北京信息科技大学
毕业设计（论文）
题目：某型重型数控机床变载荷实验台设计与分析
学院：机电工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
学生姓名：钱铖班级/学号机械1006 /2010010155 指导老师/督导老师：孙江宏
起止时间：2014 年2月28日至2014 年6 月12 日
摘要
本课题研究内容为某型重型数控机床液压模拟加载荷载实验台的设计与分析。针对TK6920重型数控机床给定参数及其加工特点，设计其变载荷实验台机械结构，并进行三维建模并建立实验台液压加载系统。基于Hypermesh软件，进行实验台静载荷和动载荷分析；基于AMESIM 软件，进行液压驱动系统仿真分析。该课题是为企业进行产品开发设计的实际项目，具有预研性与实用性。本实验台系统可以实现基于液压加载系统，输入既定载荷参数，如静载荷或是变载荷（持续规律变化的载荷量）在模拟刀具上输出相应符合要求的载荷的功能；确保实验台具有良好的结构性，在整个加载系统以实验要求的载荷加载运行的过程中，试验台结构需始终保持稳定可靠，而且结构设计尽量紧凑、便于定位与装配。
关键词:液压加载实验台,滚动轴承,模拟刀具,强度分析,液压加载系统设计
Abstract
The content of this paper is the design and analysis of a hydraulic loading system of a certain type of Heavy NC machine tool. In view of the machining features and given parameters of TK6920 heavy NC machine tool, the mechanical structure of the variable load bend will be designed, the 3D model of the structure and the Hydraulic loading system will be established. Based on Hypermesh software, static load and dynamic load will be analyzed. Based on the AMESim, the function of hydraulic simulation system will be analyzed. This is an actual project for an enterprise, which is advanced and practical. Based on the hydraulic loading system which is input given loading parameters such as static load or variable load (a regularly changing load signal), the test bend can output corresponding to meet the requirements of test on the simulation tool. Ensure the test bend has high-performance structural stability during the run time. Also the structure design should be compact and easy to locate and assemble.
Key word:hydraulic loading bend, antifriction bearing, simulation tool, strength analysis, design of hydraulic loading system
目录
摘要（中文）.................................................................................I （英文）.......................................................................................II 第一章绪论 (1)
1.1课题背景与来源 (1)
1.2国内外发展现况 (3)
1.3课题研究内容 (4)
第二章实验台总体方案设计 (6)
2.1试验对象机床的介绍 (6)
2.2方案分析与制定 (7)
2.3本机床在实际加工过程中铣削力的计算与分析 (8)
第三章实验台机械结构设计与分析 (12)
3.1实验台结构说明 (12)
3.2模拟刀具的结构特点与功能实现 (12)
3.3支架强度校核 (15)
第四章液压系统设计与仿真 (19)
4.1液压系统功能介绍 (19)
4.2液压加载系统负载计算与分析 (19)
4.3液压加载系统液压缸工作循环各阶段速度的选定与分析 (20)
4.4加载液压缸参数的确定 (20)
4.5液压缸各工作阶段流量的确定 (24)
4.6液压缸各工作阶段压力的确定 (24)
4.7液压系统图的绘制与工作原理的确定 (25)
4.8液压元件的选型与确定 (27)
4.9 液压系统仿真分析 (28)
第五章结束语 (32)
参考文献 (33)
第一章绪论
1.1课题背景与来源
1.1.1课题背景
我国目前的现状是高档重型数控机床 90%以上来源于国外进口。为了增强国际竞争力，解决我国在发展使用高档重型数控机床过程中目前所面临的核心问题，在国家《高档数控机床与基础制造装备》科技重大专项中，高档数控机床在现代化建设中的重要性得到了高度的体现，反映出了国家对发展高档数控机床产品的重视和信心，也反映出市场的需求以及高档数控机床的发展趋势和方向因此，激烈的市场竞争以及庞大的市场需求对高档数控机床提出了更高的要求。主轴性能好坏被认为是衡量数控机床是否稳定可靠的一项重要指标之一。[1]伺服加载系统是伺服系统的一个重要组成部分,其在工程领域通常也被称为负载模拟器,将经典的自破坏性全实物试验转化为实验室条件下的预测性研究,从而可以达到缩短研制周期、节约研制经费、提高可靠性和成功率的目的[2][3]。所以放眼本课题，针对重型数控机床主轴的变载荷加载试验台的建立对重型数控机床主轴在实际加工中大载荷负载情况的仿真具有高效、真实测试主轴性能的意义。
1.1.2课题来源
齐齐哈尔第二机床厂TK6910型号重型数控镗铣床，为模拟该机床在实际加工过程中，刀具真实的受力情况而需要设计开发出的专用实验台，其可经济有效的模拟机床在实际加工中主轴、刀具的受力情况，为该型号机床寿命评估，强度校验与结构优化等环节提供试验平
台。实验台设计要求有带滚动轴承的模拟刀具，加载方式为液压加载结构。
1.2国内外发展现状
国内外对重型数控机床关于主轴性能测试方面的模拟加载试验台设计的相关文献报告很难查到，但是对于高速电主轴数控加工机床的主轴性能测试的模拟加载试验台建立的文章却有很多，其中涉及的方法也是多种多样，整个设计过程展现的也是比较详尽。这些方案中也有很多东西值得本课题借鉴。
在周训通，等的高速电主轴非接触电磁加载研究[4]中，其采用的是一种电磁加载的方式，主要特点就是非接触式加载，可以适应主轴具有很高转速的加载要求，其试验台结构如图1。文中也介绍了，传统的主轴加载试验有切削力法、转矩转速仪法以及液压加载法。这些方法适用于中低速运转，当高速运转时，会产生剧烈摩擦热、振动和噪声而不能长时间运行，因而达不到预期的实验效果，但液压加载适于中低速运转的主轴实验，这点对本课题具有指导意义。
图1.1 试验台方案结构图
目前国内对主轴的研究主要以有限元分析、建模仿真为主，大多数的动态测试方法均为空载运行实验和部分的静态载荷运行实验。重庆大学的康辉民等使用电涡流测功机对电主轴进行了扭矩加载，并提出使用伺服电机通过减速机构进行径向加载，但是并没有解决动态加载的难题，北京机床所使用气缸对主轴进行轴向力和径向力的加载，以模拟主轴加工时的真实受力状况。[5]针对以上的情况，吉林大学的侯雨辰也研制出电磁非接触式与轴承接触式的混合加载试验台，可以综合考虑主轴同时受径向载荷和轴向载荷的实际负载情况。在吉林大学王凯的高速电主轴电液伺服加载的可靠性试验台研制一文中[6], 提出了一种以电液伺服系统和电力测功机作为加载装置的高速电主轴可靠性试验方案，搭建了高速电主轴可靠性试验台，试验台总体结构示意图，见图1.2。其中应用电液伺服的主轴载荷加载方式，并设计出电液伺服机床主轴模拟加载试验台的模型，提出的一种液压施载到轴承上继而传到主轴上的液压加载结构，对本课题的研究很有参考价值。以下对该方案进行具体分析并与本课题需
图1.2试验台总体结构示意图
要设计的液压加载试验台方案进行对比，以摄取更好的符合本课题重型数控机床试验台的设计方法。图1.3为该试验台支架示意图。试验支架固定在地平铁上，电主轴由抱夹机构所夹持，其支撑机构为刚度非常大的垫板和垫铁。抱夹机构和垫板作为不同型号主轴装配的过渡件，垫铁靠磨削来调整高度。轴承单元装配图如图1.4所示，一对角接触球轴承正装在加载棒上，两轴承
图1.3试验台支架示意图图1.4轴承单元装配图内圈之间有一套筒。两轴承的内圈分别被轴肩和圆螺母限制并进行定位，而外圈则被端盖和轴承套限制。实际工作时，加载棒所受轴向力从右向左施加在轴承套的右端面上，轴承套传递给右侧轴承的外圈，再由内圈通过套筒传递给左侧轴承，最终传递到加载棒上。图1.5展示的为该系统的液压加载装置（该文中称为作动器）电液伺服作动器的底端有铰链 10铰接在液压支座 1 上，作动器水平放置，通过支撑架2进行支撑。作动器底端可通过铰链上下自由转动，同时加载杆3的前端做成半球形，与加载杆接触的轴承套做成半球形凹槽，这样作动器就成为一个二力杆，可以自动调节动作误差，使加载力一直作用在主轴轴线。油缸上装有位移传感器 9，可实时检测活塞位置，进行闭环控制。作动器前段安装有弹性装置5，通过计算得知弹性装置使加载效果更好。力传感器 4 可以测量实际加载力的大小，起到监控和保护的作用。
图1.5 液压加载装置（作动器）
通过对该方案的分析，可以借鉴学习的方面：
1)液压加载执行元件的设计思路与细节。最关键的就是需要考虑与承载结构接触面的处理，该试验台将加载执行元件构成二力杆的方法，可以自动调节误差，避免试验台工作中主轴变形所带来的加载不稳定现象，这种设计方法值得借鉴；
2)轴承单元承载结构的设计。该文提供了详细的轴承单元承载的工作原理与完整的结构设计过程，包括对轴承的可靠性校核。其采用一对角接触球轴承进行轴向力与径向力的承载，虽然可能无法满足本课题的加载要求，但仍然提供了可以应用到本课题加载装置设计的一种思
路；
3)该试验台实验对象为高速电主轴，所受载荷较小，所以其轴承承载单元与液压加载装置位置相对分散，这在大载荷加载过程中将提高不稳定性；
4)该方案中试验台总体结构过于分散，结构也相对复杂，其灵活性较差，安装调试复杂，不适于固定、无法随意调整姿态的重型数控机床主轴的模拟加载实验。
在本课题试验台设计中，需尽量将液压加载装置与轴承承载装置设计装配在一起，使试验台结构紧凑、便于移动，充分利用重型数控机床主轴可以在不拆卸情况下在进给运动方向上的移动进行定位的思路进行模拟加载试验台的设计。
他的这套实验台总体方案的设计过程可归纳为：对所研究电主轴进行了受力分析，计算出主轴所受最大静态力和扭矩；根据切削力频域波形图，分析出主轴工作时所受动态力大小及频率，为设计加载装置提供依据。建立了电液伺服系统的数学模型，使用奈奎斯特判据和伯德图分析了系统稳定性。通过增加阻尼环节，对加载系统的稳定性进行了优化。对试验台机械部分使用 Ansys 进行了强度校核，对设计的轴承进行了寿命分析。虽然本课题中的实验对象为重型数控镗铣床主轴，其加工对象庞大，主轴转速较慢，所受载荷很大，但主轴受力分析、试验台结构设计与加载系统的建立都是相似的，因此其中介绍的设计方法与设计过程是很值得借鉴的。
目前，国外有几家大型的从事高速电主轴生产研发的企业，如：德国西门子公司，GMN 公司、瑞士 IBAG 公司、美国 Setco 公司、意大利 FAEMAT 公司、Omlet公司等，他们所生产的电主轴转速高、功率大、加工精密，对于高速电主轴的设计研发均处于领先位置，瑞士米克朗公司生产的机床可配备转速达 60000r/min的电主轴，而国外用于加工中心的电主轴，实际上最高转速已经达到 75000r/min了。在对高速电主轴的相关技术方面，我国也落后于发达国家，如：国外已经普遍采用油气润滑技术，减少了主轴在高速运转时的磨损，也达到了节能环保的目的[5]。国外对于重型数控机床的相关文献很少,连相关测试的文章都难以找到。但关于高速数控加工机床在国外的发展情况也可以映射出国内重型机床领域也有许多方面需要努力提高的。
1.3课题研究内容
1.3.1研究方向
本课题的研究方向是模拟对某重型数控机床主轴在实际加工过程中所受载荷的变载荷加载试验台的研制，主要涉及试验台结构的设计与建模，校验分析试验台可靠性，液压加载系统的设计与仿真，即软件内通过设计好的液压系统原理实现变载荷参数的输入输出。
1.3.2研究内容
针对企业某型重型数控机床给定参数及其加工特点，设计其变载荷实验台机械结构，并进行三维建模。建立实验台液压驱动系统。基于Hypermesh软件，进行实验台静载荷和动
载荷分析；基于AMESIM 软件，进行液压驱动系统仿真分析。该课题是为企业进行产品开
发设计的实际项目，具有预研性与实用性。
图1.5展示的是本课题所涉及的某重型数控机床的整体实物，本课题的任务是对其主轴部分的模拟加载试验台的设计与优化。
图1.5 TK6920重型数控落地镗铣床实物图图1.6机床主轴部分实物图图1.6展示的是本课题所研制某重型数控机床液压加载试验台的实验加载对象，机床主轴即突出圆柱部分。实际加工过程中，主轴是通过吸持住刀柄（刀柄上加装刀具）这个单独构件来进行加工。
1.3.3系统功能
本课题完成的某重型数控机床主轴的变载荷加载试验台装置，应该可以体现机床主轴在实际工况下受载荷的情况。本试验台具体的系统功能如下：
1）实现基于液压加载系统，输入既定载荷参数，如静载荷或是变载荷（持续规律变化的载荷量）在主轴上输出相应符合要求的载荷类型的功能；
2）实现模拟在实际加工过程中主轴所受载荷情况的功能，即轴向载荷与径向载荷的大小、方向与载荷施加位置。
3）具有良好的试验台结构，在整个加载系统以实验要求的载荷形式加载运行的过程中，试验台结构需始终保持稳定可靠，无论是在静载荷加载还是变载荷加载情况下。
4）具有不破坏实验对象的加载方式与结构，方便实验对象的装配与定位。
第二章实验台总体方案设计
2.1试验对象机床介绍
2.1.1本大型数控落地镗铣床的背景介绍
数控落地镗铣床是用途较为广泛的重型机床，本机床有足够的功率和刚性，能满足铣削的要求，又有较高的精度，能满足镗削要求，所以本机床适用于对大型零件进行平面铣削和镗削加工。镗轴和铣轴装在能作轴向移动的方滑枕里，在方滑枕前端面还可安装各种附件(如垂直铣头、万能铣头、伸长铣头、平旋盘等，根据特殊订货供应)，因此，采用本机床加工重量大、形状复杂的零件，能在一次装夹内完成多种工序。如果与回转工作台配合使用，则其工艺范围能进一步扩大。是能源、军工、船舶、电力、核工业、交通、橡胶、矿业、冶金、重型机械等国家重点行业所需的关键设备。
2.1.2机床相关参数
镗轴直径 200毫米
铣轴端部直径 320毫米
滑枕尺寸(宽×高) 480×520
镗轴锥孔 ISO-60
镗轴行程 1200毫米
滑枕行程 1200毫米
镗轴与滑枕总行程 2400毫米
主轴箱行程 4500毫米
立柱行程 13000毫米
主轴中心线至平台工作面距离 560-5060毫米
主轴转速范围(无级) 3.15-800转/分
镗轴进给范围(无级) 1-3000毫米/分
滑枕进给范围(无级) 1-3000毫米/分
主轴箱进给范围(无级) 1-6000毫米/分
主轴箱快速移动速度 6000毫米/分
主传动电机 1PH7 224 71千瓦
镗轴进给电机 1FT6 105 8AB-71（41牛.米1500转/分）
滑枕进给电机 1FT6 105 8AB-71（41牛.米1500转/分）
主轴箱进给电机 1FT6 136-6AC71（74牛.米2000转/分）
立柱进给电机 1FT6 136-6AC71（74牛.米2000转/分）
机床重量(不包括平台、回转台) 132 吨
机床外形尺寸(长×宽×高) 20580×4298×9965毫米本实验台设计主要需要模拟刀具直径130mm以设计一系列轴上零件，还有主轴中心线至平台工作面的距离560-5060mm，已考虑实验台与机床装配的设计。还有功率-转速图与扭矩-转速图以计算铣削力。
2.2方案分析与制定
2.2.1设计思路与步骤
根据给定数据的要求（主轴承受载荷数值：轴向力、径向力大小），进行受力分析，
确定受力位置与载荷谱。根据载荷谱，设计出相应的液压加载系统原理图。进行试验台结构设计，构思的液压加载试验台总体设计见图2-1，设计原则：
●保证液压加载位置与主轴实际工况下受力情况相同；
●保证施载对象在加载过程中的定位精度；
●便于安装、拆解（液压加载装置、承载轴承、施载对象）；
●结构尽量紧凑、小型；
然后对试验台关键结构进行校验，保证其在加载过程中的稳定性与强度。
1,2-液压加载单元3-模拟刀具4-模拟刀具轴承单元5定位支撑单元
图2-1 实验台总体设计图
2.2.2实验方案中的重点
●轴承的选型与装配方式的设计。本课题中轴承元件尤为重要，因为液压加载装置将载荷
施加在轴承外圈上，通过滚动体、轴承内圈进而将载荷传到施载对象上，完成模拟加载的实验要求。因此轴承的选型与装配需要综合考虑施载对象依据实际工况分析出的受力位置、施载对象的几何参数（受力位置的直径、形状等）以及实验要求的载荷谱情况（静载荷和动载荷的大小）。
●试验台关键结构的可靠性校验。试验台关键结构的可靠性直接影响到载荷加载过程的稳
定性，经过优化校验的试验台结构可以保证整个系统具有良好的工作性能，达到加载实验的要求。
●试验台结构设计要合理，可以实现装配方便、对施载对象定位精确的要求。
2.2.3试验方案中的难点：
●轴承元件的可靠性分析。由于对重型数控机床的大载荷模拟加载试验台的相关资料很少，
本课题运用的液压加载系统中滚动轴承将承受大载荷状况的分析与具体设计，没有什么
参考资料，因此需要独自考虑在轴承设计过程中出现的各种情况。校验过程中，对轴承
元件受载情况的分析与在Ansys 中具体的有限元划分手法也需要研究完成。
液压加载系统的设计。由于对液压系统设计方面接触较少，而且需要自学AMESim 液压
系统设计软件，因此液压加载系统原理的确定也需要仔细研究。
2.3本重型落地镗铣床在实际加工过程中铣削力的计算与分析
2.3.1 本重型落地镗铣床最大铣削力的计算与分析
根据机床说明书给出的功率-转速图2-2和扭矩-转速图2-3，计算最大的铣削力。
图2-2功率-转速图
图2-3扭矩-转速图 由图2-2和图2-3可以看出，此款机床的主轴转速为n=67.5r/min 时对应的最大功率为
P=71kw ，对应的最大扭矩为T=10050N ·m 。已知镗轴端部的直径为D=200mm ，主传动链的机
械效率为η=0.8。
根据公式 60Dn
v π= ………………………… (1.1)
可得
v P F η=………………………………(1.2)
N v P F s m s mm v t 803967065
.010718.0/7065.0/5.706605.7620014.33=??====??=
η
由于通过公式(1.1)和(1.2)计算得到的铣削力t F 是圆周切削力,在分析受力时,需要对
其进行分解,因此根据机械加工工艺手册，铣削力即通过公式计算得到的最大圆周切削力,
可以分解为三个方向的铣削分力，分别是主切削力、背向力和进给力，铣削力分解见图2-4,
其符号和方向如表2-1所示
表2-1 铣削力各分力说明
图2-4 端铣时铣削力的分解图
查阅相关手册可知,各铣削分力与圆周铣削力之间具有经验比值关系,见下表2-2
表2-2各铣削分力与圆周力的比值
由表中可以看出,三个分力与铣削力的比值在不同的加工情况下如,切削深度、铣削方式、
铣削方式等的不同，其比值也不尽相同。由于本课题涉及的重型立式镗铣床的布置为主轴箱
横置，其加工方式主要为端铣与镗孔，因此估算时采用对称端铣的方式，故可知各分力的经
验比值为：
)5.1()95.0~85.0(/)
4.1()5
5.0~5.0(/)
3.1()
4.0~3.0(/??????????????????=???????????????????=?????????????????????=t
z t y t x F F F F F F x F 即H P 表示为进给力；y F 即X P 表示为背向力；z F 即V P 表示为主切削力。
所以得到： N N F F t x 4.32158)80396
4.0(4.0=?== N N F F t y 8.44217)80396
55.0(55.0=?== N N F F t z 2.76376)80396
95.0(95.0=?== 由于主切削力z F 与 进给力x F 的方向都垂直于铣刀主轴轴线，因此在不改变加载实验
要求的前提下，为了简化加载装置的设计结构，可以将主切削力z F 和进给力x F 这两个矢量
力合成为一个垂直于主轴轴线的力R F ，可以称之为径向合力R F 。
因此通过矢量合成可得力 ： N F F F x z R 3.828704.321582.763762222=+=+=
背向力y F 与主轴轴线相平行，可以用作主轴承受的轴向力A F ，即：
N F F y A 8.44217
== 综上可得:
加载实验主要的基本参数(加载力)为:
?
??==N F N F A R 8.442173.82870轴向力径向力 2.3.2径向加载变载荷的确定
经与机床设计人员与实验台研究人员的交流，确定径向输出的变载荷为最大径向力的
0.3、0.5、0.7、1倍的一个阶梯波循环，即：
()......3.0,5.0,7.0,,7.0,5.0,3.0R R R R R R R Rx F F F F F F F F F =，时间间隔定为2s 。
这样的一个阶梯波形图见图2-5，可以基本反映本重型数控落地镗铣床在进行实际加工
时，径向上产生的变载荷情况。
图2-5 径向变载荷加载图
第三章实验台机械结构设计
3.1实验台结构说明
由初步方案结构细化计算与设计的液压加载实验台，见图3-1主要结构包括模拟刀具、径向与轴向加载液压缸，实验台支架，定位板等。以下将说明本实验台的工作原理。
1,6-液压缸2,5-加载接头3,4-加载法兰7-模拟刀具9-定位板垫板10-定位板
图3-1液压加载实验台总装结构图
在装配好液压缸、加载接头、定位板垫板后，实验台支架通过螺栓固定在地平铁或是地面上，再将定位板放入定位垫板中，模拟刀具放入定位板中，此时模拟刀具加载棒的水平度很好，调整机床主轴箱及其滑枕位置，将刀具一头装入主轴。待装配完毕，模拟刀具与机床一体，抽出实验台定位板，此时加载接头与加载法兰的球面同心度很高，这样就可以开始液压加载系统的工作了。
3.2模拟刀具的结构特点与功能实现
模拟刀具是本实验台的一个关键结构，其主要功能是模拟实际加工中刀具的旋转，但模拟刀具的外壳相对液压加载系统是静止的，因此液压加载系统通过模拟刀具外壳上的受载法兰进行对旋转着的模拟刀具的加载实验。
3.2.1模拟刀具结构特点说明
如图3-2所示，模拟刀具主要由加载棒、一对角接触球轴承，分油盘，模拟刀具外壳，加载法兰座，密封端盖，轴承档圈等结构组成。加载棒按照机床主轴铣头的尺寸进行设计，便于铣削力的计算与提高加载试验的仿真性，一对角接触球轴承安装在加载帮的最端部，最大程度的模拟刀具加工时的受力位置。端盖、档圈装配在模拟刀具外壳中对轴承进行定位与固定，以使加载过程稳定可靠。分油盘有注油孔，可供轴承日常保养使用。加载法兰通过螺栓固接在外壳的安装法兰安装座上，液压缸活塞杆有加载接头，在加载过程中加载法兰通过球
面接触受载，传递载荷到加载棒上，完成载荷加载的实验。
1-轴承左档圈2，7-加载法兰3-左轴承内圈档圈4-左挡板带法兰安装座5-外壳6，11-角接
触球轴承8-分油盘9-堵油塞10-轴承档圈12-右挡板13-油封挡板14-加载棒
图3-2 模拟刀具结构图
3.2.2轴承寿命分析
滚动轴承的寿命是指轴承的材料发生疲劳点蚀前所用的转数或一定转速下运转小时数。
轴承的寿命与其工作环境和受力状况有着直接的关系，轴承基本额定寿命为：
（3.1）
由于本液压加载实验台模拟刀具选用的为一组面对面安装的NACHI 7226BDT 角接触球
轴承轴承，在实验台实际运行时，其既承受径向加载系统施加的径向力，同时又承受着轴向
液压加载系统施加的轴向力。因此本实验台这对轴承存在派生轴向力，在计算其寿命时需要
计算当量动载荷，以进行轴承的寿命分析。
)(a r p YF XF f P +=………………………(3.2)
式中， X -径向动载荷系数，根据径向载荷和轴向载荷，可查的X =1
Y -轴向动载荷系数, 根据径向载荷和轴向载荷，可查的Y =0
r F -轴承承受的径向载荷
a F -轴承承受的轴向载荷，
p f -经验而定的载荷系数，本实验台模拟刀具中的这对轴承主要承受可控制的
径向和轴向的载荷加载，但承载载荷较大，因此考虑这对可以承受中等冲击载荷，p f =1.2~
1.8，故取p f =1.2。
按式（3.1）和（3.2）计算轴承的当量动载荷以计算轴承寿命，需要先对轴承进行受力
分析，确定派生轴向力，综合派生轴向力，外界施加的轴向力等分析出轴承组整体的轴向受
载方向，计算轴向载荷的大小。
对轴承组的受力分析见图3.2，需要解释的是，图中1S F 、2S F 为承内部因径向力引起
的派生轴向力。
图3.2轴承受力分析图
由前文知，?
??==N F N F A R 8.442173.82870轴向力径向力 每个轴承承受的径向载荷：N F F F R r r 414352
3.82870221==== 由于本实验台所选轴承的接触角为40度，因此r s F F 1
4.1=因此可以计算出两轴承的
派生轴向力为：
1S F =2S F =N 472364143514.1=?
根据轴承轴向受力的平衡公式:S S A S F F F F ?+=+21
左侧轴承承受轴向载荷:N F F S a 47236
11== 右侧轴承承受轴向载荷：N F F F F F A S s a 914548.44217
47236122=+=+=?+= 由于两个轴承型号相同，性能也一样，因此取承受载荷最大的右侧轴承进行寿命计算。
右侧轴承承受载荷为：?
??==N F N F a r 914544143522轴向载荷径向载荷 所以)14.1(2.241435
9145422e F F r a >==，由于所选轴承为接触角40度的角接触球轴承，所以e 取1.14。查表取57.0,35.0==Y X 。
因此，将上述计算分析的数据代入式3.2
N YF XF f P a r p 79957)9145457.04143535.0(2.1)(=?+??=+=
再代入式3.1
h P C n L h 12790799572980005.67601060103
636=??
? ???=??? ??= 按照每日工作8小时,利用率一般的机械装备推荐的预计寿命为12000h 以上来考虑,本
实验台选用的NACHI7226BDT 型角接触球轴承的寿命符合要求,其动载荷性能亦满足试验加
载的要求。 3.3支架的强度校核
3.3.1计算校核
由于径向加载液压缸安装固定的支架,可以考虑为一个截面为矩形的悬臂梁,一旦其在
实验台工作时失效折断,就会导致整个实验台损坏,无法正常工作,因此径向加载支架结构的
强度校验在整个实验台支架中显得最为重要。
实验台支架结构图3.3中径向加载液压缸支架长319.5mm ，宽160mm ，高447mm ，材料
为Q235,最大正应力为MPa 235][=σ。在径向液压缸加载工作时，取液压缸活塞杆中心位
置沿加载方向即竖直方向投影到支架的位置为径向支架的受力点。
图3.3 实验台支架结构图
对径向加载支架的承载能力进行校核,根据材料力学相关理论,当梁的跨度远大于其截
面高度时,最大正应力远大于最大切应力，因此细长梁的强度由弯曲正应力控制。在校核反
力架时,只需要校核横梁的最大弯曲正应力即可。由前文所述，本实验台径向加载支架可以
简化为一悬臂梁，见图3.4。由此可知A 截面的弯矩为r B F M 212=，又知B 截面弯矩为O ，
从而作弯矩图，如图3.5所示。最大弯矩在A 截面处。一般情况下,最大正应力max σ在弯矩
最大的平面上,且离中性轴最远的位置。又因最大正应力与截面形状和尺寸有关见图3.6。
图3.4 简化支架受力图
图3.5 径向加载支架弯矩图
图3.6 径向加载支架截面示意图
所以，通过以上分析根据截面A 的尺寸求出：43368600003516012/mm bh I z =?==
W 称为抗弯截面系数，它与截面的稽核形状有 关。由于截面为高为35、宽为160的
矩形，所以 33920002
/3568600002/m h I W z ===。 最大的弯曲应力为：
][8.44/8.44/)392000
3.82870212(22max max σσ<==?==MPa mm N mm N W M 从以上结果可以看出，本实验台径向加载支架的强度满足条件，并且具有较大的安全储
备，可以很好的保证实验台加载工作的正常运行。
3.3.2 hypermesh 有限元分析校核
如图3.7和图3.8对加载支架进行网格化分，从图3.7中可以看出对在计算分析得的危
险截面进行了细化网格处理，使软件分析更加精确。
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。
数控车床应用与发展前景 摘要 随着计算机技术的高速发展,现代制造技术不断推陈出新。在现代制造系统中,数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现自动化、集成化、智能化、起着举足轻重的作用。 数控加工作为一种高效率高精度的生产方式,尤其就是形状复杂精度要求很高的模具制造行业,以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其她各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程,必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来。
目录 摘要 前言 第一章数控车床的基本组成与工作原理1、1 任务准备 1、1、1 机床结构 1、2 工作原理 1、3 数控车床的分类 1、4 数控车床的性能指标 1、5 数控车床的特点 第二章数控车床编程与操作 2、1 数控车床概述 2、1、1数控车床的组成 2、1、2数控车床的机械构成 2、1、3数控系统 2、1、4数控车床的特点 2、1、5数控车床的分类 2、1、6数控车床(CJK6153)的主要技术 2、1、7数控车床(CJK6153)的润滑 2、2 数控车床的编程方法 2、2、1设定数控车床的机床坐标系
2、2、2设定数控车床的工件坐标系 第三章数控车床加工工艺分析 3、1 零件图样分析 3、2 工艺分析 3、3 车孔的关键技术 3、4 解决排屑问题 3、5 加工方法 第四章当前数控机床技术发展趋势 4、1 就是精密加工技术有所突破 4、2 就是技术集成与技术复合趋势明显 结束语语 参考文献 致谢 前言 高速加工技术发展迅速,在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论与先进的驱动技术,优化机床结构,采用高性能功能部件,移动部件轻量化,减少运动惯性。在刀具材料与结构的支持下,从单一的刀具切削高速加工,发展到机床加工全面高速化,如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转;快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米与超过百米;换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下,换刀速
在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的之一本文主要针对2010年山东省数控大赛数控车零件1行CNC加工，采用Fanuc系统对零件进行数控编程加工。首先是对工件进行加工工序的确定，并且进行工艺分析，装夹方式的选择，切削用量的确定。再对刀具了选择。然后就工艺路线进行编程加工。 当前数控加工的重点发展方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性、热稳定性、高可靠性、网络化以及与之配套的控制系统，最重要的是模具三维型面加工特别注重机床的动态性能国内已有一些公司引进了高速铣床，并开始应用。国内机床厂陆续开发出一些准高速的铣床，并正开 发高速加工机床。 数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事 件，推动了自动化的发展。 数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备,是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要。
The abstract in the digitization technique of manufacture, the computer numerical control technology and the numerical control programming technology is a most important this article mainly aims at in 2010 the Shandong Province numerical control big game numerical control vehicle components 1 line of CNC processing, uses the Fanuc system to carry on the numerical control programming processing to the components.First is carries on the processing working procedure to the work piece the determination, and carries on the craft analysis, the attire clamps the way the choice, the cutting specifications determination.Again to cutting tool choice.Then carries on the programming processing on the craft route. The current numerical control processing prioritize direction is does not have chart production, single unit high accuracy parallel processing, few person nobody melts the processing, this request numerical control engine bed can satisfy high speed, the high dynamic precision, the high rigidity, the thermostability, the redundant reliability, the network as well as with it necessary control system, most importantly the mold three dimensional profile processing paid great attention to the engine bed the dynamic
毕业设计任务书 毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造
内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。 技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。 工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。 软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件） 指导教师（签字）：年月日
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生 和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。 关键词：机床, 数控机床, 伺服进给系统, 单片机
1．前言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 数控机床和数控技术 (1) 1.3 数控机床的特点 (2) 1.4 数控机床的发展 (3) 2．总体方案的设计 (4) 2.1 设计任务与要求 (4) 2.1.1 课程设计的目的 (4) 2.1.2 课程设计的主要技术参数 (4) 2.2.3 课程设计的内容 (5) 2.2.4 课程设计的要求 (5) 2.2.5 课程设计的图纸 (5) 2.2 总体方案的设计 (5) 2.2.1 数控系统运动方式的确定 (5) 2.2.2 伺服进给系统的改造设计 (6) 2.2.3 数控系统的硬件电路设计 (6) 3．伺服进给系统的计算 (8) 3.1 确定系统脉冲当量 (8) 3.2 切削力的计算 (8) 3.2.1 纵车外圆 (8) 3.2.2 横切端面 (8) 3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 3.3.1 纵向进给丝杠 (9) 3.3.2 横向进给丝杠......................................... .11 3.3.3 纵向和横向滚珠丝杠螺母副几何参数..................... .14
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
数控机床毕业论文
数控车床应用与发展前景 摘要 随着计算机技术的高速发展，现代制造技术不断推陈出新。在现代制造系统中，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现自动化、集成化、智能化、起着举足轻重的作用。 数控加工作为一种高效率高精度的生产方式，尤其是形状复杂精度要求很高的模具制造行业，以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其他各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程，必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来。
目录 摘要 前言 第一章数控车床的基本组成和工作原理1.1 任务准备 1.1.1 机床结构 1.2 工作原理 1.3 数控车床的分类 1.4 数控车床的性能指标 1.5 数控车床的特点 第二章数控车床编程与操作 2.1 数控车床概述 2.1.1数控车床的组成 2.1.2数控车床的机械构成 2.1.3数控系统 2.1.4数控车床的特点 2.1.5数控车床的分类 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 2.2 数控车床的编程方法 2.2.1设定数控车床的机床坐标系
2.2.2设定数控车床的工件坐标系第三章数控车床加工工艺分析 3.1 零件图样分析 3.2 工艺分析 3.3 车孔的关键技术 3.4 解决排屑问题 3.5 加工方法 第四章当前数控机床技术发展趋势4.1 是精密加工技术有所突破 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显结束语语 参考文献 致谢
辽宁建筑职业学院机械工程系 毕业论文 题目： 班级： 姓名： 学号：
目录 目录 (1) 摘要 (2) 一、绪论 (4) 二、数控机床概述 (4) （一）数控机的简介 (4) （二）数控机床的组成 (5) （三）数控技术的特点 (5) （四）数控机床的主要技术指标 (6) （五）数控机床使用中应注意的事项 (7) 三、数控机床各部故障分析及维修 (8) （一）数控机床主轴伺服系统故障检查及维修 (8) （二）机床PLC初始故障的诊断 (8) （三）数控设备检测元件故障及维修 (9) （四）数控机床加工精度异常故障及维修 (9) 四、数控机床的保养及维护 (9) （一）数控机床的保养知识 (10) （二）数控机床系统的维护 (11) （三）机械部件的维护 (12) 五、结论 (12) 参考文献 (14)
论文题目：附图：
摘要 机械制造业是国民经济的支柱产业，可以说，没有发达的制造业，就不可能有国家的真正繁荣和富强。而机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要指标之一。制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分，其核心是数控技术。数控技术是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现及所带来得巨大效益，已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。数控维修技术不仅是保障数控机床正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，它已经成为一门专门的学科。同时也表明，数控维修技术是制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志。论文主要研究了根据数控机床的特点，数控机床常见的故障及诊断方法，数控机床的保养知识和讲解了数控车床的维修方法与注意的事项。研究结果表明：数控加工在当前制造行业中占据着主导地位，在各行各业中都有他的出现，它的发展将带动制造业的飞速发展，同时也将影响社会的发展进程。 因此，做好数控设备的维护工作，提高数控设备的维修效率，是现代制造业的—项重要工作本文的特色在于：通过分析数控机床的维修维护，提高了加工效率，最终为企业带来了效益。 关键词：数控技术；数控机床；常见故障；诊断方法；维修方法
基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文_(2)[1]
摘要 数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。 本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。 根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。 本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。 关键词：PLC控制，数控车床，梯形图
目录 第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11)
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
西安铁路职业技术学院毕业设计 数控机床加工与操作方法 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师：
数控机床加工与操作方法 摘要 数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。 本论文主要介绍数控机定义，数控机床初学者要求，机床加工前准备工作， 数控机床程序指令，数控机床对刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，机床加工几何精度要求， 数控机床的优点和缺点，数控机床与计算机实现自动技术，机床维修和生产安全要求。关键词：数控技术概念；加工方法；分类；刀具补偿；
西安铁路职业技术学院毕业设计 目录 摘要.................................................................. I 目录................................................................. II 一、数控技术的概念与特点 (1) 二、数控机床加工前的准备要求 (3) 2.1数控机床的初学者要求 (5) 2.2数控技术常用术语大全 (6) 2.3数控机床工作原理和结构简介 (9) 2.4 数控机床加工特点 (10) 2.5 数控机床的操作方法 (13) 2.6 数控车床是怎样操作的 (18) 三、数控机床产生几何误差的因素 (22) 3.1 普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起 (22) 3.2几何误差补偿技术 (23) 四、计算机数控系统 (24) 五、数控机床的分类与发展 (26) 5.1数控机床分类 (26) 5.2数控机床发展 (27) 六、数控机床维修中应注意的事项 (28) 七、数控加工安全规则 (29) 结论 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32)
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。
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
毕业设计说明书 （格式） 课题名称 系别 专业 班级 姓名 学号 指导教师
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。 本文根据数控机床的特点。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。 关键词工艺分析加工方案进给路线控制尺寸
第1章前言 第2章工艺方案的分析 2.1 零件图 2.2 零件图分析 2.3 零件技术要求分析 2.4 确定加工方法 2.5 确定加工方案 第3章工件的装夹 3.1 定位基准的选择 3.2 定位基准选择的原则 3.3 确定零件的定位基准 3.4 装夹方式的选择 3.5 数控车床常用的装夹方式 3.6 确定合理装夹方式 第4章刀具及切削用量 4.1 选择数控刀具的原则 4.2 选择数控车削刀具 4.3 设置刀点和换刀点 4.4 确定切削用量 第5章轴类零件的加工
5.1 轴类零件加工工艺分析 5.2 轴类零件加工工艺 5.3 加工坐标系设置 5.4 保证加工精度方法 第6章数控加工程序 第6章结束语 第7章致谢词 参考文献
经济型数控车床的改造设 计毕业论文 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1.前言 (4) 2.数控车床设计概述 (6) 3.进给伺服系统概述 (9) 4.横向进给系统的设计计算 (11) 4.1主切削力及其切削分力计算 (11) 4.2导轨摩擦力的计算 (11) 4.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (12) 4.4确定进给传动链的传动比i和传动级数 (12) 4.5滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (13) 4.6滚珠丝杠螺母副承载能力校核 (15) 4.7计算机械传动的刚度 (16) 4.8驱动电机的选型与计算 (18) 4.9机械传动系统的动态分析 (23)
4.10机械传动系统的误差计算与分析 (23) 4.11确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (25) 5.进给系统的结构设计 (25) 5.1滚珠丝杠螺母副的设计 (25) 5.2齿轮传动副的设计 (27) 5.3齿轮箱的设计 (29) 5.4床身及导轨 (31) 5.5中间轴的设计 (34) 5.6轴承端盖的设计 (36) 总结与体会 (39) 致谢词 (40) 参考文献 (41) 1.前言
我国目前机床总量580余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的数控化率仅为6％。这些机床中,役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性： （1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 （2）可以实现加工的柔性自动化，从而效率比传统机床提高3～7倍。 （3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。 （4）可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
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。
中文摘要 科学技术的飞速发展改变了世界，也改变了人类的生活，作为新世纪的大学生，应站在时代的前列，掌握现代科学技术知识，调整自已的知识结构和能力。数控知识不仅是一种技能，而且能培养学生的自学能力，和对知识的向往，更加方便了广大用户对数控任务的处理，提高了工作的效率，这给人们带来了很大的方便。 关键词：工序划分，刀具选择，图样分析
目录 第一章引言 (1) 第二章数控机床的组成和工作原理 (2) 1.1数控机床的组成和工作原理 (2) 1.2数控车床编程加工方案确定 (2) 1.2.1确定加工方案的原则 (2) 1.2.5走刀路线最短 (3) 第三章坐标系的设定 (4) 3.1 机床坐标系 (4) 3.2工作坐标系的设定 (5) 3.3确定刀具起始点的坐标值 (5) 第四章：分析零件图样 (5) 4.1合理确定走刀路线，并使其最短 (6) 4.2合理调用G命令使程序段最少 (7) 第五章合理安排“回零”路线 (8) 5.1合理选择切削用量 (8) 第六章编程中细节问题处理 (9) 6.1、注意G04的合理使用 (9) 6.2粗精加工分开编程 (9) 结论 (10) 参考文献 (11)
引言 随着制造业的快速发展，各种数控机床的精确性、柔性、可靠性、集成性和宜人性等各方面性能越来越完善，它在自动化加工领域中的占有率也越来越高。数控机床的应用已渗透到机械制造业的各个领域。数控加工越来越普及，企业对数控加工高技能人才的需求也越来越大。国家现在大力培养数控技能人才，要求能迅速掌握数控机床的操作技能。而在数控机床操作中，程序始终贯穿整个零件的加工过程。由于每个人的加工方法不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率，因此对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。本文将从确定走刀路线、选择合适的G 命令等细节出发,分析在数控车削中程序的编制方法以及注意点。
XXXXXXX大学 2011 届本科毕业论文（设计） 论文题目：数控机床的发展与趋势 学生姓名： XXXX 所在院系：XXXXXX 所学专业：XXXXXX 导师姓名： XXXXX 完成时间： 2010 年 X 月 XX 日 摘要 数控机床集计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电 一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。 本文主要讲述了数控机床国内外的发展概况，现代数控技术的发展趋势。介绍了数控机床的特点，组成与分类，并介绍了可编程控制器（PLC）在数控机床中的应用。重点介绍了磨 床的概况，以及现代数控磨床的特点，并用PLC进行了对自动磨床电气系统的改造。 本文在编写过程中，参阅了同行的教材，资料和文献，得到了许多帮助，在此谨致谢意。 关键词：发展趋势组成分类概述结构功能PLC改造 Abstract The numerical control engine bed collection computer technology, the electronic technology, the automatic control technology, the sensing survey, the machine manufacture, is the typical integration of machinery product.It ’s development and the application founded the manufacturing industry new times,changed the manufacturing industry production method, the industrial structure,manages the way, caused the world manufacturing industry the pattern to have changed. This article mainly narrated the numerical control engine bed domestic and foreign
吉林工业职业技术学院 学生毕业设计（论文）报告 系别：化工机械系 专业：数控技术 班号：3101 学生姓名：阴向明 学生学号：21 设计（论文）题目：传动轴数控加工工艺设计指导教师：邵永录 设计地点：吉林工业职业技术学院起迄日期：2013.4.24～2013.5.8
毕业设计（论文）任务书 专业数控技术班级 3101 姓名阴向明 一、课题名称：传动轴加工工艺设计 二、主要技术指标：1 大批量生产 2 Ф60和Ф32轴段公差等级较高分别要达到6级和7级公差。 3 Ф32Ф60轴段表面粗糙度要求较高要达到1.6。 4 Ф60的轴心线相对于Ф32的轴心线的同轴度公差为Ф0.03。 三、工作内容和要求：1零件图分析 2 结构与工艺分析 3 数控加工工艺过程卡片和工序卡片 4 零件图一张轴的三维造型 四、主要参考文献： [1]李志华主编.数控加工工艺与装备[M].第一版本.出版地：清华大学出版社，2006 [2]孙学强主编.机械加工技术[M]. 第一版本.出版地：机械工业出版社，2007 [3]赵长旭主编.数控加工工艺西安[M]. 第一版本.出版地：电子科技大学出版社，2009 [4]宋书善主编.数控加工工艺[M]. 第一版本.出版地：电子科大出版社,2008 [5]王凡主编.实用机械制造工艺设计手册[M]. 第一版本.出版地：机械工业出版社,2008 [6]邱坤主编.MasterCAM数控自动编程[M]. 第一版本.出版地：中国林业出版社 ,2007 学生（签名）年月日 指导教师（签名）年月日 教研室主任（签名）年月日 系主任（签名）年月日
毕业设计（论文）开题报告