数控铣床进给系统的设计

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1、目录摘 要 Abstract I第一章 绪 论 - 0 -1.1 数控技术与数控机床 - 0 -1.2 数控机床的特点与发展趋式 - 1 -1.3 数控铣床与其进给系统 - 3 -1.4 总体设计方案的拟定 - 4 -第二章 机床横向进给系统机械部分计算与设计 - 6 -2.1 脉冲当量的选择与切削力的计算 - 6 -2.2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 - 7 -2.3 伺服电机的选择 -.1. 5 -2.4 导轨的设计与滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧 - 18 -2.5 联轴器的选用 -.1.9 -第三章 三维实体造型设计与图纸生成 -.20 -3.1 工具软件 UG 的介绍 -.20 -3.

2、2 造型过程 -.2.1 -3.3 二维图纸的生成 -.2. 4 -第四章 零件的数控加工与程序编制 -.25 -4.1 数控工艺分析和加工路线的确定 -.25 -4.2 数控机床的选型 -.2. 5 -4.3 定位基准、装夹方案和对刀点 -.25 -4.4 选择刀具 -.2.6 -4.5 确定切削用量 -.2. 7 -4.6 数控程序 -.2.8 -结 论-.3.3 -参考文献 -.3.4 -致谢 -.3.5. -数控铣床（ 320mm ）Y 轴进给系统三维设计与加工专 业： 学 号：学生姓名： 指导教师：摘要近年来，我国经济飞速发展，既促进和带动了制造业的发展，也使其 遇到了严峻的挑战，迫

3、切地需要改造传统的加工制造模式。这其中很重要 的一条就是使用更高速、更精确、更可靠的数控机床来代替普通的人工机 床。本文就是在这样的背景下，借助先进的 CAX 软件 UG NX 5.0 ，通 过对其他数控机床的分析与观察，根据实际要求，分析、设计数控铣床 （320mm ）横向进给系统。特别值的一提的是，本文摒弃了传统的二维 设计方法，利用 UG 进行三维参数化造型设计，直接生成工程图纸和加式 代码，这对于缩短设计周期，提高设计质量和产品的加工生产效率有着重 要的意义。关键词 ：数控铣床；进给系统；加工Three-dimensional Design And Manufacturing Of F

4、eedMachanism In NC Mill Machine ToolAbstractThese years,the economy of China is developing very fast which pushes the manufacturing industry to a new step as well as bringing great challenge,making it necessary to refresh the traditional mode of manufacture.Using numerical control(NC) machine tool i

5、n stead of ordinary machine tool is one of the important ways to reach our goals,as the fomer is faster,more accurate and more relliable.On the background of this,thanks to the powerfull three-dimensional CAX software,it is very convenient to analyse,design and produce,compared of the traditional tw

6、o-dimensional method.In this paper,after careful studying of theotherNC machinetools,basedon praticalrequrimentwhichhasbeenprovided byour teacher,we havedesignedthefeedmechanism(Y-oritation)of millNC machinetool(320mm).Oneofthe things that I m eager to share with you is what a wonder touse UG in the

7、 process of design and shaping.With the help of UG, we can produc the engineering deawing and code for production immediently after three dimensional modeling which is a great help to the production.All in all , we can design a better machine in a shorte time.Keyword :NC Mill Machine Tool;Feed Syste

8、m;Manufacturing第一章 绪 论1.1 数控技术与数控机床数控技术是现代制造技术的基础。它综合了计算机技术、自动控制技 术、自动检测技术和精密机械等高新技术，因此广泛应用于机械制造业。 数控机床替代普通机床，从而使得制造业发生了根本性的变化，并带来了 巨大的经济效益。目前，数控技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为国 际间科技竞争的重点。数控技术的应用将机械制造与微电子、计算机、信 息处理、现代控制理论、检测技术以与光电磁等多种学科技术融为一体， 使制造业成为知识、技术密集的大学科范畴内的现代制造业，成为国民经 济的基础工业。数控技术是当今柔性自动化和智能自动化的技术基础

9、之一，它使传统 制造工艺发生了显著的、本质的变化。随着数控技术的不断发展和应用， 工艺方法和制造系统的不断更新， 形成了 CAD 、CAM 、CAPP、CAT、FMS 等一系列具有划时代意义的新技术、 新工艺的制造系统。在国际贸易中，很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高 利润主要电机出口产品。世界贸易强国在进行国内机电产品贸易的同时， 把高技术的机电产品出口打入国际市场，作为发展出口经济的重要战略措 施，数控机床的技术水平高低与其在金属切削加工机床产量和总拥有量的 百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控铣床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非

10、常重要 的位置。1.2 数控机床的特点与发展趋式随着科学技术的发展，制造技术的进步，以与社会对产品质量和品种 多样化的要求越来越强烈。中、小批量生产的比例明星增加，要求现代数 控机床成为一种精密、 高效、复合、 集成功能和低成本的自动化加工设备。 同时，为满足制造业向更高层次发展，为柔性制造单元、柔性制造系统， 以与计算机集成制造系统提供基础设备，也要求数控机床向更高水平发。 世界数控机床产业发展的基本共识是朝着高速高效化、精密化、复合化、 智能化、信息化、环保化和设计模块化的方向发展。高速高效化高速和超高速加工技术可以提高加工效率，也是加工难削材料、提高 加工精度、控制振动的重要保障。其技术

11、关键是提高机床的主轴转速和进 给速度。比如进一步提高高速电主轴最高转速与功率、扭矩，采用传感技 术进行振动监测和诊断，进一步轻量化进给系统，采用直线电机和力矩电 机的直接驱动方式，由刀具主轴部件实现机床的 3 个直线坐标运动等。精密化 由于机床结构和各组件加工的精密化，机床达到微米级精度已不是问题。目前高档数控机床定位精度（全行程）已达 0.0040.006mm，重复 定位精度0.0020.003mm。同时，代表精度水平的超精密的纳米级机床 已开始不断涌现。复合化 在零部件一体化程度不断提高、数量不断减少的同时，加工的产品形 状日益复杂，多轴化控制的机床适合加工形状复杂的工件。另一方面，产 品

12、周期的缩短要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样 产品的加工需求， 这就要求 1 台机床能够处理以往需要几台机床处理的工 序。在保持工序集中和减少工件重新安装定位的前提下，使更多的不同加 工过程复合在一台机床上，以减少占地面积，减少零件传送和库存，保证 加工精度和节能降耗的要求。智能化现代智能化数控机床可以根据切削条件的变化，自动调节工作参数， 保持最佳工作状态，得到较高的加工精度和较低的表面粗糙度值，同时也 能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。 此外，系统还可以随时对 CNC 系统本身以与与其相连的各种设备进行自诊断、检查，实现故障停机、故 障报警、提示发生故障的部位、原因等

13、。智能化现代数控机床的发展趋势 是采用人工智能专家诊断系统。信息化利用计算机技术和网络通信技术，机床制造商可以建立机床远程技术 支持体系，实现工况信息的传输、 存储、 查询和显示， 以与远程智能诊断。 基于网络连接，机床用户可以与时获得机床制造商的远程技术支持，机床 制造商可准确有效地得到用户方的机床工况资料数据，进行机床状态的网 上在线诊断，实现机床全生产周期服务的开放式网络监控服务，可以提高 售后服务效率，并有助于与时改进产品的质量。环保化环保是机床产品必须达到的条件。通过干切削、准干切削、硬切削等 措施避免冷却液、润滑液对周围环境造成生态危害以与采用全封闭的罩 壳，全面避免切屑或切削液外

14、溅是主要的两个环保化要求。设计模块化模块化的设计在机床制造中已应用得炉火纯青， 横向系列， 纵向系列， 全系列，跨系列的模块化设计使得同样两台机床，外形上看，好象完全一 样，但功能则完全不同，所构成的模块很多则是通用的。模块化设计将是 贯穿产品设计全过程的一条主线，无论是机床技术发展的潮流还是市场竞 争的要求，无论是降低成本的需要，还是提高产品质量的需要，都要求在 产品的开发设计中，切实做好模块化的设计工作。产品生产向社会协作、 专业化方向发展，小而全的模式将被淘汰。1.3 数控铣床与其进给系统数控铣床可以人为立式、卧式和立卧两用式数控铣床，各类铣床配置 的数控系统不同，其功能也不尽相同，主要

15、有点位控制功能、连续轮廓控 制功能、 刀具半径自动补偿功能、 刀具长度自动补偿功能、 镜像加工功能、 固定循环功能和特殊功能。具备自适应功能的数控铣床可以在加工过程中 把感受到的切削状况（如切削力、温度等）的变化，通过适应性控制系统 与时控制机床改变切削用量，使铣床与刀具始终保持最佳状态，从而可获 得较高的切削效率和加工质量，延长刀具使用寿命。数控铣床在配置了数 据采集系统后，就具备了数据采集功能。目前已出现既对实物扫描采集数 据，又能对采集到的数据进行自动处理生成数控加工程序的系统，这些为 进行设计制造一体化工作提供了手段。数控机床的进给系统是数控装置与机床本体的传动环节，其作用是接 收数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放 大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电机，功率步进电机，电液马达 等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作 进给和快速运动。它能根据指令信号精确的控制执行部件的运动速度与位 置，以与几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。数控铣床进给伺服系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机 构与执行部件组成。伺服系统按使用的驱动装置分类可分为电液伺服系统 和电气伺服系统；按使用直流伺服电机或交流伺服电机分类可分为直流伺 服系统和交流伺服系统；按反馈比较方式分