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1、 1福福州州职职业业技技术术学学院院 毕业论文毕业论文论文题目 数控加工中心进给系统设计 系 别 机械工程系 年级专业 10 级数控（1）班 学 号 1 姓 名 指导教师 职 称 年 月 日2目目 录录一、数控加工中心发展前景 .2二 总体设计 .4（一）总体设计方案的确定 .4（二）床身设计 .4（三）导轨设计 .5三.进给系统设计 .6(一) Y 轴（纵向）传动部分的设计 .71、切削力的计算.72、滚珠丝杆的选择计算.83、传动齿轮选择.124、滚动轴承的选择.135、伺服系统选择计算.13（二）X 轴（横向）传动部分的设计.181、切削力的计算.182、滚珠丝杆的选择计算.183、传动
2、齿轮选择.204、滚动轴承的选择.215、伺服系统选择计算.22致 谢 .27参考文献 .28福州职业技术学院毕业设计3数控加工中心进给系统设计数控加工中心进给系统设计内容摘要 机械设计是现代制造业中常遇到的问题，随着机械工业的不断发展，对机械加工设备的要求也越来越高，特别是对高精密度加工机械的要求更加凸显。数控加工中心是现代加工设备中主要设备之一。数控加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。工件经一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他的辅助功能，依次完成工件几个面上多工序的加工。而
3、其高精度、高效率的是由其进给系统来保证的，所以加工中心进给系统的好坏直接影响着机械制造业的发展。 关键词 加工 中心 进给 系统 福州职业技术学院毕业设计4福州职业技术学院毕业设计5一、数控加工中心一、数控加工中心发展前景发展前景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（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代化发展的大趋势。随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越的要求，产品的更新换代也不断加快，数控机床在机械加工行业
4、中应用越来越广泛。数控机床的发展，除要满足多功能、高性能的要求外，还要具有自动加工的基本功能，操作，维修方便。在数控加工中心发展的本个多世纪的历程中，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，电子的迅速发展，以及各种性能良好的传感器的出现和运用，使加工中心功能日益完善，自动化、智能化程度越来越高，加工中心正朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化及高可靠性方向发展。数控加工中心和数控机床一样，是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床。加工箱体类零件的加工中心是在镗床、铣床的基础上发展起来的，称为自动换刀数控镗铣床，习惯上称加工中心。数控加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工
5、的数控机床。工件经一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他的辅助功能，依次完成工件几个面上多工序的加工。由于加工中心能集中完成多种工序，因而可以减少工件的装夹、测量和机床调整时间，减少了工件的周转、搬运和存放时间，使机床的切削率达到 80以上，比普通机床高 34 倍。尤其在加工形状比较复杂、精度要求较高、品种更换频繁的零件时，更具有良好的经济效果。从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利
6、于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零福州职业技术学院毕业设计6件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求 100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。进入 21 世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键
7、。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。机械设计是现代制造业中常遇到的问题，随着机械工业的不断发展，对机械加工设备的要求也越来越高，特别是对高精密度加工机械的要求更加凸显。数控加工中心是现代加工设备中主要设备之一，加工中心(Computerized Numerical Control Machine )简称 CNC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高
8、度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。福州职业技术学院毕业设计7二二 总体设计总体设计（一）总体设计方案的确定（一）总体设计方案的确定初步确定设计的任务后（初步拟定三种传动方案 即 1 电机直接与丝杠相连；2 电机通过同步带的传动带动丝杠转动；3 电机通过齿轮传动带动丝杠转动）数控机床按控制方式分为开环、闭环、半闭环，由于采用直流式交流伺服电机的
9、闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于所改造的数控钻床加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，精度较闭环控制的查，但是稳定性好，成本较低，调试维修较容易；但是对于经济型数控机床来说必要性不大。故在本次设计中，采用开环控制步进电机驱动即保证改造后的性能不低于原钻床，又保证较高的性价比。在本次设计中采用它带动 X,Y 向工作台移动。传动方案 1 的结构简单，三是消除由步进电动机引起的振动等现象能力较差，故
10、在本次设计中不采用方案 2，同步带传动保持恒定传动比，传动精度高工作平稳，结构紧凑，无噪声，有良好减振性能，但制造工艺比较复杂，传递功率较小，寿命较低，故在本次设计中不易采用，所以本次设计中采用齿轮传动，其主要特点是效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比稳定，传动过程中采用消隙齿轮，消除正反转齿轮间隙提高传动精度，性价比高。在本次毕业设计的工作过程中，技术方面应用滚珠丝杠（工作方式为滚珠丝杠转动，滚珠丝杠副螺母移动）可以提高加工精度。在可拆卸方面考虑了许多因素由于设计经验不足，在快卸方便性上考虑有时略有纰漏；在经济性方面采用反应式步进电动机其性价比高；在满足精度的前提下减少了生产成本。材料
11、的使用上采用了较为广泛应用的 45 号钢加工成本低且避免使用有毒害的材料污染环境，还可以回收应用；在环境方面应用消隙齿轮可以有效的降低噪音减少对人体的危害。福州职业技术学院毕业设计8（二）床身设计（二）床身设计机床的床身是整个机床的基础支承件，是机床的主体，一般用来放置导轨、等重要部件。床身的结构对机床的布局有很大的影响。按照床身导轨面与水平面的相对位置，立式加工中心通常采用固定立柱式，主轴箱吊在立柱一侧，其平衡重锤放置在立柱中，工作台为十字滑台，可以实现 X、Y 两个坐标轴的移动，主轴箱沿立柱导轨运动实现 Z 坐标移动。本设计中采用加工中心床身取 T 字型结构，立柱固定在其上面，工作台用十字
12、滑台，在床身导轨上做 X、Y 两向移动，主轴箱沿立柱导轨做 Z 向移动。（三）导轨设计（三）导轨设计导轨一般可分为滑动导轨和滚动导轨两种。 滑动导轨具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。目前数控机床已几乎不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。滚动导轨的优点是摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不会产生爬行现象，可以使用油脂润滑。这次设计中采用的是滚动直线导轨。福州职业技术学院毕业设计 9三三. .进给系统设计进给系统设计数控机床的进给系统必须保证由数控装置发出的控制指令转换成速度符合要求的相应角位移或直线位移，带动运动部件运动。根据工件加工的需要，在机床上各运动坐标的数字控制可以是相互独立的，也可以是联动的。总之，数控机床对进给系统的要求集中在精度、稳定、和快速响应三个方面。为满足这种要求，首先需要高性能的伺服驱动电动机，同时也需要高质量的机械结构与之匹配。为提高进给系统机械结构性能主要采取措施有：1.提高系统机械结构的传动刚度
