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1、数控机床床设计说说明书学 院：机械械学院专 业：机械设设计制造造及其自自动化 班 级：机自自0711 学 号：0072000311101123 学生姓名名： 张海海明指导教师师：赵赵先锋20111年 1 月 5 日目 录摘要2第1章 前言22第2章 数控车车床设计计概述66第3章课课程设计计的目的的8第4章 横向进进给系统统的设计计计算884.1主主切削力力及其切切削分力力计算994.2导导轨摩擦擦力的计计算1004.3计计算滚珠珠丝杠螺螺母副的的轴向负负载力1114.4确确定进给给传动链链的传动动比i和传动动级数1114.5滚滚珠丝杠杠的动载载荷计算算与直径径估算1124.6滚滚珠丝杠杠螺母
2、副副承载能能力校核核174.7计计算机械械传动的的刚度1194.8驱驱动电机机的选型型与计算算224.9机机械传动动系统的的动态分分析264.100机械传传动系统统的误差差计算与与分析2274.111确定滚滚珠丝杠杠螺母副副的精度度等级和和规格型型号28第5章 数控机机床控制制系统设设计3115.1硬硬件电路路设计内内容3115.2设设计步骤骤315.3软软件电路路设计主主要内容容315.4软软件设计计375.5进进给伺服服系统概概述477总结与体体会500摘 要当今世界界电子技术术迅速发发展，微微处理器器、微型型计算机在在各技术术领域得得到了广广泛应用用，对各各领域技技术的发发展起到到了极大
3、大的推动动作用。一一个较完完善的机机电一体体化系统统，应包包含以下下几个基基本要素素：机械械本体、动动力与驱驱动部分分、执行行机构、传传感测试试部分、控控制及信信息处理理部分。机机电一体体化是系系统技术术、计算算机与信信息处理理技术、自自动控制制技术、检检测传感感技术、伺伺服传动动技术和和机械技技术等多多学科技技术领域域综合交交叉的技技术密集集型系统统工程。新新一代的的CNCC系统这这类典型型机电一一体化产产品正朝朝着高性性能、智智能化、系系统化以以及轻量量、微型型化方向向发展。关键字：机电一一体化的的基础 基本组组成要素素 特点点 发展展趋势第一章 前言言一、当今今世界数数控技术术及装备备发
4、展的的趋势及及我国数数控装备备技术发发展和产产业化的的现状在我国对对外开放放进一步步深化的的新环境境下 ,发展我我国数控控技术及及装备、提提高我国国制造业业信息化化水平和和国际竞竞争能力力的重要要性 ,并从战战略和策策略两个个层面提提出了发发展我国国数控技技术及装装备的几几点看法法。装备备工业的的技术水水平和现现代化程程度决定定着整个个国民经经济的水水平和现现代化程程度 ,数控技技术及装装备是发发展新兴兴高新技技术产业业和尖端端工业的的使能技技术和最最基本的的装备 ,又是是当今先先进制造造技术和和装备最最核心的的技术。数数控技术术是用数数字信息息对机械械运动和和工作过过程进行行控制的的技术 ,
5、而数数控装备备是以数数控技术术为代表表的新技技术对传传统制造造产业和和新兴制制造业的的渗透形形成的机机电一体体化产品品 ,其其技术范范围覆盖盖很多领领域。（一）、数数控技术术的发展展趋势。数控技术术的应用用不但给给传统制制造业带带来了革革命性的的变化 ,使制制造业成成为工业业化的象象征 ,而且随随着数控控技术的的不断发发展和应应用领域域的扩大大 ,他他对国计计民生的的一些重重要行业业 ITT、汽车车、轻工工、医疗疗等的发发展起着着越来越越重要的的作用。从从目前世世界上数数控技术术及其装装备发展展的趋势势来看 ,其主主要研究究热点有有以下几几个方面面:(1)、 高速、高高精加工工技术及及装备的的
6、新趋势势效率、质质量是先先进制造造技术的的主体。高高速、高高精加工工技术可可极大地地提高效效率 ,提高产产品的质质量和档档次 ,缩短生生产周期期和提高高市场竞竞争能力力。从 EMOO20001 展展会情况况来看 ,高速速加工中中心进给给速度可可达 880m/ miin ,甚至更更高 ,空运行行速度可可达 1100mm/ mmin左左右。目目前世界界上许多多汽车厂厂 ,包包括我国国的上海海通用汽汽车公司司 ,已已经采用用以高速速加工中中心组成成的生产产线部分分替代组组合机床床。在加加工精度度方面 ,近 10 年来 ,普通通级数控控机床的的加工精精度已由由 100m提高高到 55m ,精密级级加工
7、中中心则从从 35m ,提 高高到 111.5m并且且超精密密加工精精度已开开始进入入纳米级级 00.1m 。为为了实现现高速、高高精加工工 ,与与这配套套的功能能部件如如电主轴轴、直线线电机得得到了快快速的发发展 ,应用领领域进一一步扩大大。(2) 、5 轴联动动加工和和复合加加工机床床快速发发展采用 55 轴联联动对三三维曲面面零件的的加工 ,可用用刀具最最佳几何何形状进进行切削削 ,不不仅光洁洁度高 ,而且且效率也也大幅度度提高。但但过去因因 5 轴联动动数控系系统、主主机结构构复杂等等原因 ,其价价格要比比 3 轴联动动数控机机床高出出数倍 ,加之之编程技技术难度度较大 ,制约约了 5
8、5 轴联联动机床床的发展展。当前前由于电电主轴的的出现 ,使得得实现 5 轴轴联动加加工的复复合主轴轴头结构构大为简简化 ,其制造造难度和和成本大大幅度降降低 ,数控系系统的价价格差距距缩小。因因此促进进了复合合主轴头头类型 5 轴轴联动机机床和复复合加工工机床 含 55 面加加工机床床 的发发展。(3) 、智能能化、开开放式、网网络化成成为当代代数控系系统发展展的主要要趋势21世纪纪的数控控装备将将是具有有一定智智能化的的系统 ,智能能化的内内容包括括在数控控系统中中的各个个方面:为追求求加工效效率和加加工质量量方面的的智能化化 ,如如加工过过程的自自适应控控制 ,工艺参参数自动动生成;为提
9、高高驱动性性能及使使用连接接方便的的智能化化 ,如如前馈控控制、电电机参数数的自适适应运算算、自动动识别负负载自动动选定模模型、自自整定等等。数控控系统开开放化已已经成为为数控系系统的未未来之路路。所谓谓开放式式数控系系统就是是数控系系统的开开发可以以在统一一的运行行平台上上 ,面面向机床床厂家和和最终用用户 ,通过改改变、增增加或剪剪裁结构构对象 数控功功能 ,形成系系列化 ,并可可方便地地将用户户的特殊殊应用和和技诀窍窍集成到到控制系系统中 ,快速速实现不不同品种种、不同同档次的的开放式式数控系系统 ,形成具具有鲜明明个性的的名牌产产品。目目前开放放数控系系统的体体系结构构规范、通通信规范
10、范、配置置规范、运运行平台台、数控控系统功功能库以以及数控控系统功功能软件件开发工工具等是是当前研研究的核核心。网网络化数数控装备备是近两两年国际际著名机机床博览览会的一一个新亮亮点。数数控装备备的网络络化将极极大地满满足生产产线、制制造系统统、制造造企业对对信息集集成的需需求 ,也是实实现新的的制造模模式如敏敏捷制造造、虚拟拟企业、全全球制造造的基础础单元 ,反映映了数控控机床加加工向网网络化方方向发展展的趋势势。（二）、对对我国数数控技术术及其产产业发展展的基本本估计我国数控控技术起起步于 19558 年年 ,近近 500 年的的发展历历程大致致可分为为三个阶阶段：第第一阶段段从 1195
11、88 年到到 19979 年 ,即封闭闭式发展展阶段。在在此阶段段 ,由由于国外外的技术术封锁和和我国的的基础条条件的制制 ,数数控技术术的发展展较为缓缓慢。第第二阶段段是在国国家的“六五”、“七五”期间以以及“八五”的前期期 ,即即引进技技术 ,消化吸吸收 ,初步建建立起国国产化体体系阶段段。在此此阶段 ,由于于改革开开放和国国家的重重视 ,以及研研究开发发环境和和国际环环境的改改善 ,我国数数控技术术的研究究、开发发以及在在产品的的国产化化方面都都取得了了长足的的进步。第第三阶段段是在国国家的“八五”的后期期和“九五”期间 ,即实实施产业业化的研研究 ,进入市市场竞争争阶段。纵纵观我国国数
12、控技技术近 50 年的发发展历程程 ,特特别是经经过 44 个 5 年年计划的的攻关 ,总体体来看取取得的成成绩还是是不小。（三）、对对我国数数控技术术和产业业化发展展的战略略思考(1) 、战略略考虑。我我国是制制造大国国 ,在在世界产产业转移移中要尽尽量接受受前端而而不是后后端的转转移 ,所以 ,我们们应站在在国家安安全战略略的高度度来重视视数控技技术和产产业问题题。首先先从社会会安全看看 ,因因为制造造业是我我国就业业人口最最多的行行业 ,制造业业发展不不仅可提提高人民民的生活活水平 ,而且且还可缓缓解我国国就业的的压力 ,保障障社会的的稳定;其次从从国防安安全看 ,西方方发达国国家把高高
13、精尖数数控产品品都列为为国家的的战略物物质 ,对我国国实现禁禁运和限限制 ,“东芝事事件”和“考克斯斯报告”就是最最好的例例证。(2)、发发展策略略。从我我国基本本国情的的角度出出发 ,以国家家的战略略需求和和国民经经济的市市场需求求为导向向 ,以以提高我我国制造造装备业业综合竞竞争能力力和产业业化水平平为目标标 ,用用系统的的方法 ,选择择能够主主导 221 世世纪初期期我国制制造装备备业发展展升级的的关键技技术以及及支持产产业化发发展的支支撑技术术、配套套技术作作为研究究开发的的内容 ,实现现制造装装备业的的跨跃式式发展。强强调市场场需求为为导向 ,即以以数控终终端产品品为主 ,以整整机如
14、量量大面广广的数控控车床、铣铣床、高高速高精精高性能能数控机机床、曲曲型数字字化机械械、重点点行业关关键设备备等 带带动数控控产业的的发展。重重点解决决数控系系统和相相关功能能部件 数字化化伺服系系统与电电机、高高速电主主轴系统统和新型型装备的的附件等等 的可可靠性和和生产规规模问题题。没有有规模就就不会有有高可靠靠性的产产品;没没有规模模就不会会有价值值低廉而而富有竞竞争力的的产品;当然 ,没有有规模中中国的数数控装备备最终难难有出头头之日。第二章 数控控车床设设计概述述用数控机机床加工工零件时时，首先先应加工工零件的的几何信信息和工工艺信息息变成加加工程序，由由输入部部分送入入数控装装置，
15、经经过数控控装置的的处理和和运算，按按各坐标标轴的分分量送到到各轴的的驱动电电路，经经过转换换和放大大进行伺伺服电动动机的驱驱动，带带动各轴轴运动，并并进行反反馈控制制，使刀刀具和工工件及其其他辅助助装置严严格地按按照加工工程序规规定的顺顺序和参参数有条条不紊地地运作，从从而加工工出零件件的全部部轮廓。 数控机机床具有有很好的的柔性，当当加工对对象变换换时，只只需重新新编制加加工程序序即可，原原来的程程序可存存储备用用，不必必像组合合机床那那样需要要针对新新加工零零件重新新设计加加床，致致使生产产准备时时间过长长。经济型数数控车床床，对于于保证和和提高被被加工零零件的精精度，主主要依靠靠两方面来来实现：一是系系统的控控制精度度；二是机床床本身的的机械传传动精度。数数控车床的的进给传动系系统，由由于必须须对进给给位移的的位置和和速度同同时实现现自动控控制。所所以，数数控车床床与普通通卧式车车床相比比应具有有有更好好的精度度以确确保机械械传动系
