微型数控车床设计.doc

ＳHANDONGUＮIＶＥRＳＩＴY OＦ ＴECHＮＯLOＧY毕业设计阐明书微型数控车床设计学 院： 机械工程学院 　 专 　 业： 机械设计制造及其自动化学生姓名： 　摘要的页眉自己再添上　 　　　 　 　学　 号: 　 　 　 指引教师： 　 　 　 　 　 06　月摘 要微型数控车床又称数字控制(Numeriｃal conｔrol,简称ＮC)机床它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一种装有程序控制系统的机床它是由主机,CNＣ,驱动装置,数控机床的辅助装置，编程机及其她某些附属设备所构成该数控车床重要由教学型车床机械装置、计算机数控系统、电源驱动装置三部分构成，本次设计涉及机床的机械传动主运动系统设计,其中还涉及齿轮模数计算及校核，主轴的设计及其刚度的校核，主轴组件的设计与选型，传动轴的设计及其刚度校核和传动轴组件的设计与选型等,纵向进给传动系统运动设计,横向进给传动系统运动设计，床身与导轨设计和控制系统的设计,变频调速电动机和步进电动机型号的选择以及刀架型号的选择等该车床构造简朴、成本低、体积小,适于教学，该系统人机界面和谐、操作以便。

本文是对整个设计工作较全面的简介和总结核心词：微型，数控车床,主传动系统，进给系统,设计 AbstractThｅ　miniature numeｒiｃａｌly controlled laｔhｅ cａllｓ ｄｉgitaｌ ｃonｔrｏl （Ｎuｍｅｒical control , sｈorter ｆｏrm NＣ）　a ｍａchｉne toｏl. Tｈaｔ it has ｂeｅｎ　digital　coｎtrｏl-baｓｅd ， hａs adopｔ the　nuｍerical　coｎｔｒoｌ tecｈnology, ｉｓ thaｔ a dress hａs controllｉｎｇ ｔhe sｙstematiｃ ｍacｈine tool ｂy prograｍ. It ｉs frｏm tｈe　leaｄ ｐlane　, CNC , dｒivinｇ dｅｖｉce， nｕｍeｒicaｌ cｏntrol　mａchinｅ ｔooｌ auxｉliarｙ　device , what prｏgraｍminｇ machine and ｔｈeiｒ ｈiｓ　sｏmｅ　suｂsiｄiary equｉpmenｔ is cｏmpoｓeｄ　ｏf. Desｉgn　ｄesigninｇ　that the mecｈanical dｒive incｌudｉｎg a mａｃhine tool bｅtokens　mｏｔioｎ ｓystem this time， iｎcluding　the　moｄule ｏｆ　ｔhe gear, ｔhe priｎcｉｐａｌ axis calculａｔe　aｎｄ riｇiｄity　revise, the pｒinciｐal　aｘｉｓ　suｂasseｍｂly desｉgｎ ａnd chooｓe, tｈe trａnsｍｉssion sｈａｆｔ　cａlculａte and　riｇidｉtｙ revisｅ， ｔｈe ｔransmisｓion ｓhaft suｂassｅｍblｙ　ｄesｉgn and　cｈoose． lｏnｇitudinal mechaｎicａl drivｅ fｅeds ｓystematｉｃ moｔｉｏn　ｄeｓiｇn． ｌatitudｉｎａl　ｍeｃｈａniｃaｌ drｉｖe fｅeds syｓtematic　ｍotion design. Ｔhe tyｐe　of　freqｕeｎcｙ ｃｏnverｓｉon tｉｍing eｌｅｃtrｏmoｔoｒ choose and the tｙｐe　oｆ walking ｅｌectromotｏr ｃhｏｏｓe,　aｎd thｅ ｔype of kｎife rｅｓt ｃhoｏse. Tｈis　paｐeｒ is　ｍｏre compｅheｎｓive　introdｕｃtiｏn anｄ summｉng－ｕｐ for ｔｈe　whole desigｎ worｋ．Key wｏrdｓ： ｍiniaｔure,nｕmerｉcaｌｌy　conｔｒolled　ｌaｔhe mｅｃｈａnical，drive syｓｔｅm ｂetokens sysｔematic, feed driｖe systｅm， dｅｓign.目 录第一章 引 言ﻩ－ 1　－1.1 课题的背景ﻩ- 1 -1.2 课题的目的和意义ﻩ-　１　-第二章 　微型数控车床主传动系统设计ﻩ-　3 -２.1 重要设计技术指标与参数 - 3 -2．2主传动系统的大分类ﻩ-　3 －２.3 拟定合适的切削参数 － 4　－2.４　主传动系统的设计计算 - 5 －２.５齿轮的设计计算ﻩ－ 6 -2.6主轴组件设计ﻩ－ 12 －第三章 纵向进给传动系统设计 - 24 －３.1概述ﻩ－ 24 -3.2电机与丝杠之间的联接 － 24　-３.3滚珠丝杠螺母副 - ２５　-3.4滚珠丝杠螺母副的设计与选型ﻩ－ 29 －3.5　步进电动机的计算和选型ﻩ- 3１　-第四章 横向进给传动系统设计 - ３4 －4.１滚珠丝杠螺母副的设计与选型ﻩ－　34 －4．2步进电动机的计算和选型 - 36 -4.3滚珠丝杠的保护ﻩ-　37 -4．４刀架的选型ﻩ- ３8　-第五章 　床身与导轨 － 3９　-5.1 床身设计 - 39 -5．2导轨设计ﻩ-　40　-第六章　 控制系统设计ﻩ－ ４２　－6.１　拟定硬件电路的总体方案ﻩ- ４2 －6.2 主控制器CPU的选择 － 4２ -6.3 存储器扩展电路设计 － ４2 －6．4 主轴电机驱动电路 - 43 -６.５ 越界报警ﻩ- 43 －结 论 -　44 －参照文献 -　45　-致 谢ﻩ- 4６ － 第一章 　引 言1.１ 课题的背景当今世界电子技术迅速发展,微解决器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。

一种较完善的机电一体化系统，应涉及如下几种基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息解决部分随着微电子技术的发展,大规模集成电路的集成度越来越高,体积越来越小数控设备厂采用超大规模集成电路并采用表面安装工艺(SMT),实现了三维立体装配,将整个CNC装置做得很小，以适应机械制造业机电一体化的规定日本三菱电机株式会社,近来推出的普及型CNC MＥＬＤAS 5０系列及实用型CNC MＥLＤAS 520A系列，这两个系列都采用了32位RＩSC微解决器,实现超小型化的CNC装置，较本来的M３10及L３、L３A，体积大为减小（H168mm×W76mｍ×D135mm),安装面积减小了一半,功能尚有所进步采用了超薄型显示屏（9.5ｉn的EL及1０.4in的彩色ＬCD）这个系统的微小线段加工能力提高至６4m／miｎ,最大迅速进给速度为240m/mｉn，其同步攻螺纹精度较M310进步了3倍，主轴定位时间缩短了３0％德国SＩEMENS公司最新推出的SIＮUMERＩＫ 840D主控组件选用38６DX或486DＸ，具有1~4个通道,可实现直线及圆弧插补、螺旋线插补、5轴螺旋线插补及样条插补、圆柱插补等,共可控制32个轴，并有多种校正及补偿功能，体积仅为50ｍm×31６mm×207mm。

东西方制造业的差距更多的在于职教基本的差距，实践动手能力的差距,国内数控学员储藏6０万人，而全国数控人才每年缺口15万人,高档数控技工年薪高达１0万，那种20人/台的教学实效性与成材率不匹配的矛盾日益突出1.2　课题的目的和意义生产型数控机床作为数控教学实习设备是十分必要的,但在前期教学中使用则耗电大、材料消耗大、安全系数相对较低成为困扰许多院校的大问题西方发达国家数控教学前期阶段都是采用小型台式高仿真数控教学机床作为数控编程和操作的实习设备目前数控技术课程实训过程中普遍存在如下现实问题:系统开放性差、操作界面不太抱负、教学设备成本高、实验耗材费用高、操作危险性大、学生独立动会少、教学效率低、教学质量差等因此需要设计一种软硬件构造开放、功能完善、人机界面和谐、操作以便的系统,来解决了授课过程中存在的课堂教学难、实验教学难、实训教学难的问题第二章 　微型数控车床主传动系统设计2．１　重要设计技术指标与参数:两个坐标方向的工作行程：X:30ｍm Ｚ：10０ｍm加工精度：0.０1mm加工材料:石蜡、肥皂类或铝质类等２．2主传动系统的大分类:目前，主传动系统大体可分为如下大类2.2.１带有变速齿轮的主传动如图２-1a）所示，通过少数几对齿轮降速，以满足主轴低速时对扭矩特性的规定。

数控机床在交流或直流电机无级变速的基本上配以齿轮变速,使之成为分段无级变速滑移齿轮的移位大都采用液压缸和拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现2.２.２通过带传动的主传动如图２-1b)所示，这种传动重要应用在小型数控机床上,由交流电机通过V带直接带动主轴这种传动方式可以避免齿轮传动时引起的振动与噪声，但只能合用于低扭矩特性规定的主轴２.2.３调速电机直接驱动的主传动如图２-1c)所示,这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的构造，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小,电机发热对主轴影响较大图2-1　 主传动型式本数控车床选用无级变速2．3 拟定合适的切削参数：本机床加工的工件为代木、石腊,铝等材料,查《金属切削原理》(陈日曜主编）表１1-5，选择机床背吃刀量=1mm；进给量f=0.18mm/r;切削速度v=2５0ｍ/mｉn2.３.１ 计算切削力： 　由公式查《金属切削原理》(陈日曜主编)表4-１，得 =11N,进给抗力和切深力可按下列比例分别计算:,计算的＝２.75N，=４．4N２．3.2 拟定机床的切削功率: 切削功率是力和所消耗的功率之和，因方向没有位移,因此不消耗动力于是:切削功率式中　 ——纵向切削力(N)； 　 V——切削速度（m/min)； 　 ——进给力（N）; 　　 　——工件转速（r/s）; 　 f——进给量（mm/r）。

粗略计算切削功率＝4５．8w，机床效率取,计算机床电机功率由此选用额定功率10０w中大交流变频调速电动机，参数如表２-1：电机型号出力电压频率极数额定转速最高转速额定电流额定力矩启动转矩带齿轴电机WVHｚＰr/miｎr/ｍｉｎAN·mＮ·mKｇf·cm5RK100GU-ＡF10０1ｐh１005０410０0３0002.1００.９00.787.80表2-1额定功率100w中大交流变频调速电动机参数2.4 主传动系统的设计计算:主轴的计算转速： 　　　 主轴规定的恒功率变速范畴： 电动机的恒功率变速范畴： 　 　 该系统至少需要的变速级数、变速组数:　 　　 ,　 　　　 　取 变速箱实际公比： 　 传动的最小传动比：其她传动副的传动比：电动机的最高和最低工作转速。