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1、辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第IV页X6132型普通铣床经济型数控化改造 摘要 随着计算机技术的飞速发展，发展现代计算机化数字控制（CNC）机床，是当前机械制造业进行技术改造，技术革新的必由之路，是未来工厂自动化的基础。因此，这次对普通机床进给系统的数控改造设计更显得重要。 本文是对X6132铣床进行数控改造，主要分五个部分进行了介绍。第一部分是数控机床的概述，第二部分是进给系统的总体设计方案，第三部分是伺服进给机械部分设计计算，第四部分是经济与环保性能的简要分析，第五部分是机械结构三维造型。基于步进电机的机械改装减少了人的工作量，把手动转变为电动。本次改造用了三个步进电机，分别控制机
2、床的三个方向（纵向、横向和垂向）的进给，通过齿轮或带轮带动滚珠丝杠轴向运动。用滚珠丝杠螺母副传动结构代替原有传动结构，在综合性能上得到了较好的改善。 关键词：铣床,丝杠,步进电机,数控 The Economic Digital Control Retransformation of the Milling Machine X6132 AbstractAs the development of computer technology, producing the modern computer numerical control(CNC) machine becomes the trend of
3、 technique transformation and reformation in the manufacturing industry and the foundation of automation factories in the future. Therefore, the project of automating the machine is important to the prospective study and work. The paper describes the digital control retransformation of X6132 miller
4、and the introduction has been mainly underway by five branches. The introduction on computer numerical control (CNC) machine will be presented in Section 1. The overall designing scheme will be proposed in Section 2. The calculation and data of mechanical parts is in Section 3 and in Section 4 the e
5、conomy is analyzed against the environmental protection performance profile. In section 5 is mechanical three-dimensional modeling. The reformation of the machine based on the stepping motor decreases the workload by turning the hand operation to electric control. Three motor controlling three direc
6、tions respectively move the ball screws by gears and strap wheels. Replacing original drive composition with the ball leading screw nut pair drive composition can make the overall performance better improved.Key words: milling machine, ball screw, stepping motor, computer numerical control 目录1 绪论11.
7、1数控机床的发展11.1.1 数控机床的历史和现状11.1.2 数控机床的发展趋势21.2 机床数控技术的概述41.2.1 数控技术在机械制造业的应用41.2.2 数控技术优越性61.2.3 数控机床分类72 总体方案设计82.1 铣床改造方案的确定82.1.1 计算机系统的选择82.1.2 系统运动方式的确定82.1.3 伺服系统的选择82.1.4 执行机构传动方式的确定92.2 进给机构传动方案拟订93 进给系统机械部分设计计算103.1 设计要求103.2 确定系统脉冲当量103.3 纵向进给系统的确定103.3.1 切削力的计算103.3.2 纵向丝杠的选择113.3.3 齿轮传动比计
8、算143.3.4 纵向步进电机的计算和选择143.4 横向进给系统确定173.4.1 横向丝杠的选择173.4.2 齿轮传动比计算193.4.3 横向步进电机的计算和选择193.5 垂向进给系统的确定223.5.1 垂向丝杠的选择223.5.2 同步带及带轮的选择234 机械结构三维造型274.1 SolidWorks软件介绍274.2 绘制草图284.3 装配体设计304.4 三维造型325 经济环保性分析325.1 经济性分析335.2 环保性分析33结论34致谢35参考文献36附录37 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第71页1 绪论1.1数控机床的发展1.1.1 数控机床的历史和现
9、状 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早是40年代初提出的。当时，美国北密执安的一个小型飞机承包商派尔逊斯公司在制造飞机框架和直升飞机的机翼叶片时，利用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径进行了数据处理，并考虑了刀具半径对加工路径的影响，使得加工精度达到10.0381mm，这在当时水平是相当高的。 1952年美国麻省理工学院成功地研制出一台三坐标联动的试验型数控铣床，这是公认的世界上第一台数控机床，当时的电子元件是电子管。 1959年，开始采用晶体管元件和印制线路板，出现了带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心。 从1960年开始，其他一些工业国家，比如德国、日本等也陆续开发生产出了数控机
10、床。 1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，使数控装置的体积减小，功耗降低，可靠性提高，但仍然是硬件逻辑数控系统。 1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是最初的柔性制造单元。 1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了用小型计算机控制的数控机床，这是第一台计算机控制的数控机床。 1974年，微处理器直接用于数控系统，促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。 80年代初，国际上出现了以加工中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检测装置的柔性制造单元。柔性制造系统和柔性制造单元被认为是实现计算机集成制造系统的必经阶段和基础。 我国从1958年开始研究数控
11、技术，直到60年代中期处于研制、开发阶段。1965年，国内开始研制晶体管数控系统。60年代初到70年代初研制成功X53K-1G数控铣床、CJK-18数控系统和数控非圆齿轮插齿机。从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、锉、磨、齿轮加工、电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。但由于电子元器件的质量和制造工艺水平低，致使数控系统的可靠性、稳定性问题没有得到解决，因此未能广泛推广。这一时期，数控线切割机床由于结构简单、使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。80年代我国先后从日本、美国等国家引进了部分数控装置和伺服系统技术，并于1981年在我国开始批量生产。在此期间，我国在引进、
12、消化吸收的基础上，跟踪国外先进技术的发展，开发出了一些高档的数控系统，如多轴联动数控系统、分辨率为0.02um的高精度数控系统、数字仿形系统、柔性单元配套的数控系统等。为了适应机械工业生产不同层次的需要，我国开发出了多种经济型数控系统，并得到了广泛应用。现在，我国已经建立了中、低档数控机床为主的产业体系，90年代主要发展高档数控机床。 1.1.2 数控机床的发展趋势 数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。数控机床的发展在很大程度上取决于数控系统的性能和水平，而数控系统的发展及其技术基础离不
13、开微电子技术和计算机技术。随着计算机及其软硬件技术的飞速发展，数控系统的硬件平台趋于一致化，而控制系统软件的竞争日益加剧。我国的数控系统经过“六五”期间的引进，“七五”期间的数控系统开发，“八五”期间的数控应用技术研究以及“九五”期间的主数控系统软件开发应用，已逐步形成了以航天数控、蓝天数控、华中数控和中华数控为主的数控系统产业。 1、持续稳定发展 近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定的规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的
14、五轴联动数控技术较为成熟，并已有成熟商品走向市场。我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。 2、主要存在二点不足 和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。 （1）信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术
15、创新能力的高度。 （2）创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。 3、当今发展方向 随着柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高要求。当今数控机床信息化正朝着以下几个方面发展。 （1）高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。同时，新一代数控机床将采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力。 （2）智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决定，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。 （3）基于CAD和CAM 的数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD/CAM 图形
