《毕业设计（论文）XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 绪 论 毕业设计是我们大学生在毕业前进行的一次综合性的总复习，也是一次理论联系实际的练习，是对我们所学专业知识的一次全面的检验，毕业设计是一项综合的系统的工作，它要求我们每个大学毕业生全面系统地运用专业知识，综合现场需要，科学，合理设计，因而它要求具有科学性，合理性和可操作性，毕业设计是在学习了三年数控维修专业知识以后，对所学知识的一种综合体现，把所学知识能够运用到实际机床的设计中，是在我们学完了大学基础课，技术基础课，以及大部分专业课之后进行的。毕业设计作为大学生离校前的最后一项重要工作，势必有它独特的，无法比拟的作用。通过对该机床的设计，使我认识到机床必须具备怎样的结构要求和技术要求，要
2、满足其结构和技术要求，我们在实际运用中又应该怎样正确的操作加以保证该要求，在需要维修时，使我们了解到怎样才能正确的找出故障。本设计主要是对XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计。就个人而言，我们应当通过这次毕业设计，得到以下能力方面的锻炼与提升。1.对机床本身的了解，加强了理论知识与实际中的统一，消除了以前对故障的轻视，调整好自己的心态面对以后的道路。2.提高自身的设计能力，加强对机床结构的分析和处理能力。3.学会怎么使用各种手册和专业资料的查询，能够迅速的查询到自己所需的正确数据，并能综合所学知识合理选择。希望通过这次设计，对自己未来从事的工作打下一定的基础，但由于能力有
3、限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师多多指教，感激不尽。目录第1章 设计方案第7页第2章 数控铣床的概括第7页2.1 数控机床的演变过程第7页2.2 数控铣床的概括第8页第3章 数控机床的主传动系统设计第8页3.1 对主传动系统的要求第9页3.2主轴部件第9页3.21轴承第10页3.2.2主轴的材料和热处理第11页3.23 主轴的润滑与冷却第11页3.24主轴箱第12页3.2.5传动带第12页第四章 自动拉刀装置设计第15页4.1 刀具自动夹紧机构第15页4.2 拉刀装置的工作原理第16页第五章 电气说明书第18页51系统选择：第18页5.2电机的选择第19页5.2.1交流异步伺服系统第19
4、页5.2.2主轴功率的计算第19页5.3变频器概述及选型原则第22页5.3.1 变频器概述第22页5.3.2 变频器的选型原则第22页5.3.3EV2000变频器功能与连接第24页5.4强电设计第30页5.4.1总电源第30页5.4.2控制电源第30页5.4.3机床直流电源动力回路图第31页5.4.4 电气连接图第34页第六章 安装及调试第36页6.1系统的调试第36页6.1.1、保护级第36页6.1.2硬件的安装与连接第37页6.2 拉刀装置PLC第39页6.2.1 PLC T型图第39页6.2.2 PLC 编程第40页6.3维护及调试第40页6.3.1机床电气设备维护第40页6.3.2主轴
5、驱动系统的调试第41页6.4操作面板及其功能第41页6.5 操作简介第46页设计心得第47页第1章 设计方案方案拟定：XK7124型数控卧式铣床属于经济型数控铣床，根据此次设计任务书的要求，我们主要设计车床的主轴系统部分与自动拉刀部分。主轴部分：包括传动部分的设计、编码器的设计选择以及控制部分的设计。拉刀部分：包括刀架设计及工作原理设计。此次设计涉及到机床的机械传动部分和电气控制部分，电气部分包括数控装置的选型、主轴伺服（驱动器的选择，主轴电机的选择）、电路图（主轴电路，控制电路，主轴系统的连接概述图等）、电气电路图；机械部分主要包括主轴传动部分，最后就是安装于调试部分，包括主轴的调试、编码器
6、的连接与调试、主轴驱动系统的参数设置与调试等等。第2章 数控铣床的概括2.1数控机床的演变过程数控机床源于20世纪40年代末期，当时美国John.T.Parson公司提出在坐标机床上用脉冲信号控制的加工方法，这就是数控机床诞生的起点。1952年，麻省理工学院研制成功了三坐标连续控制的样机铣床，这就是世界上第一台数控机床。20世纪70年代以后，伴随微电子技术的高速发展，数控机床在经过几代更新变化中得到突飞猛进的发展，应用范围也越来越广，使机械进入了数字制造的时代。 第一代数控机床为提高生产效率不断向超高速方向发展，主轴转速可达15000100000R/min；进给运动移动速度60120m/min
7、 ,切削进给速度60m/min ，最高加速度10g(g为重力加速度)加工中心换刀时间减少至小于1s。主轴与刀具的接口以先例高速加工的HSK等接中为主，主轴径向跳动小于是2um，轴系不平衡度达到G0.4级。2.2数控铣床的概括定义:数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两都的加工工艺基本同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别.数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。 铣削与车削的原理不同，铣削时刀具回转完成主运动，工件作直线（或曲线）进给。旋转的铣刀是由多个刀刃组成合而成的，因此铣削是非连续的切削过程。数
8、控铣床有它特有的应用，对于轮廓复杂或难以控制尺寸的零件，用复杂模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件，需要进行多道工序加工，精度要求高的零件，如模具零件、壳体类零件。机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。第3章 数控机床的主传动系统的设计机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类
9、。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。对于XK7124的传动系统我们选择半闭环控制：半闭环控制数控机床的特点是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，数控机床与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。半闭环数控机床的工作原理图。由于反馈环内没有包含传动丝杠，数控机床其传动误差照样会影响工作台的位移精度，故称半闭环控制。半闭环控制的精度没有闭环控制高，但调试比较方便，并且具有较好的稳定性，价格较低。3.1 对主传动系统的要求1调速范围 各种不同的机
10、床对调速范围的要求不同。多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，不但有低速大转矩功能，而且还要有较高的速度，如车削加工中心；而对于专用数控机床就不需要较大的调速范围，如数控齿轮加工机床、为汽车工业大批量产生而设计的数控钻镗床；还有些数控机床，不但要求能够加工黑色金属材料，还要加工铝合金等有色金属材料，这就要求变数范围大，且能超高速切削。一般要求能在1：1001000范围内进行恒转矩调速和1：10的恒功率调速电机的转速公式为V= （v为转速 f为频率 p为极对数 s为转差率）；2 热变形 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。3主轴的旋转精度和运动精度
11、 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。4主轴的静刚度和抗振性 由于数控机床加工精度要求较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。5 主轴组件的耐磨性 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。凡机械摩擦的部件，如轴承、锥孔等都应有足够高的硬度，轴承处还应有良好的润滑。
12、3.2主轴部件主轴部件是数控铣床上的重要部件之一，它带动刀具旋转完成切削，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接的影响。3.2.1轴承主轴轴承的选择：主轴轴承是主传动系统的重要组成部分，它的类型、结构、精度、安装、调整、润滑和冷却都会对主传动系统的工作性能产生影响。滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在一定的转速范围和载荷变动条件下稳定地工作。故可以选用单列向心推力球轴承（GB29284），轴承型号为36216。这种类型的轴承既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。将内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧。它们多用于高速主轴。为了提高轴的刚度和承载能力，多个轴承可以组合使用。有三种
13、基本组合方式：背背组合、面对面组合和同向组合。此主轴的前支承配置三对高精度的单列向心推力球轴承，用以承受径向载荷和轴向载荷，前两个轴承大口朝下，后面一个轴承大口朝上。前支承按预加载荷计算的预紧量由螺母来调整。后支承为一对小口相对配置的单列向心推力球轴承，它们只承受径向载荷，因此轴承外圈不需要定位。该主轴选择的轴承类型和配置形式，满足主轴高转速和承受较大轴向载荷的要求。主轴受热变形向后伸长，不影响加工精度。参照互换性与测量技术基础，所选36000型单列向心球轴承为D级轴承。滚动轴承的配合的国家标准GB/T27593，由于滚动轴承属于标准零件，所以轴承内圈与轴颈的配合属于基孔制的配合，轴承外圈与壳体孔的配合属于基轴制的配合。查表78，向心轴承和轴的配合及表213基孔制优先、常用配合，确定轴承内圈与轴颈的配合为H7/k6。查表79向心轴承和壳体的配合及表214基轴制优先、常用配合，确定轴承外圈与壳体孔的配合为JS7/h6。3.2.2主轴的支承 数控机床主轴的支承主要采用图1所示的三种主要形式。图1a所示结构
