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毕业设计(论文)
数控铣床X-Y工作台的设计
THE DESIGN OF X-Y TABLE IN MILLING
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20**年05月19日
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摘要
X-Y数控工作台是是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
关键词X-Y数控工作台；伺服电动机；数控车床
Abstract
CNC XY table are mean to each along X and Y to move to the table, electromechanical integration equipment, many basic components, such as vertical CNC lathe - lateral feed body,CNC milling and CNC drilling machine XY work Taiwan, laser processing equipment, workstations, electronic components surface mount equipment. Modular CNC XY table, usually by rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and the servo motor and other component parts. One servo motor to drive the ball screw actuator to do, the ball screw drive and work platform slide rail movement, complete table in the X, Y direction of the straight line movement. Guideways, ball screw pair and servo motors etc., shall be standardized by the specialized manufacturers, design can be selected only according to work load. Control system as needed, you can select a computer using a standard job control, you can design a dedicated computer control system.
Keywords XY table servo system CNC machine tools
目录
1绪论 (1)
1.1课题的选择背景 (1)
1.2设计目的及意义 (1)
1.3总体方案的设计 (2)
2交流伺服电动机的选型 (4)
2.1交流伺服电动机的选型 (3)
2.1.1电机的选择依据 (4)
2.1.2电机的负载力矩和惯量的计算 (5)
2.2交流伺服电动机概述 (6)
2.2.1选择伺服电动机 (7)
3丝杠的选型 (8)
3.1丝杠的介绍 (8)
3.1.1丝杠螺母机构基本传动形式 (8)
3.1.2滚珠丝杠副的组成及特点 (8)
3.1.3滚珠丝杠副的典型结构形式 (9)
3.1.4滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧 (10)
3.1.5滚珠丝杠副的密封与润滑 (10)
3.2丝杠螺母副的选择 (11)
3.3丝杠的校核 (12)
3.4滚珠丝杠支承的选择 (13)
3.4.1支承方式的选择 (13)
3.4.2轴承的选择 (14)
3.5设计滚珠丝杠应注意的问题 (16)
4联轴器的选型 (18)
4.1联轴器的介绍 (18)
4.2选择联轴器的类型 (18)
4.2.1初选联轴器的类型 (18)
4.2.2初选联轴器 (19)
4.3联轴器的校核 (21)
4.3.1转矩的校核 (21)
4.3.2销的抗剪强度的校核 (21)
5导轨的选型及计算 (22)
5.1 导轨的组成种类及其应满足的要求 (22)
5.2导轨材料的选择及热处理 (22)
5.2.1导轨材料的选择 (22)
5.2.3导轨的热处理 (23)
5.3导轨的选型及长度估算 (23)
5.4导轨副的额定寿命计算 (24)
5.5滚动导轨副的技术要求 (26)
5.6导轨防护罩的设计 (26)
5.6.1导轨防护罩的介绍 (26)
6.6.2导轨防护罩的选择 (26)
5.7导轨的注意事项 (27)
6机座的设计 (28)
6.1机座的作用及基本要求 (28)
6.2机座的设计 (28)
6.2.1机座自身刚度 (28)
6.2.2提高机座连接处的接触刚度 (29)
6.3机座材料的选择 (29)
结论 (30)
致谢 (31)
参考文献 (32)
附录 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
1绪论
1.1课题的选择背景
X – Y数控工作台是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台。数控机床的加工系统、立体仓库中堆垛机的平面移动系统、平面绘图仪的绘图系统等，尽管结构和功能各不相同，但基本原理相同。机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。在中小形企业中，由于产品更新换代频繁，且大都是一些适应市场的单件，小批零件，若由数控机床来解决这些零件的加工精度和自动化问题，因成本高，而不现实。为此，数控工作台，作为工装与通用机床（立铣，立镗，钻等）陪用，以解决单件，小批。小尺寸复杂零件的孔，槽及凸轮等精度加工问题，具有一定的灵活性，通用性和经济性。X - Y工作台的机电一体化系统可以设计为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。开环的伺服系统采用步进电机驱动，系统中不设置传感与检测设备，半闭环的伺服系统中一般采用交流或直流伺服电机驱动，并在电机输出轴端设置传感与检测设备；闭环的伺服系统中也是采用交流或直流伺服电机驱动，但检测与传感设备设置在工作台末端。数控交流伺服X-Y工作台系统是由控制计算机部分、伺服驱动部分、机械传动部分及检测部分组成，采用闭环控制方式。
1.2设计目的及意义
《机电一体化系统设计》课程设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。其目的是：
1）能够正确运用《机电一体化系统设计》课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（产品）的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；
2）通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；
3）通过测试及控制系统方案设计，掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；
4）通过课程设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。
1.3总体方案的设计
设计一台数控铣床XY工作台，采取PLC控制，控制方式采用交流伺服、运动控制器和PC机（闭环控制）。
X-Y工作台的机械主体部分直线导轨和滚珠丝杠，联轴器，工作台面。电气部分的关联性及传动装置的保护性，X轴及Y轴两端配有高质量的缓冲器，同时可选配在工作台的两端配有限位检测开关，部分工作台的配有原点检测开光，并提供光电编码装置以适于闭环控制，原点开关的位置可以打距离的调节。其具体参数如下：
X方向行程:100mm Y方向行程:160mm
工作台面的参考尺寸:240?260mm
工作台和工件最大物重质量60kg
工作台表面滑动摩擦系数为0.5
平均切削力:500N
快进进给速度:1000mm/min
最高运动速度:10000mm/min
脉冲当量0.001mm
定位精度: ±0.02mm
工作寿命:每天8小时，工作8年，250天/年
（一）机械系统设计
1）传动机构为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。丝杠的转速为中转速，精度要求为高精度。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。采用滚珠丝杠副，滚珠丝杠直接与联轴器连接。
2）导向机构采用滚动直线导轨。滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。导轨的导向精度要求高。
3）执行机构采用交流伺服电动机。
（二）工作台外形尺寸及重量初步估算
工作台草图如下图1-1：
图1-1工作台流程图
根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X向和Y向工作台承载重量W X和W Y。
图1-2工作台简图
2交流伺服电动机的选型
2.1交流伺服电动机的选型
2.1.1电机的选择依据
一般电机要承受两种形式的力矩：恒定的负载力矩和切削力矩（包括摩擦力矩）；加/减速力矩。下面是选择电机时应满足的条件。
1）机床无负载时，加在电动机上的力矩应小于电动机的连续额定力矩的50%一下。否则，在切削或加速/减速时电动机就可能过热。
2）加/减速时间要短，须在电动机的允许范围内。通常，负载力矩帮助电动机的减速，因此如果加速在允许时间内完成的话，减速也可在相同时间内完成。这样我们只需计算加速力矩，并在允许时间内核算力矩在电动机的机械特性的断续区内。
3）频繁地定位和加/减速会使电动机发热，此时需要计算出电动机承受的力矩的均方根值Trms ，使其小于电动机的额定力矩Tc 。
4）电动机以最大切削力矩运行的时间应在允许范围内。 5）负载的惯量要小于电动机本身惯量的3倍。 这里我们依据负载来选择电动机。
2.1.2电机的负载力矩和惯量的计算
加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出： f 2m T L
F T +?=
πη
式
（2.1） 式中：m T ——加到电机轴上的负载力矩（Nm ） F ——沿坐标轴移动一个部件所需的力（kgf ） L ——电机转一转机床的移动距离=()21/Z Z P ? f T ——滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩
无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F 值取决于工作台的重量，摩擦系数，F 值还与平衡锤有关。对于水平工作台，F 值可按下式计算:
W ——工作台与工件重量=60kg
μ——滑动表面摩擦系数=0.05
π——驱动系统的效率=0.9
Fg ——镶条锁紧力=5kgf
C F ——反切削力=50kgf
cf F ——由切削力矩引起的滑动表面上工作台上收到的力=30kgf
（设f T =2kgf ?cm=0.2N ?m ） 不切削时：
）fg (+=W F μ 式（2.2）
5.5)5060(05.0=+?=F kgf ）
（（9.02/)8.05.5m ???=πT m 0.1N cm kgf 98.0?=?= 切削时：
）（cf C fg F W F F +++=μ 式（2.3）
)305060(05.050++?+=F
k g f 57=
2)9.02/(8.057mc +???=π）（T
m 1m k g f
10?=?=N 为满足运行条件，应根据数据选择电动机，其负载力矩在不切削时应大于0.1N ?m ，最高转速应小于2000r ?1-min 。
2.2交流伺服电动机概述
同步型和感应型伺服电动机称为交流伺服电动机，其基本原理是检测SM （同步）型和IM （感应）型的气隙磁场的大小和方向，用电力电子变换器代替整流子和电刷，并通过与气隙磁场方向相同的磁化电流和气隙磁场方向垂直的有效电流来控制其主通磁量和转矩，广泛应用于机电一体化设备和自动控制系统中做执行元件。采用永久磁场的同步电动机不需要磁化电流控制，只需要检测磁铁转子即可，这种交流伺服电动机也叫做无刷直流伺服电动机（如SM 伺服电动机）。由于它不要电流控制，故比IM 型伺服电动机容易控制。交流伺服电机的具体分类见表2-1。对交流伺服电机的一般性能要求是：
1)在整个调速范围内，其负载转矩应该在电动机连续额定转矩的范围以内； 2)工作负载与过载时间应该在规定的范围以内； 3)应使加速度与希望的时间常数一样；
表2-1交流伺服电动机的分类、特点及使用范围
类型 代号 结构特点 性能特点 使用范围
笼型交流伺服电
动机
SL
转子与定子结构与一般笼型异步电动机相似,但转子一般为两相,且细而长,笼可用铝、紫铜、
黄铜制成 励磁电流较小，
体积较小，机械
强度较高，低速
运转时不够平
滑，有抖动现象
广泛运用于小功
率自动控制系
统、随动系统和
计算装置中
非磁性杯型交流伺服电动机 SK ADP
用非磁性金属铝、黄铜等制成杯形转子，杯的内外由内外定子
构成磁路
转动惯量小，运转平滑、无抖动现象，励磁电流和体积较大 用于要求运行平滑的系统，如自动装置和计算装
置等
FANUC 交流伺服电动机
FANUC
转矩大,转速低,机械特性线性度好,低速性能良好，可直接与丝
杠连接 用于数控机床驱动或其他驱动系
统
低速交流伺服电
动机
SD SA ND
转子、定子结构与笼型交流伺服电动机相同,另外机壳中装有齿轮减速装置
体积小,重量轻,力能指标高,性能好，输出转速低,转矩大
广泛应用于自动装置和计算技术装置中作驱动、执行或控制元件
下表2-2为交流伺服电动机的特性实例：
表2-2 交流伺服电动机特性举例
电动机
特性
SM 型伺服电机
IM 型伺服电机
输出功率/W 1100 1100 峰值电流（A/相) 11.7 14.4 峰值电压（V/相） 68.9 79.3 功率因素/% 99.8 78.6 功率/% 91.1 82.0 电阻/Ω 0.284 1.035 感应电压常数/)]min ([1
-??r mV 100
100
转动惯量/）（2m kg ?
4108.8-?
4108.6-?
功率变化率/)s k 1
-?W （
12
16
2.2.1选择伺服电动机
综上所述，选择FANUC系列交流伺服电动机，电动机的型号为FANUC4-0该类型伺服电动机是由日本法纳克公司为满足CNC机床和工业机器人的需要开发的，这种伺服交流电动机都是永磁式同步型伺服电动机，其特点都是定子为三相绕组，转子为永久磁铁。其结构、性能特点是转矩大、转速低，机械特性线性度好低速性能良好，可直接与丝杠连接。我们选用的FANUC4-0，其数据见表2-3。其特点如下：
1）具有独特的磁极形状，使转矩波动最小；
2）外面没有机壳，定于铁心直接在空气中冷却，这种结构使电动机温升能减到最低；
3）具有高的转矩/惯量比，能承受高的加减速；
4）由于采用了集中磁力线机构，在保证高输出转矩的情况下，电动机体积小而且重量轻；
5）由于采用高频脉宽调制控制，电动机只有很低的噪声和振动。
表2-3FANUC4-0的技术数据
型号）输出功率
（KW）额定转矩
（Nm）
最大
转矩
(Nm)
最高转
速
(r/min)
转动惯量
(kg/2
m)
机械时
间常数
(ms)
热时
间常
数
(min)
质量
(kg)
4-0 0.05 0.25 1.1 3000 5-10
7.3 11 15 1.2
3丝杠的选型
3.1丝杠的介绍
3.1.1丝杠螺母机构基本传动形式
丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。它主要用来将旋转运动变为直线运动或将直线运动变为旋转运动，有以传递能量为主的（如螺旋压力机），也有以传递运动为主的（如工作台的进给丝杠）。
丝杠螺母机构有滑动摩擦和滚动摩擦之分。滑动丝杠螺母机构结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能。但其摩擦阻力大，传动效率低（30%~40%）。滚动丝杠螺母机构虽然结构复杂制造成本高。但其最大优点是摩擦阻力小，传动效率高（92%~98%），因此选用滚动丝杠螺母机构。
根据丝杠和螺母相对运动的组合情况，其基本传动形式一共可分为四种类型，其类型如下：
1）螺母固定、丝杆传动并移动。该传动形式因螺母本身起着支承作用，消除了丝杆轴承可能产生的附加轴向窜动，结构比较简单，可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不已太长，刚性较差。因此只适合用于行程较小的场合。
2）丝杆传动、螺母移动。该传动形式需要限制螺母的传动，故需导向装置。其特点是结构紧凑、丝杆刚性较好。适用于工作行程较大的场合。
3）螺母传动、丝杆移动。该传动形式需要限制螺母移动和丝杆的传动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较少。
4）丝杆固定、螺母传动并移动。该传动方式结构简单、紧凑，但在多数情况下，使用极不方便，故很少应用。
根据工作台运动情况，应选择丝杠传动螺母移动的形式，该传动形式需要限制螺母的转动，故需导向装置。其特点是结构紧凑，丝杠刚性较好，适用于工作行程较大的场合。
3.1.2滚珠丝杠副的组成及特点
滚珠丝杠副是一种新型螺旋传动机构，其具有螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动元件—滚珠。滚珠丝杠螺母机构由丝杠，螺母，滚珠，和反向器等四部分组成。当丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，为防止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠流动的闭合通路。
滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，除上述优点外，还具有轴向刚度高，运动平
稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长等优点。但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动等措施。
3.1.3滚珠丝杠副的典型结构形式
滚珠丝杆副的结构类型可以从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向的调整方法进行区别。
我国生产的滚珠丝杠副的螺纹滚道有单圆弧形和双圆弧形。滚道形面和滚珠接触点之法线与丝杆轴向之垂线的夹角被称为接触角，一般为45度。单圆弧形的螺纹滚道的接触角随轴向载荷大小的变化而变化，主要由轴向载荷所引起的接触变形的大小而定。接触角增大时，传动效率、轴向刚度以及承载能力也随之增大。由于单圆弧形滚道加工用砂轮加工成型比较简单，故容易得到较高的加工精度。单圆弧形面的滚道圆弧半径R稍大于滚珠半径。
双圆弧形的螺纹滚道的接触角在工作中基本保持不变。两圆弧相交处有一小空隙，可使滚道底部与滚珠不接触，并能储存一定的润滑油以减少摩擦磨损。由于加工其型面的砂轮修整和加工、检验均比较困难，故加工成本较高。
滚珠丝杠副中的滚珠循环方式有内循环和外循环两种，区别见表3-1。
表3-1滚珠的循环方式
类别形式特点
内循环
优点:返回通道短,一个循环只有一圈钢球,流畅性好,摩擦损失小,效率高,径向尺寸小,刚性好
缺点:返向器钢球返回通道的曲面加工复杂
外循环
端盖式
优点:结构紧凑,工艺性
好
缺点:循环回路长,流畅
性差,钢球通过短槽时易卡住螺旋槽式
优点:结构简单,制造方
便,承载能力大
缺点:钢球流畅性较差,
挡珠器较易磨损
插管式
优点:结构简单,工艺性
好,钢球的流畅性好,应用较广
缺点:凸出式的插管凸出
于螺母外部,径向尺寸较大
3.1.4滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧
滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回。这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。单螺母丝杆螺母副的间隙消除相当困难。实际应用中，常采用以下几种调整预紧方法见表3-2。
表3-2常用的调整预紧方法
调整预紧方式特点
双螺母螺纹预紧调整式
结构简单、刚性好、预紧可调，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。
双螺母齿差预紧调整式
可实现定量调整即可进行精密微调，使用中调整方便。
双螺母垫片调整预紧式
结构简单刚度高、预紧可靠，但使用中调整不方便。
弹簧式自动调整预紧式
能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂、轴向刚度低，适合用于轻载场合。
单螺母变位倒程自顶预紧式和单螺母滚珠过
赢预紧式
结构简单紧凑，但在使用中不能调整，且制造困难。
根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。例如，当允许有间隙存在时可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；当必需有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；当具备良好的防尘条件，且只需要在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构。
考虑到设计的所设计的工作台有良好的防尘条件且只需要在装配时调整间隙及预紧力，故采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式。
3.1.5滚珠丝杠副的密封与润滑
滚珠丝杠副可用防尘密封圈或防护套来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副，使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维持其传动精度、延长其使用寿命。密封圈有接触式和非接触式两种，将其装在滚珠螺母两端即可。非接触式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其内孔螺纹表面与丝杠螺纹之间略有间隙，故又称迷宫式密封圈。接触式密封圈用具有弹性的耐油橡胶或尼龙等材料制成，因此有接触压力并产生一定的摩擦力矩，但其防尘效果好。常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两类。润滑脂一般在装配是放进滚珠螺母滚道内定期润滑，而使用润滑油时应注意经常通过注油孔注油。防护套的形式有折叠式密封套、伸缩套管和伸缩挡板。其材料有耐油塑料、人造革等。
3.2丝杠螺母副的选择
初选滚珠丝杠副数据见下表：
公称直径/mm
导程/mm
余量/mm 节距/mm
25
5
20
8
根据丝杠的工作行程初选丝杠的工作长度： 初选X 方向丝杠的工作长度为410mm 初选Y 方向丝杠的工作长度为460mm 滚珠丝杠的工作载荷计算公式为：
M A H F C K K K K F = 式（3.1）
由条件，查《机电一体化系统设计》取F K =1.2，取H K =1.2， 取D 精度，取A K =1.0，
X 方向丝杠工作载荷：
X F =1.2×1.2×1.0×600=864N
Y 方向丝杠工作载荷：
Y F =1.2×1.2×1.0×600=864N
额定动载荷值Ca '计算：
导程初选为5mm ，则 m i n
/r 2005/1000n m == min /r 20005/10000n max ==
Ca '= 3
4h m C 1067.1n F ?L =864
=???34
1067.116000200 5011N 根据Ca '值选择滚珠丝杠副，假设选用按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca 等于或稍大于Ca '的原则，查表选以下型号规格：
FC1-2505-2.5 Ca=5011N
公称直径D=25mm 导程P=5mm 螺旋角833'=。
λ 滚珠直径mm 175.3d 0= 计算可得：
滚道半径 R=0.52651.1175.352.052.00=?==d R 偏心距0
3.1750.07()0.07(1.651)0.004422
d e R m m =-=-=
丝杠内径10222520.004421.65121.71d D e R m m =+-=+?-?=
3.3丝杠的校核
1）由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数。
丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷22
()a
cr EI F l πμ= 其中 E=206Gpa L=0.3m
4
4
84
1
0.02171
1.09106464
a
d I m
ππ-===?
取23μ= 则298
5
2206101.09105.53102(0.3)
3
c r F N π-???==??
安全系数5
3
5.5310368.981.510c r
m F S F ?===?
查表可得 [S]=253.3 S>[S] 丝杠是安全的,不会失稳
2）速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速—临界转速cr n ，要求丝杠的最大转速cr n ()min /r 41935283.03202821.0927.35011ul d f 5011n 2 2212 c cr =?? ? ?????== 所以cr n 3）此外滚珠丝杠副还受Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107?≤mm/min Dn=25min /mm 105min /mm 2003?=? 202C p F pT L E A G J π?=± ± 式（3.2） 式中，A 为丝杠截面积，A () ；22 1m d 4 1π=C J 为丝杠的极惯性矩， () ； 441m d 321 π= C J G 为丝杠切变模量，对钢G=83.3GP a;T(N ?m)为转矩，0 t a n ()2m D T F λρ=+ 式中 ρ为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数； m F 为平均工作载荷.取摩擦系数为 t a n 0.0025 ρ=,则得840ρ'''= ()m N m N T ?=?'''+'??=5.0048833tan 102 25 6003-。 按最不利的情况取(F=m F ) um G T E F GJ T EA F L C 2 41 2 221201084.6d p 16d p 42p p -?=+=+=?πππ um 1.410 51084.63.0p l 3 -2 -0=???=?=?L L 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2,即 110.020.011022L m m m σμ?<=?== 该丝杠的L ?满足上式，所以其刚度可满足要求。 5)效率验算： ' ' t a n t a n 3380.947t a n ()t a n (338840)ληλρ?==='''+?+ η要求在90%---95%之间，所以该丝杠副合格. 经上述计算验证，FC1-2505-2.5各项性能均符合题目要求，可选。 3.4滚珠丝杠支承的选择 3.4.1支承方式的选择 滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷来自于丝杠的自重。因此，滚珠丝杠的轴向刚度和位移精度要求很高。滚珠丝杠的支承方式有以下几种： 1）固定—固定，适用于高转速、高精度的丝杠； 2）固定—游动，适用于中转速、高精度的丝杠； 3）固定—自由适用于低转速、中精度、短轴向的丝杠。 考虑到设计要求中转速、高精度，这里我们选择固定—游动的支承方式。固定断采用轴承连接。 3.4.2轴承的选择 3.4.2.1轴承的分类 轴承可以分为标准滚动轴承、非标滚动轴承、静压轴承和磁悬浮轴承。滚珠丝杠一般配用标准滚动轴承。 滚动轴承已标准化系列化，有向心轴承、向心推力轴承和推力轴承，共十种类型。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架（俗称四大件）组成。在轴承设计中应根据承载的大小、旋转精度、刚度、转速等要求选用合适的轴承类型。举例如下： 1）深沟球轴承。轴系用球轴承有单列向心球轴承和角接触轴承。前者一般不能承受轴向力，且间隙不能调整，常用于旋转精度和刚度要求不够的场合。后者既能承受径向载荷也能承受轴向载荷；并可以通过内外围之间的相对位移来调整其大小。因此在轻载时应用广泛。 2）双列向心短圆柱滚子轴承。此类轴承一般分为两种一种是滚道开在内圈上，一种是滚道开在外圈上。这两种轴承的圆柱滚子数目多、密度大，分两列交叉排列，旋转时支承刚度变化小，内圈上均有1:12的锥孔与带锥度 的轴颈配合，内圈相对于轴颈作轴向移动时，内圈被涨大，从而可调整轴承的径向间隙或实现预紧；因此，其承载能力大、支承刚度高，但只能承受径向载荷，与其他推力轴承组合使用，可用于较大载荷、较高转速场合。 3）圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承由内圈、外圈、格圈和圆锥滚子组成。该轴承能承受较大载荷，用其代替短圆柱滚子轴承和推力轴承，则刚度提高，虽极限转速有所降低，但仍能达到高精度的要求。 4）推力轴承。推力轴承一般轴向承载能力很强，支承刚度很大，但极限转速较低，运动造势较大。 3.4.2.2轴承的选择 考虑到轻载初选。60接触角推力角接触轴承代号7202AC 型数据见下表： 表3-3角接触轴承的数据 d(mm) D(mm) B(mm) min a d (mm) max a D (mm) max a r (mm) 2d (mm) 2D (mm) min r (mm) r C (kN) or C (kN) 15 32 9 18.4 29.6 0.3 20.4 26.6 0.3 6.25 3.42 该轴承是与滚珠丝杠专配的轴承其主要特点是：既能承受轴向载荷又能承受径向载荷，接触角大、钢球多、刚度高。 毕业论文(设计) 课题名称４６号零件得数控铣削加 工工艺及加工程序编制 系别机电一体化 专业数控技术 班级数控Ａ班 学号123２4321４６ 学生姓名郑昊深 指导教师文丽丽 完成日期２015年4月2８日 广州科技贸易职业学院教务处制 广州科技贸易职业学院 毕业论文(设计)任务 机电系机电一体化技术(数控技术及应用方向)专业 兹发给12级A 班郑昊深同学毕业论文(设计)任务书,内容如下: 1、毕业论文(设计)题目: ４6号零件得数控铣削加工工 艺及加工程序编制 2、应完成得项目: 零件图分析,零件加工工艺分析,零件加工 CＡM仿真及加工、 3、参考资料以及说明: 1、《机械设计基础》,２。《模 具设计制造》, ３、《数控加工工艺及编程》,4、《计算机辅助制造》等、机械设计类相关书籍, 数控专业书籍以及其她参考书籍,网上资料等。 4、本毕业论文(设计)任务书于20１5年１月25日发出,应于２015年４月30 日前完成。(论文:附后) 指导教师签名: 年月日 系主任签名:年月日 广州科技贸易职业学院 毕业论文(设计) 题目: 46号零件得数控铣削加工工艺及加工程序编制 系别: 机电工程学院班级:１2级 学生:郑昊深系主任:张红伟 指导老师: 文丽丽职称: 讲师 摘要 随着计算机技术得发展,数字控制技术已经广泛得应用于工业控制得各个领域,尤其在机械制造业中应用十分得广泛。而中国作为一个制造业得大国,掌握先进得数控加工工艺与好得编程技术也就是相当重要得。 本文开篇主要介绍了数控技术得现状及其发展得趋势,紧接着对数控铣削加工工艺做了简要得介绍,使对数控铣削加工工艺有了一个总体得了解。接下来主要就是对具体零件得加工工艺得分析,然后用仿真软件指令进行数控编程与仿真加工,最终根据所编写得程序在数控机床上加工出对应得产品。 关键词数控;铣床;数控工艺;编程 ＡBSTRAＣT As the ｄeveloｐmｅnｔof ｐutｅｒteｃｈｎoｌoｇy, ｔｈe ＮumeｒicaｌCoｎtroｌＴｅcｈnｏlogy has beenｗideｌy ａｐpｌied to ｖａrio ｕs fiｅlds ofｉndustial conｔrol ,ｅｓpｅciaｌｌy ｉn engineｅriｎｇindｕｓtry 、Aｎd cｈinａis a biｇｃountrｙiｎmaｎｕfaｃｔurｉng,ｓo more ａnd mｏｒe ｃｈｉｎｅse mａstｅr the konwｌedge of numｅricａl contｒol ｐｒｏcessｉng aｎd ｐrograｍmiｎg ｔｅchｎology iｓvｅrｙiｍporｔａnt、Ａt fｉrｓt,thｉｓpaｐer mainｌy intｒｏduces the ｓtatus ｏf NC ａnd the ｄｅｖeloｐmentｔｒend。Suｂsequeｎtlｙ,thｅNC miｌliｎg procｅss haｓbｅen mａde a briｅf intrｏduｃtion and ｍａke people master tｈeｋno ｗleｄge in geｎｅraｌ.The neｘt partｉs analysis the pｒｏceｓsing of ｓ 毕业设计 茂名职业技术学院 2011年12月21日 数控铣床X-Y工作台设计 【摘要】 本设计是在数控机床工作原理之上设计一台简单的、经济型的x-y 数控铣床工作台。X-Y数控工作台的机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了微机的软件与硬件功能以实现对机床的控制,使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的，本设计充分体现了数控机床机械设备部分与电气设备部分的紧密结合。X-Y数控工作台设计包括总体方案的设计、步进电机的选用、传动装置的设计、电气控制部分的设计和相关软件的设计。本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电，所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体即转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。 关键词：X-Y数控工作台；设计任务；机械传动部件；控制系统 CNC XY table design Abstract The design is in the NC machine tool works on top of design a simple, economical CNC xy table. XY table CNC electromech anical system design is an open-loop control system, its structure is simple, convenient and can guarantee to achieve a certain degree of accuracy. Reduce costs, is a computer-controlled technology, the simplest applications. It is full advantage of the crisis in software and hardware capabilities in order to achieve the control of machine tools; to expand the scope of processing machines, precision and reliability, and further enhanced. Design task is completely around the NC machine tool works and carried out,this design fully reflects the CNC machine tools and electrical equipment, machinery and equipment part of the close combination of parts. CNC XY table design includes the overall program design, selection of stepper motors, gear design, electrical control part of the design and related software design. The design of the economy is not high-precision CNC table, using open-loop system; mechanical transmission part is directly connected to ball screw stepping motor, which drives table feed . Stepper motor is a pulse signal will be transferred into the angular displacement of the electromechanical DAC device. Its working principle is: each to a pulse will be generated in the stator circuit in a certain space rotating magnetic field; due to pass the three-phase stepper motors AC Therefore, the number of input pulses and the time interval is different from the rotation of the rotor rotation speed and the length of time are different. As the rotating magnetic field into which the power of both the rotor conductor cutting magnetic field lines when the role of a force, from the realization of the rotating magnetic field corresponding rotational force of rotor rotation, so the rotor can be achieved only lead screw rotor 机电课程设计XY数控进给工作台设计 大学 课程设计（论文） 内容：X-Y数控进给工 作台设计 院(系)部：机械工程学院 学生姓名： 学号: 专业：机械电子工程 班级： 指导教师： 完成时间：2010-10-08 摘要 当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势 目录 第一章课程设计的目的、意义及要求 (4) 第一节课程设计的目的、意义 (4) 第二节课程设计的要求 (4) 第二章课程设计的内容 (5) 第一节课程设计的内容 (5) 第二节课程设计的内容 (5) 第四章数控系统总体方案的确定 (6) 第五章机械部分设计 (7) 第一节工作台外形尺寸及重量初步估算 (7) 第二节滚动导轨副的计算、选择 (8) 第三节滚珠丝杠计算、选择 (10) 第四节直流伺服电机的计算选择 (12) 第五节联轴器计算、设计 (14) 第六节限位开关的选择 (15) 第七节光电编码器的选择 (15) 第六章机床数控系统硬件电路设计 (15) 第一节设计内容 (17) 第二节设计步骤························ 届毕业设计 系 别： 信息与工程系 专业名称： 机械设计与制造 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 2012 年 月 日 MinBei Vocational And Technical College XXXXXXXXXXXXXXX 目录 一、摘要…………………………………………………… 二、配合件设计的内容及步骤…………………………… 1、零件加工工艺的分析…………………………… 1.1 零件的技术要求分析…………………………… 1.2 零件的结构工艺分析………………………… 2、编程尺寸的确定………………………………… 2.1 计算各节点的坐标尺寸……………………… 3、毛坯的选择…………………………………… 4、工艺过程设计…………………………………… 4.1 板料凸件加工工步顺序的安排……………… 4.2 板料凹件加工工步顺序的安排……………… 5、选择机床、工艺装备等………………………… 5.1 刀具的选择方案……………………………… 5.2 铣削用量的确定……………………………… 6、确定切削用量…………………………………… 7、工艺文件………………………………………… 7.1 工序卡片……………………………………… 7.2 刀具卡…………………………………………… 8、编制加工程序单………………………………… 三、小结………………………………………………… 四、参考文献…………………………………………… 摘要 数控机床的出现以及带来的巨大利益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。数控机床的大量使用，需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。 随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术。如像UG , PRO/E , Cimitron , MasterCAM ,CAXA制造工程师等。 数控技术是技术性极强的工作，尤其在模具领域应用最为广泛，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过铣削加工薄壁配合件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业基础知识，全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工中的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成配合要求。 关键词: 铣削、钻削、绞削、 CAD/CAM 薄壁板类配合件零件加工 X-Y 数控工作台课程设计 一、总体方案设计 1.1 设计任务 题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计 任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ； （4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ； （5）负载重量G=235N ； （6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。 （7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3； （9）最大铣削宽度20e a mm ； （10）最大被吃刀量10p a mm 。 1．2总体方案的确定 图1-1 系统总体框图 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 ② 丝杠螺母副的选择 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 ③ 减速装置的选择 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输 数控机床课程设计说明书 设计课题：X-Y数控工作台设计 院别： 专业班级： 学号： 姓名： 指导老师： 摘要...................................................................................................................................... I 一前言. (1) 二设计任务 (1) 三设计主要步骤 (2) （一）确定设计总体方案 (2) 1、初拟机械传动部件方案： (2) 2、方案对比分析： (2) 3、最终方案： (3) （二）机械传动部件的计算与选型 (3) 1 导轨上移动部件的重量估算。 (3) 2 计算切削力 (3) 3 滚珠丝杠传动设计计算及校验 (5) 4 步进电机的传动计算及电动机的选用 (10) 5 滑动导轨的设计计算 (16) 6 其余部件的选取 (17) 结论 (20) 致谢 (21) 参考文献 (21) 21世纪以来，人类经济高速发展，人们生活发生了日新月异的变化，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：十字工作台；滚珠丝杠；滚动导轨；步进电机 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 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 机械部分改装设计计算示例1 1、初步确定工作台的尺寸及其重量 根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为2190210mm ?，最大工件的重量为150kg 。因此我初定工作台的320230230mm ??。工作台的材料为45号钢，其密度为337.810/kg m ?。（取kg N g /10=）因此： 1.1、工作台（X 向托板） 重量=体积×密度 93123023020107.8101090G N -=??????≈ 1.2、取Y 向托板=X 向托板 N G 902= 1.3、上导轨座（连电机）重量 初步取导轨座的长mm 400，宽为mm 200，高为mm 30。因此 93340020030107.81010190G N -=??????≈ 所以根据上面所求，得XY 工作台运动部分的总重量 为： N G G G G 370190290321=+?=++=动 根据要求所知，其最大加工工件为150kg ，因此： 150103701870G N =?+=总 2、传动系统设计 2.1、脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应该小于等于工作台的位置精度的1/2，由于定位精度在mm 02.0±内，因此： 1 0.020.012 mm δ=?=， 2.2、取联轴器传动，因此它的传动比为1=i ,取丝杠的导程为4P mm =。 取步距角β为0.9度，所以 脉冲当量0.01360 Pi mm β δ== 3、滚珠丝杠的设计计算及选择 3.1求丝杠的静载荷c F 已知其计算公式c d H M F f f F = 《数控机床系统设计》110P 公式5-2 式中的, H f -硬度系数，取1.0 《数控机床系统设计》110P 表5-2 d f -载荷系数，取1.5 《数控机床系统设计》110P 表5-2 M F ：丝杠工作时的轴向阻力 根据： 0.0031870 5.6M Z F F N μ==?= 其中μ为0.003-0.004 因此： 1.51 5.68.4c F N =??= 3.2、确定动载荷及其使用寿命 根据丝杠动载荷公式：H d eq C f F = 式中：C ：额定动载荷 d f ：动载荷系数，轻微冲击取1 H f ：硬度系数，HRC 58≥取1 eq F ：当量动载荷，N 'L ：寿命 根据：使用寿命使用寿命6300814400L h =??= 所以'6660/106050014400/10432L nT h ==??= 式中的n 丝杠的最高转速，因题目中所给其工作台快进的速度为 2/min m ，因此其计算为： max 1000/10002/4500/min n V P r ==?= 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、 摘要 为了适应机械行业的发展趋势，简化一般工厂中工人的劳动量，在本设计中应用简单的数控系统设计。就实际情况分析，一般的机械加工精度和效率足以完成工作需求，不需要高精密的数控系统，但考虑一般机械系统实现自动化生产相对比较困难，而且实现起来相当复杂，设备比较庞大。然而这些问题可以在一个非常简单的数控系统中很容易的得到很好的解决。随着微型计算机系统的发展，性能的不断提高，大范围应用的普及，应用一个简单的数控系统来完成一般的工作，在一般的小型工厂中足可以实现。 本次设计的铣床，除了能进行铣削加工，主轴上安装不同的刀具时，还可以进行钻孔或攻丝加工。所以我们采用了如下的设计方案：进给系统采用大惯量宽调速直流伺服电动机，滚珠丝杠，双螺母垫片调整预紧间隙，导轨副采用直线滚动导轨副，主传动系统采用无级调速电机。 在设计过程中，我得到了老师的精心指导，帮我收集了很多我无法找到的资料。袁老师在完成繁重的教学任务之余，经常拖着疲惫的身体，对我们的工作进行仔细地审查，针对我们的情况，进行了耐心的讲解，从设计的原理到结构功能，做出了大量的指导性工作，使我们对所要设计的课题有了更深的了解，在这里也要感谢同组同学的热心帮助，同学们总是微笑着面对我的提问，耐心讲解，使我对有些问题有更加清楚的认识。 关键词：总体结构布局铣床传动方式主传动系统进给系统 Abstrac In order to adapt to the machinery industry development trends, simplified general factory workers in the labor, in the design of a simple numerical control system design. On the actual situation analysis, the general machining accuracy and efficiency needs to complete its work, do not need high-precision numerical control system, but considering the general mechanical system to automate production is relatively difficult and very complex to achieve, equipment relatively large. However, these problems can be in a very simple numerical control system in very easy to get a good solution. With the development of micro-computer system, the continuous improvement of performance, large-scale application of the universal application of a simple numerical control system to complete the work in general, the small factories in general can be achieved in full. The processing center, in addition to a milling, spindle installed on a different tool, can also carry out drilling or tapping processing. Therefore, we have adopted the design of the programmes are as follows: feeding system using the inertia of wide speed range DC servo motor, ball screw, double-nut pads adjust preload gap, the rails of a rail line rolling deputy, the main drive system adopts the - Speed Motor. In the design process, I was given the careful guidance of teachers Hsu, 目录 一、总体 (2) 二、机械结构设计 (3) 1、脉冲当量和传动比的确定 (3) 2、机械部件(工作台)总体尺寸 (3) 3、工作载荷分析及计算 (4) 4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5) 5、导轨的选型和计算 (10) 6、联轴器的选择及计算 (11) 7、传动系统等效转动惯量计算 (12) 8、步进电机的选用 (13) 三、控制系统设计 (18) 1、控制系统硬件的基本组成 (18) 2、接口程序初始化及步进电机控制程序 (19) 3、直线圆弧插补程序设计 (22) 四、设计总结 (30) 参考文献 (31) 一、 总体 1、总体参数 设计一个数控XY 工作台及其控制系统。该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。已知的设计参数如下： 2、开、半闭、闭环选择 开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置 半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈 闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈 本设计采用开环步进电机驱动。 3、传动初步设计 电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台 4、系统组成框图 大致确定为：控制、接口、驱动、传动再到执行。 即为XY →→→→控制器接口电路驱动装置传动机构工作台 5、机械传动系统简图 X 轴与Y 轴的传动系统简图都如图所示 二、机械结构设计 1、脉冲当量和传动比的确定 1.1、脉冲当量的确定 根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量 为0.01mm 。 1.2、传动比的确定 传动比计算公式：P b L i δθ3600 = （参考文献【1】式2－1） 其中：b θ为步进电机的步距角，0L 为滚珠丝杠导程，P δ为系统脉冲当量。根据传动设计，采用联轴器，初选电机步距角?=9.0b θ，丝杠导程mm L 40=， mm P 01.0=δ。 则其传动比101 .03604 9.03600=??== P b L i δθ 2、机械部件(工作台)总体尺寸 由于工作台的加工范围为X ＝250mm ，Y ＝200mm 。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X ＝250×1.1＝275mm, Y ＝200×1.1＝220mm ，其厚度初定为30mm 。 选择工作台的型槽为T 型槽，查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T 型槽和相应螺栓(摘自GB/T158-1996) 表3-25T 型槽和相应螺栓尺寸，可得所选T 型槽的参数： A ＝10mm B ＝18mm C ＝8mm H ＝21mm 间距取50mm p δ 课程设计 课程名称：数控技术课程设计 学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2012年 1 月 16 日 课程设计任务书 课程设计（论文）任务书 学生姓名：指导教师： 任务书发出时间2011年12月25日 设计时间2011年12月26日——2012年1月16日 设计（论文）题目数控技术课程设计 设计（论文）内容 ①结合设计任务的要求拟定总体机械和电气控制设计方案。 ②根据拟定的机械设计方案进行二坐标数控工作台的机械结构设计计算和元件的 选用。 ③根据拟定的电气设计方案进行数控系统控制电路的框图设计及驱动控制电路的 计算和元件选用。 ④根据指定要求进行有关软件的流程图设计。 ⑤对指定的软件程序进行编写。 ⑥进行机械结构的工程图和电气原理图的绘制。 ⑦编写设计说明书。 设计（论文）的要求（含说明书页数、图纸份量） ①方案拟定正确。 ②设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误。 ③元气件选用正确规范符合国家颁布标准。 ④机械结构图纸绘制视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高。 ⑤电气部份图纸要求符合国家标准，图面布局合理、整洁、质量高。 ⑥机械和电气部份图纸总量为 1.5 张“0”号图量，其中含机械装配图1～2张、 电气控制原理框图及计算机I/O接口和驱动控制电路等电气原理图1～2张。 ⑦课程设计说明书应阐述整个设计内容：如课题来源现实意义、总体方案确定、 系统框图分析、电气执行元件的选用说明、机械传动和驱动电路的设计计算以 及机械和电气的其它部分。说明书要突出重点和特色，图文并茂、文字通畅、 计算正确、字迹清晰、内容完整。说明书页数不少于 20 页 数控车床零件加工及工艺设计毕业论文(DOC 28页) 毕业论文论文题目：数控车床零件加工及工艺设计 题目：数控车床零件加工及工艺设计 班级： 专业： 学生姓名： 指导教师： 日期: 数控车床零件加工及工艺设计 摘要 在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。 在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。 数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。 为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。 由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。 关键词： 车削加工刀具零件的工艺过程工艺参数程序编制 On the lathe, use the rotation of the workpiece and tool of line or curve movement to change the shape and size of rough, meet the requirements of drawings processing it into. Turning on a lathe is used the workpiece relative to the method of cutting tool rotation on the workpiece. Cutting is mainly composed of workpiece in turning rather than the tool provided. Turning is the most basic and most common method of cutting, occupies a very important place in production. Turn Rotary surface suitable for cutting, most with turning method for Rotary surface of workpieces can be processed, such as inner and outer cylinder and inner and outer taper, surfacing, Groove, screw and Rotary forming surface, the tool is mainly used tools. In all kinds of metal-cutting machine tools, lathe is the most widely used category, per cent of the total number of machine tools 50%. Turning the 数控铣床毕业论文 Last revised by LE LE in 2021 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、端面的零件等特点。通过对使用BV75型数控加工中心加工盘类零件，来阐述以下几个方面的问题： 一、总体方案设计 1.1 设计任务 题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计 任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： 1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝【200+（班级序号）×5】mm ×【200+（班级序号）×5】mm ×【15+（班级序号）】mm ； 2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝【680+（班级序号）×5】mm ×【680+（班级序号）×5】mm ×【230+（班级序号）×5】mm ； 3）工作台加工范围X=【300+（班级序号）×5】mm ，Y=【300+（班级序号）×5】mm ； 4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ； 5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg ； 6）工作台空载最快移动速度为3m/min ；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。 7）立铣刀的最大直径d=20mm ； 8）立铣刀齿数Z=3； 9）最大铣削宽度20e a mm =； 10）最大被吃刀量10p a mm =。 1.2 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择 ③减速装置的选择 ④伺服电动机的选择 （2）控制系统的设计 ①伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制 ②PLC控制电机的梯形图编程 XY 数控工作台结构 1.3 设计的基本要求 （1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。 （2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过AutoCAD 软件绘制XY 数控工作台的总装配图，并绘制AO 图纸。 （3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC 协调控制XY 电机运动，绘制相关梯形图。 系统总体方案结构框图铣床毕业论文
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