0、绪论
本设计课题为：经济型数控车床横向进给系统设计。因为我们没有精良的加工工具或者是自动化系数等各方面远远的不及西欧等国家。所以我国的机械制造业与他们的有着很大的差距的原因，。制造业是关系到国际民生的大事，是富民强国的必要因素，我国要有更好的发展，必须形成我们自己富有特色的现代化制造体系。
随着时代的发展，科技的日新月异，数控技术的应用范围日益扩大，数控机床及其系统己成为现代化机器制造业中不可缺少的组成部分。面对我国目前机床拥有量少、工业生产规模小的特点，突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。
“横向进给系统”“主传动系统”和“纵向进给系统”被称为车床的三大核心系统，其重要地位是不言而喻了。三大系统的精确性、准确性、必将影响加工产品的性能。而实现这一任务的有效的、基本的途径就是普及应用经济型数控机床，并对原有的机床进行数控改造。而这就是我们课题的目的。
前提条件：1.床身上最大回转直径?400mm
2.快移速度x轴4m/min
3.定位精度 x 轴0.035mm
4.重复定位精度x轴0.0075mm，刀架 0.010mm
设计要求：设计课题要求：横向进给运动设计时，电机与丝杠采用柔性结构，电机选用伺服电机，对电机的大小选择进行验证，及对滚珠丝杠直径和支承形式选择进行强度较核，设计精度达原始数据。
本课题所设计的进给系统是针对经济型中档数控车床的，该系统设计成功一旦应用到生产实践中，将使工厂的生产的数字化水平加强，生产力水平显著提高，劳动强度减轻，经济效益得到提高。
根据自己三个多月来的设计过程，编写了这本《设计说明书》，其中，书中肯定存在着相当的一些问题，期望领导、老师给予批评，指正。
1、国内外发展概况及现状介绍
从上世纪五十年代数控技术开始发展到1965年，数控装置从最初的电子管元件、晶体管元件、集成电路到目前使用比较普遍的小型计算机和微处理器共经历了五代的发展。世界主要工业国家的数控机床己进入了指生产阶段。数控机床的产量，拥有量，数控化率都在急速上升。
我国从1958看开始研究数控机械加工技术，60年代针对壁锥，非圆齿轮等复杂形状的工件研制出了数控壁锥铣床，数控非圆齿轮插齿机等设备，保证了加工质量，减少了废品，提高了效率，取得了良好的效果。70年代针对航空工业等加工复杂形状零件的急需，从1973年以来组织了数控机床攻关会战，经过三年努力，到1975年己研制出了40多个品种300多台数控机床。经过30年的努力，我国数控机床和数控系统的研制也历经了第一代电子管灵敏控、第二代晶体管数控及第三代集成电路数控。从1975年到1979年，7年内累计生产数控机床4108台（其中约3/4以上的数控线切割机床）。进入80年代，我国重新重视发展数控技术，采取了暂从国外引进控制机和伺服驱动系统，为国内主机配套的方针。1981年，我国从日本FANVC公司引进了FANVC3系列、5系列、7系列的数控系统和在直流伺服电机，直流主轴电机技术，并在北京机床研究所建立了数控设备厂。于1981年底开始验收投产，1982年生产约40套系统，1982年生产约100套系统，1985年生产约400套系统，伺服电机与主轴电机也配套生产。这些系统是外国70年代的水平，功能较全，可靠性能比较高，这样就使机床行业发展数控机床有了可靠的基础，使我国的主机品种与技术水平都有圈套的发展与提高。经济型数控装置有步进电机驱动的开环数控装置、直流电机驱动的半闭环数控装置和点位式经济型数控装置三种。对于数控车床改造一般选用步电机驱动开环数控装置。选择时主要考虑以下性能：CPU类型、用户容量、控制轴或联动轴数、设定单位、插补类型、编程尺寸及编程标准，G、M、S、T、F功能、刀补功能、间隙补偿功能及循环功能、显示方式及显示信息的形式。绝对编程、增量编程、程序输入方式以及报警、诊断等。根据需要选择相应的性能。
步进电机驱动单元的性能参数：步进电机性能参数及安装尺寸，控制箱与电机的接线型式。系统的快速度给速度、空载起动频率，静态转矩，系统升频降频时间，起动矩频特性、起动惯频特性、运行矩频特性。驱动电路的型式：高低压驱动电路、斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分驱动电路、电流检测型功率放大电路等。不同的电路型式、其工作性能不同，根据加工需要合理选择。
刀架控制与驱动系统主要考虑刀架型式，如四位或八位电动刀架，或转塔六位刀架。定位精度及重复定位精度，换刀时间、刀具选择时刀架的转向、夹紧力。刀杆尺寸及装夹刀具结构型式等性能参数。我国己有少数产品开始进入国际市场，还有几种合作生产的数机床返销国外。目前，我国除了能独立地设计与生产
常规的数控机床外，还能生产五坐标数控铣床，加工中心以及柔性制造系统，如北京机床研究所开发研制的JCS-FMC=1，JCS=FMC-2柔性加工单元，XH715型立式加工中心，民明机床古物 THK4680型全闭环精密加工中心，沈阳中捷友谊厂的TK66100卧式铣削加工中心，青海第一机床厂的XH754卧式加工中心等。这一切都说明，我国的机床数控技术进入新的发展时期，预计在不远的将来会赶上或超过世界先进国家水平。
2．总体方案论证
2．1选择动力系统
经济型的数控机床动力系统可分为三类
1．步进电机式
采用步进电机驱动与定位，是开环系统，同时限于造价，不再采用其它措施补偿位置误差。由于目前功率步进电机力矩还不太大，所以机床的空选种速度较低，一般用于半精加工。这种系统具有2-3种插补功能，通过软件控制接口，可加工锥面，螺纹，简单外形的曲面等十分灵活。由于性价比较恰当，一般中小型企业在技术力量和财力上都比较容易实现，因此在全国较容易推广，普及。
2．交流点位式
采用交流电机变频驱动，用光栅数字点位控制，与步进电机相比，提高了定位精度。光栅分辨率可达0.001mm，重复定位精度为0.005mm，所以加工精度较高。由于采用交流电机驱动，功率大，可进行大切屑量加工零件加工中，效果尤为显著。目前，交流点式系统只能加工柱面，不能加工曲面和螺纹功能上有限，而且成本高，使性能价格比相对下降，一般用于大企业或专业化工厂使用，国内用的很少。
3．半闭环连续控制式
采用直流伺服电机驱动，以脉冲编码器检测位置，实现半闭环连续控制。
由于采用高性能直流伺服电机驱动，扭矩大，速度高，过载能力强，可进行强力切削。当丝杠螺在6mm左右时，快速可达8～9m/min，且不丢步，效率高。该系统功能齐全，还带有可编程序控制器，使强电计大大简化。
以上三种驱动方式而言，各有利弊。经过比较选择直流伺服电机驱动因为速度高，过载能力强，且拥有可编程序控制器，易学易用，在机床伺服控制系统中，步进电机人微言轻执行单元，具有控制方便可靠，价格低，且适合于开环控制等特点，因此在简易数控机床中得到广泛的应用。但由于步进电机步距角、功率较小，存在振荡等弱点的限制，在高精大功率应用场合并不很合适，故考虑采用伺服电机控制。
2.2选择传动装置
数控机床半闭环进给系统中伺服电动机经齿轮副（或同步齿形带副），滚珠
丝杠拖动工作台。反馈装置与电动机相联，发出反馈信号（亦可把反馈装置装在丝杠的端部）；伺服电机可直接与丝杠联接
数控机床的传动装置是将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动的整个机械传动链及其附属结构。包括齿轮减速机，丝杠螺母副，导轨、工作台等。在数控机床数字调节技术仪式，传动装置是伺服系统中的一个重要环节，因此，数控机床的传动装置与普通机床中传动装置上有重要差别，故它的设计与通机床传动装置的设计不同。数控机床传动装置的设计要求除了有较高的定位精度外，还应具有良好的动态响应特性，即系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好，为确保数控机床进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械传动装置时，通常提出了无间隙，低磨擦、低惯量、高刚度、高谐振频率心脏有适应阻尼比的要求。
设计任务要完成的设计是横向进给系统的设计，一般来说此种系统的传动装置采用螺旋传动。
螺旋传动主要用来把旋转传动变为直线运动，或把直线传动变为旋转运动。其中，有传递能量为主的传力螺旋，有以传递运动为主，并要求有较高的传动精度的传动螺旋，还有调节整零件相互位置的调整螺旋。螺旋传动机构又有滑动丝杠螺母，滚珠丝杠螺母和液压丝杠螺母机构之别。
在经济型数控机床的进给系统中，螺旋传动主要来实现精密的进给运动，并广泛采用滚珠丝杠副传动机构。
选用滚珠丝杠副传动机构，因为此种机构有如下特点：
1. 传动效率高，磨擦损失小。滚珠丝杠副的传动效率为η：0.92～0.96，
比常规的丝杠螺母副提高了3～4倍（滑动丝杠效率为0.2 ～0.4）,因此，功率消耗只相当于常规丝杠副的1/4 ～1/3。
2. 给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空
程死区。定位精度高，刚度好。
3. 有可逆性，可以从旋转运动转化为直线传动，也可以从直线传动转换
为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
4. 磨损小，使用寿命长，精度保持性好。
3 、具体设计说明
3．1横向进给滚珠丝杠副的设计选择：
在一般情况下，设计滚珠丝杠时，必须知道下列条件：最大工作负载Fmax （或平均工作负载Fm）作用下的使用寿命T，丝杠的工作长度L（或螺母的有效行程），丝杠的转速n（平均转速n），滚道的硬度HRC及丝杠的运转情况，然后按下列步骤进行设计。
1、计算作用在滚珠丝杠上的最大动负载Ca的数值。
2、从滚珠丝杠设计标准中，找出相应尺寸系列对应的最大动载荷Ca的相近值，并初选型号。
3、根据具体工作要求，对于结果尺寸、循环方式、调隙方法及传动效率等方面的要求，从初选的几个型号中再挑选出比较合适的公称直径d0、导程L0、滚珠列数k、滚珠圈数j等确定某一型号。
4、根据所选出的型号，列出（或算出）其主要参数的数值；验算其刚度及稳定性系数是否满足要求。若不满足要求，则需要另选其它型号，再做上述的计算和验算直至满足要求为止。
3．1．1确定滚珠丝杠的支承方式：
一、
滚珠丝杠常用的支承方式见下图。
图a为一端轴向固定一端自由，常用于短丝杠和竖直安装的丝杠。图为一端固定一端简支，常用于较长的卧式安装丝杠。图c为两端固定，常用于长丝杠或高转速、要求高速精度、高刚度的地方。这种方式还可以预拉伸。这种安装方式虽优点显著，但工艺比较困难。
滚珠丝杠都用滚动轴承支承。可用的滚动轴承种类很多。从目前情况看来，本课题可选用角接触球轴承：
这种轴承可以组配。( a )图为一对背靠背，( b )图为一以面对面。都承受两个方向的载荷。由于螺母（固定在床鞍上）与丝杠（固定在床鞍上）与丝杠（固定在床身上）的同轴度难免有某些误差，希望轴承有一定的自动调心作用。面对面组配时，两接触线与轴线交点之间的距离比背靠背时小，调心较易。所以丝杠轴承面对面配用得比较多。
这种轴承是在预加载荷的条件下组配的。背靠背组配时，内圈端面各磨去δ装配时压紧内圈。就可施加预加载荷。
简支端常用深沟球轴承，不预紧。
本课题设计采用的是角接触球轴承，原因在于：
1.横向进给系统既承受纵向的力，又要承受横向进给力，考虑到系
统受力情况；
2. 为了保证加工精度，横向进给系统的运动轨迹范围决定了采用角
接触球轴承。
3.1.2 滚珠丝杠副额定载荷：
（1）额定动载荷Ca
即在一组有相同参数的滚珠死杠副中，把90%达到106转而不发生疲劳剥伤
所能承受的纯轴向载荷称为额定动载，以Ca表示。
（2）额定静载荷Cao:
在滚珠丝杠副静止（或转速〈10r/min〉状态下，承受最大接触应力的滚珠和滚道接触面的塑性变形量只和为滚珠直径0.00001倍时的轴向载荷，称为额定静载荷，以Cao表示。
3.1.3 滚珠丝杠幅主要参数的确定：
（1）按预期寿命Ln及轴向载荷Fa进行选择：
Ln=(Ca/Fa)3×106（转）[1] （3-1）
一般情况下，Fa可以用平均载荷Fm予以代替：
Fm=
3min
max
2F
F+[1]
（3-2）
式中；Ln为预期设计寿命，
Fmax为最大轴向载荷，
Fmin为最小轴向载荷。
对于机床Ln通常取Ln=20×106（转）
则：Ca=320Fm:2.71Fm [1] （3-3）
本课题设计的要求，系统最大进给力为2750N，横向进给为一半即1375N，所以得：
Fmax=680N（经验值）
Fmin=35%Fmax =238N
所以Fm=
3238
1375+
=537.7N
故：Ca=2.71Fm=2.71×237.7=644.2N
(2)按承受的最大轴向力Fmax确定参数计算静负荷Cmo：
Cmo=K
F K
H
Fmax
即Cmo 其中 Kr=1.2-1.5， K H =1.6-2 Cao>Cmo=1.5×2×680=2062.5N 故；丝杠的额定动载荷Ca ≥644.2N 丝杠的额定静载荷Ca>2062.5N 选择：代号为2005-4型的滚珠丝杠，其基本直径20mm ，大径19.5mm 基本导程5mm 4.对选定的滚珠丝杠幅参数进行核算： （1）最大轴向压缩载荷F 滚珠丝杠受压力作用后，在弹性范围内的临界稳定载荷Fc 由下式计算： Fc=24)(L db dc m - [4] （3-4） 式中：m=20×104（N/mm 2） dc 为公称直径（mm ）. d b 为滚珠直径（mm ） Ls 为丝杠轴的支撑距离（mm ） 则：][n F Fc ≥ 水平安置时[n]y =4 [n]—许用稳定安全系数 N Fc 524 4 103.5550)175.320(1020?=-??= ∴ F N Fc 51032.14 ?=≤ 即F 为最大载向压缩载荷>Fa (2). 极限转速的计算为使丝杠副在高速运转时不发生共振现象，应对其极限转速进行核算。当丝杠发生共振时转速称为临界转速，以Nc 表示： Nc=121min)/()(1026r L k d d b c -? [4] （3-5） 式中：c d 为公称直径； d b 为滚珠直径 0k 为支承结构系数 K=2.5 极限转速n 满足： n < 0.8Nc Nc=121x106(20-3.175)min /1005.1550 5.242r ?= min /104.88.03r Nc n ?=< （3）滚珠丝杠副的预加副载 为了消除螺母间隙，提高滚珠丝杠副的刚性，与定位精度，在丝杠和螺母 间施加预加载荷Fp ，其预加载荷大小为： Fp ＝Fmax/3＝229N [4] （3-6） （4） 滚珠丝杠副的刚度 滚珠丝杠副的刚度K ： Kg K K K j 11111++= 式中： K 为滚珠丝杠副的刚度； K j 为滚珠的轴向接触刚度； K1为螺母的安装刚度； Kg 为丝杠轴的安装刚度 ○1当有预加负荷Fp 且为额定动载荷的1/10时，Kj 可近似的以下式表示： ())/(*54.032 m n Z d F Kj b μ= [4] （3-7） 式中：F 为轴向工作载荷（N ） db 为滚珠直径，（mm ） Z ＝Z ’×圈数×列数 Z ’为一圈滚珠数 内循环 Z ’=d 0/d b -(3～5)粒 d 0为公称直径 210为滚子数 ∴Kj ＝0.54325210175.31032.1） （???＝5.2×103 N/μm ○ 2、螺母支撑刚度K1： K1＝)/(10 ln *8m N E A μ[5] （3-8） 其中：A 为螺母横截面积 E ＝2.1×105 Ln 为螺母支承面至有效滚延间的长度 A ＝0.4×103 mm 2 故，K1＝（0.4×103×2.1×105）/（1000×103）＝0.85×103（N/μm ） ○ 3、丝杠轴的支承刚性 Kg 当采用图示的支承方式： Kg= 810 ln *E A =(A*E)/（1546×108）＝0.7×103（N/μm ）[10] （3-9） 滚珠丝杠副的刚度K ： 因为： Kg K K K j 11111++= 所以K=1/( Kg K K j 1111++)=2.3×103 （N/μm ） （5）驱动力矩及驱动功率 使丝杠旋转运动所需驱动力矩： Ma ＝（F ×Ph ）/（2000×π×η ） (N.m) [10] （3-10） 公称导程Ph ＝2.5mm η＝0.9 所以Ma ＝0.61N.m 由预紧力所产生的摩擦力矩 Mf ＝K × 810 *2*πPh Fp （N.m ）[10] （3-11） Mf=2.3×103×810 25229??v πN.m 总驱动力矩：M ＝Ma ＋Mf M=Ma+Mf=0.63N.m [10] （3-12） 所需功率 W ＝95500 η∑M （Kw ）[1] （3-13） W=)(10.87.595500 89.063.06kw -?=? 式中：F 为轴向载荷 Ph 为公称直径 η为效率 3．1. 4 滚珠丝杠与伺服电动机的联接 滚珠丝可通过齿轮副或步齿形带与伺服电机相接；也可通过联轴节与伺服电动机直接联接。 为了消除丝杠与电机轴之间的同轴度和垂直误差，可用挠性联轴节或波纹管联轴节。一般为挠性联轴节。柔性片分别用螺钉和球面垫圈与两边的联轴套相联。通过柔性片传递力矩。柔性片由不锈钢制成，每片厚0.25mm 。这种联轴节已由专门工厂生产，其性能尺寸见《机床设计手册》第3册P496。 伺服电动机有直流和交流两类。直流伺服电动机开发较早。交流伺服电动机国外于70年代末期开始应用于数控机床。由于交流伺服电动机没有电刷，因此寿命长，允许的转速高，还适当宜于易燃易爆的环境中使用。交流伺服电动机发展得快，在国外已基本上取代了直流伺服电动机。在我国，交流服电动机也已采用，直流伺服电动机仍有应用仍较多。 伺服控制系统一般都是闭环或半闭环控制系统： 图中给出了典型的伺服控制系统的框图。这是一个三环控制系统，外环是位置控制环，是决定系统主要性质的基本控制环，它决定着系统的位置控制精度；速度控制环用于实现速度的调节和速度控制精度；电压控制环可实现对伺服放大器的电压控制。 半闭环控制： 半闭环控制系统不但有前向的指令控制通道，而且有检测元件输出的反馈控制通道，而检测元件是安装在丝杠轴或电机轴上的，检测同角位移后，推算出工作台的实际位移。以偏差值实现位置控制。此系统由于检测元件检测的反馈信号不包含从旋转轴到工作台之间的传动链的误差，这部分误差将不能被自动补偿。因此这种由等效反馈信号组成的控制系统为半闭环控制系统。 闭环控制： 闭环控制与半闭环控制其组成原理及控制方法基本相同。在闭环控制系统中，要求以工作台（或刀架）的最终控制输出作为反馈信号，即要求测量元件安装在工作台上，而不是安装在丝杠或电机轴上。但因直接测量工作台的实际位移，需配备如光栅、磁栅或感应同步器等安装和维修要求都比较高的位置检测元件，这使整个系统的价格提高。由于闭环控制能对整个系统误差进行自动补偿，因此，其精度比半闭环控制要高，精度取决于位置检测元件的测量精度。总之，这种控制方式的优点是精度高、速度快，但调试和维修比较复杂，适宜于大型和精密的 数控机床。 3．2. 伺服电机型号选择 ： 3．2.1进给电机功率的确定 在进给运动的速度较低的情况下，空载功率很小，计算时可以略去，进 给电机的功率可根据进给的有效功率和传动件的机械效率来计算： 即： Ys Vs Q Ns *6120*= (*)[11] （3-14） 式中： Ns------进给电动机功率（KW ） Q-------进给抗力（公斤力） Vs------进给速度（米/分） Ys------进给传动的总机械效率（一般可取0.15～0.20） 根据资料显示,CDJK6140系列车床的最大切削主力F=2750N 即 Pz=2750N 故进给力 ： Px=0.5Pz =1375N Ys 取0.2 Vs=0.4m/min 代入(*) 式 kw Ns .46.02 .0612041375=??= 3．1.2伺服电机型号 考虑到进给系统的过载现象, 选择的电机功率应该大于选择的电机功率。（根据参照电机手册. 南京苏强数控机电有限公司） 所以，选择型号为110SNMA6 I 型 的永磁无刷伺服电机。 3．1.3同步带轮的选择 为了保证传动精度，本设计采用同步带轮来传动。同步带轮传动不仅能够保证良好的传动精度，还能降低传动产生的噪音，对磨损的要求也同时符合要求。一般同步带轮有统一生产，本课题设计选用的是慈溪恒力同步带轮有限公司生产，规格如下： 4、结论 至今为止，基本上完成了本课程的设计要求，课题的主要设计内容包括：丝杠结构设计，伺服电机与丝杠的连接形式设计、丝杠与床鞍的连接设计、丝杠的支承方式设计、伺服电机的选择。 进给系统运转精度、直接将导致整个机床的加工精度。因此，丝杠精度的选择，丝杠的支承如何保证轴向定位精度等关键性问题是急需解决的。由于自身的经验有限，面对这些关键性问题只能从理论上去寻求解决的方法。因此，自己所设计的结构和运用到生产实践中仍相距甚远。 电机的选择也相当重要，对于整个进给系统的来说，要求严格。 5、参考文献 1 张新义.经济型数控机床系统设计. 北京：机械工业出版社，1994.7 2 李洪.实用机床设计手册. 沈阳：辽宁科学技术出版社 1999.1 3 陈宏钧,马素敏. 金属速查速算手册. 北京：机械工业出版社，1994.7 4 范云涨,陈兆年.金属切削机床设计简明手册. 北京：机械工业出版社， 1994.7 5 王启义,蔡群礼,胡宝珍. 金属切削机床设计. 东北工学院出版社 1989.10 6 黄祖德. 机械设计. 北京理工大学出版社 1992.6 7 吴宗泽. 机械设计禁忌500例. 北京机械出版社 1996 8 黄鹤订. 国家机械工业局--中国机电产品目录第10册. 北京机械出版社 2000.7 9 滚珠丝杠.上海川浦机械实业公司样本 10 同步带轮. 慈溪恒力同步带轮有限公司 11 电机手册. 南京苏强数控机电有限公司 6、设计工作小结 毕业设计是对我四年来学习和实践的一个综合锻炼和考核，是踏上社会前在学校的一次磨练，要充分发挥自己的知识。在设计中，我基本将四年来所学知识进行了综合运用，并了解了本专业方面最新科技动态和发展趋势，经过这次毕业设计，进一步加强了对以前学习的把握，增长了见识，也充分展示了自己的专业基础和设计能力。 在毕业设计过程中，经历了实际考察、资料收集、方案论证、工程图的绘制、说明书的书写等设计过程，这使我掌握了设计的一般步骤，为以后走上工作岗位进行其它方面的工作奠定了结实的基础。 从这次设计中体会到：在平时要搞好、搞懂每个知识点； 要虚心并诚心地向老师、同学请教； 做事需要讲团体协作； 考虑问题应该多方面、多角度，力争按最严格的工作要求 做事； 培养设计能力与严谨细致的工作作风，体会到了工程技术 人员所应该具备的基本素质。 由于本人理论及实践水平有限，设计图样、设计说明书定有许多错误和不妥之处，敬请各位老师和同学指出，提出批评和修改意见。 最后，向在设计期间给予关心指导的沙爱民老师谨以最诚挚的谢意！同时也谢谢帮助我的同学。 7、附件清单 横向进给系统装配图 CJK40000 A0 1张刮削板 CJK40101 A4 1张 把手 CJK40102 A3 1张套筒 CJK40103 A3 1张丝杠 CJK40104 A3 1张横滑板 CJK30105 A1 1张螺母座 CJK30106 A3 1张压板 CJK30107 A4 1张垫板 CJK30108 A4 1张外壳护罩 CJK30109 A3 1张同步带轮 CJK30111 A4 1张轴套 CJK30114 A4 1张调整螺钉 CJK30117 A4 1张锒条 CJK30118 A3 1张挡板 CJK30119 A4 1张法兰座 CJK30122 A3 1张挡边 CJK30123 A4 1张同步带轮 CJK30111 A4 1张电缆罩 CJK30156 A3 1张压板 CJK30162 A4 1张挡块 CJK30169 A4 1张横向电机支架 CJK30170 A1 1张床鞍 CJK50000 A0 1张 项目5 型腔加工训练一 训练目的 ●根据工艺要求掌握内型腔和封闭凹槽加工方案。 ●合理选用刀具及合理的切削用量。 ●运用环切法切削内型腔。 ●掌握内型腔的加工刀具、走刀路线、去除余量的方法和编程技巧。任务1 工艺分析及理 1.零件图样的分析 零件图 图1-5-1 毛坯图 图1-5-2 如图1-5-1所示，零件材料为硬铝，切削性能较好，加工部分由内型腔和岛内型腔构成，图中主要尺寸注明公差要考虑精度问题。零件毛坯100mm×120mm ×20mm的方料，已完成上下平面及周边侧面的加工,如图1-5-2所示。 2.选择加工机床 用立式三坐标数控铣床或加工中心较为合适。机床型号：XK6325（FANUC-oi MC系统）或VMA600。这里选用VMA600加工中心。 3.加工工艺分析 本零件在加工中心上一次装夹即可完成所有加工内容，故确定一道工序，四个工步完成零件加工。 工步一用φ16的高速钢键槽铣刀环切法粗铣十字形凹槽。侧面留单边余量0.1mm。深度留0.1mm精加工余量。 工步二用φ16的高速钢立铣刀环切法精加工十字形凹槽到图纸尺寸要求。 工步三用φ8的高速钢键槽铣刀粗铣方形凹槽，侧面留单边余量0.1mm。深度方向留0.1mm精加工余量。 工步四用φ8的高速钢立铣刀精铣方形凹槽到图纸尺寸要求。 4.走刀路线 工步一环切法粗铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3。从A（-10，0）点下 至切削深度，按A→C→D→E→F→H→I→J→K→M→N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H→B→O的路线进给，从O（0，0）点抬刀。 图1-5-3 粗铣十字形凹槽走刀路线 工步二环切法精铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3所示。从A（-10，0）点下至切削深度，A→C建立左刀补，C→E直线切入，按E→F→H→I→J→K→M →N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H的路线进给，H→B直线切出，从B →O取消刀补，O点抬刀。 工步三粗铣封闭方型凹槽，方型凹槽内轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→A（0，-40）建立左刀补，A点下刀至切削深度，按A→B→C→D→E→F→H→I→J→A的路线进给，A点抬刀，A→O点取消刀补。 方型凹槽外轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→K（0，-40）建立右刀补，K点下刀至切削深度，按K→M→N→U→V→W→Q→P →S→K的路线进给，K点抬刀，K→O点取消刀补。 Y C K-6032/6036数控车床使用维修说明书 目录 前言 .......................................... 错误!未定义书签。第一章机床特点及性能参数. (2) 1.1机床特点 (2) 4.1 准备工作 4.2 上电试运行 (8) 第五章主轴系统 (9) 5.1 简介 (9) 5.2 主轴系统的机构及调整 (10) 5.2.1 皮带张紧 (10) 5.2.2 主轴调整 (11) 5.3 动力卡盘 (11) 第六章刀架系统 (11) 第十一章机床电气系统 (14) 11.1主要设备简要 (15) 11.2 操作过程： (15) 11.3 安全保护装置： (15) 11.4 维修： (15) 第十二章维护、保养及故障排除 (18) 前言 欢迎您购买我厂产品，成为我厂的用户。 本说明所描述的是您选用的我厂YCK-6032/6036标准型全功能数控车床。该车床结构紧凑，自动化程度高，是一种经济型自动化加工设备，主要用于批量加工各种轴类、套类及盘类零件的外圆、内孔、切槽，尤其适用轴承行业轴承套圈等多工序零件加工。 第一章机床特点及性能参数 1.1机床特点 YCK-6032/6036全功能数控车床是顺应市场要求向用户推荐的优秀产品，该机性能优异，各项指标均达国际水平，具有较高的性价比，可替代同类进口产品。 YCK-6032/6036整机布局紧凑合理，其高转速、高精度和高刚性，为用户在使用中提 本机标准配置为排刀架，刚性好，可靠性高，故障率低，重复定位精度为 0.007mm，相邻刀位移动时间为0.3秒，车、镗、钻、扩、铰等工具可同时安装使用。 另外，本机可选配八工位、十工位、十二工位液压转盘刀塔。 本机进给系统全部由伺服电机（可选配步进电机）直连驱动，刚性、动态特性好，系统的最小设定单位为0.001mm，快速移动速度为X轴15m/min，Z轴15m/min， 《综合性实验》任务书 一、设计题目：零件的CAD/CAM综合设计 二、设计目的 综合性实验是开设《三维CAD》、《机械CAD/CAM》、《机械制造学》、《数控机床》课程之后进行的一个综合性、实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法以及机床数控技术的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的： 1.掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。 2.掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。 3.通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的综合运用能力。 三、设计任务 本设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务： 1．三维CAD造型：熟悉并掌握机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块进行三维CAD造型。 2．拟定工艺路线：根据三维几何模型，拟定该零件的数控加工工艺路线（需选择毛坯、机床、刀具、切削用量、夹具辅具量具等）； 3. 数控加工程序设计：在Pro/Engineer软件平台下，设计数控加工程序，包括描述选择确定数控加工的部位、加工方法、加工机床、刀具、切削用量等，根据数控机床的具体情况选定数控系统的种类与型号，生成数控加工程序； 4. 数控加工仿真：在Pro/Engineer软件平台下，根据前面得到的数控加工程序进行数控加工仿真，考虑工件由毛坯成为零件过程中形状、尺寸的变化，检查刀具与被切工件轮廓的干涉情况和检查刀具、夹具、机床、工件之间的运动碰撞等，完成几何模型的计算机仿真加工； 5. 数控程序与程序传输：根据数控机床的具体情况选定数控系统的种类与型号，生成通过了计算机仿真的合格零件的数控加工程序，并将数控加工程序传输给加工中心机床；6．编写设计说明书。 四、设计要求 1、要求设计过程在计算机上完成。 2、设计说明书用计算机打印（A4纸，1万字左右）。 正文：宋体五号，单倍行距； 页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“综合性实验课程设计说明书”字样； 页脚：右下脚页码。 3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设 计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容） 4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。 五、设计内容及时间分配 1．准备工作：布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料。（1天） 2．熟悉PRO/ENGINEER，并进行零件的三维造型。（4天） 3．进行零件的数控加工。（3天） 4．编写课程设计说明书。（1天） 毕业设计 标题︰轴类零件工艺设计学生姓名︰ 系部︰机械工程系专业︰数控技术 班级︰ 指导老师︰ 校外指导老师︰ 目录 摘要 (4) 1．绪论 (5) 1.1数控技术的现状与发展趋势 (5) 2. 零件工艺分析 (6) 2.1零件的用途 (6) 2.2零件图工艺分析 (6) 2.3零件毛坯及材料的选择 (7) 3.加工设备及辅助工具的选择 (9) 3.1机床的选择 (9) 3.2刀具的选择 (9) 3.3量具的选择 (10) 3.4夹具的选择 (10) 4.拟定工艺方案 (11) 4.1加工工序的划分 (11) 4.2加工顺序的确定 (11) 4.3加工路线的确定 (12) 4.4零件定位基准的确定 (14) 4.5装夹方式的确定 (15) 4.6工作坐标原点与换刀点的确定 (16) 5.切削用量选择 (17) 5.1背吃刀量的确定 (17) 5.2主轴转速的确定 (17) 5.3进给速度的确定 (19) 6.切削液的选择 (20) 7.工艺文件的制定及程序编制 (21) 7.1数控加工工艺卡 (21) 7.2刀具卡 (22) 7.3程序编制 (23) 8．机械加工精度及零件表面质量 (31) 8.1机械加工精度 (31) 8.2零件表面质量 (31) 结论 (33) 参考文献 (34) 附录 (35) 后记 (36) 摘要 数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。因此本文主要是对轴类零件的数控加工工艺进行分析，详细地阐述了轴类零件的加工工艺分析及制定加工方案的整个设计过程。该轴类零件的结构特点是由圆柱、圆弧、椭圆弧、螺纹、槽等组成内外表面的回转体。零件的加工过程是首先用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。工艺路线的拟订是制订工艺规程的关健，它与定位基准的选择有密切关系。其次在机床、刀具、夹具切削用量的选择中，着重考虑到其对零件的加工的因素，为工艺设计节省了大量的时间。提高了设计效率。本文内容大致介绍了数控技术的发展趋势、对零件加工工艺步骤分析以及数控编程等。利用计算机辅助设计-AuToCAD绘制椭圆轴的二维图，用G代码指令进行手工编程并制定了相关的工艺文件，最后对机械加工精度及零件表面质量进行分析。 关键词：数控技术、轴类零件、工艺设计、程序编制 数控车床设计方案 一、选定题目——数控车床 数控机床的特点 1. 适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件在数控机床上加工不同形状的工件，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件的加工。 2. 加工精度高，生产质量稳定数控机床的脉冲当量普遍可达 0.001mm/p，传动系统和机床机构都具有很高的刚度和热稳定性，进给系统采用间隙措施，并对反向间隙与丝缸螺距误差等由数控系统实现自动补偿，所以加工精度高。 3. 生产率高工件加工所需时间包括机动时间和辅助时间。数控机床能有效的减少这两部分时间。数控机床主轴转速和进给量的调速都比普通机床的范围大，机床刚性好，快速移动和停止采用了加速、减速措施，数控机床更换工件时，不需要调整机床。同一批工件加工质量稳定，无需停机检验，故辅助时间大大减少。 4. 减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床加工是自动进行的工件过程不需要人的干预，加工完毕自动停车，这就使工人的劳动条件大为改善。 5. 良好的经济效益机床价格昂贵，分摊到每个工件的设备费用较大，但是机床可节省许多其他的费用。例如，工件加工前不用划分工序，工件的安装、调整、加工和检验所花费的时间少，特别不用设计制造专用工装夹具，加工精度稳定，减少废品率。 6. 有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别在数控机床上使用计算机控制。 二、主要技术指标 1. 用途:指数控车床的工艺范围，包括加工对象的材料、质量、形状及尺寸等。 2. 生产率：包括加工对象的种类、批量及其所要求生产率。 3. 性能指标：包括加工对象所要求的精度或数控车床的精度、刚度、热变形、噪声等。 4. 主要参数：即确定数控车床的加工空间和主要参数。 5. 驱动方式：数控车床驱动方式分为步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响传动方式的确定。 6. 成本及生产周期：无论是订货还是工厂规划的产品，都将确定成本及生产周期方面的指标。 三、系统方案设计 (一) 数控车床基本组成 1) 数控机床是一种利用数控技术，按照事先编好的程序实现动作的机床，它由程序载体、输入装置、数控装置、伺服系统、位置反馈和机床机械部件组 成。 2) 数控车床结构由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分组成。 3) 数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。详见下图： 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。 题目数控机床的组成加工原理与工艺 系部：机电工程系 专业：机电一体化 指导老师： 班级： 学生： 目录 绪论 (1) 第一章数控车床的基本组成和工作原理 (4) 1.1 任务准备 (4) 1.1.1 机床结构 (4) 1.2 工作原理 (6) 1.3 数控车床的分类 (6) 1.4 数控车床的性能指标 (7) 1.5 数控车床的特点 (8) 第二章数控车床编程与操作....... . (10) 2.1 数控车床概述 (10) 2.1.1数控车床的组 (10) 2.1.2数控车床的机械构成 (11) 2.1.3数控系统 (11) 2.1.4数控车床的特点 (12) 2.1.5数控车床的分类 (13) 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 (13) 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 (13) 2.2 数控车床的编程方法 (13) 2.2.1设定数控车床的机床坐标系 (13) 2.2.2设定数控车床的工件坐标系 (14) 第三章数控车床加工工艺分析 (20) 3.1 零件图样分析......................................... (20) 3.2 工艺分析 (21) 3.3 车孔的关键技术 (21) 3.4 解决排屑问题 (21) 3.5 加工方法 (22) 第四章当前数控机床技术发展趋势 (24) 4.1 是精密加工技术有所突破 (24) 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显 (24) 结束语 (25) 参考文献 (26) 绪论 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯 机并加工零件。 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：●加工精度高，具有稳定的加工质量； ●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；●加工零件改变时，一 般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；数控折弯机 ●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）；●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成：●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 ●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件 和软件方面，都有飞速发展。 第六章 数控机床的机械结构 提要本章讨论了数控机床机械结构的要求，介绍了提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，介绍数控机床主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。学时：4学时 第六章数控机床的机械结构 目标了解数控机床的机械结构特点； 掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减 少运动副的摩擦的措施； 了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构及其工作原理 了解提高传动精度，提高机床寿命和精度保 持性的措施； 第六章数控机床的机械结构 建议 了解数控机床对机械结构的要求，掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。 第六章数控机床的机械结构 第一节概述数控机床的机械结构要求 1、高精度 2、高速度 3、高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性 因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。 数控机床应具有更高的静、动刚度 刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度)(动刚度) 提高刚度的原因： ①在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受 力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化 ②机床刚度差—影响机床抗振性 GSK980TA/D编程教材 《一》编程的基本概念 《二》常用G代码介绍 《三》单一固定循环 《四》复合型固定循环 《五》用户宏程序 《六》螺纹加工 《七》T代码及刀补 《八》F代码及G98、G99 《九》S代码及G96、G97 （注意：本教材仅供学习参考，实际操作编程时应以广数GSK980T车床数控系统使用手册为准） 2007年9月 《一》编程的基本概念: 一个完整的车床加工程序一般用于在一次装夹中按工艺要求完成对工件的加工，数控程序包括程序号、程序段。 （一）程序号：相当于程序名称，系统通过程序号可从存储器中多个程序中识别所要处理的程序，程序号由字母O及4位数字组成。 （二）程序段：相当于一句程序语句，由若干个字段组成，最后是一个分号（；）录入时在键入EOB键后自动加上。整个程序由若干个程序段构成，一个程序段用来完成刀具的一个或一组动作，或实现机床的一些功能。（三）字段（或称为字）：由称为“地址”的单个英语字母加若干位数字组成。根据其功能可分成以下几种类型的字段： ▲程序段号：由字母N及数字组成，位于程序段最前面，主要作用是使程序便于阅读，可以省略，但某些特殊程序段（如表示跳转指令的目标程序段）必须标明程序段号。 为了便于修改程序时插入新程序段，各句程序段号一般可间隔一些数字（如 N0010、N0020、N0030）。 ▲ 准备功能：即G代码，由字母G及二位数字组成，大多数G代码用以指示刀具的运动。（如G00、G01、G02） ▲ 表示尺寸（坐标值）的字段：一般用在G代码字段的后面，为表示运动的G代码提供坐标数据，由一个字母与坐标值（整数或小数）组成。字母包括： 表示绝对坐标：X、Y、Z 表示相对坐标：U、V、W 表示园心坐标：I、J、K (车床实际使用的坐标只有X、Z，所以Y、V、J都用不着) ▼表示进给量的字段：用字母F加进给量值组成，一般用在插补指令的程序段中，规定了插补运动的速度。 ▼S代码：表示主轴速度的字段。用字母S加主轴每分钟转速（或主轴线速度：米/分）组成。 目录 1、前言 (2) 2、控制系统硬件的基本组成 (2) 2.1系统扩展 (2) 2.1.1 8031芯片引脚 (3) 2.1.2 数据存储器的扩展 (6) 2.1.3 数据存储器的扩展 (7) 3、控制系统软件的组成及结构 (9) 3.1 监控程序 (10) 3.1.1 系统初始化 (10) 3.1.2 命令处理循环 (10) 3.1.3 零件加工程序（或作业程序）的输入和编辑 (10) 3.1.4 指令分析执行 (10) 3.1.5 系统自检 (11) 3.2 数控机床控制系统软件的结构 (11) 3.2.1 子程序结构 (12) 3.2.2 主程序加中断程序结构 (12) 3.2.3 中断程序结构 (12) 4 、心会得体 (13) 5 、参考文献 (14) 1 、前言 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控机床控制系统的作用是使数控机床机械系统在程序的控制下自动完成预定的工作，是数控机床的主要组成部分。 2、控制系统硬件的基本组成 数控机床控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。控制系统在使用中的控制对象各不相同，但其硬件的基本组成是一致的。控制系统的硬件基本组成框图如图1所示。 图1 控制系统硬件基本组成框图 在图1中，如果控制系统是开环控制系统，则没有反馈回路，不带检测装置。 以单片机为核心的控制系统大多采用MCS-51系列单片机中的8031芯片单片机，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。 2.1系统扩展 以8031单片机为核心的控制系统必须扩展程序存储器，用以存放程序。同时，单片机内部的数据存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储 江西城市职业学院2011届毕业设计 题目：数控机床自动润滑系统设计 分院：机电工程学院 班级：数控08—1班 学号： 080744080104 学生姓名： XXXX 起讫日期： 指导教师：职称： 教研室主任： 审核日期： 数控机床自动润滑系统 摘要 机床润滑系统的设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。但是在润滑系统的电气控制方面，仍存在以下问题:一是润滑系统工作状态的监控。数控机床控制系统中一般仅设邮箱釉面监控，以防供油不足，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反应。二是设置的润滑循环和给油时间单一，容易造成浪费。数控机床在不同的工作状态下，需要的润滑剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的润滑油量要少。针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制部分进行了改进设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好的润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。 数控机床中润滑系统为间歇供油工作方式。因此，润滑系统中的压力采用定期检查方式，即在润滑泵每次工作以后检查。如果出现故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，润滑系统内的压力就会突然下降或升高，此时应立即强制机床停止运行，进行检查，以免事态扩大。油面过低以往习惯的处理方法是将“油面过低”信号与“压力异常”报警信号归为一类，作为紧急停止信号。一旦PMC系统接收到上述信号，机床立即进入紧急停止状态，同时让伺服系统断电。但是，与润滑系统因油路堵塞或漏油现象而造成“压力异常”的情况不同，如果润滑泵油箱内油不够，短时间不至于影响机床的性能，无需立即使机床停止工作。但是，出现此现象后，控制系统应及时显示相应的信息，提醒操作人员及时添加润滑油。如果操作人员没有在规定时间内予以补充，系统就会控制机床立即进入暂停状态。只有及时补给润滑油后，才允许操作人员运行机床，继续中断的工作。针对“油面过低”信号，这样的处理方法可以避免发生不必要的停机，减少辅助加工时间，特别是在加工大型模具的时候。在设计时，我们将“油面过低”信号归为电气控制系统“进给暂停”类信号，采用“提醒——警告——暂停，禁止自动运行”的报警。一旦油箱内油过少，不仅在操作面板上有红色指示灯提示，在屏幕上也同时显示警告信息，提醒操作人员。如果该信号在规定的时间内没有消失，则让机床迅速进入进给暂停状态，此时暂停机床进行任何自动操作。操作人员往油箱内添加足够的润滑油后，只需要按“循环启动”按钮，就可以解除此状态，让机床继续暂停前的加工操作。 该系统采用PLC进行控制。正常情况下，按下启动按钮，润滑电动机M立即运行，20S 智慧树知到《数控机床结构》章节测试答案 第一章 1、机床型号的首位字母“Y”表示该机床是( )。 A.水压机 B.齿轮加工机床 C.压力机 D.螺纹加工机床 答案: 齿轮加工机床 2、世界上第一台数控机床于( )年诞生在( )。 A.1952，美国 B.1958，德国 C.1958，美国 D.1952，德国 答案: 1952，美国 3、根据我国机床型号编制方法，最大磨削直径为320毫米、经过第一次重大改进的高精度万能外圆磨床的型号为( )。 A.MG1432A B.M1432A C.MG432 D.MG1432 答案: MG1432A 4、CA6140型卧式车床的最大车削直径为40mm。( ) A.对 B.错 答案: 错 5、分类代号用罗马数字表示，置于类别代号之前，居型号首位。( ) A.对 B.错 答案: 错 第二章 1、开合螺母的功用是接通或断开从( )传递的运动。 A.光杠 B.主轴 C.丝杠 D.电动机 答案: 丝杠 2、车削加工时，工件的旋转是( )。 A.主运动 B.进给运动 C.辅助运动 D.连续运动 答案: 主运动 3、在CA6140普通车床上，车削螺纹和机动进给分别采用丝杠和光杠传动其目的是( )。 A.提高车削螺纹传动链传动精度 B.减少车削螺纹传动链中丝杠螺母副的磨损 C.提高传动效率 D.以上都是 答案: 提高车削螺纹传动链传动精度 4、溜板箱的功用是变换被加工螺纹种类和导程,获得各种机动进给量。( ) A.对 B.错 答案: 错 5、进给箱的功用是将丝杠或光杠的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给。( ) A.对 B.错 答案: 错 第三章 1、限位开关在电路中的作用是( )。 A.短路保护 B.过载保护 C.欠电压保护 广州数控980TD编程操作说明书 第一篇编程说明 第一章：编程基础 1.1GSK980TD简介 广州数控研制的新一代普及型车床CNC GSK980TD是GSK980TA的升级产品，采用了32位高性能CPU和超大规模可编程器件FPGA，运用实时多任务控制技术和硬件插补技术，实现μm级精度运动控制和PLC逻辑控制。 技术规格一览表 运动控 制控制轴：2轴（X、Z）；同时控制轴（插补轴）：2轴（X、Z） 插补功能：X、Z二轴直线、圆弧插补 位置指令范围：-9999.999～9999.999mm；最小指令单位：0.001mm 电子齿轮：指令倍乘系数1～255，指令分频系数1～255 快速移动速度：最高16000mm/分钟（可选配30000mm/分钟） 快速倍率：F0、25%、50%、100%四级实时调节 切削进给速度：最高8000mm/分钟（可选配15000mm/分钟）或500mm/转（每转进给） 进给倍率：0～150%十六级实时调节 手动进给速度：0～1260mm/分钟十六级实时调节 手轮进给：0.001、0.01、0.1mm三档 加减速：快速移动采用S型加减速，切削进给采用指数型加减速 Ｇ指令28种G指令：G00、G01、G02、G03、G04、G28、G32、G33、G34、G40、G41、G42、G50、G65、G70、G71、G72、G73、G74、G75、G76、G90、G92、G94、G96、G97、G98、G99，宏指令G65可完成27种算术、逻辑运 1.2 机床数控系统和数控机床 数控机床是由机床数控系统（Numerical Control Systems of machine tools）、机械、电气控制、液压、气动、润滑、冷却等子系统（部件）构成的机电一体化产品，机床数控系统是数控机床的控制核心。机控系统由控制装置（Computer Numerical Controler简称CNC）、伺服（或步进）电机驱动单元、伺服（或步进）电机等构成。 数控机床的工作原理：根据加工工艺要求编写加工程序（以下简称程序）并输入CNC，CNC加工程序向伺服（或步进）电机驱动单元发出运动控制指令，伺服（或步进）电机通过机械传动构完成机床的进给运程序中的主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等逻辑控制指令由CNC传送给机床电气控制系统，由机床电气控制系统 数控车床毕业设计 南京工程学院继续教育学院毕业论文典型轴类零件数控车削加工设计姓名：钱春花 学号：07323 专业：机电一体化 学历：大专 指导教师: 姜爱国 函授站：无锡交通高等职业技术学校 中国·南京 2012年5月 目录 前言（引言） 1．课题选择及说明 1．1 选题目标 1．2 课题说明 1．3图纸 2．加工内容和加工要求分析 2．1 加工结构及分布 2．2 加工要求分析 2．3 加工重点和难点分析 2．4加工内容和要求分析表 3．1加工方案设计初步考虑 3．1 加工过程设计 3．2 加工设计其它方案及优化4．加工设备选用 4．1机床选用： 4．2刀具选择 4．3夹具选用： 4．4量具 4．4工具清单 5．加工程序 6．操作加工要点 6．1加工准备 6．2工件加工 6．3对工件加工操作的改进 7．课题设计小结 7．1设计内容总结 7．2设计效果论证 7．4设计不足分析和可能的优化展望 7．3设计体会 参考文献资料 1．课题选择及说明 1．1 选题目标 通过典型轴零件数控车床加工设计，进一步提高工艺分析、工艺设计及工艺技术文件的编写、程序编写，提高综合数控加工技能。 是专业各门课程综合应用，提高专业能力。 设计与工作实际相结合，提高工作适应能力。 目的： 1、通过零件加工工艺设计进一步掌握零件加工的过程和每一步的加工要求，在设计过程中，充分利用在校所学内容，使之融会贯通，加深对所学内容的理解和掌握。 2、设计过程中必须认真考虑加工三要素的设定，它们是加工中最重要的三个参数。合理设置可以提高加工精度，缩短加工时间，节约生产成本。通过设计可以更深一点地理解并掌握三要素的设定方法。 3、设计中涉及了车断面、车外圆、车椭圆、镗孔、车内外螺纹等加工方式。通过对如上常用加工方式的工艺设计，熟悉了这些加工方式的加工特点，工艺设计的方法。 4、在此次设计过程中，肯定会遇到各种各样的困难，这也能提高我遇到问题解决问题的能力。对今后的工作以及生活都大有益处。 意义： 1、随着全国产业机械化的提高，相应的机械零件的加工精度要求也随之愈加严格，对零件加工工艺进行合理设计能更好的在现有的加工条件下使加工精度得以最大化。 2、在制造业要求“成本最低化，利益最大化”的大前提下，零件加工工艺也有充分的必要性。它可以缩短加工时间，提高生产效率，降低原材料的报废率，从另一方面讲，也有效的降低了工人们的劳动强度。 可编辑 重庆机电职业技术学院 2009——2010年第二学期《数控机床与机械结构》期末考试 1、数控机床齿轮传动间隙的存在会造成 进给运动反向时丢失指令脉冲 ，并产生 反向死区 ，因而必须消除。 如 滑动导轨 、 静压导轨 和 滚动导轨 。5、数控机床中采用的数控分度工作台工作时只能完成分度运动，不能实现 圆即在分度时只能 回转一定角度 ；而数控回转工作台则除了能分度工作外，它主要用于实现 圆周进给 ，以进行各种圆弧加工或曲面加工。 、为了提高滚珠丝杠螺母副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除 轴向间隙 ，通常采用 双螺母消隙法 ，此方法常用 垫片消隙 、 齿差消隙 和 螺、静压导轨的特点是阻力小、效率高、导向精度高，且具有良好的 吸振性 。 立式数控铣床机械结构的运动形式有 主运动 、进给运动 和 合成运动 三方面。 10、数控机床齿轮传动间隙中直齿传动齿轮间隙的消除有 轴向垫片调整法 、 偏心套调整法 和 双片薄齿轮错齿调整法 。 11、由于滚珠丝杠副无自锁作用，故必须采用 阻尼 或 锁紧 机构。 12、数控车床能进行螺纹加工，其主轴上一定安装了 脉冲编码器 。 二选择题（共20分） 1、测量反反向间隙的作用是为了（ A ）。 (A) 提高机床的定位精度 (B) 提高机床的使用寿命 (C) 提高机床的安全性 (D) 提高机床的灵活性 2、下列哪种导轨适合于载荷较大的情况（C ） （A ）滑动导轨 (B)滚动导轨 （C ）静压导轨 3、数控机床坐标轴C 轴表示的是绕着（ C ）轴旋转。 （A ）X 轴 （B ）Y 轴 （C ）Ｚ轴 （Ｄ）Ａ轴 ４、柔性制造单元是（ A ） （A ）FMC （B ）FMS （C ）CIMS （D ）NC 5、数控车床与加工中心的区别是（ C ） （A ）能多把刀加工 （B ）能自动检测移动误差 （C ）有自动换刀机构和相应换到机构 （D ）能实现多轴联动 6、下列对于排刀式刀架说法错误的是（ A ） （A ）、主要用于大规模的数控车床 (B)、提高了生产效率 (C)、要有良好的刚度 (D)、要有良好的强度 7、下列对于排屑装置说法错误的是（B ） (A)、可以提高效率 (B)、是手动排屑 (C)、将铁屑排出机床之外 (D)、尽可能靠近切削部位 8、数控铣床一般不用于加工（ C ） ( A) 平面 ( B) 孔 (C).沟槽 (D).螺纹 9、对于数控铣床主轴支承轴承的说法错误的是（ C ） (A)、足够刚度 (B)、足够强度 (C)、不需要消除间隙 (D)、要消除间隙 年级: 专业: 姓名: 学号: --密------------------------------封--------- 目录 1. 概述 1 1.1 机床课程设计的目的 1 1.2 铣床的规格系列和用处 1 1.3 操作性能要求 1 2. 参数的拟定 1 2.1 确定极限转速 1 2.2 主电机选择 1 3. 传动设计 2 3.1 主传动方案拟定 2 3.2 传动结构式、结构网的选择 2 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 2 3.2.2 传动式的拟定 2 3.2.3 结构式的拟定 3 4. 传动件的估算 4 4.1 三角带传动的计算 4 4.2 传动轴的估算 6 4.2.1 传动轴直径的估算 6 4.2.2 传动轴以及主轴计算转速 7 4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 7 4.3.1 齿轮齿数的确定 7 4.3.2 齿轮模数的计算 8 4.3.3 齿宽确定 10 4.4 带轮结构设计 11 5. 动力设计 11 5.1 主轴刚度验算 11 5.1.1 选定前端悬伸量C 11 5.1.2 主轴支承跨距L的确定 12 5.1.3 计算当量外径 12 5.1.4 主轴刚度的计算 12 5.1.5 对于这种机床的刚度要求 12 5.2 齿轮校验 13 5.3 轴承的校验 13 6. 系统传动图 14 7. 心得体会 16 8. 参考文献 17 1.概述 1.1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 1.2铣床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通铣床主轴变速箱。 1.3 操作性能要求 1）具有皮带轮卸荷装置 2）主轴的变速由滑移齿轮完成 2.参数的拟定 2.1 确定极限转速 主轴最大转速2000r/min，最低转速160 r/min。公比 =1.25 机电一体化 课程设计 说明书 设计题目：C6140卧式车床数控化改造设计 班级：班 设计者： 学号： 指导教师： 目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (3) 2.1总体方案设计要求 (3) 2.2设计参数 (4) 2.3.其它要求 (5) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (6) 3.1进给系统机械结构改造设计 (6) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (6) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10) 4步进电动机的计算与选型 (14) 4.1步进电动机选用的基本原则 (14) 4.1.1步距角α (14) 4.1.2精度 (14) 4.1.3转矩 (14) 4.1.4启动频率 (14) 4.2步进电动机的选择 (15) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (15) 5电动刀架的选择 (15) 6控制系统硬件电路设计 (16) 6.1控制系统的功能要求 (16) 6.2硬件电路的组成： (16) 6.3电路原理图 (17) 6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。7总结 .. (19) 8参考文献 (19) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm 9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变 速信号 10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关 12) 数控系统可与PC 机串行通讯 13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码 2设计要求 2.1总体方案设计要求 C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。 （1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。 （2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。 （3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS —51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS —51系列单片机扩展系统。 （4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU 外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O 接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。 （5）设计自动回转刀架及其控制电路。 （6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺 01.0=x δ02.0=z δ数控机床毕业设计板式样
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