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XK6132数控铣床总体及主运动传动系统设计

XK6132数控铣床总体及主运动传动系统设计
XK6132数控铣床总体及主运动传动系统设计

毕业设计(论文)

XK6132数控铣床总体及

主运动传动系统设计所在学院

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摘要

针对现有常规XK6132数控铣床铣床的缺点提出数控设计方案和单片机系统设计,提高加工精度和扩大机床使用范围,并提高生产率。本论文说明了万能升降台铣床的数控化设计的设计过程,较详尽地介绍了XK6132数控铣床铣床机械设计部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理,由I/O接口输出步进脉冲,经一级齿轮传动减速后,带动滚动丝杠转动,从而实现垂直的进给运动。

设计过程如下:(1)机械部分的设计,包括总体设计方案的确定和纵向进给方向的设计。主要包括对滚珠丝杠螺母副及反应式步进电机的计算选择及垂直进给机构装配图方案的制定。(2)电气控制部分的设计,主要包括MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用和电气控制图的设计。

关键词:数控,单片机,步进电机,滚珠丝杠,设计

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ABSTRACT

Conventional existing XK6132 universal lifting platform milling machine numerical control transformation of the disadvantages of the proposed scheme and design of a single chip microcomputer system, improve the processing precision and extend the machine's usage, and to improve productivity. This paper illustrates the universal lifting platform milling machine numerical control transformation of the design process, a more detailed description of the

XK6132 universal lifting platform milling machine transformation part of the design and numerical control system design. Using 8031 as the CPU control system of signal processing by the I/O interface, and output the step pulse, through a gear reducer, drive the leading screw to roll, so as to realize the vertical movement of the feed.

Reform process as follows: ( 1) the reformation of machine part, including the overall reconstruction scheme and vertical feed direction of reformation. Consisting mainly of ball screw pair and reaction stepper motor selection and calculation of vertical feeding mechanism assembly plan. ( 2) the electrical control design, including MCS-51 Series MCU and the expansion of the chip selection and electrical control diagram design.

Keywords:numerical control ,single-chip ,stepping motor , ball screw shaft ,reform

目录

目录 (7)

第1章数控机床发展概述 (1)

1.1数控机床及其特点 (10)

1.2数控机床的适用范围 (11)

1.3 数控机床的工艺范围及加工精度 (11)

1.3.1数控机床加工工艺分析 (11)

1.3.2数控加工工艺的设计 (12)

1.3.3分析加工工艺路线 (12)

1.3.4编程原点的选择 (12)

1.4 模拟仿真技术 (12)

1.5 数控机床的精度影响及分析 (13)

1.5.1 间隙误差的影响 (13)

1.5.2度的反向误差控制 (14)

1.6数控机床的经济分析 (15)

1.6.1控制系统的选择 (16)

1.6.2 选择设计对象要适宜 (17)

1.6.3 机床的机械设计范围要适当 (17)

1.6.4 辅助设计要合适 (18)

1.7数控机床的发展趋向 (19)

1.7.1 个性化的发展趋势 (19)

1.7.2 个性化是市场适应性发展趋势 (20)

1.7.3 开放性是体系结构的发展趋势 (20)

第2章数控机床总体方案的制订及比较 (21)

2.1 设计任务 (21)

2.2 总体方案设计的内容 (21)

2.2.1伺服驱动 (21)

2.2.2数控装置 (22)

2.2.3系统功能 (22)

2.2.4采用环形分配器 (22)

2.2.5采用滚珠丝杠螺母副 (22)

第3章确定切削用量及选择刀具 (23)

3.1.背吃刀量ap或侧吃刀量ae (24)

3.2.进给量f 与进给速度Vf的选择 (26)

3.3.切削速度Vc (27)

第4章传动系统图的设计计算 (30)

4.1 参数的确定 (30)

4.2 传动设计 (32)

4.3转速图的拟定 (35)

第5章主运动传动系统装配图和零件图的设计计算 (38)

5.1 带轮传动部分的设计 (38)

5.2 齿轮传动部分的设计 (42)

5.3电磁离合器的选择 (47)

5.4 轴的设计计算 (48)

第6章硬件电路图的设计 (55)

6.1微机控制系统组成及特点 (55)

6.1.1微机控制系统的组成 (55)

6.1.2微机数控系统的特点 (55)

6.2微机控制系统设备介绍 (56)

6.2.1主控制器CPU的选择 (56)

6.2.2存储器电路的扩展 (57)

6.2.3 I/O口电路的扩展 (58)

6.2.4 步进电机驱动电路 (58)

6.2.5其它辅助电路设计 (59)

6.3程序部分 (60)

总结与展望 (64)

参考文献 (65)

致谢 (66)

第1章数控机床发展概述

数控机床发展史

20世纪中期,随着电子技术的发展,自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现,给自动化技术带来了新的概念,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制,推动了机床自动化的发展。

采用数字技术进行机械加工,最早是在40年代初,由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司(Parsons Corporation)实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时,利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理,并考虑到刀具直径对加工路线的影响,使得加工精度达到±0.0381mm(±0.0015in),达到了当时的最高水平。

1952年,麻省理工学院在一台立式铣床上,装上了一套试验性的数控系统,成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床,到了1954年11月,在派尔逊斯专利的基础上,第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生产出来。

在此以后,从1960年开始,其他一些工业国家,如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床,因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而,由于当时的数控系统采用的是电子管,体积庞大,功耗高,因此除了在军事部门使用外,在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后,点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此,数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展,据统计资料表明,到1966年实际使用的约6000台数控机床中,85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中,值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床,它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月,由美国卡耐·;特雷克公司(Keaney & Trecker Corp.)开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具,根据穿孔带的指令自动选择刀具,并通过机械手将刀具装在主轴上,对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。

机床主传动系统设计

机床主传动系统设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱,与动力箱一起安装于进给滑台,可完成钻扩铰镗孔等加工工序。 通用主轴箱采用标准主轴,借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。 5.1大型主轴箱的组成 大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等 组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件;主轴、传动 轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件;叶片泵、 分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。 5.2多轴箱通用零件 1.通用箱体类零件箱体材料为HT200,前、后、侧盖等材料为HT150。 多轴箱的标准厚度为180mm,前盖厚度为55mm,后盖厚度为90mm。 2.通用主轴 1)滚锥轴承主轴 2)滚针轴承主轴 3)滚珠轴承主轴:前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子 轴承。因推力球轴承设置在前端,能承受单方向的轴向力,适用于钻孔 主轴。 3.通用传动轴 通用传动轴一般用45#钢,调质T235;滚针轴承传动轴用20Cr钢, 热处理S0.5~C59。 4.通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有:传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。 5.3通用多轴箱设计 1.多轴箱设计原始依据图

1) 多轴箱设计原始依据图 图5-1.原始依据图 2) 主轴外伸及切削用量 表5-1.主轴参数表 3) 被加工零件:箱体类零件,材料及硬度,HT200,HB20~400 2. 主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径,主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。 齿轮模数m (单位为mm )按下列公式估算: (30~m ≥=≈1.9(《组合机床设计简明手册》p62)

混合公比铣床主传动系统设计

目录 一、传动系统设计 (1) 1.机床的工艺特性 (1) 1.1工艺范围 (1) 1.2刀具材料 (1) 1.3加工材料 (1) 1.4机床主要参数................................................................................... 错误!未定义书签。 2.确定极限转速 (1) 2.1确定主轴最高、最低转速 (1) 2.2调速范围 (1) 2.3确定公比 (2) 3.确定转速数列 (2) 4.传动结构或结构网的选择 (2) 4.1确定变数组数目和各变数组中传动副的数目 (2) 4.2传动组传动顺序的安排 (2) 4.3传动系统的扩大顺序安排 (2) 5.验算变速组的变速范围 (3) 6.最后扩大传动组的选择 (3) 7.转速图拟定 (4) 7.1主电机的选择 (4) 7.2分配最小传动比,拟定转速图 (4) 8.齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (6) 8.1齿轮齿数的确定的要求 (6) 8.2主轴转速的确定 (7) 8.3中间传动轴的转速 (7) 8.4其他传动件计算转速的确定 (7) 8.5传动系统图的绘制 (8) 二、传动件的估算与验算 (9) 1.传动轴的估算和验算 (9) 1.1传动轴直径的估算 (9) 1.2传动轴刚度的验算 (11) 2.齿轮模数的估算与验算 (11) 2.1估算 (11) 2.2计算(验算) (13) 2.3轴I-II间齿轮模数的计算(验算) (14) 3.展开图设计 (15) 3.1结构实际的内容及技术要求 (15) 3.2齿轮块的设计 (16) 3.3传动轴设计 (18) 3.4主轴组件设计 (22) 4.截面图设计 (27) 4.1轴的空间布置 (27) 4.2润滑 (27) 4.3箱体设计的有关问题 (28) 参考文献 (29) 致谢 (30)

机床主传动系统设计

(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 第一章概述 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (1)通过机床主传动系统的机械变速机构设计,使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法; (2)巩固和加深所学理论知识,扩大知识面,并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题; (2)通过机械制造装备课程设计,使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面,得到综合性的基本训练; (3)熟悉有关标准、手册和参考资料的运用,以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。 1.2设计参数 普通车床传动系统设计的设计参数: (a)主轴转速级数Z=12; (b)主轴转速范围r/min; (c)公比φ=1.41; (d)电机功率为7.5KW; (e)电机转速为1440r/min。 第二章参数的拟定 2.1 确定极限转速 由 因为=1.41 ∴得=44.64 取=45 ∴ r/min 取标准转速1440r/min 2.2 主电机选择 已知异步电动机的转速有3000 、1500 、1000、750,已知是4KW,根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4,额定功率5.5,满载转速1440,。

第三章传动设计 3.1 主传动方案拟定 可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异。此次设计中,我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法,但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案,就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成,各传动组分别有、、……个传动副。即 传动副中由于结构的限制以2或3为合适,即变速级数Z应为2和3的因子:,可以有3种方案: 12=3×2×2;12=2×3×2;12=2×2×3 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大,最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述,传动式为12=3×2×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式,有6种结构式和对应的结构网。分别为: 根据主变速传动系统设计的一般原则

基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文_(2)[1]

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)

机床主传动系统设计说明

机械工程学院 课程设计说明书 专业机械设计制造及其自动化 班级 XXXXXXXXXXX 姓名 XXXXXXXX 学号 XXXXXXXXXXXX 课题普通车床主传动系统设计 指导教师 XXXXXXXXXX 年月日

普通车床主传动系统设计说明书 一、 设计题目:设计一台普通车床的主传动系统,设计参数: (选择第三组参数作为设计数据) 二、运动设计 (1)传动方案设计(选择集中传动方案) (2)转速调速围2000 max 44.4445 min n Rn n == = (3)根据《机械制造装备设计》78P 公式(3-2)因为已知 1 -=z n R ? ∴ Z=?lg lg n R +1 ∴?=)1(-Z n R =114.44=1.411 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列 ?=1.41,因为?=1.41=1.066,根据《机械制造装备设计》77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25,再每跳过5个数(1.26~1.066)取一个转速,即可得到公比为1.41的数列:45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。 (4)结构式采用:13612322=??

1)确定系数' 0x ' 0ln 1111210ln n R x Z ? = -+=-+= 2)确定结构网和结构式: 确定基本组传动副数,一般取 02 P =,在这里取 03 P = 3)基型传动系统的结构式应为:12612232=g g 4)变型传动系统的结构式,应在原结构式的基础上,将元基本组基比指数 加上' x 而成,应为' 0x 为0,故不发生改变。 根据“前多后少”,“前密后疏”的原则,取13612322=?? 5)验算原基本组变形后的变速围 () 2213(21)32 1.41 1.41 2.88x P R ? -?-====< 6)验算最末变速的组变速围 () 3316(21)63 1.41 1.417.8588x P R ? -?-====< 根据中间变速轴变速围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下: 传动系的结构网

卧式铣床主传动系统设计申请书

摘要 本设计从下达任务起,经过现场调查和查阅文献资料入手,历经三周的时间完成。在设计中,首先根据课程设计所要求的技术参数确定机床设计中所需要的参数,即原动机的功率、机床主轴箱的转速数列公比;然后确定机床主轴箱的主传动系统结构,拟订机床的结构网和转速图;查资料,根据转速图确定机床内的各个主要零件的计算转速,根据计算转速确定各级传动的传动比,根据传动比来确定各级传动的齿轮配合的齿轮齿数。根据机床主轴箱的传动链来计算各级转速的实际值与理论值之间的误差。在设计中主要是要计算主轴箱里各个零件的选用是否满足要求以及原动机与主轴箱间的动力传递装置的计算。主轴箱的计算包括摩擦离合器的校核、齿轮的校核、轴的校核、轴承的校核、键的校核、主轴的校核计算等。原动机与主轴箱的动力传递采用的是带传动装置。最后根据资料和参考同类机床来设计该铣床的主传动系统,并绘制其装配图。

目录 摘要 (1) 1.主要技术参数计算 (1) 1.1机床的主要技术参数 (1) 1.2变速箱总体结构方案的拟定 (2) 1.3机床运动的设计 (2) 1.4绘制传动系统图 (9) 2.主要零件的计算与校核 (11) 2.1齿轮模数的计算 (11) 2.2传动轴直径的初算 (12) 2.3齿轮模数的验算 (13) 2.4计算轴的直径 (14) 2.5轴承寿命验算 (17) 3.各零件的参数设定 (20) 3.1中心距的确定 (20) 3.2确定齿宽 (20) 3.3 带设计 (20) 4.主传动系统的结构设计 (23) 4.1 主传动系统的布局及变速机构的类型 (23) 4.2 齿轮及轴的布置 (24) 4.3 主轴轴径结构 (27) 4.4 主传动系统的开停及制动装置 (28) 5.传动系统的润滑 (30) 5.1 润滑剂的选择及方式 (30) 5.2 润滑方式 (31) 6.致谢 (33) 7.参考文献 (34)

数控机床主传动系统及主轴设计.

新疆工程学院机械工程系毕业设计(论文)任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11(1)班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论,基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练;培养和提高学生分析问题,解决问题能力。通过毕业设计,使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计,使理论与实践结合,巩固和发展所学理论知识,掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1.论文格式要正确。 2.题目要求:设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目,完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3.设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4.学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系,以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9:30-12:00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10:00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12:00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9:30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9:30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9:30-12:30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12:00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004

铣床主传动系统运动和参数设计

课程大作业说明书 课程名称:机械制造装备设计 设计题目:铣床主传动系统运动和 动力设计 院系: 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间:

目录 一、题目参数 (1) 二、运动设计 (1) 1 确定极限转速 (1) 2 确定公比 (1) 3 求出主轴转速级数 (1) 4 确定结构式 (1) 5 绘制转速图 (2) 6 绘制传动系统图 (4) 7 确定变速组齿轮传动副的齿数 (4) 8校核主轴转速误差 (6) 三、动力设计 (7) 1 传动轴的直径的确定 (7) 2 齿轮模数的初步计算 (9) 四、参考文献 (10)

一、 题目参数: 二、 运动设计 1、确定极限转速 由题目可知,主轴最低转速为26.5r/min ,级数为12,且公比φ=1.41。于是可以得到主轴的转速分别为: 26.5 33.5 42.5 53 67 85 106 132 170 212 265 335 425 530 670 850 1060 则转速的调整范围max min .n n R n = ==1060 40265 。 2、确定公比φ 根据设计数据,公比φ=1.26 3、求出主轴转速级数Z 由题目可知,转速级数Z=17 4、确定结构式 (1) 确定传动组和传动副数 由于总级数为17,先按18设计再减掉一组。共有以下几种方案: =??18332 =??18323 =??18233 根据传动副前多后少原则,以减少传动副结构尺寸选择第一组方案 即: =??18332 (2) 确定结构式 按前密后疏原则设计结构式中的级比指数,得到: =??13918332

减掉一组转速为: =??13817332 对于该结构式中的第二扩大组,x p ==2282,因此()..r φ?-===<821821266358。该方 案符合升二降四原则。 5、绘制转速图 (1)选定电动机 本题已经确定切削为4KW ,4极电机,由于机床结构未定,按公式=0.8 P P 切 主 估算主电机功率为5KW 。参照相关手册选择Y132S-4型电机。 Y132S-4型电机主参数如下: 额定功率 5.5KW 满载转速 1440r/min 起动转矩/额定转速 2.2 最大转矩/额定转矩 2.2 (2) 分配总降速传动比 总降速传动比为min Π..d n u n = ==265001841440 ,电动机转速/min m n r =1440不在所要 求标准转速数列当中,因而需要增加一定比传动副。。 (3)确定传动轴的轴数 轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5 (4)绘制转速图 因为确定中间各轴转速时,通常往前推比较方便,所以首先定Ⅲ 轴的转速。 ① 确定Ⅲ轴的转速 首先确定III 轴的最低转速。为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸,一般限制降速最小传动比min u ≥ 1 4 ,又为避免扩大传动误差,减少振动噪声,限制最大升速比max u φ≤=32。根据升二降四原则,最低转速只能是85 r/min 或106 r/min ,为了不使升速 比过大,选择106 r/min.则Ⅲ轴的转速可以确定,由高到低分别为: 530 425 335 265 212 170 132 106 ② 确定Ⅱ 轴转速

数控机床单片机控制系统设计

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 011 D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 719A 010A 19A 28A 37A 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 12 2 G N D 14C E 20 PG M 27V c c 28V p p 1 N C 26 O E 22 2764 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

主传动系统运动设计[1]

1. 机床主要技术参数: (1) 尺寸参数: 床身上最大回转直径: 400mm 刀架上的最大回转直径: 200mm 主轴通孔直径: 40mm 主轴前锥孔: 莫式6号 最大加工工件长度: 1000mm (2) 运动参数: 根据工况,确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得,主 轴最低转速有采用W 16Cr 4V 高速钢刀车削铸铁件获得。 n max =min 1000max d v π= 23.8r/min n min = max min 1000d v π =1214r/min 根据标准数列数值表,选择机床的最高转速为1180r/min ,最低转速为26.5/min 公比?取1.41,转速级数Z=12。 (3) 动力参数: 电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机 2. 确定结构方案: (1) 主轴传动系统采用V 带、齿轮传动; (2) 传动形式采用集中式传动; (3) 主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器; (4) 变速系统采用多联滑移齿轮变速。 3. 主传动系统运动设计: (1) 拟订结构式: 1) 确定变速组传动副数目: 实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合: A .12=3*4 B. 12=4*3 C 。12=3*2*2 D .12=2*3*2 E 。12=2*2*3 方案A 、B 可节省一根传动轴。但是,其中一个传动组内有四个变速传动 副,增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。 根据传动副数目分配应“前多后少”的原则,方案C 是可取的。但是,由

于主轴换向采用双向离合器结构,致使Ⅰ轴尺寸加大,此方案也不宜采用,而应选用方案D 2)确定变速组扩大顺序: 12=2*3*2的传动副组合,其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式:A.12=21*32*26B。12=21*34*22 C.12 =23*31*26D。12=26*31*23 E.22*34*21F。12=26*32*21 根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则,应选用第一种方案。然而,对于所设计的机构,将会出现两个问题: ①第一变速组采用降速传动(图1a)时,由于摩擦离合器径向结构尺寸限制, 使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小,Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样,不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大,而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大,从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 ②如果第一变速组采用升速传动(图1b),则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由 后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值,常常需要增加一个定比降速传动组,使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用方案C,即12 =23*31*26,则可解决上述存在的问题(见图1c)。其结构网如图2所示。

XK5040数控铣床主传动系统设计

大学 课程设计说明书题目:数控铣床主传动系统设计

目录 第一章概述 (1) 1.1设计要求 (1) 第二章主传动系统设计 (2) 2.1计算转速的确定................................................. 错误!未定义书签。 2.2变频调速电机的选择......................................... 错误!未定义书签。 2.3传动比的计算..................................................... 错误!未定义书签。 2.4齿轮副齿数确定................................................. 错误!未定义书签。 2.5主轴箱传动机构简图......................................... 错误!未定义书签。 2.6转速图拟定......................................................... 错误!未定义书签。 2.7传动轴的设计 (2) 2.7.1各轴计算转速 (5) 2.7.2各轴功率和扭矩的计算 (5) 2.7.3扭转角的选择 (6) 2.7.4各轴直径的估算 (7) 2.7.5主轴轴颈尺寸的确定 (7) 2.7.6主轴最佳跨距的选择 (8) 2.8齿轮的设计 (10) 2.8.1材料和热处理工艺 (10) 2.8.2初步计算齿轮的模数 (10) 2.8.3齿轮宽度确定 (11) 2.8.4中心距的确定 (11) 2.8.5直齿圆柱齿轮的应力验算 (12) 总结 (16) 参考文献 (17)

数控铣床控制系统设计

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

车床主传动系统设计

陕西理工学院 车床主传动系统设计 设计题目 系别 专业 学生姓名 班级学号 设计日期

目录 第一章概述--------------------------------------------------------------4 1、车床主传动系统课程设计的目的----------------------------4 2、设计参数----------------------------------------------------------4 第二章参数的拟定-----------------------------------------------------4 1、确定极限转速----------------------------------------------------4 2、主电机选择-------------------------------------------------------5第三章传动设计--------------------------------------------------------5 1、主传动方案拟定-------------------------------------------------5 2、传动结构式、结构网的选择----------------------------------5 3、转速图的拟定----------------------------------------------------6第四章传动件的估算---------------------------------------------------7 1、三角带传动的计算----------------------------------------------7 2、传动轴的估算----------------------------------------------------9 3、齿轮齿数的确定和模数的计算-------------------------------11 4、齿宽确定----------------------------------------------------------15 5、齿轮结构设计----------------------------------------------------16 6、带轮结构设计----------------------------------------------------16 7、传动轴间的中心距----------------------------------------------16 8、轴承的选择-------------------------------------------------------17第五章动力设计---------------------------------------------------------17

数控铣床传动系统设计

数控铳床传动系统设计 学院:—机械工程学院— 专业:—机械维修及检测技术教育 班级:= __________________ 学号:_________ 姓名:

目录 第一章立式数控铣床工作台(X轴)设计 (1) 1.1概述 (1) 1.2设计计算 (2) 1.3滚珠丝杆螺母副的承载能力校验 (12) 1.4传动系统的刚度计算 (14) 1.5驱动电动机的选型与计算 (17) 1.6机械传动系统的动态分析 (20) 1.7机械传动系统的误差计算与分析 (21) 1.8确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (23) 第二章数控机床控制系统设 (25) 2.1设计内容 (25) 总结与体会 (32) 参考文献 (33)

第一章立式数控铳床工作台(X轴)设计 1.1概述 1.1.1技术要求 工作台、工件和夹具的总重量m=860kg (所受的重力W =8600N,其中,工作台的质量m o=460kg (所受的重力W o=4600N ;工作台的最大行程L p=560mm工作台快速移动速度V max=15000 mm min;工作台采用滚动直线导轨,导轨的动摩擦系数u=0.01,静 摩擦系数u0=0.01 ;工作台的定位精度为25um,重复定位精度为18 um;机床的工作寿命为20000h(即工作时间为10年)。 机床采用伺服主轴,额定功率p E=5.5kw,机床采用端面铣刀进行强力切削,铣刀直径D=100mm主轴转速n=280「/min,切削状况如表2-1所示。 表2-1数控铣床的切削状况

1.1.2总体方案设计 为了满足以上技术要求,采取以下技术方案。 (1) 对滚珠丝杠螺母进行预紧; (2) 采用伺服电动机驱动; (3) 采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杆直连; (4) 采用交流调频主轴电动机,实现主轴的无级变速。 1.2设计计算 1. 2.1主切削力及其切削分力计算 (1)计算主切削力F Z 。 根据已知条件,采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切 削(铣刀直径 D=100m )时,主轴具有最大扭矩,并能传递主电动 机的全部功率。此时,铣刀的切削 速度为 若主传动链的机械效率 m=0.8,按式F z 二m P E 103 可计算主切 v 削力F Z : F z 二 103 二 0.8 5.5 10— 2993.20N V 1.47 (2)计算各切削分力 根据《数控技术课程设计》表2-1可得工作台纵向切削力F i 、 v J Dn 60 3 3.14 100 10- 280 60 二 1.47m/s

机床主传动系统设计

第一章 概述 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (1)通过机床主传动系统的机械变速机构设计,使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法; (2)巩固和加深所学理论知识,扩大知识面,并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题; (2)通过机械制造装备课程设计,使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面,得到综合性的基本训练; (3)熟悉有关标准、手册和参考资料的运用,以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。 1.2设计参数 普通车床传动系统设计的设计参数: (a )主轴转速级数Z=12; (b )主轴转速范围min =31.5n r/min ; (c )公比φ=1.41; (d )电机功率为7.5KW ; (e )电机转速为1440r/min 。 第二章 参数的拟定 2.1 确定极限转速 由 n R n n =min max 1-=z n R ? 因为?=1.41 ∴得n R =44.64 取n R =45 ∴ max min 1386n n n R ==r/min 取标准转速1440r/min

2.2 主电机选择 已知异步电动机的转速有3000 /min r 、1500/min r 、1000/min r 、750 /min r ,已知额P 是4KW ,根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4,额定功率5.5kw ,满载转速1440 min r ,87.0=η。 第三章 传动设计 3.1 主传动方案拟定 可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异。此次设计中,我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法,但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案,就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成,各传动组分别有1Z 、 2Z 、……个传动副。即ΛΛ321Z Z Z Z = 传动副中由于结构的限制以2或3为合适,即变速级数Z 应为2和3的因子: b a Z 3?2= ,可以有3种方案: 12=3×2×2;12=2×3×2;12=2×2×3 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大,最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述,传动式为12=3×2×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式,有6种结构式和对应的结构网。分别为: 62123212??= 61323212??= 14223212??= 24123212??= 31623212??= 12623212??= 根据主变速传动系统设计的一般原则13612322=??

机床主传动系统设计

目录 前言 0 1.设计任务和目的 (1) 2.运动设计 (1) 1)运动参数的确定 (1) 2)拟定结构式 (3) 3)确定是否需要增加降速的定比传动副 (4) 4)分配个变速组的最小传动比,拟定转速图 (4) 5)齿数的确定 (4) 6)选择最佳转速 (5) 7)皮带轮直径的确定 (5) 3.动力计算 (7) 1)计算各轴的功率和扭矩 (7) 2)确定个传动件的计算转速 (7) 3)主轴及各轴直径的估算 (8) 4)齿轮模数估算和几何尺寸计算 (8) 5)主轴及各传动组件的结构分析与选择 (9) 4.主轴组件的设计计算 (10) 5.参考资料…………………………………… 5.结束语……………………………………

机床主传动系统设计 摘要:本课题为机床主传动系统的设计,经过全面的分析比较确定一种比较合理的方案使该系统能完成18级变速,基本满足通用型普通车床的加工要求和技术要求。本系统的设计过程中运用了分析比较,逆推等方法来完成了各种不同方案的优化选择,从而确定了一套比较合理的方案。 关键词:优化设计、逆推法、公比、基本组、扩大组 1.设计任务和目的: 该机床主传动系统可提供各种车削工作所需转速,使车床完成各种公制、英制、模数螺纹的车削任务。 主轴三支撑均采用滚动轴承;该系统具有刚性好、功率大、操作方便等特点。2.运动设计: 1)运动参数的确定: 已知:主轴的最高转速Nmax=1440rpm,最低转速:Nmin=30rpm,求主轴的转速级数Z及公比Ф。 a.公比Ф的确定: 依据资料要求,对于中型通用机床,万能性较大,因而要求转速级数Z要多一些,但结构又不能过于复杂。因此,公比Ф常推荐优先选择1.25或1.41。 b.转速级数Z的确定及分析比较: 由R n =N max /N min =1400/30=46.667,Z=1+ L g R n /L g Ф 当Ф=1.26时,经计算Z=1+L g 46.667/L g 1.26≈18级; 当Ф=1.41时,经计算Z=1+ L g 46.667/L g 1.41≈12级。 分析比较: 当Ф=1.26时,计算得Z=18级转速,级数较大,机床主传动系统结构较复杂,所需传动件相对较多,但适用范围更广,有利于机床主传动系统功能的充分发挥。在选择车削速度时,更有利于优化选择,与同类级数较少的机床相比较,更能发挥其性能。同时速度损失相对较小; 当Ф=1.41时,计算得Z=12级转速,级数较小,机床主传动系统结构相对简单,但通用性不强。 综上所述: 本系统选择Ф=1.26,Z=18级转速方案。 按标准转速数列为:30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300 、375、475、600、750、950、1180、1500(rpm)。 2)拟定结构式: a.确定变速组的数目和各变速组中的传动副的数目。 该主传动系统的变速范围较大,级数较多,需经过较长的传动链才能将其速度降到主轴的所需转速,通常采用P=2或3,18=33332,共需三个变速组。 b.确定不同传动副数的各变速组的排列次序:

机械机床毕业设计66XK5040数控立式铣床及控制系统设计

200 届毕业设计说明书 题目 院(系)、部:机械工程系 学生姓名: 指导教师:职称教授 专业:机械设计制造极其自动化班级:机 完成时间:

摘要 数控机床即数字程序控制机床,是一种自动化机床,数控技术是数控机床研究的核心,是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展,现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。 本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计,首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数,包括运动和动力参数;根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核;对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计,这里采用步进电机开环控制,计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统,主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。 由于本文采用8031单片机控制系统,因此,设计出的立式铣床性能价格比高,满足经济性要求。可实用于加工精度较高的场合。 关键词数控技术;立式铣床;设计 ABSTRACT The numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement . This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling

X62W型铣床主传动系统设计计算说明书

目录 第1章运动设计......................................... 第2章传动零件的初步计算............................... 第3章零件的验算....................................... 第4章结构设计的说明................................... 第5章参考文献.........................................

第1章 运动设计 1.1 机床的主要技术参数 电动机额定功率P=7.5KW ,级数Z=18,公比 1.26?=,=1500r/min n 电,极限转速min 26.5r/min n =。 1.2 计算出各级转速 由 1.26?=、min 26.5r/min n =、Z=18,由参考文献[2]得18级转速为26.5,33.5,42.5,53,67,85,106,132,170,212,265,335,425,530,670,850,1060,1320(r/min)。 1.3 确定结构式 在设计简单变速系统时,变速级数应选为32m n z =?的形式,其中 m,n 为正整数。故211832z ==?,即选用两对三联齿轮,一对两联齿轮进行变速。 根据传动机构的选择原则:传动副前多后少原则,传动顺序与扩大顺序相一致的原则,变速组降速要前慢后快。确定其变速结构式去如下: 13918332=?? 其最末扩大组的调速范围 991.2688n r ?===≤,满足要求 由于其调整范围已达到极值,故其最大传动比与最小传动比均已确定,即最大传动比:min 2u = 最小传动比: min 1 4 u = 1.4 绘制结构网

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