XK5040数控铣床主轴箱进给机构及控制系统设计论文

1、摘 要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。关键词 数控技术；立式铣床；设计ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, th

2、e numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and

3、 the reliability had the enormous enhancement .This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling machine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter, including movement and dynamic parameter; Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request, enters for the system and the control system hardware circuit des

4、ign. Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination; Regarding control system because here mainly aims at the economy numerical control milling machine the design, here uses electric stepping motor open-loop control, the computer system uses the high performance price compared to the MCS-51 series monolithic expansion system, mainly carries on the central processing el

5、ement the choice, the memory expansion and the connection circuit design .Key words Numerical control technology; Vertical milling machine; Design目 录引言1第一章 总体设计21.1、铣床简介21.2、XK5040型数控铣床的主要技术参数及总传动图31.2.1 XK5040型数控铣床的主要技术参数31.2.2 总传动系统图4第二章主运动系统设计62.1 传动系统设计62.1.1参数的拟定62.1.2 传动结构或结构网的选择62.1.3 转速图拟定82.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制11.传动件的估算与验算152.2.1传动轴的估算和验算15.齿轮模数的估算18. 展开图设计23.结构实际的内容及技术要求23.齿轮块的设计25.传动轴设计27.主轴组件设计30. 制动器设计36.按扭矩选择37. 截面图设计38. 轴的空间布置38.操纵机构39.润滑39.箱体设计的确有关问题40第三章 进给系统设计42. 总体方案设计42.对进给伺服系

6、统的基本要求42.进给伺服系统的设计要求42.总体方案43. 进给伺服系统机械部分设计44.确定脉冲当量，计算切削力44.滚珠丝杆螺母副的计算和造型46.齿轮传动比计算55.步进电机的计算和选型57.进给伺服系统机械部分结构设计65参考文献70致谢71引 言 数控机床是一种高技术设备,它可以通过改变数控程序,适应不同零件的自动加工,而且可以采用较大的切削用量,利用软件进行精度校正和补偿,从而提高生产效率、加工精度和加工质量,可以实现工序集中、一机多用,能完成复杂型面的加工。数控机床是现代制造业的关键设备,一个国家的数控机床的产量和技术水平在某种程度上反映了这个国家的制造业水平和竞争力。因此数控机床是将来机床研制的重点。本文针对经济型数控立式铣床及其控制系统的设计作简要的讨论。 数控铣床是机械和电子技术相结合的产物，它的机械结构随着电子控制技术的在铣床上的饿应用，以及铣床性能提出的新要求，而逐步变化。与不同铣床相比数控铣床用三个数控伺服系统替代了传统的机械进给系统，其外形和结构与普通铣床类似。数控铣床的设计主要是进行主运动系统与进给系统的机械结构设计和控制系统设计第一章 总体设计1.1、

7、铣床简介铣床是一种用途广泛的机床。它可以加工平面(水平面、垂直面等)、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。由于铣床使用旋转的多齿刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以生产效率高，但是，由于铣刀每个刀齿的切削过程是断续的，且每一个的切削厚度又是变化的，这就使切削力相应地发生变化，容易引起机床振动，因此，铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性。铣床的类型很多，主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床等。随着科学技术的进步，数控铣床得到了越来越广泛的应用，它一般分为立式和卧式两种，一般数控铣床是指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床，例如工作台宽度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性制造单元。数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床，也称两轴半控制，即X、Y、Z三个坐标轴中，任意两个都可以联动。一般情况下，在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。对于有特殊要求

8、的数控铣床，还可以加进一个回转的A坐标或C坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作台，这是机床的数控系统为四坐标的数控系统，它可用来加工旋转槽、叶片等立体曲面零件。我们本次设计过程中要接触到的为XK5040数控立式铣床。它的工作台宽度为400mm。1.2、 XK5040型数控铣床的主要技术参数及总传动图1.2.1 XK5040型数控铣床的主要技术参数机床设计的初使，首先需确定有关参数，它们是传动设计和就亿个度微设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求，因此，参数拟定是机床设计中的重要问题。机床参数有主参数和基本参数。主参数是最重要的，它直接反映机床的加工能力、特性、决定和影响其他基本参数的数值。如铣床的工作台宽度等。基本参数是一些与加工工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数。可归纳为：尺寸参数、运动参数和动力参数。XK5040型数控铣床的主要技术参数如下：工作台：工作台尺寸（长宽） 1600400mm工作台最大纵向行程 900mm工作台最大横向行程 375mm工作台最大垂直行程 400mm工作台T型槽数 3工作台T型槽宽 18mm工作台T型间距 100mm主轴：主轴锥度 50#（7：24）主轴孔径 27mm刀杆直径 32mm或50mm主轴前轴承直径 90mm主轴轴向移动距离 70mm部件间主要尺寸：立铣头最大回转角度

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