数控车床进给系统设计

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1、-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-数控车床进给系统设计(总33页)摘 要本设计是把普通数控车床改造成经济型数控车床。经济型数控车床就是指价格低廉、操作使用方便、比较适合我国国情的，动化的机床。采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。在设计的时候具体进行了详细的各部件的选型和计算。比如：导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的选型与计算。还进行了进给传动系统的刚度计算、进给传动系统的误差分析、驱动电机的选型计算、驱动电机与滚珠丝杠的联接、驱动电机与进给传动系

2、统的动态特性分析等。关键词:车床、数控、传动系统AbstractThis project is to alter the common lathe into the economical lathe. The economical lathe is a advanced and roboticized lathe that has low price, convenient operation, and adapt to the situation of our country and has installed cnc system. During the project we partic

3、ularly dealt with the choice and calculation of every assembly. Such as:The choice and calculation of guideway, ballscrew nut pair and drive electromotor. Caculate the inflexibility of feed transmission system. Analyse the error of feed transmission system. Junction between drive electromotor and ba

4、llscrew. Dynamic analysis of drive electromotor and feed transmission system .Key words: LatheCNC；Transmission System目 录摘 要1Abstract1目 录1第1章绪论1 数控车床简介1数控车床发展现状1数控车床在生产中的应用2第2章数控车床设计概述3电动机的选择4电动机类型和结构型式的选择4第3章 进给伺服系统概述5第4章 横向进给系统的设计计算7 设计参数7设计参数：7切削力及其切削分力计算7轨摩擦力的计算7算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力8定进给传动链的传动比i和传动级数8珠丝

5、杠的动载荷计算与直径估算8 校核9珠丝杠螺母副承载能力校核9计算器械传动的刚度10驱动电机的选型与计算10械传动系统的动态分析12确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号13第5章 进给系统的结构设计14滚珠丝杠螺母副的设计14齿轮传动副的设计15齿轮箱的设计16床身及导轨16中间轴的设计17轴承端盖的设计18车床的主要结构及运动形式19电气线路分析19主电路分析19控制电路分析20照明和信号电路的分析20单片微机数控系统硬件电路设计内容22绘制系统电气控制的结构框图22选择中央处理单元CPU的类型22存储器扩展电路设计22输入/输出接口电路设计23专用接口设计23显示功能设计23键盘输入功能设

6、计23步进电机接口及驱动电路23其他辅助电路26致 谢28参考文献29第1章绪论 数控车床简介目前，我国现有数以万计的陈旧、落后的普通机床，如果直接处理了，将直接影响到生产，也会给企业带来经济损失；同时，企业现有的数控机床长期处于运转甚至超负荷使用，缺少认真的维修和保养，造成机床严重磨损，丧失了精度；有些原有的数控机床性能已不能满足使用要求，急需更新改造。随着现代化机械加工技术向高效率、高精度方向发展，现代数控机床也朝着精密化、复杂化方向发展。在机械加工中,机床状态的好坏直接影响着被加工零件的加工质量及机械加工效率。从保证零件机械加工质量、提高加工效率讲,目前许多机械加工车间里普通机床无法做到

7、这点，以满足车间生产的需要。数控机床，特别是多轴数控、多轴联动的数控机床是高效、高质量产品制造的关键设备，也是结构较复杂、自动化程度高、精度和可靠性要求高的机电一体化高技术产品。随着科学技术的发展和机械制造技术的进步，必将推动数控机床的开发应用，逐步形成高档，普及型和经济型构成比合理的数控机床系列，以满足各种不同用户的需要。数控机床是集机、电、仪和信息等多项技术于一体的典型机电一体化产品,是同时具备高效率、高质量、高柔性等优点的工作母机,随着CNC技术的不断完善和微处理机直接用于机床后,数控车床的性能价格比得到极大的完善, 不仅可以提高加工质量和效率，还能实现对各种复杂的零件的加工，达到了普通

8、车床无法取得的效果，这就使得数控车床成为不仅是一种技术上先进,而且是一种经济上合理的机床，不仅现在富有旺盛的生命，而且是未来机械工厂自动化的基础。数控车床发展现状从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

9、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。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。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。我国数控机床近年来在生

10、产和应用方面都有较快发展，但与工业发达的国家相比，差距很大。按照国民经济发展急需和机械工业振兴战略，机械工业部提出以数控机床为代表的重要基础机械作为机械工业振兴规划的发展重点之一。数控车床在生产中的应用数控车床是集机、电、仪和信息等多项技术于一体的典型机电一体化产品,是同时具备高效率、高质量、高柔性等优点的工作母机, 其显著的优点是：对零件变化的适应性强，更换零件只需改变相应的程序，对刀具进行简单的调整即可做出合格的零件，为节约成本赢得先机随着CNC技术的不断完善和微处理机直接用于机床后,数控机床的性能价格比得到极大的完善, 不仅可以提高加工质量和效率，还能实现对各种复杂零件的加工，达到了普通

11、磨刀机无法取得的效果，这就使得数控车床成为不仅是一种技术上先进,而且是一厂自动化的基础。数控车床一般具有两轴联动功能，Z轴是与主轴平行方向的运动轴，X轴是在水平面内与主轴垂直方向的运动轴。远离工件方向为轴的正向。另外在最新的车铣加工中心，还增加了一个C轴，可用于工件的分度功能，在刀架中安放铣刀，对工件进行铣加工。刀具超过12把称为加工中心。数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面、螺纹表面、成形回转体面等。对于盘类零件可以进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。一种经济上合理的机床，不仅现在富有旺盛的生命，而且在未来机械工机械加工中，常遇到复杂零件的加工或

12、修整问题，多数厂家使用普通车床进行加工，其效率低，操作麻烦，普通普通车床加工又保证不了精度，因此，有必要开发一种操作便捷的价格低廉的数控车床。第2章数控车床设计概述用数控机床加工零件时，首先应将加工零件的几何信息和工艺信息变成加工程序，由输入部分送入数控装置，经过数控装置的处理、运算，按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路，经过转换、放大进行伺服电动机的驱动，带动各轴运动，并进行回馈控制，使刀具和工件及其它辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条件不紊乱地作，从而加工出零件的全部轮廓。数控机床具有很好的柔性，当加工对象变换时，只需重新编制加工程序即可，原来的程序可存储备用，不必像组合机

13、床那样需要针对新加工零件重新设计机床，致使生产准备时间过长。经济型数控车床，对于保证和提高被加工零件的精度，主要依靠两方面来实现：一是系统的控制精度；二是机床本身的机械传动精度。数控车床的进给传动系统，由于必须对进给位移的位置和速度同时实现自动控制。所以，数控车床与普通卧式车床相比应具有有更好的精度以确保机械传动系统的传动精度和工作平稳性。数控改造对机械传动系统的要求为：（1)尽量采用低摩擦的传动副。如滚动导轨和滚珠丝杠螺母副，以减小摩擦力。（2)选用最佳的降速比，为达到数控机床所要求的脉冲当量，使运动位移尽可能加速达到跟踪指今。（3)尽量缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度。（4)尽

14、量消除传动间隙，以减小反向行程误差。如采用消除间隙的联轴节和消除传动齿轮间隙的机构等。（5)尽景满足低振动和高可靠性方面的要求。为此应选择间隙小、传动精度高高、运动平稳、效率高以及传递扭矩大的传动组件。 从应用的方面考虑，结合目前国内大多数的情况，可采用更换滚珠丝杠来代替原机床上的T型丝杠。也可对原车床上T型丝杠加以修复，但此时必须相应修配与与此相配合的螺母，尽量减小其间隙，提高配合精度。般说来如原车床的工作性能良好精度尚未降低，则应尽量保留机床的传动系统。使改造后的数控车床同时具有微机控制和原机床操作的双重功能。如原车床使用时间较长运动部件磨损严重除了对导轨精度进行修复外还应将传动部件拆除或

15、更换，以确保改造后车床的传动精度。 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床组成机床本体的各机械部件组成电动机的选择(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。(2)根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、超载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取。(3)根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。(4)根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。(5)根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等因素。