X6132铣床数控改造
摘要
本文提供了一种X6132铣床的数控化改造方案，改造的主要模块有：机械部分和数字控制电路部分。机械部分主要是对丝杠、驱动元件的改造。改造后的系统是以步进电机为驱动执行元件的开环控制系统，控制系统使系统能够控制进给轴的转速，并实现其正反转控制工作台，实现其纵、横向进给运动，以8031型单片机为控制处理芯片，通过键盘输入加工程序控制X6132铣床数控化改造后是升降台式的。使得改造后的机床能加工除了铣削键槽、平面及孔等简单的零件外，还能加工形状复杂（如加工圆弧面、斜面及凸轮等）的零件。改造后的数控机床具有高精、高效及加工产品范围广等特点。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。
关键词数控改造； X6132 ；开环控制
X6132 Transformation NC
Abstract
In this paper ,in base of ou r country’s eco-mimic condition and the expensive CNC, in order to extend machining scope, high accuracy , small batch, and has a good condition in excitedly complicities market .So, the memorization rebuilding of X6132is so necessary and feasible. This paper provides a way of how to implement the synchronized mo-tion of the two axes in the X and Y plane with CNC system and an open-loop control which use stepping motors as actuators on a X6132 mill，and the microcomputer is 8031.the memorization rebuilding of X6132 milling machine not only is used for machining keyway, plane and hole etc,but also, it can ma- unfitting complicated ship and the accuracy is high.The technology of CNC has become the key and basic technology in the manufacturing in-dustry.With the development of manufacturing technology, modern CNC machine tools with modern design techniques, process intensification and new features to make machine tools, machining range, dynamic performance, machining accuracy and reliability has improved greatly.
Key Words numerization rebuilding ；X6132 ；open-loop control
目录
摘要........................................................... I Abstract....................................................... II 第1章绪论. (1)
1.1 课题研究的背景必要性 (1)
1.2 数控机床的产生及发展简史 (1)
1.3 数控机床组成 (2)
1.4 机床数控化改造的必要性和迫切性 (3)
1.5 机床数控化改造的意义 (3)
1.5.1 从微观上看 (3)
1.5.2 从宏观上看 (4)
1.6 本章小结 (5)
第2章数控系统设计的总体方案 (6)
2.1 数控铣床改造设计总体要求和内容 (6)
2.2 数控系统总体设计方案的拟定及框图 (6)
2.2.1 系统总体方案的确定 (6)
2.2.2 系统总体方案框图 (7)
2.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算包括的内容 (8)
2.4 本章小结 (8)
第3章铣床机械机构设计 (9)
3.1 数控机床的数据 (9)
3.2 工艺数据 (9)
3.3 数控改造的纵向方向（X轴）的设计 (10)
3.3.1 切削力的计算 (10)
3.3.2 丝杠工作时轴向压力F轴的计算 (11)
3.3.3 滚珠丝杠副工作负荷的计算及电动机的选择 (11)
3.3.4 滚珠丝杠副轴向刚度Kz的计算 (16)
3.3.5 滚珠丝杠副临界转速的验算 (18)
3.4 关于滚珠丝杠副性能的分析 (18)
3.5 横向(Y轴)的设计 (18)
3.6 轴承的选择 (20)
3.6.1 轴承的寿命计算 (20)
3.6.2 轴承布局 (21)
3.6.3 轴承装置的设计 (21)
3.6.4 轴承的配置 (21)
3.6.5 轴承的配合 (22)
3.6.6 轴承的润滑 (23)
3.7 本章小结 (20)
结论 (25)
致谢 (26)
参考文献 (27)
附录.......................................... 错误！未定义书签。
第1章绪论
1.1课题研究的背景必要性
随着科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂、而且产品的生产周期短、改型频繁。这不仅对机床设备提出精度与效率的要求提出了通用性与灵活的要求。特别是航空、造船、武器、模具生产等精密加工的零件具有精度高、形状复杂、经常变动的特点。因此机械产品部件的生产设备机床也相应的提出了高性能、高精度化的要求。
利用计算机控制数控机床进行加工使得零件的加工变得十分的方便、快速，很大程度上节约了人力和物力的使用，使得工业自动化程度更高。但是许多企业由于资金等方面的约束不能及时引进先进数控机床，这样制约了生产率的提高，不利于自动化程度的提高。因此各种机床的数控改造开发成为众多专业技术人员研究的[1]。
并且目前在机械行业中，随着市场经济的发展，产品更新周期越来越短，中小批量的生产所占有的比例越来越大，对机械产品的精度和质量要求也在不断地提高与推进。所以普通机床越来越难以满足加工的要求，同时由于技术水平的提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍，而对原有普通机床数控化改造也应是越来越广泛，依照设计任务本设计对X6132立式铣床进行了数控化改造[2]。
1.2数控机床的产生及发展简史
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件的生产设备-----机床也相应地提出了高性能、高精度与高自动化的要求。
在机械产品中，单位与小批量产品占到70%---80%，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上需要人工操作，难以提高生产效率和保证生产质量。特别是一些有曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。
数字控制机床就是为了解决单位、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化，并保证质量要求而产生的。
数控机床的发展简史
在美国诞生了第一台数控机床后，可划分为两个阶段：
第一阶段：数控阶段（1952～1970年）。早期采用数字逻辑电路组合
成一台机床，专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控。
第二阶段：计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）。到1970年，通用小型计算机作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控阶段。
1.3数控机床组成
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有较大区别。
数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成：
1．主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接影响。
2．进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。
3．控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。
4．辅助装置如液压、气动、冷却和润滑系统和排屑、防护等装置。
5．机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架[3]。数控铣床加工过程示意图1-1如下：
图1-1数控铣床加工过程示意图
1.4机床数控化改造的必要性和迫切性
数控机床是一种典型的机电一体化产品，它集精密、柔性和集成与一身，它可以较好的解决形状复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能够稳定加工质量和提高生产效率，是一种高度自动化机床。其造价较低，改造周期短，可靠性高，改造技术也日趋成熟，加之我国特有的经济实用产品“经济型数控装置”的技术指标不断的提高，产品的更新和完善的进度不断的加快，产量不断的提高，故有广阔的前景，工业发达国家的军、民机械工业已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业进行改造。而我国在信息技术改造传统产业方面比发达国家落后约20年。随着我国现代化制造的不断推进，每年都有大量机电产品进口，这说明了机床数控化改造的必要性和迫切性[4]。
1.5机床数控化改造的意义
旧机床数控化系统改造具有多方面的意义:首先，对原有机床进行升级改造，使机床“起死回生”,增加了机床的使用寿命，拓展了机床的适用范围，提高了机床的加工性能。再有，由于是对原有机床进行的改造，使企业节省了成本，减少了机床废弃的浪费；使本企业的原有操作人员更容易加快熟悉其全部的操作流程。
由此可见，对原有机床进行数控化改造，对资金和技术要求相对较低。对像我国这样的发展中国家的企业具有深远的意义。
1.5.1从微观上看
数控机床相对传统机床有如下突出的优越性，且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
1．可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件由于计算机可以瞬时准确地计算出每个坐标轴应该运动的运动量，这就可以复合成复杂的曲线与曲面。
2．可实现加工的自动化，且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3-7倍，由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，而实现自动化。传统机床可以靠凸轮或挡块等实现自动化，称之为刚性自动化，但凸轮制造、调整很费时，只有进行大批量生产时才经济合理。而数控机床只要更换一个程序就可实现另一个工件加工的自动化，从而使单件和小批量生产得以自动化，称之为“柔性自动化”，以适应多品种小批量的生产方式。
3．加工出零件的精度高，尺寸的一致性好，分散度小，使装配容易，不再需要“修配”加工过程自动化，不受人的情绪高低和疲劳的影
响。计算机还可以自动进行刀具寿命管理，不会因刀具磨损而影响工件精度和其一致性。数控系统中增加了机床误差、加工误差修正补偿的功能。使加工精度得到进一步提高。
4．可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运自动化带来的效果（可以自动更换刀具）。如加工中心，在工件装夹好后，可实现钻、铣、镗、攻丝、扩孔等多工序的加工。现已出现其它工序集中的机床，如车削中心、车铣中心、磨削中心等。
5．拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管在配备多种传感器的条件下，计算机威力的体现可以实现白班有人看管和作好充分准备工作，使得二班、三班在无人看管条件下进行自动加工。工人只工作8小时，而机床可工作24小时。因而带来的劳动生产率的提高和生产周期的缩短等效益是非常明显的。
此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）、CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础[5]。
1.5.2从宏观上看
工业发达国家的军、民机械工业在上世纪70年代末、80年代初即以开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业的技术改造。除采用数控机床外，还包括推行CAD、CAE、CAM、MIS（管理信息系统）、CIMS（计算机集成制造系统）等等，以及在其产品中增加信息技术，包括人工智能等含量。由于采用信息技术对其军、民机械工业进行深入改造，最终使得他们的产品在国际军、民品市场上的竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性和紧迫性。
近年来，全国约改造了两万多台普通机床为经济型数控机床（主要是车床和铣床）。随国产高档数控系统的成功研发，我国又成功地用国产数控系统将普通机床改造为普及型和高级型数控机床，还用国产系统对进口的技术老化数控机床进行改造，使其起死回生。例如：华中数控公司把东方电机厂的10台重型机床（包括2.5m,3.4m,6.3m立车）和中型机床（包括卧车、立铣）及其它企业总共约50台的关键设备，改造为普及型和高级型数控机床。若购置一台新的数苦恼感机床，进口的要上千万，国产的也要几百万元人民币。而数控化改造一台只需几十万元就够了。所以比起经济型数控改造来说，经济效益极为显著。内蒙一机集团近年来也加大了普通机床的数控化改造，由西南自动化研究所对部分机床（卧车、铣床等）进行数控化改造，使用效果明显；又用西门子系统对特大型进口关键设备进行数控改造，使其焕发了青春。
1.6本章小结
本章主要介绍了数控机床的结构特点以及数控机床在未来的发展，机床的数控改造具有效率高，柔性化，减少工人强度等优点，在信息时代的今天，数控机床的改造已经日益普遍，成为发展的趋势。
第2章数控系统设计的总体方案
2.1数控铣床改造设计总体要求和内容
X6132立式铣床的原传动系统为其主轴转动由电机经齿轮变速驱动。其主轴的升降用手柄经锥齿轮副，丝杠手动操作。工作台的x轴和y轴分别通过离合器和离合器，由进给电动机通过齿轮变速驱动丝杠副和实现自动进给。工作台的升降有电动机通过离合器将运动传给丝杠副来实现。
对X6132立式铣床进行机械部分改造，数控机床的刚度系数应该比同类普通机床高50%；应尽量提高机床的抗振性，通常机床的振动包括强迫振动和受迫振动。要提高机床在低速进给时的平稳性和运动精度。为实现复杂零件的自动铣削加工，提出三种方案：
第一种方案：工作台升降，工作台x与y轴的进给运动
第二种方案：主轴的升降和工作台的x,y轴的进给运动
第三种方案：工作台的x,y轴进给运动改变为微机控制，实现三轴或二轴的开环同步控制或非同步控制。
上述方案中的第一种由于工作台较重，升降所需的步进电机转矩大，功率损失也大，改造成本较高，第二种方案较易实现，我们这里的设计要求改造x,y轴，z轴作为预留，所以我们这里选择第三种方案。
为保留原机床的半自动功能，应对原系统作尽可能少的改动，以免微机控制系统出了问题，机床还可手动加工。为此可进行以下改动，如图
2-1所示：
1 保留原机床主轴传动系统。
2 保留机床工作台x,y 轴进给系统，脱开离合器6，7，去掉手轮，将滑动丝杠副换成滚珠丝杠副，并改装减速齿轮箱，减速齿轮，步进电动机（6，7）。
2.2数控系统总体设计方案的拟定及框图
2.2.1系统总体方案的确定
根据设计任务的要求，决定采用点位控制，用步进电机驱动的开环控制系统。这样可使控制系统结构简单，成本低廉，调试和维修都比较容易，为确保数控系统的传动精度和工作平衡性，采用低摩擦的传动和导向元件，此工作台采用滚珠丝杠螺母副和液动导轨，为尽量消除传动间隙，可设法调整传动齿轮的中心距以消除齿侧间隙，计算机系统采用高性能价格比的8031系列单片机扩展系统。
1、3、4---伞齿轮
2、7、10---步进电机5、8、11—滚珠丝杠6、9、12---滚
2.3机床进给伺服系统机械部分设计计算包括的内容
X6132铣床数控化改造机械系统设计主要包括伺服驱动系统的设计计算，丝杠螺母副的设计计算、一些基本部件相关计算和传动系统的设计计算。
1．基本部件相关计算主要有工作台的外形尺寸及重量的计算、钻铣削力的计算以及滚动导轨参数的计算等。
2．丝杠螺母副的设计计算包括纵向、横向丝杠螺母副的选用。
3．伺服驱动系统的设计计算包括步进电机选型计算。
2.4本章小结
本章主要介绍了数控系统设计的方案的确定，数控铣床改造设计总体要求和内容以及机床进给伺服系统机械部分设计计算包括的内容，通过本章的介绍确定了总体改造的框图和方案。
第3章铣床机械机构设计
3.1数控机床的数据
工作台尺寸(长×宽)：1250mm×320mm；
工作台最大行程：纵向800mm横向300mm垂直400mm；
快速移动速度：10m/min；
工作台定位精度x、y、z：±0.03mm；
工作台重复定位精度x、y、z：±0.02mm；
纵向、横向及垂直进给为微机控制，采用步进电机或直流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动，脉冲当量0.010mm/脉冲；
电机功率P：7.5KW；
纵向快进速度：2.3m/min；
横向快进速度：1.2m/min；
垂向快进速度：0.77m/min；
纵向切削数据：0.06m/min；
横向切削速度：0.06m/min；
垂向切削速度：0.06m/min；
定位精度：0.015mm；
纵向移动部件重量：220kg；
横向移动部件重量：450kg；
垂向移动部件重量：1000kg；
加速时间：30m/s；
机床效率：0.8；
机动范围：680mm/240mm/300mm。
3.2工艺数据
通用机床由于工艺范围广，在同一台机床上常用不同材料刀具对不同材料和尺寸的工件进行多种加工，故取具有代表性的典型加工条件为计算依据。通常以加工量最大的钢料或铸件为工件材料，硬质合金或高速钢为刀具材料，选取用该机床上用得最多的常用工序或极限加工工序及与此相应的切削用量[6]。结合本次改造，选取加工材料为HT200的平板凸轮的加工工艺。
刀具：
粗齿圆柱铣刀：孔径27mm，直径D为63mm，L取63，前角α。为15。，后角α。为12。，螺旋角β为45。，齿数Z为6
切削用量： 铣削铸铁铣削前深度 t ＝5~7mm ，取t ＝6mm 。
进给量：粗齿圆柱铣刀，在加工铸铁装夹系统刚性一般，机床功率
7.5kw 的条件下，取每齿进给量f z ＝0.01～0.15毫米／齿，取f z ＝0.15毫米
/齿
3.3 数控改造的纵向方向（X 轴）的设计
工作台的进给运动是由步进电动机由一级消隙齿轮经滚珠丝杠螺纹
副，带动工作台移动。其中在纵向（X 轴）进给系统的改造布置中，滚珠丝杠、轴承支架固定在工作台上，随工作台移动。步进电动机经降速齿轮和滚珠丝杠的螺母固定在床鞍上，通过滚珠丝杠的转动，实现工作台与床鞍之间的相对移动[7]。滚珠丝杠螺母副，它的特点是在具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦，丝杠与螺母之间基本上为滚动摩擦。
滚珠丝杠螺母副的优点有：
1．传动效率高，摩擦损失小，使用寿命长。
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，防止失步；定位精度高，刚度好。
3．有可逆性 丝杠和螺母都可以作为主运动件，故可以从旋转运动
转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动。
4．运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
3.3.1 切削力的计算
结合本次改造：
Fc o z p Fc z k z d ae f a C F ??????= (3-1)
式中：C Ｆc
— 铣削力系数 取282； a p — 铣削深度（即被加工表面的宽度，同时加工5个工件,每个工件厚度为10mm,故深度为50mm ）； f z — 每齿进给量 取0.15mm/z ；
a e — 铣削宽度（即被切削金属层的深度），取6mm ；
d o — 铣刀公称直径，取63mm ；
Z — 刀齿数，取6；
k F c — 铣削力修正系数且：
c c c F mF F k k k γ?=
k mF c —工件材料系数 取(HB/190)0.55；
kγF c —前角系数取0.92。
故F z=282×50×0.150.65×200.83×63-0.83×6×(200/190)0.55×0.92故可求出: F z=9000N
垂向切削分力Fy：
按经验公式：F y/F z=0.80
求得：F y=7200N
纵向切削分力Fx:
按经验公式：F x/F z=0.9
求得：F x=8100N
横向切削分力F z’：
按经验公式：F z’/F z=0.4
求得：F z’=3600N
3.3.2丝杠工作时轴向压力F轴的计算
铣削条件下在插补平面内合力F r：
F r=(F x+F y)/2(3-2)
铣削一周平均铣削力F av取2Fr/3，铣削时丝杠轴向压力F
：
轴
=βF av+μ’(mg +Fy)(3-3)
F
轴
式中：β—考虑到颠覆力矩的影响系数，一般取1.1；
μ’—导轨当量摩擦系数。取0.18；
m —移动部件的质量估计为1000Kg；
g —重力加速度取9.8m/s2；
F z’=3600N；
求得：F r=123.69N；
F
=82.46N；
av
F
=3151N。
轴
3.3.3滚珠丝杠副工作负荷的计算及电动机的选择
1．丝杠的转速及电动机的选择：
数控改造多半采用开环步进式伺服驱动系统，本次改造也采用步进电机驱动丝杠。
开环步进伺服进给系统的设计计算步骤：
1．脉冲当量取0.01mm.初选步进电机的步距角φ为1.5o
2．计算降速比。由于步进电机工作的特点是一个脉冲走一步，每一
步均有一个加速过程，因而对负载惯量很敏感。为满足负载惯量尽可能小
的要求 ，同时也为满足要求的脉冲当量，常采用齿轮降速传动。
传动比：
?
=360s i ? (3-4) 式中：φ—步距角；
S —丝杠螺距，初取6mm ；
Δ—脉冲当量。
确定齿轮传动比及模数和有关尺寸:
因为步进电机中距角?=1.5o，滚珠丝杆螺距离t=5mm,要实现脉冲当
量?=0.01mm/step ，在传动系统中应加一级齿轮降速传动，降速传动比：
i =2
1Z Z =65.136001.0??=0.48 选Z 1=24，Z 2=50
因传递的扭矩较小，取模数m=2,齿轮有关尺寸如下表：
表3-1 齿轮的相关参数
3．根据结构草图计算机械传动装置及负载折算到电机轴上的转动惯量Jt ，并计算电机力矩，再按步距角，电机力矩，允许的负载惯量等项要求来选取合适的步进电机。
惯量计算：
)2]}
}G /g (S /2 )J 2[(J -i J 2{J -i J 2{J -i J J s 333222111t '''π+++++++= (3-5) 式中：J s ＝0.03715Kgf.cm.s 2
力矩计算：
快速空载启动时所需力矩：
M M M f a ++
=m a x M (3-6) 最大切削负载时所需力矩：
t f at M M M M M +++=0 (3-7)
快速进给时所需力矩：
0M M M f +=
式中：M amax — 空载启动时折算到马达轴上的加速力矩；
M f — 折算到马达轴上的摩擦力矩；
M 0 — 由于丝杠预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦力矩；
M at — 切削时折算到马达轴上的加速力矩；
M t — 折算到马达轴上的切削负载力矩。
丝杠传动时
M a , M f ,M 0 , M t 计算公式：
).(6.9m f K T J M g r a = (3-8) 式中：J r — 折算到马达轴上的总惯量；
T — 系统时间常数（系统时间常数表示线路在导通瞬间允许电流
值上升的速率。时间常数越小，线路导通后电流上升越快，达到近似稳定
值的时间越短；反之则越长）；
n — 电机转速；
当n=n max 时计算Ma max ,n=n t 时计算Ma t ；
n t —切削时的转速。
摩擦力矩：
())(102/30m N S F M i f ??=-πη (3-9) 式中：F ο—导轨摩擦力（μ)(z F Fx F o '+=）；
S — 丝杠螺距；
? — 齿轮降速比；
h — 传动链总效率（一般取0.70～0.85，现取0.8）；
求得：F ο=2106N ；
M ?=1.00554Nm 。
附加摩擦力矩M ο：
()[]
32001012/-?-=ηηi o S P M π (3-10)
式中：P ο—滚珠丝杆预加载荷（kgf ．m ）；
为使预紧后的双螺母机构在正向传动链受力运行时其反向传动链仍保
证无间隙出现，要求预紧力的数值应大于最大轴向载前的1/3倍。
P ο≥1/3×F 轴=1/3×3151=1050.3N 取P ο=1200N S —丝杆螺距；
η—传动链总效率；
?—齿轮降速比；
ηo — 滚珠丝杆未预紧时的效率，一般取η≥0.9；
求得：M ο＝0.0363Nm 。
切削力矩M t ：
)(102/3m N S P M i t t ??=-πη (3-11)
式中：P t — 进给方向的最大切削力；
S — 丝机螺距（cm ）；
η — 传动链总效率 η取0.8；
? — 齿轮降速比。
所以初选步进电机：130BF001 五相十拍分配方式
检验计算： ()[]2106.9/-??+=T n J J Ma m t (3-12) 式中：J m —电机转动惯量；
J t —系统转动惯量；
T —系统时间常数(s) 加速时间Ｔ＝50m/s 故： M amax ＝(J t+J m)n max /9.6×0.05×102
＝ [(0.01545+7×102)×1000]/9.6×0.05×102
＝ 4.22Nm
M =M a max +M f+M o M =5.26Nm(M<9.31Nm)
由于采用步进电机驱动：
()m i n
/60/r i f n φ= 式中：φ—步进电机步距角，取1.5o；
f —电机脉冲频率，取16000Hz ；
i —电机与丝杠间的降速比，取5；
n=80。
由机械设计手册表查得选取步进电机: 130BF001 五相十拍分配方式[9]
2 丝杠寿命系数L ：
L =
6
1060nT 式中：T — 丝杠预期寿命 取15000h
求得： L =72 3 丝杠工作动载荷C ：
轴F L C 213ββ=
式中：β1 — 丝杠硬度系数，取1.5；
β2 —载荷性质系数，取1.4；
求得：C=27528.25N[2]
根据C 如下表所示取滚珠丝杠直径d0=30,选用滚珠丝杠螺母副的型号为NL3005型，单螺母变导程预紧。 表 3-2滚珠丝杠螺母几何参数计算 滚珠丝杠副传动刚度验算： 对于精密机床数控改造，应对选取的滚珠的丝杠副传动刚度进行校核，以保证机床的定位精度，传动精度，可靠性。丝杠工作时，受轴向力及扭转力矩作用，其变形为轴向压缩变形和扭转变形。设丝杠副的轴向刚度为K z，导轨刚度为并将扭转变形的扭转角转换为轴向变形，则滚珠丝杠传动时的轴向总变形量δzz为： 副K N ()3102/-?+=πδN t z x zz K M K F =()3102/-?+πN x z x K t F K F 式中：M —作用在丝杠上的扭矩（N·m ）； t —丝杠导程 (mm)。 由刚度定义可知，滚珠丝杠副传动刚度K 与轴向刚度，扭转刚度有如下关 系： 3210)2(111?+=π t Kn Kz K 则滚珠丝杠副的传动刚度K 为： ()[] z n z n K t K K K K 32102/?+=π 欲求K ，则只要求K z ，Kn 即可[9]。 3.3.4 滚珠丝杠副轴向刚度Kz 的计算 滚珠丝珠副的轴向刚度取决于丝杠，螺母组件，支承轴承的轴向刚 度。 1. 丝杠的轴向刚度K sz ： 丝杠的轴向刚度K sz 与其安装方式有关，本次改造设计中选取—双推 式支撑方式： 两端推力轴承，此时，丝杠轴向最小刚度发生在载荷作用点处于支承 端距离一半，即La/2 处 )/(10)/4(3m N L SE K a sz μ-?=； (3-13) 式中：S — 丝杠小径截面积(mm 2)； E — 丝杠材料的弹性模量(MPa)，钢料的E 为2.1×106 Mpa La — 载荷作用点距双推轴承的最大长度(mm)； 求得： K sz =195N/um 。 2. 螺母组件的轴向刚度K lz ： 螺母组件的轴向刚度是指滚珠丝杠，螺母螺纹形成的滚道间的轴向刚度。据赫兹理论，滚珠与滚道之间在轴向载荷的作用下，弹性变形为： )(104.23 12222um dg Zg Sin F Sin s x s ?? ???????=-Z δ (3-14) 式中：?s — 滚珠的接触角度45?； YCK-6032/6036 数控车床使用维修说明书 目录 前言 (1) 第一章机床特点及性能参数 (2) 1.1 机床特点 (2) 第二章机床的吊运与安装 (5) 2.1 开箱 (5) 2.2 机床的吊运 (6) 2.3 机床安装 (7) 2.3.1 场地要求 (7) 2.3.2 电源要求 (7) 第三章机床的水平调整 (8) 第四章机床试运行 (9) 4.1 准备工作 (9) 4.2 上电试运行 (9) 第五章主轴系统 (10) 5.1 简介 (10) 5.2 主轴系统的机构及调整 (11) 5.2.1 皮带张紧 (11) 5.2.2 主轴调整 (12) 5.3 动力卡盘 (12) 第六章刀架系统 (13) 第七章进给系统 (13) 第八章液压系统 (14) 8.1 液压系统原理 (14) 8.2 液压油 (15) 第九章润滑系统 (15) 9.1 移动部件的润滑 (15) 9.2 转动部件润滑 (15) 9.3 润滑油 (16) 第十章机车冷却系统及容屑装置 (17) 第十一章机床电气系统 (18) 11.1 主要设备简要 (18) 11.2 操作过程： (18) 11.3 安全保护装置： (19) 11.4 维修： (19) 第十二章维护、保养及故障排除 (24) 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。该机床采用45 °斜床身，流畅 的排屑性能及精确的重复定位功能，可实现一台设备同时完成多道工序，提高了劳动效率，为工厂节省了人力资源，并且尺寸精度大大提高，一次装料可进行多次循环加工，可实现一人操作，看护多台机床。避免了传统车床自动送料车床的二次加工，使得多工序的产品能够一次性加工完成，实现了大批量多品种高精度零件的自动化生产。 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） 数控铣床操作步骤 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT 数控铣床操作步骤 1．开电源：机床左侧面的红色旋钮，初始化到系统界面右上角显示700016并且已完全进入界面时，按下K1键启动伺服。 2．回零：分别使X/Y/Z轴初始化回零。（按下RefPoint在回零方式下，分别按住三个轴的＋方向键（不要松手），一直到显示屏上显示出类似宝马标志的图标时，三个轴分别都处于0位置才松开按键。） 特别注意：回零以后，就将工作方式改为手动方式即按下JOG键，否则不小心在回零方式下又按了三根轴的方向键就会使回零失效。 3．传输程序：在操作界面的主菜单（）下，选择通讯，然后按输入启动将程序从计算机传输到数控系统。 计算机端从开始－程序里启动WINPCIN软件。如右图所示，选择TEXTFORMAT。 按下SendData按钮选择要发送的文件发送即可。在主菜单（）中按下程序按钮，然后用上下箭头选择发送过来的程序，再按下选择按钮，屏幕的右上方会显示文件名，然后再按打开按钮。 X轴、Y 轴、Z轴伺 服电机； 主轴电机 操作面板 空气开关、接触器、PLC、 熔断器、驱动电器等 串行 4．程序仿真：在菜单上用向右的箭头来翻找，按下仿真功能键，在AUTO方式下，按下CycleStar键（屏幕右下方）执行自动仿真。如果仿真出错，回主菜单，在诊断功能里检查错误，然后修改后再上传再仿真，直到无误为止。 5．刀补：在主菜单（）中按下参数按钮，选择刀具补偿对刀，设定刀具半径为3mm，对刀后确认。回上一级菜单，选择零点偏移，按下测量键，确定1号刀具，然后进行零点偏移值的设定。具体操作是：将刀具在JOG方式下移动，让主轴正转起来，刀具在小进给速率下移动到工件表面原点位置（与画图的原点一致）。然后在G54坐标系下通过按轴＋键对每一个轴的偏移量进行计算，最后确认零点偏移的值。 6．加工：在主菜单（）下按加工，在自动方式下按执行键CycleStar。加工完毕，将工件取下打扫卫生，老师确认后方可离开。 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： 《夹具课程设计》 学生姓名邓俊宏 学号 20121495 班级模具12-1班 指导老师张俊纪 2014/12/15 目录 一．课程设计任务 二．定位基准的选择 三．确定夹具的结构方案 1、根据工序加工要求，确定工件在夹具中的定位方案 2 夹紧方案 3、确定夹紧机构 4、尺寸的确定 5.夹具精度分析 6，制定工艺路线 7．夹具体设计 四．夹具装配图 五．夹具使用注意事项、保养及维护 六．课程设计总结 七．参考资料 一夹具设计任务： 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强 度，需要设计专用夹具。 二．定位基准选择： 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求。因此以底面为定位基准，由于铸件的公差要求较大,利用两个大端面表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对铣削50h11槽精度的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用套装式直齿三面刃铣刀来完成铣削。 1，零件的工艺分析 按照零件的工艺要求以及工作要求，选取零件的材料为KTH350－10，可锻铸铁有较高的韧性和强度，能用于承受较高的冲击，振动及扭转负荷下的进行工作。为此一下是壳体需要加工的表面及加工表面之间的要求。 1.上下两端面粗糙度为1 2.5。 2.侧面槽44×28mm的粗糙度为12.5。 3.内孔Φ48mm的内壁粗糙度为6.3。 4.内孔Φ30mm的内壁粗糙度为6.3。 2，确定毛坯种类 零件材料为KTH350-10,考虑零件在运行中受到的冲击力小，零件结构复杂生产类型为大批量生产，故宜选用金属型铸造，查《机械加工工艺设计简明手册》P516 ,选用可锻铸铁尺寸公差等级为C7～8，本设计中选用8级。 3，确定铸件加工余量及形状 查《机械加工工艺设计简明手册》P509，可知孔径小于Φ10mm的铸件将不予铸出。 孔径大于Φ10mm时，查《机械加工工艺设计简明手册》P517，可知：铸件加工余量与工艺余量是为了机械加工时能满足最后精度要求而具有足够被切削的材料量，一 A15.0公式计算 般按照 e=CA2.0 max 式中e————余量值 A ————铸件的最大尺寸（mm） max A————加工表面最大尺寸（mm） C————系数；由于本设计中零件为组建且为大批量生产，则加工顶面时C=0.65，加工侧表面及地面时C=0.45. 铸件中孔φ30mm的加工余量e=0.45×892.0×6615.0＝2.13mm 上表面的加工余量e＝0.65×892.0×8915.0＝3.13mm 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。 第一篇：编程 5 1.综述 5 1.1可编程功能 5 1.2准备功能 5 1.3辅助功能7 2.插补功能7 2.1快速定位（G00）7 2.2直线插补（G01）8 2.3圆弧插补（G02/G03）9 3.进给功能10 3.1进给速度10 3.2自动加减速控制10 3.3切削方式（G64）10 3.4精确停止(G09)及精确停止方式(G61) 11 3.5暂停(G04) 11 4.参考点和坐标系11 4.1机床坐标系11 4.2关于参考点的指令(G27、G28、G29及G30) 11 4.2.1 自动返回参考点（G28）11 4.2.2 从参考点自动返回（G29）12 4.2.3 参考点返回检查（G27）12 4.2.4 返回第二参考点（G30）12 4.3工件坐标系13 4.3.1 选用机床坐标系（G53）13 4.3.2 使用预置的工件坐标系（G54~G59）13 4.3.3 可编程工件坐标系（G92）14 4.3.4 局部坐标系(G52) 14 4.4平面选择15 5.坐标值和尺寸单位15 5.1绝对值和增量值编程（G90和G91）15 6.辅助功能15 6.1M代码15 6.1.1 程序控制用M代码16 6.1.2 其它M代码16 6.2 T代码 16 6.3主轴转速指令(S代码) 16 6.4刚性攻丝指令（M29）17 7.程序结构17 7.1程序结构17 7.1.1 纸带程序起始符(Tape Start) 17 7.1.2 前导(Leader Section) 17 7.1.3 程序起始符(Program Start) 17 7.1.4 程序正文(Program Section) 17 7.1.5 注释(Comment Section) 17 7.1.6 程序结束符(Program End) 17 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。 洛阳理工学院 课程设计说明书 课程名称机械制造装备设计 设计课程铣床专用夹具设计 专业机械设计制造及其自动化 姓名邱令恩 年月日 课程设计任务书 机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名邱令恩班级 B150231 学号 B15023120 课程名称：机械制造装备设计 设计题目：铣床专用夹具设计 设计内容： 1、铣床夹具装配图1张 2、铣床夹具零件图1张 3、课程设计说明书1份 设计要求： 1、在立式铣床上加工18H12的通槽。 2、夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证 加工质量降低加工成本，提高劳动生产率和降 低工人的劳动强度，便于批量生产。 设计（论文）开始日期年月日指导老师张洪涛 设计（论文）完成日期年月日 年月日 课程设计评语 机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名邱令恩班级 B150231 学号 B15023120 课程名称：机械制造装备设计 设计题目：铣床专用夹具设计 课程设计片篇幅： 图纸共 2 张 说明书共 22 页 指导老师评语： 年月日指导老师 前言 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械设计与制造专业学生应该学习的一门主要专业课。其目的在于：（1〕学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后续的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 〔2〕为了开阔视野，掌握执照技术最新发展，开阔专业视野，培养复合型人才，处进先进制造技术在我国的研究和应用，“先进制照技术”以作为许多学校的必修课程。为了提高学生综合运用机械设计基础及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课程设计训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 〔3〕使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。课程设计应该注意的问题： 1：注意与工艺规程设计的衔接，夹具设计应和工序设计统一。 2：所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序，在工艺设计的具体内容应与工序设计程序一致，不能相互冲突。 3：设计时要有整体观念。 4：夹具设计有自身的特点：定位，夹紧等各种装置在设计前期是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。在这个 过程中容易出现工件无法装卸，工件定位出现过定位或欠定位等问题， 因此设计时要考虑周全，整体观念强就会少出现差错，从而提高设计 质量与效率。 零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。 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 数控铣床操作流程 一.开机上工件和打表 在机床的右边打开上电→按操控面板开机键开启系统→选 择回零键→按循环启动键→上工件→打表→OK 二.分中及座标系设定 分中之前先把分中棒装夹好→选择F4(加工监控)→按F3MDI输入→编辑程序如(M03 S300) →按确定键→按循环启动键 →按返回键→按F1(座标切换)一直切换到相对座标→按手轮键→用手轮调到相对应的座标碰数完成后→在操控面板输入(如X O)按F3相对座标清零→当X Y都清零后按暂停键→按复位键→返回键→按F3(偏置/设定)→按F1(工件座标系) →按上下左右键选择(G54)座标→按F1(载入机械座标)载入(G54 X Y)相对应的机械座标→按返回键回到(偏置/设定)里面→按自动模式键→按F3(自动对刀)→按F1(自动对刀启动)→自动对刀完成→按手轮键用一把￠10的铣刀来调节Z轴高度,完成后→按F3(Z轴落差设定)→按返回键回到偏置/设定里 面→按F1(工件座标系)→在操控面板输入-10. (G54 Z轴座标) →按F4(工件座标增量) →按F1(确定)→OK 三.程序调入及加工 加工之前先把要加工的程序上传到机床→启动电脑→在桌面 打开软件链接机床→回到机床操控面板按文件键→按 F8选择(档案管理)→选择你所需要的程序按确定键→按 F1(载入执行加工) →开启自动模式键+手轮模式键→ 按循环启动键→进给调慢一点用手轮进行走刀→确认没问题之 后关闭手轮模式键→进给调到适中→OK 四.中途停止换刀及继续加工 机床正在加工中按暂停键→在加工监控里面右上角看一下你现在所加工的步节记录下来(如352011)→按复位键→换刀→ 按返回键回到(偏置/设定)里面→按自动模式键→按F3选择(自动对刀)→按F1选择(自动对刀启动)→自动对刀完成→按 返回键回到偏置/设定里面→按F1进入(工件座标系)→在操控面板输入-10.(G54 Z轴座标) →按F4(工件座标增量) →按F1(确 定)→按加工程序键回到刚刚所加工的程序→在操控面板直 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 前言 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术的不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算机技术的迅速发展，极大的推动了机械加工工艺的进步使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 工具是人类文明进步的标志。自20世纪末以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化得到了很好的发展。但工具（含刀具、夹具、量具与辅具等）在不断的革新中，起功能仍然十分显著。机床夹具是一种装夹工件的工艺设备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺设备成为机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、四爪卡盘，铣床上使用的平口虎钳等。现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。因此，无论是在传统制造还是现代制造工艺系统中，夹具都是重要的工艺装备。 一、夹具的功能 1.保证加工质量使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖工人的技术水平。 2.提高生产效率，降低生产成本使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床加工中，广泛采用气动、液动等机动加紧装置，可是辅助时间进一步减少。 3.扩大机床工艺范围在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在机床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。 4.减轻工人劳动强度，保证安全生产。 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 法兰克系统数控车床说明书及编程[修订] G代码是数控程序中的指令。一般都称为G指令。 代码名称-功能简述 G00------快速定位 G01------直线插补 G02------顺时针方向圆弧插补 G03------逆时针方向圆弧插补 G04------定时暂停 G05------通过中间点圆弧插补 G07------Z 样条曲线插补 G08------进给加速 G09------进给减速 G20------子程序调用 G22------半径尺寸编程方式 G220-----系统操作界面上使用 G23------直径尺寸编程方式 G230-----系统操作界面上使用 G24------子程序结束 G25------跳转加工 G26------循环加工 G30------倍率注销 G31------倍率定义 G32------等螺距螺纹切削，英制 G33------等螺距螺纹切削，公制G53,G500-设定工件坐标系注销 G54------设定工件坐标系一 G55------设定工件坐标系二 G56------设定工件坐标系三 G57------设定工件坐标系四 G58------设定工件坐标系五 G59------设定工件坐标系六 G60------准确路径方式 G64------连续路径方式 G70------英制尺寸寸 G71------公制尺寸毫米 G74------回参考点(机床零点) G75------返回编程坐标零点 G76------返回编程坐标起始点 G81------外圆固定循环 G331-----螺纹固定循环 G90------绝对尺寸 G91------相对尺寸 G92------预制坐标 G94------进给率，每分钟进给 G95------进给率，每转进给 G00—快速定位 格式:G00 X(U)__Z(W)__ 北华航天工业学院 《机械制造专业方向课程综合设计》课程设计报告 报告题目：机械制造专业方向课程综合设计 作者所在系部：机械工程系 作者所在专业：机械设计制造及其自动化 作者所在班级： 作者姓名： 指导教师姓名： 完成时间： 目录 一、前言……………………………………………………………………………… 二、零件图的分析…………………………………………………………………… 1、生产类型………………………………………………………………………… 2、零件的作用……………………………………………………………………… 3、零件的结构特点及工艺分析…………………………………………………… 三、工艺规程设计…………………………………………………………………… 1、确定毛坯的制造形式…………………………………………………………… 2、基面的选择……………………………………………………………………… 3、制定工艺路线…………………………………………………………………… 4、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定………………………………………… 4.1、Φ24mm右端面……………………………………………………………… 4.2、Φ14mm的孔………………………………………………………………… 4.3、14H13的槽…………………………………………………………………… 5、确定切削用量…………………………………………………………………… φ右端面的切削用量………………………………… 5.1、确定工序1：铣削24 φ孔的切削用量…………………… 5.2、确定工序2：钻、扩、铰、及精铰14 5.3、确定工序6：铣削14H13的槽的切削用量………………………………… 四、夹具设计…………………………………………………………………………… 1、问题的提出……………………………………………………………………… 2、夹具设计………………………………………………………………………… 2.1、定位基准的选择…………………………………………………………… 2.2、切削力及夹紧力计算……………………………………………………… 2.3、定位误差分析……………………………………………………………… 2.4、夹具设计及操作的简要说明……………………………………………… 五、设计总结………………………………………………………………………… 六、参考文献…………………………………………………………………………数控车床使用说明书
数控车床使用说明书
Creo2.0数控加工说明书
数控铣床操作步骤
数控车床说明书
夹具设计说明书
数控机床进给系统设计
加工中心操作说明书
GSK980TD数控车床中文使用说明书
铣床专用夹具设计
数控机床课程设计说明书
数控铣床操作手册
广州数控数控车床操作编程说明书
轴承盖钻孔夹具课程设计说明书
数控机床说明书
机械机床毕业设计17C6140数控改造说明书
法兰克系统数控车床说明书及编程[修订]
副变速拨叉工艺及专用夹具设计说明书
相关主题
文本预览