《数控铣床》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控铣床（0页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数控铣床的进给系统设计 （陕西理工机械工程学院测控技术与仪器专业05级1班，陕西 汉中 723003） 指导老师：陈纯 摘要：在数控机床中，进给私服系统是数控装置和机床的中间连接环节，是数控系统的重要组成部分。通常设计进给私服系统时必须满足一定的要求，才能保证数控系统的定位精度和动态、静态性能，从而确保机床的加工精确度。现代数控机床向着高速、高效率和高精度的方向发展，进给系统的设计要求也就越来越高，因此深入研究数控机床进给系统的机构特性，这对数控机床性能的提高有重要的意义。本文主要设计数控铣床的的进给系统部分，机械结构采用交流伺服电机和滚珠丝杠直接相连的方式，其控制方式采用交流伺服驱动系统半闭
2、环控制。在对进给系统机械结构进行设计的过程中，主要对滚珠丝杠螺母副和直线滚动导轨副进行了计算、校准、确保了机械传动部件的精度和刚度；通过计算，选择了电器驱动部分，包括交流伺服电机和与之匹配的伺服单元。滚动直线导轨选取HJG-D系列导轨；滚珠丝杠螺母副选取汉江机床厂提供的外循环双螺母凸出式螺纹预紧FYC2D型滚珠丝杠。 关键词：数控技术；进给系统；半闭环控制；直线滚动导轨；滚珠丝杠螺母副；交流伺服电机；Design of CNC milling machine feed system(grade05,class051, Shaanxi Institute of Mechanical Engine
3、ering Science and Technology Measurement and Control Technology and Instrument Professional,Hanzhong 723003,Shaanxi) Tutor:Chen Chun Abstract: In CNC machine tools, the feed servo system and machine tool numerical control device to connect the middle link in the numerical control system is an import
4、ant part. Usually feed servo system design must meet certain requirements in order to guarantee the numerical control system and dynamic positioning accuracy, static performance, so as to ensure the accuracy of the processing machine. Modern CNC machine tools toward high-speed, high efficiency and h
5、igh-precision direction, into the design requirements to the system is getting higher and higher, the NC machine tool in-depth study of the body feeding system characteristics, which improve the performance of CNC machine tools have important significance. In this paper, the design of the CNC millin
6、g machine parts feeding system, mechanical structure and the use of AC servo motor directly connected to ball screw, and its control of AC servo drive system using semi-closed-loop control. Feeding system in the design of mechanical structure, the principal deputy of the ball screw and linear guide
7、scroll to carry out the calculation, calibration, to ensure the accuracy of mechanical transmission components and stiffness; by calculation, select the part of electrical drive , including the AC servo motor and servo unit match. Linear Rolling Guide select guide HJG-D Series; ball screw pair selec
8、t Hanjiang Machine Tool Plant provided protruding outside the circle of double-nut-type screw-type ball screws FYC2D pretightening Key words: Numerical Control;Feed System;Semi-closed Loop Control; Linear Rolling Guide;Ball screw and nut pair;AC servo motor1. 数控机床概述本章主要内容为数控机床的组成，数控机床的加工工作原理，数控机床的分类
9、，特点和应用，数控机床的发展等. 数控技术常称为数控（Numerical Control，简称NC），它是应用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控技术采用以计算机为核心的数控系统对机械运动及加工过程进行控制，因此，也可以称其为计算机数控（computerized Numerical Control,简称CNC）。采用素空技术进行控制的机床，成为数控机床。 数控机床是一种采用计算机，利用数字信息进行控制的高效，能自动化加工的机床。他能够用机床规定的数字化代码，把各种机械位移量，工艺参数，辅助功能（如刀具的交换，切削液开与关等）表示出来，经过数控系统的逻辑处理与运算，发出
10、各种控制指令，事项要求的机械动作，自动完成零件加工任务。数控机床是一种灵活性很强，技术密集读及自动化程度很高的机电一体化加工设备。数控机床种类很多，有钻铣镗床类，车削类，磨削类，电加工类，锻压类，技工加工类和其他特殊用途的专用数控车床等1.1数控铣床的组成与特点 数控铣床是由卧式铣床发展迩来的一种数字控制机床，其加工能力很强，加工灵活，通用性强。数控铣床的最大特点是高柔性，及具有灵活，通用，万能性，可以加工不同形状的工件。1.1.1数控铣床的用途 数控铣床能够铣削加工各种平面。斜面轮廓和立体轮廓零件，如各种形状复杂的凸轮，样板，模具，叶片，螺旋桨等。此外，配上相应的刀具数控铣床还可以进行钻，扩
11、，铰，镗孔和攻螺纹等加工。1.1.2数控铣床的组成（1） 铣床主体 铣床主体是数控铣床的机械部分，包括车身，主轴箱，铣头，工作台，进给机构等。（2） 控制部分（CNC装置） 控制部分是数控铣床的控制核心，实际上是一台机床专用计算机，由印制电路板，各种电器元件，监视器，键盘等组成。（3） 驱动装置 驱动装置是指数控铣床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机，进给伺服电机等。（4） 辅助装置 辅助装置四指数控铣床的一些配套部件，包括液压和气动装置，冷却和润滑系统，排屑装置等。1.1.3数控铣床机械的特点数控铣床在结构上要比卧式铣床复杂的多，与其他数控机床相比，数控铣床在结构上有下列特征： （1） 数控
12、铣床的运动特征 为了将工件中各种复杂的形状轮廓连续加工出来，必须控制刀具沿设定的直线，圆弧或空间的直线，圆弧轨迹运动。这就要求数控铣床的伺服系统能在多坐标方向同时协调动作并保持预定的相互关系，即要求机床能实现多坐标联动。因此，数控机床所配置的数控系统在档次上一般都比其他数控机床更高一些。 （2）数控铣床的主轴特征 在数控铣床的主轴套筒内一般都设有自动夹刀，退刀装置，能在数秒钟内完成装刀和卸刀，使换刀较为方便。此外，多坐标素空铣床的主轴还可以绕X轴，Y轴或者Z轴摆动，扩大了主轴自身的运动范围，但主轴结构更加复杂。 1.2 数控机床的加工工作原理数控机床是一种高度自动化的机床，在加工工艺与加工表面
13、形成方法上，与普通机床是基本相同的，最根本的不同在于实现自动化控制的原理与方法上。数控机床是用数字化的信息来实现自动控制的，将与加工零件有关的信息工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数（进给执行不见的进给尺寸），切削加工的工艺参数（主运动和进给运动的速度，背吃到量等），以及各种辅助操作（住运动变速，刀具变换，切削液起停等，工件夹紧送开等）等加工信息。用规定的文字，数字和符号组成的代码，按照一点的格式编写成加工程序，再将加工程序通过控制介质输入到数控装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种与加工程序相对应的型号和指令控制机床进行自动加工。 1.2.1 读零件图加工时首先要分析零件加工图样，应根据图样
14、，对工件的形状，尺寸，位置关系，术要求进行分析，然后确定合理的加工方案，加工路线，装夹方式，刀具及切削参数，对刀点，换刀点，同时还要考虑所有数控机床的指令功能。 1.2.2 数学处理在工艺分析后，应根据加工路线，图样上的几何尺寸，计算刀具中心运动轨迹，获得刀位数据。如果数控系统有刀具补偿功能，则需要计算机轮廓轨迹上的坐标值。 1.2.3 数控编程根据加工路线，工艺参数，刀位数据及数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，编写数控加工程序。程序编写完后，可存放在控制介质（如软盘，磁盘）上。 1.2.4 程序输入数控加工程序通过输入装置输入到数控系统。目前采用的输入方法主要有软驱输入，USB接口输入
15、，RS232C借口输入，MDI受动输入，连接上级计算机的DNC接口输入，网络输入等。数控系统一般有两种不同的输入工作方式：一种是边输入边加工，DNC即属于此类工作方式；另一种是将零件数控加工程序依次输入到计算机内部的存储器，加工时再由存储器一段一段的往外读出，软驱，USB借口即属于此类工作方式。CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除，代码校验和代码转换等工作。1.2.5 译码 输入的程序中含有零件的轮廓信息，切削用量，辅助信息。不论系统工作在MDI方式还是存储器方式，都是将零件程序段作为一个单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息，加工速度信息和其他辅助信息按照一定的语法规则编译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的专用内存单元。数控系统在译码过程中，还要完成对程序的语法检查，若发现语法错误便立即报警。1.2.6 数据处理 数据处理程序一般包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理程序。刀具补偿有刀具半径补偿和刀具长度补偿。刀具半径补偿的任务是根据 傣剧半径补偿值和零件轮廓轨迹计算出刀具中心轨迹，刀具长度补偿的任务是根据刀具补偿值和程序计算值计算出刀具轴向实际移动值。速度计算是割据程序中所给的合成进给速度计算出各坐标轴运动方向的分速度。辅助功能的处理主要完成指令的识别，存储等。这些指令大都是开关量信号。现代数控机床可
