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1、扬州高等职业技术学校机电工程系毕业设计说明书（论文）扬州高等职业技术学校机电工程系毕 业 设 计 毕业设计课题： 数控机床z向进给系统的设计 姓 名 学 号： 杨志勇 指 导 老 师： 吴文秀 完 成 日 期: 2014年5月26日 扬州高等职业技术学校毕业设计（论文）选题审批表学生姓名杨志勇班级G10202设计论文选题名称数控机床z向进给系统的设计 选题理由及准备情况： 在编程与加工过程中我们能正确理解所学的知识，对于我们数控专业的学生来说，这是一个很典型的例子，课题能运用到我们所学，包括基础理论，以及实践操作，因此它是对我们所学、所用、所看的一次深入的综合性的总结。通过本课题可以从中锻炼自
2、己的分析能力，问题解决能力，为以后所从事的工作进行基石地铺垫。指导老师意见： 指导老师签名： 年 月 日系（部）主任意见： 系（部）主任签名： 年 月 日扬州高等职业技术学校毕业设计任务书1、课题名称：数控机床z向进给系统的设计。2、原始资料：3、具体任务及技术要求：选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，设定数控加工工艺路线，如工序的划分，加工顺序的安排。设计数控加工工序，如工步的划分，零件的定位与夹具、刀具、切削用量的确定等。调整数控加工工序的程序，如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。分配数控
3、加工中的容差。处理数控机床上部分工艺指令。对零件做出数控编程，完成零件的加工。4、实物内容及要求：毕业设计说明书5、参考文献：1 沙爱民.数控车床z向自动进给装置的设计改进，机械科学和技术，1998年5月第27卷，第3期：55页2 徐亚明，大型车控车床的进给系统设计与分析，机械制造，1998年，第6期：1122页3 陈秀宁，施高义，机械设计课程设计，第一版.浙江:浙江大学出版社.1995.143299页4 刘文信,孙学社.机床数控技术.第1版.北京:机械工业出版社.1995年.85148页5 机床设计手册联合编写组编.机械设计手册.第2册.北京,机械工业出版社.19876 大连理工大学工程图教
4、室编.机械制图.第4版.北京:高等教育出版社.1991年.211页,194283页7 机电一体化技术应用实例编委会编.机电一体化技术应用实例.第1版.北京:机械工业出版社.1998年.86117页8 北京航空学院机械加工教室编.数控机床的机床与传动.北京:国防工业出版社.第1版1991年73156页9 徐锦康.机械设计.第2版.北京:机械工业出版社.2001年9月.10 王爱玲.现代数控机床结构设计.第1版.北京:兵器出版社.1999年.214323页.11 上海川浦机械实业公司.滚珠丝杠产品目录.上海.220页12慈溪恒力同步带轮产品目录.宁波.242页13武进机床数控设备厂.LD-1型列电
5、动刀架产品目录.常州14 广州数据设备厂.交流伺服电机产品目录.广州【1】3月份开题、布置任务书【2】4月、5月具体完善毕业论文7、任务书发于： _2014_ 年 _3_ 月 _15_日8、完成期限： _2014_ 年 _5_ 月 _26_日9、学生姓名： 杨志勇 班级 G10202_ 10、指导教师（签名）： _11、系（部）主任（签名）： _扬州高等职业技术学校毕业设计（论文）指导教师工作记录学生姓名杨志勇班级G10202设计（论文）选题名称数控机床z向进给系统的设计指 导 记 录1、2、3、4、5、注：本记录供毕业设计指导教师记录日常指导情况，内容包括学生出勤、学习态度、设计进展等情况，
6、须逐段填写。扬州高等职业技术学校毕业设计（论文）指导教师审阅意见表论文题目数控机床z向进给系统的设计学生姓名杨志勇班 级G10202指导教师姓名吴文秀职称论文得分指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日扬州高等职业技术学校机电工程系毕 业 设 计 毕业设计课题： 数控机床z向进给系统的设计 姓 名 学 号： 杨志勇 指 导 老 师： 吴文秀 完 成 日 期: 2014年5月26日 0 引言该次毕业设计中,我很有幸分在“数控车床小组”,我所设计的课题为“数控车床z向进给机构的设计 (经济型中档精度数控机床)”。进行这一设计主要是为了进一步地提高数控车床z向进给机构的定位精度、重复定位精度以及改
7、造手动进给装置以使其能够可靠地运行。而且,通过这次毕业设计也可以检验自己的学习情况,锻炼自己,对今后的学习和工作也有一定程度上的帮助。信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等
8、许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化到各方面的技术已越来越受关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。主要有全闭环交流伺服驱动技术（Full Closed AC Servo）、直线电机驱动技术（Linear Motor Driving）、可编程序计算机控制器（Programmable Computer Controller，PCC）和运动控制卡（Motion Controlling Board）等几项
9、具有代表性的新技术。数控机床是一种高科技的机电一体化产品,是综合应用计算机技术、精密测量及现在机械制造技术等各种先进技术相结合的产物。数控机床作为实现柔性制造系统、计算机集成制造系统和未来工厂自动化的基础已成为现在制造技术中不可缺少的生产手段,是机电一体化技术的重要组成部分。随着科学技术的迅速发展,数控技术的应用范围日益扩大。数控机床已成为现在机械制造业中的主要技术装备。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。经济型中档精度数控车床主要用于对中小型轴类、
10、盘类以及螺纹零件的加工，这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速；刀架能实现纵向和z向的进给运动，并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具；冷却泵、润滑泵的启停；加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。 数控车床的进给系统包括z向进给系统(X轴)和纵向进给系统(Y轴),它们是由伺服电机经同步齿形带传动,驱动滚珠丝杠螺母副机构,来实现刀架的运动。根据GB/T16462-1996数控卧式车床精度检验,机床的位置精度包括重复定位精度、反向偏差和定位精度。当机床的中心距DC=3000mm时,其重复定位精度X轴0.007mm,Z
11、轴0.020mm;反向偏差X轴为0.006mm,Z轴为0.012mm;定位精度X轴为0.016mm,Z轴为0.050mm。可以看出,进给轴设计与主轴设计相比,具有相同的重要性。因而,进给轴的设计应从动、静两方面充分考虑,位置精度才能达到该标准的要求。 对于X轴，由于其位置误差值复映在零件加工尺寸上为直径值，故放大了2倍，X轴移动质量不大，要求的快移速度较低，因而要求X轴应有更高的位置精度。因X轴滚珠杠直径比Z轴小，长度短，并且采用降速传动，使得折算在X轴电机上的转动惯量减小。因此，X轴的设计应着重以达到所要求的位置精度为主要矛盾进行设计，而选用的电机扭矩比Z轴小些。为了达到这目标，X轴应从提高
12、重复定位精度、反向偏差及定位精度三个方面，从设计上解决。在数控车床进给系统的设计中,根据z向、纵向的不同精度要求,不同移动质量及转动惯量等特点,分别解决设计中的主要矛盾。以期望设计结果能满足各项性能指标的要求,达到预期的结果,即满足设计任务书的要求。限于编者水平，书中错误和不妥之处在所难免，殷切期望读者批评指正。 1、 总体设计方案1.1 总体设计方案论证与普通机床相比,数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度外,还具有良好的动态响应特性。为了确保数控机床的传动精度和工作平稳性,在设计机械了机构时,通常还应提出无间隙、低摩擦、高刚度以及有适宜的阻尼比要求等。为了达到这些要求,在机械传动
13、设计中,主要采取如下措施:1、尽量采用低摩擦的传动副;2、选用最佳的降速比;3、尽量缩短传动链以及用预紧的方法提高传动系统的刚度;4、尽量消除传动间隙,减少反向行程误差。数控车床的总体总体设计方案示意图如下图所示：本设计数控车床要求设计为中档精度机床,为此提出以下两种设计方案:设计方案一:该方案的进给装置及动作原理如下:机床的z向进给机构由：床鞍，滚珠丝杠副，螺母座，滑板，连接套，步进电机等部分组成。由步进电机通过连接套带动滚珠丝杠副至螺母座，实现滑板的z向机动进给。在滚珠丝杠的前端加一螺孔，用内六角螺钉及套与之连接，这样用内六角扳手可实现滑板的z向手动进给运动。设计方案二:该方案的进给装置及动作原理如下:车床的z向进给机构由床鞍4,滚珠丝杠副5,螺母座6,横滑板7,同步带轮12、19,交流伺服电机64等部分组成,见设计装配图001。
