X502数控铣床机械部分的设计

X502型立式铣床微机数控改装一、设计任务将X502型立式铣床改造成用AT89S51单片机控制的经济型数控铣床。

该铣床用于加工中型或小型零件的平面或成型表面，也可加工具有一定斜度的平面。

改装的目的一方面要提高加工精度，另一方面利用数控方法加工任意圆弧面或凸轮的曲面。

二、已知条件1、机床型号：X502型立式升降台铣床2、主要参数1)工作台面积（长×宽）：750×225(mm×mm)2)工作台最大行程纵向：500mm横向：200mm3)主轴中心（端面）至台面距离：80×300mm4)进给量：纵向：20mm~540mm横向：14mm~380mm5)工作台及夹具总重量：G=800N6)快速进给速度：纵向：2400mm横向：1600mm7)导轨类型：纵向：综合性导轨横向综合性导轨8)立铣头最大回转角：45度9)主轴转数级数：8级10)主轴转数公比：1:4111)主轴转数：n=47.5,67,95,132,190,265,375,530r/min12)驱动电机功率：N=2.2KW13)主轴的传动功率：N=1.45kW14)主轴孔径：24mm15)铣刀最大直径：32mm16)加速时间：30ms3、工件材料1）碳钢，合金钢2）铸铁4、刀具材料1）硬质合金2）高速钢三、设计要求改装后数控车床应具有的性能：改装要方便，原铣床的改动应尽可能少，如果数控部分发生故障时仍能手工半自动操作，如果不需数控时，能很快改回原状。

控制部分要求运行可靠，维修方便，须防尘及抗干扰，改造成本低。

1、改装后应具有的基本功能及技术指标1）工艺范围：保持原有的铣床的工艺范围外，增加任意弧面和凸轮曲面的数控加工2）控制轴数：二坐标(纵向X、横向Y)3）同时控制纵、横向进给运动进行圆弧面和凸轮面加工4）脉冲当量：0.01mm/step5）重复定位精度：0.01mm6）定位精度：0.01mm7）加工精度：2级2、采用步进电机开环控制3、对微机数控系统的要求：微机控制系统要有可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强，可在线编程、具有很高的性能价格比等特点。

X502数控铣床机械部分的设计数控铣床是一种用于金属加工的机床设备，它能够通过控制系统自动完成复杂的加工操作。

机械部分的设计是数控铣床能够正常运行和高效加工的基础，下面将详细介绍X502数控铣床机械部分的设计。

一、机床结构设计二、机械传动系统设计1.主轴传动系统：X502数控铣床采用直流电主轴驱动，主轴通过电机驱动实现转速调节。

为了提高主轴传动系统的稳定性和刚性，主要采用精密滚珠丝杠传动方式，并配备高精度主轴轴承。

2.进给传动系统：数控铣床的进给传动系统由伺服电机、精密滚珠丝杠和滚动导轨组成。

伺服电机驱动滚珠丝杠实现横向、纵向和纵横交叉滚动导轨的移动。

为了确保进给传动系统的精度和稳定性，选择高精度、高刚度的滚珠丝杠和滚动导轨。

3.快速移动系统：为了提高加工效率，数控铣床还配备了快速移动系统，通过额外的伺服电机和滚珠丝杠实现工作台的快速移动，从而缩短刀具非加工时间，提高工作效率。

三、工作台设计工作台是数控铣床上进行工件加工的平台，X502数控铣床工作台采用刮刀型导轨和滑块机构，使得工作台能够顺滑移动，实现横向和纵向的加工操作。

工作台上还配备有T型槽和固定螺丝孔，方便固定和夹持工件。

四、机械保护与安全设计为了保护机械系统的完整性和安全性，X502数控铣床在机械部分的设计中还需要考虑以下因素：1.加工液冷却系统：数控铣床在加工过程中会产生大量的热量，为了保证机械系统的稳定性，需要配备加工液冷却系统，对切削区域进行冷却和润滑。

2.防尘装置：数控铣床的机械部分会产生大量的金属屑和粉尘，为了防止金属屑和粉尘对机械系统的损坏，需要配备有效的防尘装置，如防护罩、集尘器等。

3.安全限位开关：数控铣床还需要配备安全限位开关，以确保机床在工作过程中不会超出规定的工作范围，避免发生意外事故。

X502数控铣床的机械部分设计，需要考虑结构强度、传动精度、稳定性和安全性等因素。

只有在这些方面进行合理的设计和选材，才能够使数控铣床在加工过程中达到较高的加工精度和效率。

X502型立式铣床横向进给系统数控改造（PLC控制）一．总体方案的确定首先先查出X502的参数如下表：X520立式铣床主要参数［机床用途］：Ｘ５０２型立式铣床适用于加工中、小型零件的平面或成形表面，其使用范围如下：（１）加工与主轴中心线平行的平面（２）加工与主轴中心线垂直的平面（３）利用主轴头的回转，加工具有一定斜度的平面（在±４５度范围内）（４）加工成形表面（５）铣切沟槽［机床特点］：结构简单，有足够的强度和刚性，保险装置较完善，并有较多的主体运动速度和进刀速度，主要适合中、小型零件的加工，如采用某些附件或夹具，使用范围广泛。

[技术参数]主轴端面到工作台最大３３０mm 最小30mm面的距离主轴中心线到床身垂直导轨的距离工作台的侧边到床身垂直导轨的距离最大１９５mm 最小45mm 工作台台面尺寸（长×宽）750×225工作台最大移动距离纵向（手动或机动）４５０mm 横向（手动）150mm 升降（手动）300mm刻度盘一格的移动量纵向0.05mm 横向及垂直0.05mm 刻度盘每转移动量纵向6mm 横向4mm 垂直3mm 工作台上的T型槽数目3个T型槽宽度14mm主轴锥孔锥度7:24主轴孔直径24mm主轴头最大回转角度±45度主轴头回转盘上的刻度值1度机床外形尺寸(长×宽×高)1200×1135×1630mm机床重量约1010kg主轴变速数8主轴转速47.5/67/95/132/190/265/375/530转/分主轴驱动功率 1.45kw工作台纵向进刀数目8工作台纵向进刀量26/38/54/77/117/169/240/347mm/分进刀机构容许最大抗力1010kg主电机型号JO2-31-4型功率2.2kw 转数1430r/min电压220/380v冷却泵电机功率0.125kw 转数2800r/min 电压220/380v 将一台X502立式铣床改装成微机数控铣床，要求原机床的改动尽量少，以降低成本，提高性价比，根据这个要求保留原机床的主轴旋转运动以及纵向进给的机动部分。

X52K铣床的数控化改造设计1. 引言随着科技的发展，数控铣床在工业生产中的应用越来越广泛。

X52K 铣床作为一种传统的铣床设备，其在自动化程度和精度方面存在一些不足。

为了提高生产效率和产品质量，本文将对X52K铣床进行数控化改造设计，以实现更高程度的自动化和更精准的加工。

2. 改造目标•提高生产效率：通过数控化改造，实现自动化操作，减少人力参与，提高生产效率•提高加工精度：引入数控系统，实现精确的切削和定位，提高加工精度•提高产品质量：数字化的加工过程可以减少误差和缺陷，提高产品质量3. 数控化改造的步骤3.1 检查现有设备首先，我们需要对X52K铣床进行全面的检查，了解其结构和工作原理。

确定其是否适合进行数控化改造。

3.2 更换控制系统针对X52K铣床的数控化改造，我们需要选择适合的数控系统。

常见的数控系统有伺服控制系统和步进控制系统。

我们需要根据铣床的具体要求选择合适的控制系统。

3.3 安装电机及传感器在数控化改造中，我们需要安装适当的电机和传感器。

电机用于驱动铣床的工作台和刀架，传感器用于感知和反馈机床的运动状态，以实现精确的控制。

3.4 编写数控程序数控铣床的核心是数控程序，通过编写程序，控制机床按照要求进行加工。

在编写程序时，需要考虑加工路径、切削参数以及安全性等因素。

3.5 进行试运行和调试在数控化改造完成后，需要进行试运行和调试。

通过实际操作和测试，验证改造效果，并进行必要的调整和优化。

4. 数控化改造后的优势4.1 提高生产效率数控化改造后，X52K铣床将实现自动化操作，减少人力参与，大幅提高生产效率。

4.2 提高加工精度数控系统可以精确控制铣床的运动轨迹和切削速度，从而大大提高加工精度。

4.3 提高产品质量数字化的加工过程可以减少人为误差和缺陷，提高产品质量，降低废品率。

5. 总结通过对X52K铣床进行数控化改造设计，可以实现自动化操作和精确控制，从而显著提高生产效率和产品质量。

毕业设计（论文）题目：X502型立式铣床微机数控改装（横向）学院：机械工程学院专业：机电一体化工程班级：机电1202学号：010*********姓名：李开帆指导教师：黄江2014年10月31日摘要数控机床具有高精度、高效、高速、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。

数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电一体化产品。

它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。

数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，己成为当今制造业的发展方向。

为了满足用户的需求，减少成本及各种浪费，我们不能一味的大量添置全新的数控机床，而是考虑把普通机床改造为数控机床。

普通机数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微机控制装置即单片机数控系统，使其伺服电机型机床具有一定的自动化能力，使其传动系统更加符合要求，以实现预定的加工工艺目标。

这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题，生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。

我国数控系统发展具有以下3个特征：(l)高档数控系统技术已经突破。

如华中I型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速进给速度在1.67m/s以上，具有较强的通信、管理功能。

(2)普及型数控系统技术已经成熟。

如北京机床研究所的BS9l系统，这些系统一般配有CRT显示器，可配置直流和交流伺服驱动，2~4轴联动。

(3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。

由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。

比较典型的有南京大方的JWK系列。

我国是机床生产大国，又是使用大国。

数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。

X502型铣床机械部分的改装设计在工作台纵向进给手柄轴上安装圆锥销型联轴器，使工作台纵向进给手柄轴与步进电机联在一起。

用微机数控系统控制纵向进给运动。

加工时将离合器脱开使原来的机床进给运动停止工作。

一、步进电机的选择步进电机又称脉冲电机。

它是将脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。

其特点是输入一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个电脉冲，转子就转过相应的一个步矩角。

转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向，很容易用微机实现数字控制。

1 步进电机的特点：1）步进电动机的工作状态不易受各种干扰因素的影响，只要在它们的大小未引起步进电动机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作；2）步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”，不会长期累积；3）控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。

因此，步进电动机被广泛应用于开环结构的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度。

2 脉冲当量δp，步距角θb和降速比的选择脉冲当量δp，步距角θb，丝杠螺距t和降速比i之间的关系为：δp=θb t /360i9一般数控机床的脉冲当量δp取为0.01mm/step, 步距角θb=1.5/step,t=6mm, 则减速比i为i=θb t/360δp=1.5×6/360×0.01=2.53 铣刀铣削力的估算铣削力是由刀具的材料，铣削工件的材料，切削用量等许多因素决定的。

设计机床是从计算铣削力开始估算电动机的功率的。

对于现有的机床的改装设计，可以从已知机床的电动机的功率和主轴上传动的功率反推出工作台进给时的铣削力。

该机床的主传动和进给传动均采用一个电动机。

进给传动的功率较小，可以在主传动上乘以一个系数k。

第一章和最后的设计总结自己写吧，还有我总结的这些内容可能不完全正确，大家仔细看下，顺便加上自己的部分文字。

第二章机床进给伺服系统机械部分(纵向)的设计计算第一节工作载荷分析及计算根据指导书的分析，对于数控铣床来说，可采取按切削用量计算切削力法和按主电机功率法计算切削力计算切削力法两种。

一般来说，对于经济型数控铣床，可采用按主电机功率计算切削力法。

一、铣削抗力分析通常都假定铣削时铣刀受到的铣削抗力是作用在刀齿的某一点上。

设刀齿受到的切削抗力的合力为F,将F沿铣刀轴线、径向和切向进行分解，则分别为轴向铣削力Fx，径向铣削力Fy和切向铣削力Fz。

切向铣削力Fz是沿铣刀主运动方向的分力，它消耗铣床主电机功率(即铣削功率)最多，因此，切向铣削力Fz可按铣削功率P(kw) 或主电机功率Pe( kw)算出。

对于现有的机床的改装设计，可以从已知机床的电机的功率和主轴上的功率反推出工作台进给时的铣削力。

若该机床的主传动和进给传动均用一个电机，进给传动的功率较小，可在主传动功率上乘以一个系数。

由机床设计手册查得铣床传动系数k=0.85。

主传动功率N包括切削功率Nc、空载功率Nmo、附加功率Nmc 三部分，即：N=Nc + Nmo + Nmc。

空载功率Nmo是当机床无切削负载时主传动系统空载所消耗的功率，对于一般轻载高速的中、小型机床，可达总功率的50%,现取Nmo = 0.5N，附加功率Nmc是指有了切削载荷后所增加的传动件的摩擦功率，它直接与载荷大小有关。

可以用下式计算，Nmc = (1 -n )NC，所以总功率为：N=Nc + 0.5N + (1 - n )Nc ( KW)则：Nc二(KW)2 — n在进给传动中切削功率Nct = kNc 二(KW)2 — n上式中k----铣床的传动系数，查《机床设计手册》得 k=0.85 n 为传动效率，可由下式计算主轴上的传动功率 n=主电机的功率由题设给定的已知条件可知，主轴上的传动功率 N=1.45 KW ,主电机的功率 N 电机= 2.2 KW 。