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1、毕业论文论文题目： 数控铣床进给系统设计 学 院： 年 级： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2011年5月25日 / 摘要 本设计主要完成XK50225数控铣床的是铣床的进给系统设计，它主要是由X方向和Y方向的进给系统设计，在经过认真的分析后，确定了该方案，然后依据有关参数设计了X，Y向的进给。控制系统的CPU采用凌阳单片机，显示器采用了液晶显示器，使用丝杠副实现XY向的进给，通过进行经济分析后，产品设计合理。关键词数控铣床；丝杠；工作台AbstractThe design of NC milling machine XK5025 mainly concerns the desig
2、n of feed system. The movement system is composed of movement of directions marked X and Y. After careful analysis this program was fixed. Then the movement of the X and Y directions is designed according to related parameter. As to the CPU of control system, it uses the ling yang one-chip computer.
3、 Display uses LCD. Vice to achieve the use of screw feed to the XY, through economic analysis, this design is reasonable.KeywordsNC milling machine; leading screw; working stag目录摘要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1数控铣床的发展前景11.2 课题提出的意义2第二章 总体设计方案32.1设计参数32.2 总方案的确定3第三章 步进电机的选择53.1 纵向、横向进给方向的步进电机的选择53.1.1 步进电机步距
4、角的确定53.1.2 电机最大静态扭矩的确定53.2 安装尺寸：6第四章 联轴器设计74.1 联轴器的种类和特性74.2 联轴器的选择74.3 键的校核8第五章 滚珠丝杠的设计95.1 滚珠丝杠的工作原理95.2滚珠丝杠的结构类型105.2.1 滚珠循环方式：105.2.2 轴向间隙的调整和预紧方法：105.2.3滚珠丝杠的安装：105.2.4 材料的选择：115.3 滚珠丝杠副的承载能力及其选用115.3.1 纵向进给滚珠丝杠副的承载能力及其选用115.3.2 横向水平进给滚珠丝杠副的承载能力及其选用145.4 滚珠丝杠的防护16第六章 数控系统的硬件设计176.1 数控系统的基本硬件组成1
5、76.2 步进电机的控制176.2.1 步进电机的工作原理176.2.2 步进电机的控制186.3 译码法寻址186.4 键盘显示器接口186.5 程序存储器（EEPROM）芯片186.6 数据存储器（RAM）芯片：196.7 程序流程图19总结21参考文献22附录一23附录二30致谢33第一章 绪 论1.1数控铣床的发展前景市场的开放性和全球化，促使机床产品的竞争日趋激烈，而决定机床产品竞争力的指标是产品的开发时间（Time）、产品质量（Quality）、成本（Cost）、创新能力(Creation）和服务（Service）。用户在追求高质量产品的同时，会更多地追求低的价格和短的交货期。这就
6、要求企业改变过去传统的设计、生产和管理模式，最大限度地利用虚拟设计手段，以提高产品的质量和性能，降低成本，并努力缩短交货期，同时还需要快速响应市场和用户的变化，利用有利时机快速抢占市场。美国制造业在50至60年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80年代为提高产品质量，90年代为市场响应速度。所以现代每个企业都期望通过提高自身的科技含量，采用先进的设计技术和手段，以加快设计速度，提高设计质量，增强竞争力。机床总体方案虚拟设计技术就是为适应这种形势的变化而提出来的。 我国世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场
7、也面临着严峻的形势，一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场。90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右，而95年已达77%。严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外，一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进，新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长，从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。为解决这样的问题，必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术，发展优化和仿真技术，提高产品结构性能，并建立起基于并行工程(Concurrent
8、 Engineering)的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境，使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面，使企业取得良好的经济效益。同时还有，设计人员操作的和开放的CAD应用软件，这样的软件系统应采用特征建模技术、具有完备的图库结构、面向产品对象的数据管理系统并和企业的管理、工艺、制造等建立交换信息的接口；同时软件系统是一种开放环境，使设计人员可以根据自身产品设计的需要，对软件系统方便地进行修改和补充开发，建立起本企业的应用软件系统。对于机床的整体才用虚拟设计软件，整机的总体方案设计是保证产品布局合理、性能全局最优和成本合理的主要环节。但机床整机
9、总体方案设计在传统上往往依赖于人的 “智慧”，随意性很大，成为影响产品质量的关键因素，随着CAD技术、计算技术和设计方法学的发展，以及市场竞争的需要， 必须发展既基于知识，又具有科学分析和预测功能的总体方案虚拟设计软件。在设计完成后对和整体的优化设计，主要从保证整机性能的角度来研究机床总体结构的优化。这里既有建模的算法问题，也有确定载荷和边界条件的问题，更有设计人员直接参和应用和分析的问题。发展仿真技术在该领域的应用，使性能评价更直观和全面，可以使设计人员的经验和科学计算分析完美地结合在一起，以推进结构设计的创新发展。要解决长期困扰机械产品设计人员的方案设计完全依靠个别有经验人员和整机结构性能
10、优化无从下手的问题，又要为广大设计人员提供一个经过二次开发的CAD应用软件的设计系统，还需做大量的研究开发工作。还需加大对并行工程、造型、可靠性、优化设计、报价体系、评价体系和软件一体化等方面的研究工作。1.2 课题提出的意义当今机床行业的计算机数控化已成为技术进步的大趋势。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件）。有效提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术
11、基础上的大批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。在数控机床发展过程中，值得一提的是数控加工中心的出现。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现一次装夹并进行多工序加工。这种机床在刀库中装有钻头、丝锥、铰刀、镗刀等刀具，通过程序指令自动选择刀具，并利用机械手将刀具装在主轴上，这样可大大缩短零件装缷时间和换刀时间。数控加工中心现在已经成为数控机床中一个非常重要的品种，不仅有立式、卧式等镗铣类加工中心用于箱体类零件的加工，还有车削加工中心用于回转体零件加工以及磨削加工中心等。这些高性能、高精度、高自动化的数控机床就组成了完整的数控机床家族。第二章 总体设计方案方案设计主要是确定铣床
12、工作台的纵向和横向进给的结构，传动原理以及基本的运动动力参数。2.1设计参数设计任务给出各项指标如下：1 加工对象：45号钢传动2 工作台行程：X400 Y3503 脉冲当量：0.0010.002mm2.2 总方案的确定由以上数据可以看出，该钻铣床为小型机床，且为立式。主要加工对象为普通45号钢，加工并不困难，精度要求也不是非常高。所需要的功率也不大。因此，工作台的纵向和横向的移动通过丝杠来实现，按滚珠的循环方式可分为 弯管式 回球器式 端盖式。如图2-1图2-1弯管式丝杠副弯管式丝杠副和丝母之间设有滚珠转动沟道,滚珠对沟道产生轴向负载,滚珠在丝杠轴周围做滚动运动之后,进入镶在丝母内部的弯管口
13、内,并沿弯管再次向负载区循环,从而进行无限滚动运动。这种产品（如图2-2）是滚珠丝杠副中品种最丰富的普及型产品，可广泛用于各种用途。图2-2螺母丝杠副根据题目给出的要求，在工作台控制滑动的是才用的是WL1型有衬套的丝杠结构。第三章 步进电机的选择3.1 纵向、横向进给方向的步进电机的选择3.1.1 步进电机步距角的确定根据 式中 步进电机步距角（度） 脉冲当量（mm） 滚珠丝杠螺距（mm）因为=8 mm，（mm）所以由于要满足步进电机和工作台的步距要求,因此采用联轴器结构，来传递转动。3.1.2 电机最大静态扭矩的确定负载的最大扭矩 式中 F进给方向的切削力（N）；G工件和工作台的质量（kg）；导轨摩擦系数；丝杠的传动效率；丝杠螺距（mm）。由以上计算可知高速钢立铣的铣削圆周力最大，并且由专用机床设计和制造8表7可知，当逆铣时（取1.2），所以（）；G取200 kg；取0.8；取0.95；取8 mm。所以产品规格及性能所以步进电机转矩取11Nm。选择110BYG系列步进电机：型号：110BYG5200C 相数：5相 保持转矩：11 N.m。3.2 安装尺寸：步进电机的安装尺寸如图3-1图3-1步进电动机安装尺寸
