数控雕铣机进给系统机械设计.doc

衢州学院毕业设计（论文）题　　目： 数控雕铣机进给系统机械设计作　　者： 杨志锋 系 （部）： 机械工程学院 专业班级： 机械设计与制造机制（2）班 指导教师： 田敬 职　　称： 讲师 二O一一年一月十八日 毕业设计（论文）任务书课题名称数控雕铣机进给系统机械设计系 别机械工程学院专业/班级机械设计与制造级（2）班学生姓名杨志锋学 号22指导教师田敬单位/职称机械工程学院/讲师课题来源科研课题成果形式论文所属岗位机械加工与设计一、毕业设计（论文）课题的主要内容、任务和目标、基本要求等：根据已知条件确定极限转速、公比、结构网和结构式、绘制转速图，得到主运动传动系统图；设计雕铣机进给运动传动系统图，得到各轴的计算转速；设计三个方向进给运动；进给运动的转速和功率扭矩特性；三个方向进给运动是如何实现的；进给运动的部件和零件如何选择；进给运动零件的计算校核。

齿轮间隙的消除和丝杠螺母机构的预紧等完成一张进给运动装配图和进给运动零件图二、实践要求：顶岗实习单位要与机械加工岗位相关，时间12周，要求熟悉所使用的机械加工工具的工作原理，并能熟练操作加工出合理的零件，对零件的加工工艺和工序及整件的装配有所了解加强动手能力的培养加强对数控机床的认识和操作，能独立解决机床方面简单的问题，并对自己的毕业设计做修改和完善三、进度安排1.校内查阅文献资料，完成开题报告；（2周）2.根据数控雕铣机的具体参数，确定总体设计方案；合理选取电动机；（1周）3.根据总体设计方案，进行进给运动设计与校核（2周）4.完成装配图和零件图的绘制，顶岗实习；（1周）5.整理毕业设计论文资料，准备毕业答辩；（1周）6.毕业答辩；（1周）四、推荐的主要参考资料[1]范云涨,陈兆年.《金属切削机床设计——简明手册》.机械工业出版社,1994.7 [2]翁世修,王良申.《金属切削机床——设计指导》.交通大学出版社, 1988.2 [3]毛谦德,李振清.《机械设计师手册》第二版.机械工业出版社,2004.1 [4]黄鹤汀.《金属切削机床》上、下册 .机械工业出版社,2005.7 [5]李澄,吴天生,闻百桥.《工程制图》第二版.高等教育出版社,2004.2 [6]郁汉琪.《机床电气控制技术》.高等教育出版社,2006.1 [7]郁汉琪.《机床电气实验、课程设计指导书》.北京：高等教育出版社， 2001.7[8]中国纺织大学，天津大学《机床设计图册》.科技技术出版社, 1979.6 [9]陈立德.《机械设计基础》.高等教育出本社，2004.4 指导教师签名 田 敬 2009 年 12月 12 日专业负责人签名 徐惠敏 2009年 12月13日 II 数控雕铣机进给系统机械设计摘 要雕铣机（CNC engraving and milling machine）它是数控机床的一种。

一般认为雕铣机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床雕刻机的优势在雕，如果加工材料硬度比较大也会显得力不从心雕铣机的出现可以说填补李两者之间的空白雕铣机既可以雕刻，也可铣削，是一种高效高精的数控机床雕铣机这个概念最先是由佳铁提出并且实现的本次的课题设计就是通过对X轴系统的重力计算、横向进给运动的设计、滚珠丝杠的传动设计、垂向进给系统的设计等一系列的设计计算，重点研究机床主要功能特点、机床主要零部件设计计算和主轴的转速的实现等关键问题以达到就在保持数控雕铣机进给系统的优点的情况下克服其缺点的目的关键词： 雕铣机，，X轴系统，滚珠丝杠，步进电机，进给系统4 目 录第一章 前 言 11.1数控雕铣机发展现状综述 11.2设计要解决的问题和拟采用的研究方法 11.3 解决思路及步骤 21.4机床参数 2第二章 X轴系统零部件的计算与校核 42.1 X轴系统的重力计算 42.2 横向进给运动的设计 52.2.1切削力计算 52.2.2滚珠丝杠的设计 52.2.3横向步进电机的选用 72.3 滚珠丝杠的传动设计 82.3.1选取滚珠丝杠的型号 82.3.2丝杠传动扭矩校核 82.3.3校核丝杠的当量动载 102.3.4滚珠丝杠的校核 102.4 垂向进给系统的设计 122.4.1 滚珠丝杠设计 122.4.2 垂向步进电机的选用 13第三章 结束语 15参考文献 16谢 辞 17机械工程学院毕业设计（论文）第一章 前 言1.1数控雕铣机发展现状综述雕铣机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。

我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床同时，我国也已进入世界高速数控机床和高精度精密数控机床生产国的行列目前我国已经研制成功一批主轴转速在8000—10000r∕min以上的数控机床我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPⅡ和电子商务1.2设计要解决的问题和拟采用的研究方法此次的设计任务为小型数控雕铣床的设计，撰写一份详细的设计说明书、绘制一张小型数控雕铣床的装配图、若干零件图及PLC电气控制原理图该设计主要解决如下问题：1.设计进给运动中各个零部件及分析其工作特点； 2.选择合理的步进电机实现三个方向的进给运动； 3.滚珠丝杠轴承的选择及定位,轴向力如何传递，间隙如何调整； 4、撰写设计说明书、绘制数控雕铣机的装配图、零件图拟采用的研究方法：1）到学校数控基地增强对数控雕铣机系统和结构的认识；拆装并测绘数控雕铣机，使自己对数控机床有了感性的认识；2）去学校图书馆翻阅一些有关数控雕铣机的改造的书籍再对其系统内部零件进行设计：机床主运动传动系统的设计；各个主运动零件工作优点；机床主要零件部件设计计算。

3）翻阅一些有关数控雕铣机的改造的书籍，采用小组讨论的方法共同确定数控雕铣机的结构，并进行相关工艺参数的校核4）独立完成工程图的绘制1.3 解决思路及步骤 解决思路如图1-1所示1.机床进给运动设计丝杠传动的结构和特点，滚珠丝杠及轴承的选择，定位；由三个不同的步进电机来控制三个方向进给运动过程2.机床主要零部件的设计（1）步进电机的选择计算；（2）滚珠丝杠的设计计算； （3）滚珠丝杠的轴承的选取与校核；图1-1 铣床设计框图1.4机床参数工作台尺寸（X/Y）………………………………………………………………………‥500/480毫米最大行程（X/Y/Z）…………………………………………………………………‥400/400/150毫米最大工件尺寸（X/Y/Z）……………………………………………………………………‥‥400毫米最大刀具直径（Er20）………………………………………………………………………‥‥13毫米主轴电机功率……………………………………………………………………………………‥3千瓦最大进给速度………………………………………………………………………………… 5米/分钟主轴转速范围……………………………………………………………………‥1500-24000转/分钟分辨率……………………………………………………………………………‥ 士0.001毫米/脉冲定位精度…………………………………………………………………………………… 士0.01毫米重复定位精度…………………………………………………………………………… 士0.005 毫米外型尺寸（长/宽/高）………………………………………………………‥ 1500/1500/1800毫米机器总功率…………………………………………………………………………………………5 千瓦机器轴联动数…………………………………………………………………………………… 3第二章 X轴系统零部件的计算与校核2.1 X轴系统的重力计算主轴系统主要由三部分组成：3KW主轴安装座、滑块及拖板。

根据中的图纸分别计算3KW主轴安装座、滑块的体积V及其重量Gu 工业用铝合金的密度；灰铸铁的密度u 主轴安装座的体积V1及重力G1计算： u 滑块体积V2及重力G2计算： u 拖板体积V3及重力G3计算 2.2 横向进给运动的设计2.2.1切削力计算 工作台约重30Kg 切削功率为： … … … …（2.1）式中：——主电机功率，3Kw 　　 ——主传动系统总功率系数，取0.6　　　　　　 　 ——进给系统功率系数，取0.96　　 根据公式(2-1)可得：1.728 Kw又因为　，　　　 则=1.058 KN 　 式中：——切削线速度，取故主切削力：通常 取： 2.2.2滚珠丝杠的设计工作台横向进给丝杠的轴向力： （2.2）式中：——考虑颠覆力矩影响的实验系数，——工作台，——导轨上的摩擦系数， ——横向切削力，根据公式（2.2）得： 0.65KN强度计算滚珠丝杠的转速： 式中：——取60mm/min ——滚珠丝杠螺距，6mm则得： 寿命值： =60nT/ 式中：T——寿命时间，15000h最大负载： … … … …（2.3）式中：——运转系数，取1.2 ——硬度系数，取1.1 ——轴向切削力，0.65KN 根据公式(2.3)可得： =1.7847KN根据经验，选取滚珠丝杠的型号FDM236LH—1—T7，即内循环浮动式，双螺母垫片预紧，公称直径为23，螺距为6mm，左旋，一圈二列，T型7级精度，滚珠直径为3.82（取4）,其额定动负荷为12.8KN＞Ｑ，其强度够用。

… … … …（2.4） 根据滚珠丝杠。