普通铣床的数控化改造
第一章 普通铣床的数控化改造总体方案的设计
一：普通铣床的数控化改造方案的设计
1.原来的XQ6125B 普通升降台
铣床的用途
原XQ6125B 卧式万能升降台铣床是属于
通用机床，主要适用于加工单件、小批量生
产和工具修理部门，也可以用于成批生产部
门。可利用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型
铣刀和端面铣刀等，铣削各种平面、斜面、
成型表面、沟槽及齿轮等。还可以利用分度
头，可以加工各种螺旋槽。外观如图1-1。
对于它的数控化改造用于扩大加工范围，提
高加工精度，提高工作效率，满足生产急需
是非常必要的，从经济角度上也是可行的。
图1-1 XQ6125B 普通升降台铣床外观图
2.总体设计任务
将原来的X6132要改造成加工精度高、定位准确、可靠，扩大其加工范围，
提高加工效率，各性能参数有所提高，使其可以铣削圆弧面与斜面等形状复杂的高精度零件(如凸轮轴)。
3.总体设计方案
经济型数控铣床的改造，为了保证被改造后的性能不低于原铣床，选X 、Z
坐标快进速度不低于2.4m/min ，水平拖动力按15KN 计算，则所需的功率为：
P=FV=15?60
4.2=0.6Kw 如果采用步进电机作为伺服驱动元件，步进电机达不到此功率要求。
例如：200BF001反应式步进电机，最大静转矩为M N ?8.16，最高运行频率为
11000step/s ，步距角为1/6°，若取最高工作频率下的工作扭矩为静扭矩的1/4，则高速小的功率为：
KW W P H 1334.04.133180
6110008.1641==????=π 因此，如果选用步进电机，必须相应地降低机床的某些性能，主要是快速
性。另一方面由于步进电机在低速工作时有明显的冲动，易自激振荡，而且激振
频率很可能落入铣削加工所用的进给速度范围内，着对加工极为不利，造成工件
超差。此外，由于步进电机没有过载能力，高速时扭矩下降很多，容易丢失，大
功率步进的驱动较困难等，选用步进电机驱动是不合适的。
若采用直流或交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调
试和维修困难得多，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械
传动系统中各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高
的数控设备中，由于所改造数控铣床工件的加工精度不十分高，采用闭环系统的
必要性不大。
若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制,其性能介于开环和闭环之间.由
于调速范围宽,过载能力强,有采用反馈控制因此性能远优于步进电机的开环控
制;反馈环节不包括大部分机械传动元件,调试比闭环简单,系统的稳定性较易保
证,所以比闭环容易实现.但是采用半闭环控制,调试比开环控制的步进电机要困
难些,设计上也有自身的特点.在直流和交流伺服电机之间进行比较时,交流调试
逐渐扩大了其使用范围,似乎有取代直流伺服的趋势.但是交流伺服的控制结构
复杂,技术难度高,普及不广,而且价格高.直流伺服电机原理接近于直流电机,控
制系统技术比较成熟,普及广。
用直流伺服电动机的半闭环伺服系统的组成如图1-2。数控装置NC 发出的
位置指令在位置控制器内与位置反馈信号比较，然后转换成位置误差的模拟电
压。这个电压是速度指令电压。速度指令电压与速度反馈电压在速度控制器内比
较和放大后转换成速度控制电压并输给伺服电动机，使电机得到一定的转速。直
流伺服电动机的基本性能是：转速决定于输入电压，电流决定于负载力矩。因此，输入直流伺服电动机的，必须是速度模拟电压。速度环的作用在于把位置误差模
拟电压变成一个比较稳定的速度模拟电压。速度反馈的作用在于使转速稳定。位
置控制则用以检查伺服电动机的转角是否符合位置指令的要求。
图1-2 半闭环伺服系统的组成
图1-3是直流伺服电动机的半闭环伺服系统原理。数控装置来的位置指令D0与位置反馈系统检测出的实际位置检测值Da在位置偏差监测器1中比较。其差值为位置偏差值ΔD。ΔD经位置控制放大器2放大后成为速度指令值v0。D0、Da、ΔD、v0都是数字量。v0经数/模(D/A)转换器3成为模拟电压Uc。位置偏差越大，则要求伺服电动机的转速越高，这时的Uc也越大。因此，Uc是速度指令电压。Uc于速度反馈电压Ug在速度偏差监测器4内比较，其差值为速度偏差电压Ua。设置速度反馈的目的是稳定电动机的转速。由于伺服电动机的转速还受负载的影响，当负载发生变化（如切深发生变化）时，电动机转速将发生变化。加上速度反馈后转速可以比较稳定。速度偏差电压Ua经速度控制放大器5放大后，成为速度控制电压Um。这个电压加在伺服电机6上，使它得到角速度θm。与伺服电动机相联系的有速度反馈装置7和位置反馈装置8。速度反馈装置发出与伺服电动机转速成正比的速度反馈电压Ug，与速度指令电压Uc相比较。位置反馈装置8发出与伺服电动机的转角成正比的实际位置检测值Da，与位置指令值D0相比较。
图1-3 半闭环伺服系统原理
控制部分的设计要能控制三个坐标轴的运动,根据加工要求,至少要控制两轴联动完成圆弧插补,为了在加工中使用不同尺寸的刀具,数控装置应具有刀具的半径和长度的补偿功能,以便数控加工按轮廓编程程序而能适应刀具尺寸的变化。
综上所述，铣床数控改造方案确定为：
直流伺服半闭环控制，采用三坐标2.5轴联动数控装置，整个改造方案如图1-4
图1-4 总体改造方案示意图
1、3、4---伞齿轮
2、7、10---直流伺服电机 5、8、11—滚珠丝杠 6、9、12---滚珠丝杠螺母
图1-5 数控改造设计总图
二：普通铣床的数控化进给系统的设计
减少数控进给系统的中间环节，采用步进电机+刚性联轴器+滚珠螺母丝杠的传动方案。并进行计算安装。
三：普通铣床的数控化系统软件结构的设计
CNC装置是一个机床计算机控制系统，其数控软件必须完成管理和控制两种不同性质的任务。
数控系统的管理系统是实现CNC系统协调工作的主体，它管理着数控加工程
序从输入、预处理，到插补运算以及位置控制和输入、输出的全过程，并管理着系统参数设置，刀具参数设置，数控加工程序的编辑，数据的输入、输出及在各种机床运行方式下操作员的操作处理等各种人机交互过程。除此之外，先进的数控系统的管理程序还能适时运行诊断模块以便及时判断和消除故障，并能进行通信、联网等功能的管理。
1.数控系统软件功能的实现
数控系统的各功能分别由不同的软件来实现。一般数控系统软件主要由以下几部分组成：系统总控程序，零件程序的输入输出管理程序，译码程序，零件加工程序编辑程序，机床手动控制程序，零件加工程序的解释执行程序，伺服控制及开关控制程序和系统自检程序。
（1）系统总控程序
系统总控程序是系统软件的主循环
程序。数控系统加电以后便进入这部分程
序运行。其基本结构如图3-1所示，它由
四部分组成：
1）初始化部分当CNC系统上电或
重新复位时，首先需要进行一些必要的初
始化处理。
2）接收命令环节它的使命是接收
操作者的命令，若不是命令则循环等
待。
3）命令分析它的任务是把从键盘
上接收的命令进行分析，引导到执行该命
令的相应处理程序。
4）返回环节它的任务是执行了命图3-1 系统总控程序结构图令处理程序后，返回到管理程序接收命令环节，使系统处于等待新的操作状态。
（2）输入输出管理程序
输入程序主要完成两个任务，一个是从光电阅读机和键盘输入零件加工源零件程序储存器；另一个是从零件程序储
存器中把零件程序送入缓冲区中，以便
加工时使用。无论是那种途径输入的零
件程序去译码之前都必须经过相应的缓冲器，如图3-2。零件程序缓冲器接收来自阅读机或零件程序储存器的程序段。当正常加工时，译码程序从这里取出程序段。当从MDI键盘输入程序段时，程序段被存入MDI缓冲器中，此时译码程序则从MDI缓冲器取出程序段。图3-2 输入输出管理程序
输出程序较为简单，它的功能是将调试成功的零件程序存入磁盘、磁带、或穿孔输出，以便长期保存。
（3）译码程序
数据段送入零件程序储存器后，由程序将输入的零件程序数据段翻译成本系统能识别的语言。一个数据段从输入到传送至插补工作寄存器需要以下几个环节，如图3-3。
图3-3 译码程序
译码程序将零件程序的源程序进行词法和语法分析，发现可能的词法或语法错误，如无错误，则对程序段的语义，即它能产生的动作进行分析；识别程序段所规定的G、M、S、T等功能，将它们翻译成内部表示形式存放在结构信息表中，供执行使用。
（4）零件加工程序的编辑程序
编辑程序实际上是一个键盘命令处理程序，它与键盘输入通常成为一体，既可以用来从键盘输入新的零件加工程序，也可以用来对已经存储在零件程序储存器中的零件加工程序进行编辑和修改。常用的编辑功能包括插入、删除、查找、移动等。
（5）机床手工控制程序
机床手工控制程序是一个对操作面板和键盘来的命令进行扫描的程序。它不断地读取操作面板和键盘地输入信息，分析识别输入地命令并进行相应地处理。
这部分程序提供了在手动调整状态下通过机床操作面板控制动作地功能。机床手动调整动作包括：各坐标轴地运动、主轴运动、刀架的转位、冷却泵的开停等。
（6）插补运算程序
插补运算程序是根据建立的插补数学模型而编制的运算处理程序，常用的脉冲增量插补方法有逐电比较法和数字积分法等。通过运行插补程序，生成控制数控机床各轴运动的脉冲分配规律。采用数据采样插补时，则是生成各轴位置增量，该位置增量用数值表示。
（7）伺服控制程序
伺服控制程序是插补程序每次运行后的结构，通过适当的运算后直接输出控制执行元件的程序。当一个数据段开始插补加工时，系统控制程序还要准备下一个数据段的读入、读码、数据处理等。
（8）系统字行自检程序
在主控程序空闲时（如延时），可以安排CPU执行预防性诊断程序，或对尚未执行程序段的输入数据进行预处理。诊断程序控制CNC系统各个硬件功能的正确性，指示可能存在的故障的位置与性质，它的存在有助于操作人员定位故障部位，缩短系统维护时间，提高系统的可
靠性。
2．数控系统的软件设计
本软件采用模块化设计，共分为：
系统初始化模块、工作方式选择模块、
机床控制模块、命令处理模块、中断处
理模块等。
2.1系统初始化
系统初始化包括：工作单元初始化，
中断延时初始化，系统诊断，数据区初
始化，电源有无检查等。该模块程序框
图为图3-4。
图3-4 系统初始化程序框图
2.2 工作方式选择
工作方式选择包括：手动，自动，单段运行，单步运行，编辑等。该模块程序框图为图3-5。
图3-5 工作方式选择程序框图
2.3机床控制
机床控制包括：X 、Y 、Z 方向的进给，电机的起动、回零等。该模块程序框
图为图3-6。
图3-6 机床控制模块程序框图
四：普通铣床的数控化主传动系统的设计
将原机床的主轴电动机换成变频调速电动机，无级调速部分由变频器控制。将原机床的主
轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。改造后使其主运动和进给运动分离，主
轴电动机的作用只是带动主轴旋转。
第二章普通铣床机械部分的数控化改造
一．主轴传动系统的数控化改造
1. 数控化改造主传动系统
根据本题目给定的定位精度要求，初步选用半闭环伺服系统，从手册中查得
伺服电机的最高转速max n 为1000r/min 获1500r/min 。如果伺服电机通过联轴器
与丝杠直接连接。即1=i ,工作台快速进给的最高转速达到max v =10m/min ，取电
机的最高转速max n :
mm V n 101000
10100010001000max max =?== 所以取h P =10mm
根据精度要求数控机床的脉冲当量为001.0=δmm/脉冲，伺服电机每转应发
出的脉冲数达到
4101001.010=?==i P b h δ
伺服系统中常用的位置反馈器有旋转变压器和脉冲编码器。旋转变压器的分解精
度为每转2000个脉冲，如果采用旋转变压器方案，则在伺服电机和旋转变压器
轴之间安装5：1的升速齿轮。采用脉冲编码器方案时，因脉冲编码器有每转2000
个、2500个、5000个脉冲等数种产品，故编码器后应加倍频器。如选用每转2500
个脉冲编码器，则倍频器的倍数为4。
速度反馈装置中，与旋转变压器相配套的可采用测速发电机。其性能为电机
按1000r/min 输出一定的电压量g U （如输出6v ）如采用脉冲编码器方案，则可
在倍频器后架频率/电压转换器（F/V ）。其转换比例为每分钟710个脉冲，输出电
压g U （如6v ）。本设计伺服电机每转发出的脉冲为410个，故转换比例仍为6（v ）
/1000（r/min ）.
下图为上述两种方案的传动系统图。这两种方案目前都有使用，各配不同的
数控系统。本设计采用图（B ）方案。
图2.1 传动系统图
1—旋转变压器；2—测速发电机；3—伺服电机；4—挠性连周期；5—滚珠丝杠；6—工
作台；7—频率/电压转换器；8—倍频器；9—脉冲编码器；
2.主轴脉冲编码器的选用与工作原理
2.1.主轴脉冲编码器的选用
脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，它把机械转角变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。在数控铣床上只使用光电式脉冲编码器，因为光电式的精度和可靠性优于其它。根据表4—2选择导程
P=10mm，选择2500/转，每转脉冲移
h
动量0.5 in
图4.2 增量式光电编码器的结构图
增量式光电编码器如上图的所示，其实就是一种光电盘。在一个圆盘的圆周上分成相等的透明与不透明的部分，圆盘与工作轴一起旋转，此外，还有一个固定不动的扇形薄片与圆盘平行放置，并制作有辨向窄缝，当光线通过这两个作相对运动的薄透光与不透光部分时，使光电元件接受到的光通量也时大时小地连续变化，经放大、整形电路的变换后变成脉冲信号。
2.2主轴脉冲编码器的工作原理
光线透过圆光栅和指示光栅的线纹，在光电元件上形成明暗交替变化的条
90，经放大、纹，产生两组近似于正弧波的电流信号A与B，两者的相位相差0
整形电路，变成方波，如图：
图4.2.1 脉冲编码器的输出波形
若A相超前于B相对应电机作正向旋转；若B相超前于A相，则对应电机作反向旋转。若以该方波的前沿或后沿产生计数脉冲，可以形成代表正向位移和反向位移的脉冲序列。
Z相是一转脉冲，也称为零位脉冲，它是用来产生机床的基准点的。通常，数控铣床的机械参考点与各轴的脉冲编码器发生出Z相脉冲是一致的，即该信号与A、B信号严格同步。
在应用时，从脉冲编码器输出的A和A，B和B四个方波被引入位置控制回路，经辨向和乘以倍率后，变成代表位移的测量脉冲。经频率/电压变换器变成正比于频率的电压作为速度反馈信号、供给速度控制单元进行速度调节。
二机床进给系统的数控化改造
1.滚珠丝杠螺母副的设计计算与选型
1.1.滚珠丝杠螺母副设计与原理
由于本系统要求达到02
的定位精度，根据此要求，查阅滚珠丝杠手册。P
.0
型是用于精确定位且能够根据旋转角度和导程间接测量轴向行程的滚珠丝杠副，T型是用于传递力的滚珠丝杠，其轴向行程的测量由与滚珠丝杠副的旋转角度和导程无关的测量装置来完成。所以选用P型。根据精度推荐表，铣床X、Y轴的丝杠精度为4、5级，Z轴的丝杠精度为4、5级，所以本设计选用4级。控铣床上得到了广泛的应用。它的结构特以减少摩擦。
图2.2滚珠丝杠结构图
图中丝杠和螺母上都加工有圆弧形的螺旋槽，它们对合起来就形成了螺旋滚
道。在滚道内装有滚珠，当丝杠与螺母相对运动时，滚珠沿螺旋槽向前滚动，在
丝杠上滚过数圈以后通过回程引导装置，逐个地又滚回到丝杠与螺母之间，构成
一个闭环的回路。
1.2．滚珠丝杠螺母副的选用设计
1、主切削力计算：
在以工作寿命为基础进行计算时，应按实际加工过程平均铣削条件为准，因
此取e a =2.5mm, z f =0.2mm/齿，p a =70mm,z=4, 0d =50mm,对圆柱高速铣刀，
FZ C =68.2，则
c F =≈-86.0072.086.081.9z
d a f a C p z
e FZ 5855（N ）
对圆柱铣刀逆铣加工，各切削分力有f F =1～1.2c F ,fN F ＝ 0.2～0.3 c F ，
0F =0.35～0.4c F ，取中间值即f F =1.1c F ，fN F =0.25c F ，0F =0.38c F ，则：
0F =0.38c F =0.38×5855=2225Nn=2.225(kN)
而插补平面内合力 F=13.125.01.122
2≈+=+c fN f F F F c F =6616(N) 在一周的切削过程中取平均切削力为
X F =32F=3
2×6.616=4.14（KN ） 工作时的周向压力为
)2(G F F kF F y z x m +++=μ
对于三角形形导轨，k=1.15, μ=0.2,而y F =0，z F =0F =2.225(KN),G=1.4(KN),
则
m F =1.15×3.1+0.2（2.225+1.4）=3887（N ）
2、进给传动系统滚珠丝杠的计算
滚珠丝杠的名义直径，滚珠的列数和工作圈数应按当量动载荷m C 选择。
丝杠的最大载荷，当切削时的最大进给力加摩擦力，最小载荷即为摩擦力。
已知最大进给力f F =2.225KN ，工作台加工件的质量M=140Kg ，导轨的摩擦因数为
0.1，故丝杠的最小载荷（即摩擦力）
min F =G f =0.1×140×10=140 N
丝杠最大载荷
max F =2225+140=2365 N
轴向工作载荷（平均载荷）
m F =3887 N
其中，ma x F ，min F 分别为丝杠最大、最小轴向载荷；丝杠的最高转速为1500r/min,工作台最小进给速度为1mm/min,故丝杠的最低转速为0.1r/min,可取为0，则平均转速n=(1500+0)/2=750r/min.故丝杠工作寿命为
67510
1500075060106066=??==nT L 式中 L —工作寿命 ，以610r 为1个单位
N —丝杠转速 r/min
T —丝杠使用寿命，对数控机床可取T=15000h
计算当量动载荷m C 为
m C =a p
m k k L F 3=9
.05.167538873??=49（Kn ） 式中 p k —载荷性质系数，无冲击1～1.2，一般情况取1.2～1.5，有较大冲击振动时取1.5～2.5。本设计p k =1.5a k —精度影响系数，对于4、5级滚珠丝杠取a k =0.9。查表12—1—13，m C ＜a C ，由此确定滚珠丝杠副的型号和尺寸为内循环浮动式反向器FFZ5020—３，丝杠底径1d ＝42.8mm
名义直径d=50,额定动载荷m C =49Kn ，m C ＜a C ，
符合设计要求。轴向刚度c k =1138 N/μm.预紧力p F =a C /4=49/4=12.3KN ，只要轴向载荷值不达到或不超过预紧力p F 的3倍，就 不必对预紧力提出额外的要求。本设计中丝杠最大载荷为 max F =2.36kN 远小于3p F 。
3、主传动系统的滚珠丝杠的计算
滚珠丝杠的名义直径，滚珠的列数和工作圈数应按当量动载荷m C 选择。丝杠的最大载荷，当切削时的最大进给力加摩擦力，最小载荷即为摩擦力。已知最大进给力f F =2.225KN ，工作台加工件的质量M=140Kg ，导轨的摩擦因数为0.1，故丝杠的最小载荷（即摩擦力）
min F =G f =0.1×200×10=200 N
丝杠最大载荷
max F =2225+200=2425 N
轴向工作载荷（平均载荷）
m F =3947 N
其中，ma x F ，min F 分别为丝杠最大、最小轴向载荷；丝杠的最高转速为1500r/min,工作台最小进给速度为1mm/min,故丝杠的最低转速为0.1r/min,可取为0，则平均转速n=(1500+0)/2=750r/min.故丝杠工作寿命为
67510
1500075060106066=??==nT L 式中 L —工作寿命 ，以610r 为1个单位
N —丝杠转速 r/min
T —丝杠使用寿命，对数控机床可取T=15000h
计算当量动载荷m C 为
m C =a p
m k k L F 3=9
.05.167539473??=58（Kn ） 式中 p k —载荷性质系数，无冲击1～1.2，一般情况取1.2～1.5，有较大冲击振动时取1.5～2.5。本设计p k =1.5a k —精度影响系数，对于4、5级滚珠丝杠取a k =0.9。查表12—1—13，m C ＜a C ，由此确定滚珠丝杠副的型号和尺寸为内循环浮动式反向器FFZ5020—4，丝杠底径1d ＝42.8mm 名义直径d=50,额定动载荷m C =58KN ,m C ＜a C ，符合设计要求。轴向刚度c k =1476 N/μm.预紧力
p F =a C /4=60/4=15KN ，只要轴向载荷值不达到或不超过预紧力p F 的3倍，就 不必对预紧力提出额外的要求。本设计中丝杠最大载荷为max F =2.42kN 远小于3p F 。
4、滚珠丝杠支承的选择
本设计传动系统的丝杠采用一端固定，一端铰接，因为轴向刚度c k =1138 N/ m 大，而且适用于对刚度和位移精度要求高的场合，丝杠的静态稳定性和动态稳定性都较高，适用于中等回转速度。
图3.1.1.4 选定后的丝杠的支承简图
固定端采用一对0
60 的角接触球轴承面对面相配合。
5、主轴传动系统的制动方式 由于滚珠丝杠副的传动效率高，无自锁作用（特别是滚珠丝杠处于垂直传动时），为防止因自重下降，故必须装有制动装置。如下图所示为数控铣床主轴箱进给丝杠制动装置示意图。机床工作时，电磁铁通电，使摩擦离合器脱开。运动有电机经减速装置传给丝杠，使主轴箱上、下移动。当加工完毕或中间停车时，电机和电磁铁同时断电，借压力弹簧作用合上摩擦离合器，使丝杠不能传动，主轴箱便不会下落。图如下所示：
图3.1.1.5 主周箱进给丝杠制动装置
1.3.轴承的选择
1、选择轴承的型号
由于丝杠工作时，既承受轴向载荷又承受径向载荷,故支承丝杠的轴承选用能同时承受径向载荷与单向轴向载荷的角接触球轴承.丝杠在传动是要正反转,则轴承承受的轴向力的方向可能反复变化,故采用两个轴成面对面安装.如图所
示:
图3.1.2.1 角接触球轴承面对面安装
轴承型号:1994--292 GB DF AC 7007
2、计算轴承的寿命
所谓轴承的寿命,是指轴承中任一滚动体或内,外圈辊道上出现疲劳点蚀前所经历的总转数或一定转速下工作的小时数.滚动轴承寿命计算的目的是防止轴承在预期工作时间内产生点蚀破坏,其寿命与所受载荷的大小有关,作用载荷越大,引起的接触应力也就越大,因而在发生点蚀破坏前所经历的总转数也就越少,即轴承的寿命越短
.
3.1.2.2 滚动轴承的疲劳曲线
轴承的寿命:
)(60106P
Cf n L t h = C ----基本额定动载荷
P ----当量动载荷
n ----轴承转速
t f ----温度系数
ε----寿命指数,球轴承 3=ε； 滚子轴承 310=ε
对角接触球轴承,其径向当量动载荷为:
)
( 3510.6 9.222492.075.14631 N YF XF P A
R =?+?=+=
X ---轴向动载荷系数
Y ----径向动载荷系数
R F ----轴承所承受的径向载荷
A F ----轴承所承受的轴向载荷
由于轴承工作时的温度低于120 C 0,查表的温度系数t f =3
轴承成对安装故
(KN)
17.32 5.1965.1 65.1C r '=?==r
C
故轴承的寿命 h
P
Cf n L t h 8554 )10510.311017.32(15006010 )(601033
366=????==ε 轴承的预期寿命一般约为5000～20000h.本设计满足要求。
2.伺服电机的选择及计算
2.1直流电机的结构
直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性，可以方便地在宽范围内实现平滑无级调速，故多用在对伺服电机的调速性能要求较高的生产设备中。直流伺服电机的结构主要包括以下三大部分。
（1） 定子 定子磁极磁场由钉子的磁极产生。根据产生磁场的方式，直流伺服电机可分为永磁式和他励事。本设计采用用此事。
（2） 转子 又成为电枢，有硅钢片叠压而成，表面嵌优线圈，通以直流电时，在钉子磁场作用下产生带动夫在旋转的电磁转矩。
（3） 电刷与换向片 为使所产生的电磁转矩保持恒定方向，转子能沿固定方向均匀地连续旋转，电刷域外价直流电源相接，换向片与电枢导体相连。
2.2选择伺服电机
伺服电机的选用，应考虑三个要求：最大切削负载转矩，不得超过电机的
额定转矩；电机的转子惯量M j 应与负载惯量r j 相匹配；快移时，转矩不得超过伺服电机的最大转矩。
1.最大切削负载转矩计算
所选伺服电机的额定转矩应大于最大切削负载转矩。最达切削负载转矩T 可根据下式计算，即 T==++??=++64.030.19
.0201.02225)2(00max ππηi T T P F f p h 5.88N.m 其中，从前面的计算已知最大进给力max F =2225 N ，丝杠导程h P =10mm ，预紧力p F =3887 N ，查手册，滚珠丝杠副的机械效率η=0.9，因滚珠丝杠预加载荷引起附加摩擦力矩0p T
0p T =8
.29h P P F =m N ?=?30.18.2901.03887 查哈尔滨轴承总厂＜＜角接触推力球轴承组配技术手册＞＞得单个轴承的摩擦力矩为0.32N.m ，故一对轴承的摩擦力矩0f T =0.64N.m 。另一端直接铰接，其摩擦力可忽略不计。伺服电机与丝杠直连，其传动比i=1.
2.负载惯量计算
伺服电动机的转子惯量M j 应与负载惯量r j 相匹配，负载惯量可按以下次序计算。
（1） 工件、工作台折算到电机轴上的惯量1j ，工件与工 作台的最大质量M=140kg ，可按下式计算，即
1J =m(222)201.0(140)2(2()(π
ππ===h h p m n n p m w v =)(00035.02m kg ? 式中：
V —工作台移动速度，m/s;
W —伺服电机的角速度，rad/s; m —直线移动工件、工作台的质量，kg;
（2）丝杠加在电机轴上的惯量2J ，丝杠名义直径0D =50mm,L=1m,丝杠材料
摘要 数控技术作为现代制造业的核心技术之一，在各行各业得到了广泛的应用，在机械制造行业当中，数控铣床由于可以以较高的精度实现多工种加工已经成为现代机械制造业中不可缺少的加工设备。据原有的普通铣床X6130铣床，将其数控化改造确定电动机的功率，根据其具体结构选择合适的变频器，PLC,直流驱动器等，根据精度的要求和转速，确定机床的电器设计和私服系统的设计，并进行一定的参数效核，并完成改造后机床部件的结构设计；完成铣床数控化的电气设计；完成电器原理设计和机床结构设计；完成改造所需的电器部件的选择和其参数的效核；完成相应的设计说明书；完成于本设计相关的论文一篇；完成铣床的结构设计，以装么配图的方式表述；完成改造后的装配图。 关键词：数控技术；铣床；改造；控制电路
ABSTRACT One of the key technology of NC technology as the modern manufacturing industry, has been widely used in all walks of life, in the mechanical manufacturing industry, CNC milling machine can realize the high precision work processing has become indispensable to modern processing equipment in mechanical manufacturing. According to the original general milling machine, X6130 milling machine, the numerical control transformation to determine the motor power, and according to the specific structure of choosing suitable frequency converter, PLC, DC drive, according to the required accuracy and speed, to determine the design of electrical machine design and PW system, and the effect of some parameters of nuclear, structure design and complete after the transformation of the machine tool components; complete electrical design milling CNC; complete electrical design principle and structure of machine tool design; complete the transformation of the electrical components selection and the parameter effect nucleus; completed the design of the corresponding instructions; to complete the design related to a paper; structure design milling machine, in order to install do some way; the assembly after the completion of the transformation. Keywords: Numerical Control Technology;Milling Machine；Reform； The Control Circuit
数控铣床毕业设计 毕业设计 （2013届） 题目凸件的加工 系（院）漯河职院机电系 专业数控技巧 班级 学号 学生姓名 指导教师张超凡师长教师上交日期2014.01.04
摘要 本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺筹划的分析，工装筹划切实其实定，刀具和切削用量的选择，肯定加工次序和加工路线，数控加工法度榜样编制。经由过程全部工艺的过程的制订，充分表现了数控设备在包管加工精度，加工效力，简化工序等方面的优势。 目录 第1章前言 第2章数控机床的产生与成长 2.1 数控机床的产生 2.2 数控机床的成长 第3章工艺筹划分析 3.1 零件图 3.2 零件图分析
3.3 肯定加工办法 3.4 肯定加工筹划 第4章工件的装夹 4.1 定位基准的选择 4.2 定位基准选择的原则 4.3 肯定零件的定位基准 4.4 装夹方法的选择 4.5 数控铣床常用的装夹方法 4.6 肯定合理的装夹方法 第5章刀具及切削用量 5.1 选择数控刀具的原则 5.2 选择数控铣削用刀具 5.3 设置刀点和换刀点 5.4 肯定切削用量 第6章典范轴类零件的加工 6.1 凸件加工工艺分析 6.2 凸件的加工工艺 6.3 加工法度榜样的编辑 第7章停止语 第8章申谢词 参考文献 第1章前言
在机械加工工艺教授教化中，机械制造专业学生及数控技巧专业学生都要进修数控车床操作技巧。让学生懂得相干工种的先辈技巧，同时培养工作岗亭的前瞻性；在讲解数控常识的同时，必须要肄业生控制根本的机械加工工艺，加强体系意识，懂得手动操作与主动操作之间的接洽，真正把学生培养成为适应各类工作情况和岗亭的多面手。数控车工基本工艺理论及技能有机融合，包含夹具的应用、量具的识读和应用、刃具的刃磨及应用、基准定位等，分类论述了车床操作、数控车床主动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能练习密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清楚地展示了数控车工必须控制的常识和技能的练习门路。对涉及与数控专业相干的基本常识、专业计算，都进行了有针对性的阐述，目标在于塑造理论充分、技能扎实的专业技能型人才。 本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工次序和典范零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺筹划分析，机床的选择，刀具加工路线切实其实定，数控法度榜样的编制，最终形成可以指导临盆的工艺文件。在全部工艺过程的设计过程中，要经由过程分析，肯定最佳的工艺筹划，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方法，使得零件加工便利、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在包管零件精度的情况下，加工效力最高、刀具消费最低。最终形成的工艺文件要完全，并能指导实际临盆。 第二章数控机床的产生及成长
普通铣床的数控化改造
系部： 班级： ： 学号：2011134018 第一章普通铣床的数控化改造总体方案的设计 一：普通铣床的数控化改造方案的设计 1.原来的XQ6125B普通升降 台铣床的用途 原XQ6125B卧式万能升降台铣床是属于 通用机床，主要适用于加工单件、小批量生 产和工具修理部门，也可以用于成批生产部 门。可利用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型 铣刀和端面铣刀等，铣削各种平面、斜面、 成型表面、沟槽及齿轮等。还可以利用分度 头，可以加工各种螺旋槽。外观如图1-1。 对于它的数控化改造用于扩大加工围，提高加工精度，提高工作效率，满足生产急需是非常必要的，从经济角度上也是可行的。图1-1 XQ6125B普通升降台铣床外观图
2.总体设计任务 将原来的X6132要改造成加工精度高、定位准确、可靠，扩大其加工围，提高加工效率，各性能参数有所提高，使其可以铣削圆弧面与斜面等形状复杂的高精度零件(如凸轮轴)。 3.总体设计方案 经济型数控铣床的改造，为了保证被改造后的性能不低于原铣床，选X 、Z 坐标快进速度不低于2.4m/min ，水平拖动力按15KN 计算，则所需的功率为： P=FV=15?60 4.2=0.6Kw 如果采用步进电机作为伺服驱动元件，步进电机达不到此功率要求。 例如：200BF001反应式步进电机，最大静转矩为M N ?8.16，最高运行频率为11000step/s ，步距角为1/6°，若取最高工作频率下的工作扭矩为静扭矩的1/4，则高速小的功率为： KW W P H 1334.04.133180 6110008.1641==????=π 因此，如果选用步进电机，必须相应地降低机床的某些性能，主要是快速性。另一方面由于步进电机在低速工作时有明显的冲动，易自激振荡，而且激振频率很可能落入铣削加工所用的进给速度围，着对加工极为不利，造成工件超差。此外，由于步进电机没有过载能力，高速时扭矩下降很多，容易丢失，大功率步进的驱动较困难等，选用步进电机驱动是不合适的。 若采用直流或交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难得多，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于所改造数控铣床工件的加工精度不十分高，采用闭环系统的
长江大学 YANGTZE UEIVERSITY 专科生毕业设计（论文） 题目 专业数控技术 学生姓名严鑫 指导教师管志强（数控指导老师） 院校站点 长江大学继续教育学院
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
摘要 随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域,尤其在机械制造业中应用十分的广泛。而中国作为一个制造业的大国，掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。 本文开篇主要介绍了数控技术的现状及其发展的趋势，紧接着对数控铣削加工工艺做了简要的介绍，使对数控铣削加工工艺有了一个总体的了解。接下来主要是对具体零件的加工工艺的分析，然后用西门子840D仿真软件指令进行数控编程和仿真加工，最终根据所编写的程序在数控机床上加工出对应的产品。 关键词数控铣床数控工艺编程
摘要 毕业设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。 所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y,Z工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。 在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对普通铣床的数控化改造进行了分析和设计，通过对普通铣床的数控化改造，提高了普通铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。 关键词：铣床, 数控, 三坐标
目录 摘要 (1) Abstract (2) 前言 (5) 第一章概论 (6) 1.1数控机床的产生及发展 (6) 1.2数控机床的组成及分类 (6) 1.2.1 数控机床的组成 (6) 1.2.2 数控机床的分类 (8) 1.3数控机床的特点及应用范围 (9) 1.3.1 数控机床的特点 (9) 1.3.2 数控机床的应用范围 (9) 第二章设计主要参数及基本思想 (10) 2.1课题要求 (10) 2.1.1 题目名称（包括主要技术参数）及技术要求 (10) 2.1.2 课题内容及工作量 (10) 2.2设计原则 (10)
2.3总结构设计 (11) 2.3.1 数控机床的机构设计要求 (11) 2.3.2 提高机床的结构刚度 (11) 2.3.3 提高进给运动的平稳性和精度 (12) 第三章三坐标数控铣床的设计和计算 (13) 3.1主传动系统的设计 (13) 3.1.1 主传动变速系统 (14) 3.2主轴系统计算 (17) 3.3.1 对进给伺服系统的基本要求 (19) 3.3.2 进给伺服系统的设计要求 (20) 3.3.3 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 (20) 3.4进给传动的计算 (21) 3.4.1 X轴滚珠丝杠副 (21) 3.4.2 Y轴滚珠丝杠副 (24) 3.4.3 Z轴滚珠丝杠副 (28) 3.4.4滚珠丝杠的安装与使用 (31) 第四章微机控制系统的设计 (34)
普通铣床的数控化升级改造 摘要：本文主要介绍中达自动化数控产品―PUTNC-H4C-M型数控系统和台达ASDA-AB系列交流伺服在普通铣床的数控化升级改造上的完美整合应用。通过中达提供的量身定制式机床再生解决方案，展现了升级后的经济型数控铣床的耀眼光辉。 关键词：数控交流伺服经济型数控铣床改造 1 引言 随着机械加工制造业的飞速发展，现有的普通机床已越来越不能适应目前市场激烈的竞争，高效率和多变的要求，已越来越受到市场的青睐。 伴随着各行业对机加工产品要求的不断提高和数控技术的飞速发展，数控机床以其高精度、高效率和低劳动强度等诸多普通机床无法比拟的优势，成为当今制造业的主流加工设备。就目前情况而言，一个企业设备数控化程度的高低直接影响到了它的生存。那些拥有大量普通机床的工厂，正面临着巨大的挑战。这些厂家效益不好的主要原因，一方面是大量普通机床闲置造成浪费，另一方面是没有足够的资金购买新的数控设备。因此，投入较少的资金，把原有普通机床进行自动化升级改造，使之变成数控机床，就成了解决这一问题的最好办法。 对于机床生产商而言，最直接的方式莫过于直接普通机床出厂前自行数控化升级，使之以低廉的价格，高效的加工性能，以经济型数控机床的新身份展现于市场。 2 铣床简易数控改造升级案例 2.1数控改造器材 （1）数控系统：台达PUTNC-H4C-M 一套 （2）伺服驱动：台达ASDA-A1021-AB 三套 （3）伺服电机：台达ECMA-G31309ES 两台 （4）台达ECMA-G31309FS 一台 铣床改造图片 3 铣床数控改造 3.1 铣床数控原理设计 机床本体的数控化改造，是将原工作台进给电机、进给箱及其传动链拆除，然后进行如下改造：用三个伺服电机分别驱动升降、纵向、横向坐标轴、根据各轮的脉冲当量配置相应的传动系统；将原二轴普通丝杠改为滚珠丝杠。通过中达系统的高开放性更改系统内部的PLC和画面实现客户特殊要求。铣床简易数控升级改造控制系统架构如图1所示。
毕业论文 课题：数控加工中心孔类零件加工专业：加工中心 姓名： 指导老师： 完成日期：
目录 内容摘要 (3) 正文 (3) 1. 盘类零件加工工艺性分析 (3) 选择并确定数控加工中心加工盘类零件 (3) 盘类零件图样的工艺性分析 (4) 盘类零件的加工路线 (5) 2. 盘类零件加工工艺的确定 (6) 工艺分析 (6) 工艺卡片 (7) 刀具卡片 (8) 走刀路线 (8) 程序的编制 (13) 3. 误差分析 (17) 4. 结论 (17) 参考文献 (18) 盘类零件的加工 内容摘要 盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。其特点是零件基本形状呈盘形块状，零件表面汇集了多种典型表面。加工时，装夹次数一般较少，但所用刀具一般较多，编制程序较繁琐。加工前需要做好充分的准备，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等，其前期的准备工作比较复杂。 关键词：盘类零件图纸分析确定加工工艺机床 正文：数控加工过程中需要考虑多方面的因素，包括图纸的分析、选择适合加工该 零件的数控机床、选择加工中将要用到的刀具规格、选择良好的切削用量等等。由此看出，数控加工实践是一门复杂的技术。需要多学习、多熟练才能在保证安全的情况下完成任务。所以，我作为数控行业的一份子要努力的提高自身的专业水平，不断的锻炼自己的实践技能，成为一个全方面发展的数控技术人才。 1盘类零件加工的工艺性分析 盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据实际加工，利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等
X6132型普通铣床经济型数控化改造 摘要 随着计算机技术的飞速发展，发展现代计算机化数字控制（CNC）机床，是当前机械制造业进行技术改造，技术革新的必由之路，是未来工厂自动化的基础。因此，这次对普通机床进给系统的数控改造设计更显得重要。 本文是对X6132铣床进行数控改造，主要分五个部分进行了介绍。第一部分是数控机床的概述，第二部分是进给系统的总体设计方案，第三部分是伺服进给机械部分设计计算，第四部分是经济与环保性能的简要分析，第五部分是机械结构三维造型。基于步进电机的机械改装减少了人的工作量，把手动转变为电动。本次改造用了三个步进电机，分别控制机床的三个方向（纵向、横向和垂向）的进给，通过齿轮或带轮带动滚珠丝杠轴向运动。用滚珠丝杠螺母副传动结构代替原有传动结构，在综合性能上得到了较好的改善。 关键词：铣床,丝杠,步进电机,数控
The Economic Digital Control Retransformation of the Milling Machine X6132 Abstract As the development of computer technology, producing the modern computer numerical control(CNC) machine becomes the trend of technique transformation and reformation in the manufacturing industry and the foundation of automation factories in the future. Therefore, the project of automating the machine is important to the prospective study and work. The paper describes the digital control retransformation of X6132 miller and the introduction has been mainly underway by five branches. The introduction on computer numerical control (CNC) machine will be presented in Section 1. The overall designing scheme will be proposed in Section 2. The calculation and data of mechanical parts is in Section 3 and in Section 4 the economy is analyzed against the environmental protection performance profile. In section 5 is mechanical three-dimensional modeling. The reformation of the machine based on the stepping motor decreases the workload by turning the hand operation to electric control. Three motor controlling three directions respectively move the ball screws by gears and strap wheels. Replacing original drive composition with the ball leading screw nut pair drive composition can make the overall performance better improved. Key words: milling machine, ball screw, stepping motor, computer numerical control
普通铣床数控化改造设计 摘要 我所设计的毕业课题为“普通铣床数控化改造设计”。对于机床的设计来说，我首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。对于通用机床我更是查阅了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。然后根据总体方案的布局形式，规格参数，精度性能等要求，对此机床的进给传动系统进行了专题设计。首先是对进给传动的运动设计。此设计主要功能和主要参数以及各系统的基本工作原理及其数控化。数控化的铣床的定位精度和重复定位精度明显提高，获得了明显的经济效益。 关键词：数控化改造；定位精度；重复定位精度；无级变速；伺服传动系统。 第一章三坐标数控铣床的设计和计算 1.1 主传动系统的设计 主传动系统一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源为执行元件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向,变速装置传递动力以及变换运动速度，执行元件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。 现代切削加工正向着高速、高效和高精度方向发展，对机床的性能提出越来越高的要求，如转速高，调速范围大，恒扭矩调速范围达1：100～1：1000，恒功率调速范围达1：10以上；更大的功率范围达2.2～250kW，能在切削加工中自动变换速度；机床结构简单，噪声小，动态性能好，可靠性高等。数控机床主传动设计应满足的特点：主传动采用直流或交流电动机无级调速；数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计；数控机床高速主传动设计；数控机床采用部件标准、模块化结构设计；数控机床的柔性化、复合化；虚拟轴机床设计。 为了适应数控机床加工范围广、工艺适应性强、加工精度高和自动化程度高等特点，要求主传动装置应具有以下特点： （1）具有较大的调速范围，并实现无级调速。无级变速传动在一定的变速范围内连续改变转速，以便得到最有利的切削速度；能在运转中变速，便于实现变速自动化；能在负载下变速，便于车削大端面时保持恒定的切削速度，以提高生产效率和加工质量。 （2）具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪音低。数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。为此，应提高传动件的精度与刚度，采用高精度轴承及合理的支撑跨距等，以提高主轴组件的刚性。 （3）良好的抗震性和热稳定性。数控机床一般既要进行粗加工，又要精加工；加工时可能由于断续切削、
毕业论文题目西门子数控铣床及实例操作专业数控加工与维护工程班级07 大专数控（一）班学生梦然然指导教师汪化娟西安工业大学函授部二00 九年摘 要在数控编程之前，编程员应了解所用数控机床的规格、性能、数控系统所具备的功能及编程指令格式等。根据零件形状尺寸及其技术要求，分析零件的加工工艺，选定合适的机床、刀具与夹具，确定合理的零件加工工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数，这些工作与普通机床加工零件时的编制工艺规程基本是相同的。 1.确定加工方案此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。 2.工夹具的设计和选择应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系之间的尺寸关系。 3.选择合理的走刀路线合理地选择走刀路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面：1尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率。2合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。3保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。4保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉。5有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。4.选择合理的刀具根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类
型、切削用量以及其它与加工有关的因素来选择刀具，包括刀具的结构类型、材料牌号、几何参数。5.确定合理的切削用量在工艺处理中必须正确确定切削用量。刀位轨迹计算在编写NC 程序时，根据零件形状尺寸、加工工艺路线的要求和定义的走刀路径，在适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运动的轨迹的坐标值，以获得刀位数据，诸如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、几何元素的交点或切点等坐标值，有时还需要根据这些数据计算刀具中心轨迹的坐标值，并按数控系统最小设定单位（如0.001mm）将上述坐标值转换成相应的数字量，作为编程的参数。在计算刀具加工轨迹前，正确选择编程原点和工件坐标系是极其重要的。工件坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。工件坐标系的选择原则为: 1所选的工件坐标系应使程序编制简单；2工件坐标系原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置；3引起的加工误差小。编制或生成加工程序清单根据制定的加工路线、刀具运动轨迹、切削用量、刀具号码、刀具补偿要求及辅助动作，按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，并需要进行初步的人工检查，并进行反复修改。程序输入在早期的数控机床上都配备光电读带机，作为加工程序输入设备，因此，对于大型的加工程序，可以制作加工程序纸带，作为控
毕业设计 设计题目:经典零件的加工工艺 系别:自动化工程系 专业:机电一体化 班级: 106025 姓名:章厚君 学号: 33 设计小组:章厚君，刘宏超 指导教师:马海国 完成时间:
【摘要】 (3) 前言 (4) 零件简图 (5) 1.1零件图的正确性及完整性分析 (8) 2.工艺方案的分析与拟定 (9) 2.1分析零件图 (9) 2.2 毛坯的选择 (9) 2.2.1确定毛坯的制造形式 (9) 2.2.2毛坯的热处理 (10) 3.机床的选择 (10) 3.1普通铣床的选择 (11) 3.2 加工中心的选择 (12) 4.工件的装夹与定位 (14) 4.1.1工件的装夹方案 (17) 4.1.2选择定位基准 (17) 4.2夹具、刀具、量具的选择 4.2.1 夹具的选择14 4.2.2 刀具的选择 (15) 4.2.3量具的选择 (16) 5.1确定加工余量 (20) 5.2加工方案选择各表面及孔.................................. 错误!未定义书签。 5.3 各表面及孔的加工方案 (21)
5.3.1平面的加工方案 (21) 5.3.2 孔的加工方案 (21) 【摘要】 6.1切削用量的选择原则 (24) 6.2切削用量的确定 (26) 6.3进给量f的确定 (27) 6.4切削深度αp的确定 (28) 6.5切削速度ｖc的确定 (29) 6.6主轴转速n的确定................................................ 错误!未定义书签。 7.拟订并确定加工工艺方案 (21) 7.1拟订加工方案 (21) 7.2比较并确定最终加工工艺方案......................... 错误!未定义书签。 8.工序内容拟定 (23) 8.1 工序三的装夹方案 (23) 8.2 工步（3）的工艺分析 (23) 8.3 工步（5）的工艺分析........................................ 错误!未定义书签。 9.数控加工工艺文件 (33) 9.1数控加工工序卡 (33) 9.2数控加工刀具卡 (33) 结束语 (35) 参考文献 (37) 典型零件的加工工艺
毕业设计 题目:X6132普通铣床数控改造志当高学当勤能必强技必精
内容摘要 普通铣床数控化改造是运用现代数控技术，对现有普遍铣床进行局部结构改造，以实现半自动化或全自动，改善铣床的技术性能指标，解决机械制造中普通铣床，其加工精度较低、不能批量生产、自动化程度不高，自适应性差的问题，拓展加工结构复杂、精密、批量、零件多变的功能，提高质量稳定和生产效率，使之局部或全部达到新数控铣床的水平。同时，普通铣床数控化改造，能解决许多企业在短时间内无法实现全部更新数控设备，是一条投资少、提升产品质量、生产效率和企业竞争力的捷径。 通过对X6132普通铣床的数控化改造，掌握数控设备改造的基本方法, 学会分析设备机械、电气部分的改造方案和零部件选用规则，对将来到企业中进行普通铣床的数控化改造具有一定的指导意义，为促进我国数控设备运用和发展, 提高民族高技术机电设备的技术水平, 具有良好的社会效益和经济效益。 关键词：数控；改造；铣床 目录
1. 普通铣床数控化改造概论 1.1 普通铣床数控化改造的意义 1.2 普通铣床数控化改造优点 2．X6132普通数控改造总体方案的设计 2.1设备改造后的要求 2.2.数控铣床改造的总方案设计 3.机械传动部分的改造与设计 3.1主电动机功率的计算 3.2 纵向进给系统的改造与设计 3.2横向进给系统的改造与设计 4.电控系统的改造与设计 4.1国内外数控系统的发展趋势 4.2数控系统的类型和特点 4.3数控系统选型因素 4.4西门子数控系统的特点、功能、主要参数 4.5变频器选择 4.5.1变频器的作用和类型 4.5.2变频器的选择原则和方法 4.6驱动器的选型 4.7编码器的选型 4.8铣床数控化改造的数控系统功能 5. X6132普通数控化的电控改造与设计 5.1主电机控制电路设计 5.2进给系统的控制设计 6.X6132数控化铣床安装与调试 6.1 X6132数控化铣床机、电系统的安装 6.2 X6132数控化铣床的调试与运行 7.设计小结 8.致谢 9.参考文献 10.X6132普通数控化改造的主要零配件的清单 11. 附X6132普通铣床控化改造的主要图纸 11.1．X6132普通数控化的接口电路图、控制电路图、主电路图 11.2．X轴进给系统的机械装配图； 11.3．Z轴进给系统的机械装配图；
目录 设计任务2目录3 一、前言5 二、设计方案论6 三、纵向进给系统的设计10 3.1工作台重量的估算和切削力的计算10 3.1.1工作台重量的估算10 3.1.2切削力的计算10 3.2滚珠丝杠的设计10 3.2.1滚珠丝杠螺母副结构类型的选择10 3.2.2滚珠丝杠螺母副型号的选择及校核步骤11 3.2.2.1 计算最大工作载荷11 3.2.2.1 计算最大工作载荷11 3.2.2.3、计算传动效率η12 3.2.2.4、刚度验算13 3.3脉冲当量和传动比的计算 15 3.3.1确定系统脉冲当量15 3.3.2 传动比的选定15 3.3.3 齿轮传动的确定16 3.4进给伺服系统传动计算17 3.4.1转动惯量的计算 17 3.4.1.1齿轮、丝杠等圆柱体惯量的计算 17 3.4.1.2工作台折算到丝杆的转动惯量 17 3.4.1.3传动系统折算到电机轴上的转动惯量 18 3.4.1.4电机的转动惯量的确定 18 3.4.1.5系统总的转动惯量 18
3.4.2步进电机的计算和选用 18 3.4.2.1电机力矩的计算 18 3.4.2.2摩擦力矩f M 19 3.4.2.3附加摩擦力矩0M 19 3.4.2.4折算到电机轴上的切削负载力t M 20 3.4.3步进电机的选择与校核 20 3.4.3.1根据最大静态转矩max j M 初选电机型号 20 3.4.3.2计算电机工作频率 21 四、 微机控制硬件设计 4.1微机控制系统的概述 4.2系统的介绍 4.3步进电机驱动控制电路 五 结束语 (21) 六 致谢 (22) 七 参考文献 (22)
7.1 INTRODUCTION After lathes, milling machines are the most widely used for manufacturing applications. In milling, the workpiece is fed into a rotating milling cutter, which is a multi-point tool as shown in Fig. 7.1, unlike a lathe, which uses a single point cutting tool. The tool used in milling is called the milling cutter. Fig. 7.1Schematic diagram of a milling operation The milling process is characterised by: (i)Interrupted cutting Each of the cutting edges removes material for only a part of the rotation of the milling cutter. As a result, the cutting edge has time to cool before it again removes material. Thus the milling operation is much more cooler compared to the turning operation. This allows for a much larger material rates.
包头职业技术学院 数控技术系毕业设计说明书（论文） 题目数控铣床电气原理图 设计与分析 专业数控设备应用与维护 年级109831 学生姓名郭冬郝玉安 指导教师卢彦林 2011年12月20日
目录 摘要 (1) 第一章数控铣床的基本知识和特点 (2) 1.1数控铣床的特性 (2) 1.1.1主轴箱 (2) 1.1.2进给伺服系统 (2) 1.1.3控制系统 (2) 1.1.4辅助装置 (2) 1.1.5机床基础件 (2) 1.2数控铣床的工作原理 (2) 1.2.1根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺 (2) 1.2.2数控铣床的性能指标 (2) 1.2.3点位控制功能 (2) 1.2.4连续轮廓控制功能 (2) 1.2.5刀具半径补偿功能 (2) 1.2.6刀具度补偿功能 (2) 1.2.7比例及镜像加工功能 (3) 1.2.8旋转功能 (3) 1.2.9子程序调用功能 (3) 1.2.10宏程序功能 (3) 1.3数控铣床的坐标系 (3) 1.3.1铣床相对运动的规定 (3) 1.3.2机床坐标系的规定 (3) 1.3.3Z坐标 (4) 1.3.4X坐标 (4) 1.3.5Y坐标 (4) 1.4数控铣床的的特点及组成 (5) 1.4.1数控立式铣床 (5) 1.4.2卧式数控铣床 (5) 1.4.3立卧两用数控铣床 (5) 1.4.4数控铣床按构造分类 (5) 第二章数控铣床电气控制 (6) 2.1电气原理图 (6) 2.1.1看电气控制电路图的方法 (6) 2.1.2电气原理图的组成 (7) 2.1.3画电气原理图的一般规律如下 (8) 第三章数控铣床电气原理图分析 (9) 3.3.1主轴电动机控制 (9) 致谢 (11) 参考文献 (12)
XA5032普通铣床的数控化改造设计-1 摘要：数控机床是当今机械制造业中实现机电一体化的代表性先进设备。随着先进制造业的发展，对普通机床数控化改造已经成为摆在我们面前迫切而艰巨的任务。本文在叙述了数控技术的历史、现状和发展的基础上，通过对XA5032旧机床的分析，结合机床改造的总体思想，提出了数控化改造的技术方案和新数控系统的选型配置方案。以MCS-51型单片机为控制处理芯片，进行了机械传动系统的改造设计，机床各主要参数的优化和匹配及机床的调试运行，实现X、Y两坐标联动改造,使得改造后的机床能加工除了铣削键槽、平面及孔等简单的零件外，还能加工形状复杂的零件。改造后的数控机床具有高精、高效及加工产品范围广等特点。 关键词：数控改造；数控系统；XA5032铣床；单片机
NC Transformation of XA5032 Milling Machine Abstract: NC(numerical control)machine is the representative of advanced equipmemt in current mechanical manufacture industry．With the developing of modem manufacture industry,to study the ordinary milling-machine’s retrofitted with NC has becoming more urgent and arduous for us．After introducing NC machine’s history and current status and the analysis of old machine XA5032,a novel scheme for NC machine retrofitted and new NC machine selection is proposed.By using MCS-51 singlechip as the control chip,the design and adjustment for the electric system have been completed. The main parameters of the machine have been confirmed and optimized too.The numerization rebuilding of XA5032 milling machine is used for machining keyway,plane and hole etc,but also,it can manufacturing complicated shap.The accuracy and function of machine in finally have been improved. Keywords: NC transformation,NC system,XA5032 Milling machine,SCM
前言1 第1章概论2 1.1 数控机床的产生及发展2 1.2 数控机床的组成及分类2 1.3 数控机床的特点及应用范围4 第2章设计主要参数及基本思想5 2.1 课题要求5 2.2 设计原则5 2.3 总结构设计5 第3章立式数控铣床的设计和计算8 3.1主传动系统的设计8 3.2 主轴系统计算11 3.3 进给伺服系统的设计13 3.4 进给传动的计算15 第4章微机控制系统的设计25 4.1 微机控制系统组成及特点25 4.2 微机控制系统设备介绍25 4.3 程序部分29 致谢33 参考文献34 毕业设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。
所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y,Z工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。 在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对普通铣床的数控化改造进行了分析和设计，通过对普通铣床的数控化改造，提高了普通铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。 [关键词] 铣床, 数控, 改造, 三坐标数控铣床毕业设计论文 数控立式铣床工作台滑鞍结构设计 第一章概述 ?现在，随着社会和科学技术的发展，机械产品的日趋精密复杂，且需频繁改型。普通机床已不能适应这些需求。数控铣床是机械和电子技术相结合的产物，它的机械结构随着电子控制技术在铣床上的普及应用，以及对铣床性能提出的技术要求，而逐步发展变化。数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要2～5坐标联动的各表面轮廓和立体轮廓。 ?数控铣床机械结构的主要特点， ?（1）高刚度和高抗震性铣床刚度反映了铣床结构抵抗变形的能力。为了满足数控铣床高速度、高精度、
西安理工大学继续教育学院毕业设计 题目铣床的数控化改造 系别机电系 专业机电一体化 班级机电二班 姓名苏显 指导教师代俊伟
毕业设计任务书 设计课题：铣床的数控化改造（机械部 分） 毕业设计的主要内容: A. 机床数控化的概况。 B. 要有设计方案的论证。 C. X502铣床横、纵向进给的设计。 D. 电动机及传动齿轮的选择。 E. 说明书不少于1万字，设计图纸不少于3张。 院校：安徽冶金科技职业学院班级：07模具设计与制造 学生：胡祥强指导老师：李皖
目录 设计任务书 (2) 目录 (3) 一前言 (5) 二设计方案论证 (6) 三横向进给系统的设计 (8) 3.1工作台重量的估算与切削力的计算 (8) 3.1.1工作台重量的估算 (8) 3.1.2切削力的计算 (8) 3.2滚珠丝杠的设计 (8) 3.2.1工作台横向进给丝杆的轴向力 (8) 3.2.2额定动载荷的计算 (9) 3.2.3滚珠丝杠规格的初步选择 (9) 3.2.4效率计算 (10) 3.2.5刚度计算 (11) 3.2.6稳定性计算 (11) 3.2.7确定滚珠丝杠的规格 (12) 3.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (12) 3.4横向步进电机及齿轮的选用 (13) 3.4.1启动力矩的计算 (13) 3.4.2最高频率计算及型号选择 (14) 3.4.3齿轮设计 (15) 四纵向进给系统的设计 (16) 4.1工作台重量的估算和切削力的计算 (16) 4.2滚珠丝杠的设计 (16) 4.2.1计算载荷的计算 (16) 4.2.2额定动载荷的计算 (16) 4.2.3滚珠丝杠螺母副的初步选择 (17) 4.2.4效率计算 (17) 4.2.5刚度计算 (17) 4.2.6稳定性计算 (18)