R23l
∵ Ft1=2P Ⅱ/d7
Ft2=2P Ⅲ/d11 由以上两式可解出：
R1=Ft1（l-a ）/l-Ft23b/l R2=Ft13a/l-F2xz+Ft23b/l
由于有多个力的存在，弯矩无法用一个方程来表示，用x 来表示所选截面距R1的距离，则每段的弯矩方程为：
在AB 段： M=R13x （a ≥x ≥0）
在BC 段： M=R13（a+x ）-Ft13x （l-b ≥x ≥a ） 在CD 段： M=R2（l-x ） （l ≥x ≥l-b ） 则该轴在xz 平面内的弯矩图为：
D
C
B
A
X
M
同理可得在yz 平面内的弯矩图为：
摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I
Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II
轴类零件数控加工编程 专业：机械制造及其自动化 班级：13机自 姓名：张
学院机械工程学院班级13机自卓越姓名张 设计起止日期2016年8月29 日——2016年9 月2日 设计题目：轴类零件数控加工程序编制 设计任务（主要技术参数）： 编制如图所示轴类零件的数控车床加工程序。 工作任务：1.零件的工艺分析2.数控机床的选择3. 编程中工艺指令的处理4.编制数控车床加工工艺过程卡5.编制数控加工程序6.设计说明书1份。 指导教师评语： 成绩：签字： 年月日
目录 引言 1轴类零件的工艺分析 (6) 1.1数控加工工艺的基本特点 (7) 1.1.1数控加工的工艺内容十分明确而且具体 1.1.2数控加工的工艺工作相当准确而且明确 1.1.3数控加工的工序相对集中 1.2数控加工工艺的主要内容 (8) 2数控机床的选择…………………………………………………… .13 3编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡... ………………………… .. 14 3.1工序与工步的划分 (9) 3.2加工路线的确定 (12) 4编制轴类零件数控车床加工刀具卡... ………………………………… .. 14 4.1刀具的选择与切削用量的确定 (10) 4.2对刀点和换刀点的确定 (11) 5数控加工程序编制………………………………………………… . 15 5.1工件坐标系确定…………………………………………… ..9 5.2对刀方法和设置………………………………………… ..1 5.3数控加工程序 参考文献
引言 轴，支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。 轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则： 1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状； 2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整； 3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施； 4、便于加工制造和保证精度。 1 轴类零件的加工工艺分析 1.1 数控加工工艺的特点 数控机床加工与些通机冰加工相比，在许多方山遵循基个一致的原则，在使用方法厂也有很多相似之处。但对于数控机床水身白动化程度较高，设备费用较高，设备功能较强，使数摔加工相应形成了如下几个特点。 1.1.1数控加工的工艺内容十分明确而且具体 进行救护加工时。数控机床是接受数控系统的指今后先成各种运动实现加工的。因此，在编制加工程序之前，需要对影响加工过程的各种工艺冈素，如切削用旦、进给路线、刀具的几何形状、丁步的划分与安排等一一作出定量描述，对每一个问题都要给出确切的答案和选择、而不能像普通机床加工时一样，在大多数情况下对许多具体的工艺问题，由操作工人依据自己的实践经验和习惯白行考虑利决定。也就是说，本来由操作丁人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题.在数控加工时就转坐为编程人员必须事先具体设计和明确安排的内容。 1.1.2数控加工的工艺工作相当准确而且严密 数控加工过程小出现的问题是不能由操作者白由地进行调整的：比如加工内螺纹时，在
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
数控铣床的工作原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．数控铣床的定义 数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。数控铣床分为不带刀库和带刀库两大类，其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。 数控铣床加工范围主要包括： 1.平面加工：数控机床铣削平面可以分为对工件的水平面(XY)加工，对工件的正平面(XZ)加工和对工件的侧平面(YZ)加工。只要使用两轴半控制的数控铣床就能完成这样平面的铣削加工。 2.曲面加工：如果铣削复杂的曲面则需要使用三轴甚至更多轴联动的数控铣床。 二．数控铣床的组成部分 数控铣床的基础件包括： 数控铣床的基础件通常是指床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件，其尺寸较大（俗称
大件），“井”构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支撑和导向的作用，因而对基础件的本要求是刚度好。 除了基础件，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成： 1、辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 2、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 3、控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 4、机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。 5、进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 三．数控铣床的工作原理 数控原理涉及到的内容特别多：如数控系统的总成，结构、机床插补运行的过程、位置反馈检测的过程、原理电机的种类、工作特性等、PLC的工作方式！简言之就是：工作原理是数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。 铣床的工作原理如下：
目录 第一章绪论 (2) 1.1课题研究背景 (2) 第二章机床数控系统 (4) 2.1改造方案 (4) 2.2相关技术 (4) 2.2.1变频技术 (4) 2.2.2伺服控制 (6) 2.3 PLC技术 (7) 2.3.1基础知识 (7) 2.3.2发展趋势 (8) 2.4小结 (8) 第三章 PLC编程技术 (9) 3.1概述 (9) 3.1.1语言特点 (9) 3.1.2编程语言的形式 (10) 3.2程序设计 (11) 3.2.1程序结构 (11) 3.2.2变量表 (22) 3.3小结 (22) 第四章PLC接口与通信技术 (23) 4.1自由口模式下PLC与计算机的通信 (23) 4.1.1通信协议 (23) 4.1.2通信技术 (25) 4.2 PLC与控制系统通信 (33) 4.3 PLC与人机界面HMI (34) 4.4小结 (35) 第五章总结 (36) 论文总结 (36) 致谢 (37) 参考文献 (38)
第一章绪论 1.1课题研究背景 由于机床一般都具有较长的使用时间，在上个世纪70、80年代制造的普通机床都采用的是接触器-继电器控制，到目前有很大一部分还在使用，该系统具有体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是由触点控制，在控制复杂时可靠性降低。在如今的加工环境中已经越来越不适应精确，高效率的要求。 可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。 PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式，PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。机床采用了PLC控制，用软件实现对机床运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化。另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 鉴于其种种优点，目前，普通机床的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，机床的调速方式已由原来的齿轮箱固定档位调速改为直接由伺服电机拖动的无级调速。它具有体积小，调速范围广。 如果要把那些老式机床废弃，重新购买新的数控机床，不仅花费巨大，而且原有的老式机床也将浪费。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。所以，对这些机床进行数控化改造，就有了很大的市场，且具有投资少，交货快，可充分利用现有条件和采用最新技术的特点。 同购置新机床相比，一般可以节省60％～80％的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
数控铣床 数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有很大区别。 主要系统描述 主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用 于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速 范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成， 按照程序设定的进给速度实现刀具和工 件之间的相对运动，包括直线进给运动 和旋转运动。
控制系统 数控铣床运动控制的中心， 执行数控加工程序控制机床进行 加工。 辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统、排屑和防护等装置。 机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架 数控铣床的特点 1、零件加工的适应性强、灵活性好， 能加工轮廓形状特别复杂或难以控制 尺寸的零件，如模具类零件、壳体类 零件等。 2、能加工普通机床无法加工或很难加 工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。 3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 4、加工精度高、加工质量稳定可靠。 5、生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。
6、生产效率高。 7、从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状况下，还要求有良好的红硬性。 数控铣床的基本结构 数控铣床形式多样，下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。该机床由6个主要部分组成．即床身部分，铣头部分，工作台部分，横进给部分，升降台部分，冷却、润滑部分。(1)床身 床身内部布局合理，具有良好的刚性，底座上设有4个调节螺栓，便于机床进行水平调整，切削液储液褴设在机床座内部。
数控机床课程设计指南（doc 9页）
数控机床课程设计指导书应用专业：机械设计制造及其自动化 班级 学号 姓名
1.设计任务 本次课程设计是通过分析零件图，合理选择零件的数控加工工艺过程，对零件进行数控加工工艺路线进行设计，从而完成零件的数控加工程序的编写。使零件能在数控机床上顺利加工，并且符合零件的设计要求。 2.设计要求 1 绘制二维、三维零件图各一张； 2 数控加工工序卡一份； 3 走刀路线图一份； 4 数控加工程序清单一份（含注释）； 5 设计说明书一份。（分析零件结构；选择机床设备、刀具；编 写数控加工工艺；写出数值计算过程） 3.零件图的分析 在数控车床上加工如图所示的带螺纹的轴类零件，该零件由外圆柱面，槽和螺纹所构成，零件的最大外径为Φ56，加工粗糙度要求较高，并且需要加工M30×1.5的螺纹，其材料为45﹟，分析其形状为不规范的阶梯轴类零件，可以采用端面粗车循环加工指令，选择毛坯尺寸为Φ60mm×150mm的棒料。
4.机床设备的选择 根据该零件图所示为轴类零件，需要的加工的为外轮廓和螺纹，以及毛坯的尺寸大小，查机械设计手册选择FANUC系统的CK7815型数控车床来加工此零件。 5.确定工件的装夹方式 由于这个工件时一个实心轴类零件，并且轴的长度不是很长，所以采用工件的左端面和Φ60的外圆为定位基准。使用普通三爪卡盘加紧工件，取工件的右端面中心为工件的坐标系的原点。 6.确定数控加工刀具及加工工序卡片 根据零件的加工要求，T01号刀为450硬质合金机夹粗切外圆偏刀；T02号刀为900硬质合金机夹粗切外圆偏刀；T03号刀为900硬质合金机夹精切外圆偏刀；T04号刀为硬质合金机夹切槽刀，刀片宽度为5mm，用于切槽、切断车削加工；选择5号刀为硬质合金机夹螺纹刀，用于螺纹车削加工。该零件的数控加工工艺卡片如表1-1所示。 加工流程：加工右端面→粗车外轮廓→精车外轮廓→切螺纹退刀槽→车螺纹→切断 表1-1数控加工工序卡片
虚拟轴数控机床的仿三轴控制 刖言 虚拟轴数控机床的出现被认为是本世纪最具革命性的机床设计突破。如果充分发挥这种新型机床在结构上的优势，就有可能为大幅度 地提高机床的性能开辟一条新途径。 通过分析发现：对于一般直接基于 Stewart平台原理的虚拟轴机床， 其旋转坐标的合理运动范围比常规五坐标数控机床要小得多（通常只有20?30度，而五坐标机床可以达到 90度以上），并且随着旋转角的加大将大幅度地减少机床的有效工作空间。虽然复合结构可以扩大转角范围，但结构复杂，难以保证高刚度，因此，普通虚拟轴机床不太适合加工大范围、多坐标运动的零件。但从另一个角度看，在实际生产中需要多坐标加工的复杂零件毕竟是少数，而占主导地位的还是普通常规零件的加工。因此，研究如何利用虚拟轴机床的结构特点，在常规零件的咼速、咼效加工上发挥其优势，将更具有实际意义。 虚拟轴机床仿三轴控制方法的基本思想是，模仿现有的三坐标数控机床的控制方法，对虚拟轴机床的六自由度运动进行控制，从外特性上看，使得虚拟轴机床和常规三坐标数控机床等效。这样，不仅现有各种成熟的三坐标自动编程系统可直接用于六自由度的虚拟轴机床，而且通过仿三轴控制可使主轴单元仅进行平移运动，大幅度扩大了虚 拟轴机床的工作空间，使其发挥更大的作用。此外，通过仿三轴控制，还可有效地减少控制系统的复杂性，从而显著降低机床的成本，有利于这种新型机床在较大范围内推广应用。
2虚拟轴机床进行常规加工的优势 为虚拟轴机床的一种典型结构，该结构可归结为一种所谓的六杆平台结构”其具体含义是，将六根可变长度驱动杆（简称驱动杆）的一端固定于静平台（如地基或机床框架）上，驱动杆的另一端与动平台联接，即与主轴单元相联接。这样，调节六驱动杆的长度，可使主轴和刀具相对于工件作所要求的进给运动。通过控制系统对进给运动进行精确控制，即可加工出符合要求的工件。 图1虚拟轴机床的基本结构 鉴于虚拟轴机床具有常规数控机床无可比拟的优点，而这些优点正是实现高速、高精度加工所必需的，因此将其作为常规零件的高效加工设备，以最大限度地发挥其优势。 3仿三轴控制的基本原理 由于虚拟轴机床中不存在沿固定方向导向的导轨，数控加工所需的刀具运动轴X、Y、Z等并不真正存在，因此，即使仅需获得三维刀具运动（姿态恒定仅位置变化），也必需对动平台进行六自由度控制。仿三轴控制方法是根据虚拟轴机床的结构特点所提出的模拟常规三坐标数控机床的一种控制方法。其出发点是：用虚拟轴机床加工常规零件时，装于主轴中的刀具仅需作三维平移运动，其姿态为固定值。这样，虽然与动平台固联的主轴单元有六个运动自由度，但涉及实时计算的仅为三个平移自由度。为此本文用刀具球心或端面中心在机床坐标系中的坐标Xm、Ym、Zm表示刀具位置，并通过三坐标插补算法实时计算其位移量。同时，建立一原点位于刀具球心或端面中心的
C6140普通车床数控化改造设计方 案 有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，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，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术
镇江高专 ZHENJIANG COLLEGE 毕业设计(论文) 复杂轴类零件的编程与仿真加工Programming and Simulation of complex shaft parts 系名：装备制造学院 专业班级：机电D132 学生姓名：朱忠康 学号：130104404 指导教师姓名：钱绍祥
指导教师职称：副教授 2016年3月
摘要 摘要 随着科学技术的快速发展，产品的精度越来越高，也越来越复杂。一种新型的机床在这种需求下产生了，数控机床不仅可以满足产品高精度和高复杂度的要求，而且还具有通用性和灵活性。数控机床包括了计算机技术、自动控制技术、伺服驱动技术、自动检测技术、精密机械技术等，是典型的机电一体化产品。数控机床体现了世界机床技术进步的主流，也反映出一个国家在制造和自动化水平技术的高低，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要作用。数控机床自动化程度高、精度高和效率高的特点被广泛应用。 本次设计选用广州数控GSK980TD机床，利用CAD软件完成零件的平面图形绘制，并对零件图进行工艺分析、确定加工路线、工艺流程等，然后手动编程，最后运用斯沃软件进行仿真加工。 关键词：工艺分析；数控编程；加工工艺；数控车削仿真加工；
镇江市高等专科学校毕业设计（论文） Abstract With the rapid development of science and technology, the precision of the products is higher and higher, also more and more complicated.A new type of machine tool is produced under this kind of demand,CNC machine tools can not only meet the requirements of high precision, high complexity, but also has the versatility and https://www.doczj.com/doc/101808199.html,C machine tools including computer technology, automatic control technology, servo drive technology, automatic detection technology, precision machinery technology, etc., is a typical mechanical and electrical integration products. CNC machine tool reflects the mainstream of world machine tool technology progress, also reflects a national high and low in manufacturing and automation technology, in flexible production and computer integrated manufacturing and advanced manufacturing technology plays an important role. CNC machine high degree of automation, high precision and high efficiency features is widely used. This design selects Guangzhou GSK980TD numerically controlled machine tool, using CAD software to complete parts of graphic drawing, and of parts for process analysis, determine the processing route, process flow and manual programming. Finally, we use Swansoft software simulation processing. Key words:Technology analysis; CNC programming; Processing technology; NC turning simulation processing;
控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波
完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)
2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套
1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统
毕业设计 （2016届） 设计题目轴类零件的设计与加工 学院名称合肥工业大学 13级数控（专） 专业（班级） 刘云鹤 姓名（学号） 指导教师曾亿山教授 系负责人 2016年 3 月 21日
目录 摘要 (3) 绪论 (4) 一、选择本课题的目的及意义 (4) 二、数控机床及数控技术的应用与发展 (4) （一）数控机床的应用与发展 (4) （二）数控技术的应用与发展 (5) 正文 (7) 1.零件图的加工工艺性分析 (7) 1.1对零件的分析及毛坯的选择 (7) 1.2设备的选择 (9) 1.3 粗基准选择原则 (10) 1.4 精基准选择原则 (10) 1.5 定位基准 (10) 2.装夹方式 (10) 3.工艺过程 (12) 3.1 加工方法的选择 (12) 3.2 加工方案的确定 (12) 3.3 工序划分 (13) 3.4 工步的划分 (13) 4.确定加工顺序及进给路线 (13) 4.1 零件加工必须遵守的安排原则 (13) 4.2 进给路线 (14) 5.选择刀具 (16) 6.切削用量的选择 (20) 6.1 背吃刀量的选择 (20) 6.2 主轴转速的选择 (20) 6.3 进给速度的选取 (20) 6.4 进给量的选取 (20) 7.编制工艺卡 (21) 7.1编写程序前的注意事项 (25) 7.1.1编制误差 (25) 7.1.2误差控制 (25) 7.2编写程序 (28) 7.3数控仿真系统 (30) 结论 (33) 参考文献 (34)
轴类零件的数控加工设计 摘要 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,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但发展和应用领域的扩大他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。 选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的在学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。 此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。 关键词：数控技术；车削加工；数控加工工艺；数控编程
红字的意思是没找到答案，蓝字的意思是不确定；有错别字不负责啊。。。学渣整理，此资料仅供参考╮(╯▽╰)╭ 一 ⒈数控机床通常由哪几部分组成？各部分的作用和特点是什么？ 控制介质 作用：在数控机床加工时，携带和传输所需的各种控制信息。 特点：是存储数控加工所要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。 数控装置 作用：是数控机床的核心，它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、 运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。 特点：可分为普通数控系统NC 和计算机数控系统CNC 两类。 伺服机构 作用：根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。 特点：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，与机床上的执行部件和机械部件组成数控机床的进给系统。 机械部件 作用：包含有主运动部件、进给运动执行部件、拖板和传动部件等。 特点：传动结构要求更为简单，精度、刚度、抗震性等方面要求更高，且其传动和变速系统要便于实现 自动化控制。 ⒉简述数控机床的分类 按运动方式分 点位控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，移动过程不需要切削； 点位直线控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，且运动轨迹为直线，移动部件在移动过程中 进行切削； 轮廓控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，并能控制将零件加工成一定的轮廓形状。 按控制方式分 开环控制系统：不具有反馈装置，系统精度较低； 半闭环控制系统：具有角位移检测装置，定位精度较高，调试方便，稳定性好； 闭环控制系统：具有直线位置检测装置，具有检测、比较和反馈装置，定位精度高，但结构复杂。 按数控系统的功能水平分：低、中、高档次 ⒊什么是开环、半闭环和闭环控制系统？其特点是什么？适用于什么场合？ ①开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统；特点是不能进行误差校正，因此系统精度较低；适用于低精度要求 的数控机床。 ②半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置的控制系统；特点是调试方便，稳定性好精 度较高；目前应用较为广泛。 ③闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置的控制系统；特点是定位精度高，调试维修较 为困难；适用于精度要求高的数控机床。 ⒋脉冲当量、定位精度和重复定位精度的含义是什么？ 脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床位移部件上的移动量。 定位精度：数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。 重复定位精度：在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。⒌数控轴数与联动轴数的区别。 控制轴即机床数控装置能够控制轴的数目，而联动轴即同时控制多个轴的运动。数控轴数越多，功能就越强，机床 的复杂程度和技术含量也越高；联动轴数越多，机床控制和编程难度越大。 ⒎数控车床床身和导轨有几种布局形式？每种布局形式的特点是什么？ 有四种布局形式 ①平床身：工艺性好，便于导轨面的加工； ②斜床身：排屑方便，便于安装自动排屑器，操作方便，易于实现单机自动化和封闭式防护； ③平床身斜滑板：工艺性好，排屑方便； ④立床身：排屑最为方便。二⒈数控机床设计方案的特点是什么？ 设计手段计算机化；设计方法综合化；设计对象系统化；设计问题模型化；设计过程程式化与并行化。 、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。