数 控 铣 床 纵 向 进 给 轴 设 计

第1章机床总体布局设计1.1 机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度400×1600mm主轴锥孔7∶24工作台最大纵向行程300mm工作台最大横向行程375mm主轴箱最大垂直行程400mm主轴转速级数12级主轴转速围30~1500r/minX、Y轴步进电机130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0KW主轴电动机转速1440r/min机床外形尺寸（长×宽×高）150×1200×2300mm机床净重500Kg1.2 机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1 主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。

1.2.2 进给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。

1.2.3 数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。

1.2.4 机床其它零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。

1.3 机床总体布局的确定根据以上参数及主要部件及其运动方式，则可拟定机床的总体布局图，详细图纸请参照1号A1图纸。

第2章 主传动的设计2.1 议定转速图2.1.1 确定结构式和结构网式：1.主传动的确定n max ，n min 和公比Ф的确定：根据ZJK-7532的使用说明书，初步定主轴转速围为95～1600r ／min ，则Ф＝1-Z n R =1minmax -z nn ＝11951600＝1.29 ………………………………(2.1) 由设计手册取标准值得：Ф=1.26。

卧式车床数控化改造设计—纵向进给系统设计另外有完整图纸⽬录1 绪论 (1)1.1 国内外数控机床的发展现状 (1)1.2 数控系统的发展趋势 (2)1.3 普通机床数控改造的意义 (3)1.4 本⽂的设计任务 (3)2 C6140普通车床数控改造的总体⽅案设计 (5)2.1 C6140普通车床介绍 (5)2.2 总体⽅案的确定 (6)2.3 机械系统的改造设计⽅案 (8)3 纵向进给系统的详细设计与计算 (13)3.1 脉冲当量的确定 (13)3.2 切削⼒的计算 (13)3.3 滚珠丝杠螺母副的设计及计算 (14)3.4 齿轮传动的计算 (18)3.5 步进电动机的选择 (19)4 传动间隙的调整与预紧及导轨的设计 (22)4.1 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 (22)4.2 进给系统传动齿轮间隙的消除 (23)4.3 数控改造C6140车床导轨设计 (24)5 数控系统硬件电路设计和软件设计 (28)5.1 数控系统基本硬件组成 (28)5.2 单板机控制系统的设计 (28)5.3 软件设计 (31)结束语 (33)致谢 (34)参考⽂献 (35)1 绪论1.1 国内外数控机床的发展现状1.1.1 国内数控机床的发展现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在⼤中企业已有较多的使⽤，在中⼩企业甚⾄个体企业中也普遍开始使⽤。

在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使⽤外，⼤都处于单机运⾏状态，并且相当部分处于使⽤效率不⾼，管理⽅式落后的状态。

2001年，我国机床⼯业产值已进⼊世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额⽐上⼀年增长25%。

但由于国产数控机床不能满⾜市场的需求，使我国机床的进⼝额呈逐年上升态势，2001年进⼝机床跃升⾄世界第2位，达24.06亿美元，⽐上年增长27.3%。

近年来我国出⼝额增幅较⼤的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加⼯机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压⼒机、⽊⼯机床等。

1.1数控机床的产生和发展历程1.1.1数控机床的发展简史1946年世界上诞生了第一台电子计算机，同期美国北密执安的小型飞机承包商帕尔森斯公司(Parsosncoproraitno)为了制造飞机机翼轮廓的板状样板，提出了采用数字控制技术进行机械加工的思想，1949年由帕尔森斯公司与美国麻省理工学院伺服机构研究所合作开始从事数控机床的研制工作，1952年，研制出第一台实验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上，成为世界上第一台数控机床，成功实现了同时控制三轴的运动。

1954年11月，在帕尔森斯专利基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(Bendixocproratjno)生产出来，从此，传统机床产生了质的变化。

50多年过去了，数控系统由当时的电子管起步，经历了两个阶段六代的发展，即：硬件逻辑数控，简称为数控（NC）阶段经历了三代，即1952年第一代—电子管；1995年第二代—晶体管和印刷电路板；1965年第三代—小规模集成电路，由于它体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。

计算机数控(计算机数字的控制，简写为CNC)阶段也经历了三代，即1970年第四代—小型计算机，1974年第五代—微处理器(MNC)和1990年第六代—基于Pc的阶段。

数控系统发展到了第五代以后，从根本上解决了可靠性低、价格昂贵、应用不方便等极为关键的问题，并在上世纪七十年代末八十年代初以后首先在美国、日本、欧洲等工业发达国家得到大规模普及应用。

1.1.2 我国数控技术的发展1.1.2.1我国数控技术经过了研制开发、引进技术、消化吸收、科技攻关和产业攻关几个过程，并得到了飞速发展。

从1958年起，由一些科研院所、高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发，由于受到当时国产电子元器件水平低、部门经济等因素的制约，未能取得较大的进展。

在改革开放以后，经过“六五”(1981一1985年)的引进国外技术，“七五”(1986一1990年)的消化吸收和“八五”(1991一1995)国家组织的科技攻关和“九五”(1996一2000年)国家组织的产业化攻关，才使得我国数控技术逐步取得实质性的进展，一些较高档次的数控系统(五轴联动)，分辨率为0.002 m的高精度数控系统、数字仿形数控系统、为柔性单元配套的数控系统都开发出来，并造出样机，开始了专业化生产和使用。

数控铣床零件加⼯⼯艺设计说明书技师学院毕业论⽂题⽬：数控铣床零件加⼯⼯艺设计系部：机电⼯程系专业：数控加⼯姓名：指导教师：摘要随着科学技术飞速发展和经济竞争的⽇趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加⼯技术作为先进⽣产⼒的代表，在机械及相关⾏业领域发挥着重要的作⽤，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。

数控编程技术是数控技术重要的组成部分。

从数控机床诞⽣之⽇起，数控编程技术就受到了⼴泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分。

以数控编程中的加⼯⼯艺分析及设计为出发点，着⼒分析零件图，从数控加⼯的实际⾓度出发，以数控加⼯的实际⽣产为基础，以掌握数控加⼯⼯艺为⽬标，在了解数控加⼯铣削基础、数控铣床⼑具的选⽤、数控加⼯⼯件的定位与装夹、拟定加⼯⽅案、确定加⼯路线和加⼯内容以及对⼀些特殊的⼯艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从⽽⼤⼤缩短了加⼯时间，提⾼了效率，降低了成本。

本⽂主要研究了轮廓和孔的数控铣削⼯艺、⼯装以及在此基础上的数控铣床的程序编制。

侧重于设计该零件的数控加⼯夹具，主要设计内容有：完成该零件的⼯艺规程（包括⼯艺简卡、⼯序卡和数控⼑具卡）和主要⼯序的⼯装设计。

并绘制零件图。

⽤G代码编制该零件的数控加⼯程序。

关键词：FANUC、数控加⼯、数控编程⽬录摘要 (2)⽬录 (3)引⾔ (4)1.数控铣 (5)2.FANUC系统 (6)2.1 FANUC系统简介 (6)2.2G代码 (10)2.3M代码....... . . (12)3零件图⼯艺分析 (14)3.1零件结构和加⼯ (14)3.2基准选择 (14)3.3⽑坯和材料的选择 (15)3.4加⼯路线的设计 (16)3.5⼑具选择 (16)3.6切削⽤量的选择 (17)3.7拟定数控切削加⼯⼯序卡 (18)3.8⼯序设计 (19)4加⼯⼯序 (20)4.1确⽴编程原点 (20)4.2编辑程序 (22)5操作步骤 (24)5.1先开机床 (24)5.2回参考点 (25)5.3参数设定 (25)结束语 (26)致谢 (27)参考⽂献 (28)引⾔毕业实践⼯作对于每⼀个即将毕业的毕业⽣来说都是⾮常重要的,它对我们以后⾛上⼯作岗位很有帮助。

中北大学课程设计说明书学生姓名：杜宝林学号：0902014128学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：数控技术课程设计——基于PLC的两轴联动进给控制系统设计指导教师：马维金职称: 教授张吉堂职称: 教授2012年12月28日中北大学课程设计任务书2012/2013 学年第 1 学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：杜宝林学号：0902014128 题目：数控技术课程设计——基于PLC的两轴联动进给控制系统设计起迄日期：12 月22日～12月28日课程设计地点：教学二号楼指导教师：马维金教授系主任：王彪下达任务书日期: 2012年12月21日课程设计任务书课程设计任务书基于PLC的两轴联动进给控制系统的设计目录1.基本模块组成---------------------------------------------------------------------------61.1.运动控制模块简介-----------------------------------------------------------------62.交流伺服电机选型---------------------------------------------------------------------73.硬件系统设计---------------------------------------------------------------------------104.软件系统设计---------------------------------------------------------------------------125.三菱FX2N-20GM硬件与编程--------------------------------------146.编写定位程序---------------------------------------------------------------------------157.操作命令表------------------------------------------------------------------------------168.双轴伺服控制系统电气原理图------------------------------------169.运行与仿真----------------------------------------------------1710.总结---------------------------------------------------------1811.参考资料-----------------------------------------------------18基于PLC的两轴联动进给控制系统设计1基本模块组成在当代工业控制领域中，PLC一直拥有不可比拟的优越性，而工业控制水平的日趋提高也给 PLC提出了更高的控制要求。

引言数控机床是一种高技术设备,它可以通过改变数控程序,适应不同零件的自动加工,而且可以采用较大的切削用量,利用软件进行精度校正和补偿,从而提高生产效率、加工精度和加工质量,可以实现工序集中、一机多用,能完成复杂型面的加工。

数控机床是现代制造业的关键设备,一个国家的数控机床的产量和技术水平在某种程度上反映了这个国家的制造业水平和竞争力。

因此数控机床是将来机床研制的重点。

本文针对经济型数控立式铣床及其控制系统的设计作简要的讨论。

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的在铣床上的饿应用，以及铣床性能提出的新要求，而逐步变化。

与不同铣床相比数控铣床用三个数控伺服系统替代了传统的机械进给系统，其外形和结构与普通铣床类似。

数控铣床的设计主要是进行主运动系统与进给系统的机械结构设计和控制系统设计第一章总体设计1.1、铣床简介铣床是一种用途广泛的机床。

它可以加工平面(水平面、垂直面等)、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。

此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。

由于铣床使用旋转的多齿刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以生产效率高，但是，由于铣刀每个刀齿的切削过程是断续的，且每一个的切削厚度又是变化的，这就使切削力相应地发生变化，容易引起机床振动，因此，铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性。

铣床的类型很多，主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床等。

随着科学技术的进步，数控铣床得到了越来越广泛的应用，它一般分为立式和卧式两种，一般数控铣床是指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床，例如工作台宽度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性制造单元。

数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床，也称两轴半控制，即X、Y、Z三个坐标轴中，任意两个都可以联动。

第一章绪论1.1 机床的数控化改造1.1.1机床进行数控化改造的现状目前，关于机床改造方面的报道比较多，其方法多种多样，具体表现在:1.根据用户的需求可以选择不同的数控系统。

2.根据要求可以进行经济性数控化改造，也可以进行智能化数控机床改造。

不管哪种形式的数控改造，最基本的思路是要满足用户的基本使用需求。

但目前对车床的数控化改造，主要是经济性数控化改造。

在改造过程中，主要沿用系统供应商提供的外部接线要求进行控制电路设计，没有对系统进行深入的分析研究，不能结合实际应用解决当前同类机床存在的问题，比如:现在的机床普遍采用正逻辑控制，当限位保护电路，如发生电路开路或接触不良时，不会立即报警，容易造成事故。

针对目前同类数控机床使用中存在的问题，经过仔细的研究和分析系统特性，在改造机床时所有限位保护电路均采用负逻辑，如发生电路开路或接触不良时会立即报警，防止意外事故发生；设定了特殊的限位控制装置，使刀架在特定的位置不能换刀，保证了生产安全。

这一技术已经申请了国家发明专利。

另外，我们知道车床加工的主要任务是承担轴类、套类、盘类等零件的加工。

成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的4个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定闭值的大批量的规模生产才能取得上述4个方面的统一。

但在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为中心，企业为主导的卖方市场已转向以市场需求为中心用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产品经济寿命大大缩短，这首先将形成以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境；其次，衡量企业竞争力的首位因素也由成本转为交货期。

为此，发展柔性结构体系的数控制造装备及制造系统是实现在快速多变的市场环境中对用户驱动的市场需求作出灵活、快速响应的关键。

所谓制造装备及制造系统的柔性化是指当产品的品种的需求发生变化时，它们仍能在满足经济性的前提下，实现及时转换生产的适应能力。

同时，持续地提高经济加工精度也是适应市场竞争的另一个主要目标。

题目:XK5032数控立式铣床总体及纵向进给传动机构设计姓名专业班级指导教师完成日期XK5032数控立式铣床总体及纵向进给传动机构设计【摘要】在国际贸易中，很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润主要电机出口产品。

世界贸易强国在进行国内机电产品贸易的同时，把高技术的机电产品出口打入国际市场，作为发展出口经济的重要战略措施，数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

数控铣床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置。

【关键词】数控机床；发展趋势；智能化；柔性化ABSTRACTIn international trade,many centuries view digital lathesare as hi-techvalue-addsand profitable exports.Digital lathesare expensive mechanical and electrical products.The powerful trade nations export hi-texh mechanical snd electrical productsto the world market whiledoing such business at home ,Which is now an important strategy of develop-ing their export economy.Key words digital lathe ; development tendency; intelligence; tenderness目录1主运动系统设计......................................................... ３1.1传动系统设计......................................................... ４1.1.1参数的拟定：................................................... ４1.1.2传动结构或结构网的选择......................................... ４1.1.3转速图拟定..................................................... ６1.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制............................... ８1.2传动件的估算与验算................................................. １１1.2.1、传动轴的估算和验算......................................... １１1.2.2、齿轮模数的估算与验算....................................... １４1.3展开图设计......................................................... １８1.3.1、结构实际的内容及技术要求................................... １８1.3.2、齿轮块的设计............................................... １９1.3.3、传动轴设计................................................. ２１1.3.4 主轴组件设计............................................... ２４1.４制动器设计......................................................... ２８2 进给系统的设计与计算................................................. ２８2.1设计方案的确定..................................................... ２８2.2 机械部分设计与计算................................................. ２８2.2.1纵向进给系统的设计与计算 .................................... ２８2.2.2横向进给系统的设计与计算 .................................... ３５2.2.3 垂直方向进给系统的设计与计算................................ ４１3控制系统设计......................................................... ４８3.1绘制控制系统结构框图............................................... ４８3.2.选择中央处理单元（CPU）的类型...................................... ４９3.3存储器扩展电路设计................................................. ４９3.3.1.程序存储器的扩展............................................ ４９3.3.2、数据存储器的扩展........................................... ５０3.４I/O接口电路及辅助电路设计....................................... ５０3.4.1. I/O接口电路设计........................................... ５０3.4.2. 步进电机接口及驱动电路....................................... ５１3.4.3. 其他辅助电路................................................. ５２参考文献............................................................... ５３致谢................................................................. ５３附录................................................................. ５４引言装备制造业是国民经济的基础支柱产业，而机械装备制造业又是其中的基础，其为制造工具提供了来源，因此改善生产效率，提高产品的质量就要从基础根源抓起，其中铣刀在其中就扮演重要的角色，因此研究铣刀就是一个重要环节。

数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。

通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。

如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。

经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。

普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。

几十年来，国内外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养内容。

因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。

常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。

1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。

必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。

机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。

2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。

这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。

这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。

年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。

采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。

但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。

引言数控机床对进给传动系统的要求：数控机床进给传动系统承担了数控机床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给。

无论是点位控制、直线控制还是轮廓控制，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。

为此，对进给系统中的传动装置和元件要求具有长寿命、高刚度、无传动间隙、高灵敏度和低摩擦阻力的特点，如导轨必须摩擦力比较小、耐磨性要高，通常采用滚动导轨、静压导轨等。

为了提高转换效率，保证运动精度，当旋转运动被转化为直线运动时，广泛应用滚珠丝杠螺母副。

为了提高位移精度，减少传动误差，对采用的各种机械部件首先保证它们的加工精度，其次采用合理的预紧来消除轴向传动间隙。

虽在进给传动系统中采用各种措施消除间隙，但仍然可能留有微量间隙。

此外由于受力而产生弹性变形，也会有间隙，所以在进给系统反方向运动时仍由数控装置发出脉冲指令进行自动补偿。

数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造.一、总体方案的确定1.1 设计的基本参数：原始数据：工作台宽：320mm;工作台及床鞍重量：纵向 800N 横向 1200N;工作台快移速度：纵向 2m/min 横向 1m/min;最大快进速度：纵向 0.6m/min 横向 0.3m/min;主电机功率：2.2kw；转速：1450rpm工艺数据：主轴转速：265rpm 走刀速度：55m/min刀具直径：35mm铣削宽度：7mm 铣削深度：32mm最小分辨率：纵、横向0.01mm其余数据按实际情况确定1.2 设计内容：（1）总体方案确定及可行性论证。