任务书.doc

XK5040数控立式铣床进给系统设计【4张图纸】【优秀】

收藏

压缩包内文档预览:
预览图 预览图
编号:272499    类型:共享资源    大小:1.21MB    格式:RAR    上传时间:2014-04-18 上传人:上*** IP属地:江苏
50
积分
关 键 词:
xk5040 数控 立式 铣床 进给 系统 设计 图纸 优秀 优良
资源描述:

XK5040数控立式铣床进给系统设计

75页 30000字数+说明书+任务书+外文翻译+4张CAD图纸

XK5040主轴零件图.dwg

XK5040数控立式铣床进给系统设计论文.doc

XK5040立式铣床数控改造横向进给装配图.dwg

XK5040立式铣床数控改造纵向进给装配图.dwg

主轴变速箱装配图.dwg

任务书.doc

摘  要


  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及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常重要的位置。


   关键词   数控机床;发展趋势;智能化;柔性化


                   目  录



1 主运动系统设计21

1.1 传动系统设计21

1.1.1、参数的拟定:21

1.1.2、传动结构或结构网的选择21

1.1.3、转速图拟定22

1.1.4、齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制25

1.2  传动件的估算与验算28

1.2.1、传动轴的估算和验算28

1.2.2、齿轮模数的估算与验算30

1.3 展开图设计35

1.3.1、结构实际的内容及技术要求35

1.3.2、齿轮块的设计36

1.3.3、传动轴设计38

1.3.4 主轴组件设计40

1.4 制动器设计44

1.4.1按扭矩选择44

1.5  截面图设计45

1.5.1 轴的空间布置46

1.5.2 润滑46

1.5.3、箱体设计的有关问题47

2 进给系统的设计与计算47

2.1设计方案的确定48

2.2 机械部分设计与计算48

2.2.1纵向进给系统的设计与计算48

2.2.2横向进给系统的设计与计算54

2.2.3 垂直方向进给系统的设计与计算61

3、 控制系统设计68

3.1绘制控制系统结构框图68

3.2.选择中央处理单元(CPU)的类型68

3.3存储器扩展电路设计69

3.3.1.程序存储器的扩展69

3.3.2、数据存储器的扩展70

3.4?I/O接口电路及辅助电路设计70

3.4.1. ?I/O接口电路设计70

3.4.2. 步进电机接口及驱动电路71

3.4.3. 其他辅助电路72

参考文献73

致  谢74

附  录75


内容简介:
湖南科技大学2007届毕业设计(论文) 材 料 院(系)、部: 机电工程学院学生姓名: 赵东方指导教师: 黄开有教授专 业: 机械设计制造及其自动化班 级: 0301学 号: 20031811362007 年 5 月材料清单1、毕业设计(论文)课题任务书2、毕业设计(论文)开题报告3、中期检查表4、指导教师评阅表5、评阅教师评阅表6、答辩及最终成绩评定表7、毕业设计说明书8、附录材料湖南科技大学毕业设计(论文)任务书 机电工程学院 (教研室)系(教研室)主任: (签名)年 月 日学生姓名: 赵东方 学号: 2003181136 专业: 机械设计制造及其自动化1 设计(论文)题目及专题:XK5040数控立式铣床进给系统设计2 学生设计(论文)时间: 自 3 月5日开始至 6 月1日止3 设计(论文)所用资源和参考资料: 1、陈宏钧主编,实用机械加工工艺手册,机械工业出版社,1996.12。2、赵家奇编,机械制造工艺学课程设计指导书2版.-北京:机械工业出版社,2000.10.3、浦林祥主编,金属切削机床夹具设计手册,机械工业出版社,1995.01.01。4、刘文剑主编,夹具工程师手册,黑龙江科学技术出版社,1992.01.01。5、机械加工工艺装备设计手册编委会编写,机械加工工艺装备设计手册,机械工业出版社,1998年6月。6、徐圣群主编,简明机械加工工艺手册,上海科学技术出版社,1991.2。7、李云主编,机械制造及设备指导手册.- 北京:机械工业出版社,1997.8。8、哈尔滨工业大学编,机械制造工艺设计手册,哈尔滨工业大学出版社,1981年5月。9、上海市金属技术协会编,金属切削手册,上海科学技术出版社,1994.4年。10、东北重型机械学院,洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学编写,机床夹具设计手册第二版,上海科学技术出版社。11、李益民主编,机械制造工艺设计简明手册,哈尔滨工业大学出版社,1993年4月。12、孟少农主编,机械加工工艺手册.-2-北京:机械工业出版社,1991.9。13、胡永生编,机械制造工艺学,机械工业出版社。14. 上Internet网查找相关的设计资料,获得的最新信息与权威资料4 设计(论文)完成的主要内容:1、调查分析铣床的加工特点,确定新设计的数控车床的主要技术参数。2、进行新数控铣床的总体设计 。3、完成进给运动的结构设计。4、完成控制系统硬件设计。5 提交设计(论文)形式(设计说明与图纸或论文等)及要求:1、据总体设计方案,绘制数控铣床总体图一张。(手工绘制)2、主运动的运动计算和强度计算,绘制主轴箱部件展开图A0计算机图一张。3、进行进给运动的运动计算和强度计算,绘制出纵向数控进给机构部装图A0计算机图一张。4、绘制数控铣床主轴零件图A1计算机图一张。5、根据控制系统总体设计方案,绘制控制系统电路图A0计算机图一张。6 发题时间: 2007 年 1 月 18 日指导教师: (签名)学 生: 赵东方 (签名)湖南科技大学毕业设计(论文)进度表毕业设计(论文)题目:XK5040数控立式铣床进给系统设计 起止时间: 从2007-3-5到2007-6-1止学生: 赵东方 (签名) 指导教师: (签名) 系(教研室)主任: (签名)时 间工 作 内 容备 注第 1 周至第 3 周(3月5日至3月25日)自己实习工厂第 4周(3月26日至 4月1日)学校组织的毕业实习工厂第 5 周(4月2日至 4月8日)查询各类相关数据手册、书籍图书馆第 6 周(4月9日至4月15日)搜集设计的相关资料多方渠道第 7 周至第 8 周(4月16日至 4月29日)整体规划设计的全过程第 10 周至第 11 周(5月7日至5月20日)工艺过程设计及切削参数计算确定第 12 周(5月21日至 5月 27 日)夹具设计第 13 周(5月28日至6月1日)编写设计计算说明书第 周至第 周( 月 日至 月 日)第 周至第 周( 月 日至 月 日)注:此表一式两份:一份存学院,一份发给学生。湖南科技大学毕业设计(论文)指导人评语主要对学生毕业设计(论文)的工作态度,研究内容与方法,工作量,文献应用,创新性,实用性,科学性,文本(图纸)规范程度,存在的不足等进行综合评价指导人: (签名)年 月 日 指导人评定成绩: 湖南科技大学毕业设计(论文)评阅人评语主要对学生毕业设计(论文)的文本格式、图纸规范程度,工作量,研究内容与方法,实用性与科学性,结论和存在的不足等进行综合评价评阅人: (签名)年 月 日 评阅人评定成绩: 湖南科技大学毕业设计(论文)答辩委员会记录日期: 学生: 学号: 班级: 题目:XK5040数控立式铣床进给系统设计提交毕业设计(论文)答辩委员会下列材料:1 设计(论文)说明书共页2 设计(论文)图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计(论文)答辩委员会评语:主要对学生毕业设计(论文)的研究思路,设计(论文)质量,文本图纸规范程度和对设计(论文)的介绍,回答问题情况等进行综合评价毕业设计(论文)答辩委员会主任: (签名)委员: (签名)(签名)(签名)(签名) 答辩成绩: 总评成绩: 湖南科技大学 2007届毕业设计说明书 XK5040数控立式铣床进给系统设计 院(系)、部:机电工程学院学生姓名: 赵东方指导教师: 黄开有(教授)专 业: 机械设计制造及其自动化班 级: 0301完成时间: 2007年6月摘 要在国际贸易中,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及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常重要的位置。关键词 数控机床;发展趋势;智能化;柔性化ABSTRACTIn international trade,many centuries view digital lathesare as hi-techvalue-adds and profitable exports.Digital lathesare expensive mechanical and electrical products.The powerful trade nations export hi-texh mechanical snd electrical products to the world market whiledoing such business at home ,Which is now an important strategy of develop-ing their export economy.Key words digital lathe ; development tendency; intelligence; tenderness目 录1主运动系统设计211.1 传动系统设计211.1.1、参数的拟定:211.1.2、传动结构或结构网的选择211.1.3、转速图拟定221.1.4、齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制251.2 传动件的估算与验算281.2.1、传动轴的估算和验算281.2.2、齿轮模数的估算与验算301.3 展开图设计351.3.1、结构实际的内容及技术要求351.3.2、齿轮块的设计361.3.3、传动轴设计381.3.4主轴组件设计401. 制动器设计441.4.1按扭矩选择441. 截面图设计451.5.1 轴的空间布置461.5.2 润滑461.5.3、箱体设计的有关问题472 进给系统的设计与计算472.1设计方案的确定482.2 机械部分设计与计算482.2.1纵向进给系统的设计与计算482.2.2横向进给系统的设计与计算542.2.3 垂直方向进给系统的设计与计算613、 控制系统设计683.1绘制控制系统结构框图683.2.选择中央处理单元(CPU)的类型683.3存储器扩展电路设计693.3.1.程序存储器的扩展693.3.2、数据存储器的扩展703.I/O接口电路及辅助电路设计703.4.1. I/O接口电路设计703.4.2. 步进电机接口及驱动电路713.4.3. 其他辅助电路72参考文献73致 谢74附 录75 1主运动系统设计1.1 传动系统设计1.1.1、参数的拟定:选定公比,确定各级传送机床常用的公比 为1.26或1.41,考虑适当减少相对速度损失,这里取公比为 =1.26,根据给出的条件:主运动部分Z=18级,根据标准数列表,确定各级转速为:(30,37.5,47.5,60,75,95,118,150,190,235,300,375,475,600,750,950,1180,1500R/min).1.1.2、传动结构或结构网的选择1,确定变数组数目和各变数组中传动副的数目该机床的变数范围较大,必须经过较长的传动链减速才能把电机的转速降到主轴所需的转速。级数为Z的传动系统由若干个传动副组成,各传动组分别有. .个传动副,即Z=。传动副数由于结构的限制,通常采用P=2或3,即变速Z应为2或3的因子:Z=x因此,这里18=3x3x2,共需三个变速组。2,传动组传动顺序的安排18级转速传动系统的传动组,可以排成:3x3x2,或3x2x3。选择传动组安排方式时,要考虑到机床主轴变速率的具体结构,装置和性能。I轴如果安置制动的电磁离和器时,为减少轴向尺寸。第一传动组的传动副数不能多,以2为宜,有时甚至用一个定比传动副;主轴对加工精度,表面粗糙度的影响很大,因此主轴上齿轮少些为好,最后一个传动组的传动副选用2 ,或一个定比传动副。这里,根据前多后少的原则,选择18=3x3x2方案。3,传动系统的扩大顺序安排 对于18=3x3x2的传动,有3!=6种可能安排,亦即有6种机构副和对应的结构网,传动方案中,扩大顺序与传动顺序可以一致,结构式18=xx的传动中,扩大顺序与传动顺序一致,称为顺序扩大传动,而,18=xx的传动顺序不一致,根据“前密后疏”的原则,选择18=xx的结构式。4验算变速组的变速范围 齿轮的最小传动1/4,最大传动比2,决定了一个传动组的最大变速范围=/因此,可按下表,确定传动方案:根据传动比及指数 x, 的值公比极限值传动比指数1.26x值: =1/=1/46值: =23(x+)值:=89因此,可选择18=xx的传动方案。5、最后扩大传动组的选择:正常连续顺序扩大传动(串联式)的传动式为:Z=*最后扩大传动组的变速范围为:r=按原则,导出系统的最大收效Z和变速范围为: 231.26Z=18R=50Z=12R=12.7因此,传动方案18=3*3*2符合上述条件,其结构网如下图2.1:图1.1 结构网图1.1.3、转速图拟定运动参数确定后,主轴各级转速就已知,切削耗能确定电机功率。在此基础上,选择电机的型号,分配个变速组的最小传动比;拟定转速图,确定各中间轴的转速。1,主电机的选择 中型机床上,一般都采用交流异步电动机为动力源,可在下列中选用,在选择电机型号时,应注意:(1)电机的N:根据机床切削能力的要求确定电机功率,但电机产品的功率已标准化,因此,按要求应选取相近的标准值。(2)电机的转速异步电动机的转速有:3000,1500,1000,750,r/min,这取决于电动机的极对数P=60f/p=60x50/p ( r/min)机床中最常用的是1500 r/min和3000r/min 两种,选用是要使电机转速与主轴最高速度和工轴转速相近为宜,以免采用过大或过小的降速传动。 根据以上要求,我们选择功率为7.5KW,转速为1500r/min的电机,查表,其型号为Y132M-4,其主要性能如下表电机型号额定功率KW 荷载转速r/min同步转速r/minY132M-47.5KW144015002、分配最小传动比,拟定转速图 (1)轴的转速: 轴从电机得到运动,经传动系统转化为主轴各级转速,电机转速和主轴最小转速应相近,显然,从动件在高速运转下功率工作时所受扭矩最小来考虑,轴转速不宜将电机转速降得太低。弱轴上装有离合器等零件时,高速下摩檫损耗,发热都将成为突出矛盾,因此,轴转速也不宜也太高,轴转速一般取7001000r/min左右较合适。 因此,使中间变速组降速缓慢。以减少结构的径向尺寸,在电机轴I到主传动系统前端轴增加一对26/54的降速齿轮副,这样,也有利于变型机床的设计,改变降速齿轮传动副的传动比,就可以将主轴18级转速一起提高或降低。 (2)中间轴的转速 对于中间传动轴的转速的考虑原则是:妥善解决结构尺寸大小和噪音,振动等性能要求之间的矛盾。 中间传动轴转速较高时,中间传动轴和齿轮承受扭矩小,可以使轴径和齿轮模数小些: d, m从而可使结构紧凑。但这样引起空载功率和噪音加大:=1/(3.5+cn)KW式中:C系数,两支承滚动轴承和滑动轴承C=8.5,三支承滚动轴承C=10;所有中间轴轴径的平均值;主轴前后轴径的平均值中间传动轴的转速之和n主轴转速(r/min)=20lg-K式中:(所有中间传动齿轮的分度圆直径的平均值mm;主轴上齿轮分度圆直径的平均值mm;q传到主轴上所经过的齿轮对数主轴齿轮螺旋角,K系数,根据机床类型及制造水平选取,我国中型车床,铣床=3.5,铣床K=50.5 从上述经验公式可知,主轴n和中间传动轴的转速和 对机床噪音和发热的关系,确定中间轴转速时,应结合实际情况做相应的修正。a,对高速轻载或精密机床,中间轴转速宜取低些b,控制齿轮圆周速度v8m/s(可用级齿轮精度),在此条件下,可适当选用较高的中间轴转速。(3),齿轮传动比的限制机床主传动系统中,齿轮副的极限传动比:a, 升速传动中,最大传动比 2 ,过大,容易引起振动的噪音。b, 降速传动中,最小传动比 1/4。过小,则主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大将导致结构庞大。(4)分配最小传动比a,决定轴V-VI和VI-的传动比,根据台式铣床的结构特点,及对同类车床的比较,为使传动平稳取其传动比为1,b,决定各变速组的传动比;由前面2轴的转速及中间轴转速的分析,及齿轮传动比的现在,根据“前缓后急”的原则,取轴IV-V的最小降速比为极限值的1/4,=1.26,=4,轴III-IV和轴II-III均取=1/(5)拟定转速图:根据结构图及结构网图及传动比的分配,拟定转速图,如下图2.2所示: 图1.2 传动系统图1.1.4、齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制1,齿轮齿数的确定的要求:可用计算法或查表确定齿轮齿数,后者更为简便,根据要求的传动比u和初步定出的传动副齿数和,查表即可求出小齿轮齿数:选择是应考虑:a,传动组小齿轮不应小于允许的最小齿数,即:推荐:对轴齿轮=12,特殊情况下=11,对套装在轴上的齿轮,=16,特殊情况下=14,对套装在滚动轴承上的空套齿轮,=20;当齿数少于不发生根切的最小齿数时(压力角a=20的直齿标准,=17),一般需对齿轮进行正变位修正。b,保证强度和防止热处理变形过大,齿轮齿根圆到键槽的壁厚,一般取则,如图2.3所示。c、同一传动组的个齿轮副的中心矩应相等。若摸数相等时,则齿数和亦相等,但由于传动比要求,尤其是在传动中使用了公用齿轮后,常常满足不了上述要求,机床上可用修正齿轮,在一定范围内调整中心矩使其相等但修正量不能太大,一般齿数差不能够超过34个齿。2,变速传动组中齿轮齿数的确定 为了减少齿轮数目和缩短变速箱的轴向尺寸,这里采用了公用齿轮。但由于公用齿轮的采用,使两个传动组间的传动比互相牵制,不能独立地按照最紧凑的原则决定传动件的尺寸,因此,径向尺寸一般较大,此外,公用齿轮的两侧齿面同时啮合会影响其磨损和寿命。这里我们采用查表法来确定齿轮的齿数。查机床设计手册确定个齿轮齿数如下: 轴II-III间变速齿轮齿数的确定:由于公比=1.26,传动比为=1/=,=1/=,=1/设:传动组中最小齿轮齿数=16,查机床设计手册表7.3-14可查得:=16/39 (0.1%),=19/36 (0.9%),=22/33 (-0.3%)齿数和为=55公用齿轮选为=39轴III-IV间变速组齿轮齿数的确定:传动比为=1/ =1/ =根据=,主动轮齿数为39,从表7.3-14可查得:=18/47 (-0.1%),=28/37 (0.9%),=39/26 (-0.3%)齿数和为:=65轴IV-V间变速组齿轮齿数的确定:由于变数组齿轮传动比和各传动副上受力差别较大齿轮副的速度变化,受力差别较大,为了得到合理的结构尺寸,可采用不同模数的齿轮副。轴IV-V间的两对齿轮,其传动比为=1/4, =2分别取,则34取30,30x3=90, =30x4=120按传动比将齿数分配如下:=1/4=18/7219/71 ,=2=80/4082/38轴V-VI及VI-VII间齿数确定,由于这两个传动组只是改变传动方向,不起便速度作用,只需考虑其结构尺寸及磨损振动和噪音等因素。,取V-VI轴间锥材料齿轮齿数为29,I-VII轴间齿轮齿数为67。3、主轴转速系列的验算:主轴转速在使用上并要求十分准确,转速稍高或稍低并无太大影响,但标牌上标准数列的数值一般也不允许与实际转速相差太大。 由确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符,需要验算主轴各级转速,最大误差不得超过即%主轴的各级实际转速分别为:29.4,37.8,47.7,58,74.6,94.3,115,148,187,236.7,304.5,384.6,468,602,760,927,1192.6,1526.5 r/min=2%而%=2.6%故符合条件同理:经验算,其他各级转速也满足要求。4、传动系统图的绘制转速图和齿轮齿数确定后,变速箱的结构复杂程度也基本确定了(如齿轮个数,轴数,支承轴,为使变速箱的结构紧凑,合理布置齿轮是一个重要的问题,因为它直接影响变速箱的尺寸,变速操作的方便性和结构实现的可行性问题,在考虑主轴适当的支承距和散热条件下,一般应尽可能减少变速箱尺寸。这里为使变速操作的方便,提高效率采用电磁离合器操纵方式。根据计算结果,绘制出传动系统图,如图2.4所示 图1.4 主传动系统图主运动传动链的传动路线表达式如下:电动机IIIIIIIV=VVIVIII(主轴)1.2 传动件的估算与验算1.2.1、传动轴的估算和验算传动轴除应满足强度要求外,还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求高,不允许有较大的变形因此,疲劳强度一般不是主要矛盾,除载荷很大的情况下,可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不致产生过大的变形(弯曲,失稳,转角)。若刚度不足,轴上的零件如齿轮,轴承等将由于轴的变形过大而不能正常工作,或产生振动和噪声,发热,过早磨损而失效。因此,必须保证传动轴有足够的刚度。可以先扭转刚度估算轴的直径,画出草图后,再根据受力情况,结构布置和有关尺寸,验算弯曲刚度。1,传动轴直径的估算传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径:d=91mm式中:N该传动轴的输入功率N= KW电机额定功率从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积(不计该轴轴承上的效率)。该传动轴的计算转速;计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速,各传动件的计算转速可以从转速图上,按主轴的计算转速和相应的传动关系而确定,而中型车,铣床主轴的计算转速为:(主)=每米长度上允许的扭转角(deg/m);可根据传动轴的要求选取。对传动轴刚度要求允许扭转角主轴一般传动轴较低的轴(deg/m)0.5-11-1.51.5-2估算时应注意:(1)值为每米长度上允许的扭转角,而估算的传动轴的长度往往不足1m,因此,在计算时应按轴的实际长度计算和修正,如轴为500mm,取=1deg/m则d=91 mm(2)效率y对估算轴径d影响不大,可以忽略(3)如使用花键是可根据估算的轴径 d选取相近的标准花键轴的规格,主轴总轴径可参考统计数据确定;1.5-2.82.8-44.5-7.55.5-7.57.5-11车床60-8070-9070-10595-130110-145升降台铣床50-9060-9060-9575-10090-105各轴的计算转速:=95 r/min=118 m/min =300 r/min=750 r./min =1450 r/min轴径的估算:=91x=24.4=91x=28.78 =91x=36.18=91x =45.69 =91x=48.242、传动轴刚度的验算(1)轴的弯曲变形的条件和允许值机床的主传动轴的弯曲刚度验算,主要验算轴上装齿轮和轴承出的挠度y和倾角。各类轴的挠度y,装齿轮和轴承处的倾角,应小于弯曲刚度的许用值和,即 轴的弯曲变形的允许值:轴的类型允许挠度变形部位允许倾角一般传动轴(0.00030.0005)装轴承处,装齿轮处0.0025 0.0001刚度要求较高的轴0.00021装单列圆锥磙子轴承0.0006安装齿轮的轴(0.010.03)装滑动轴承处0.001安装蜗轮的轴(0.020.05)装单列径向圆锥磙子轴承处0.001(2)轴的弯曲复形计算公式:计算花键轴的刚度时可采用平均直径或当量直径计算公式:矩形花键轴:平均直径=(D+d)/2当量直径 =惯性矩: I=1.2.2、齿轮模数的估算与验算1、 估算:按接触疲劳和弯曲强度计算次论模数比较复杂,而且有些系数只有在齿轮各参数都已知的情况先才能确定,所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前,先估算,再选用标准齿轮模数。齿轮弯曲疲劳强度的估算: mm齿面点蚀的估算:A mm其中 为大齿轮的计算转速,A为齿轮中心矩,由中心矩A及齿数,求出模数=2A/ mm根据估算所得和中较大的值,选择相近的标准模数,各齿轮的计算转数为:=1450r/min =695r/min =300r/min 235r/min =95r/min =273r/min =235r/min =695r/min =475r/min =118r/min =695r/min =695r/min =300r/min =300r/min =118r/min轴III间传动组齿轮模数的估算齿轮弯曲疲劳估算:=32=1.87齿轮点蚀的估算:A=370x =81.76 mm=2A/=2x81.76/(26+54)=2.04 mm所以模数为m=3.轴IIIII传动组齿轮模数的估算齿轮弯曲疲劳估算:=32=2.759齿面点蚀估算:A=370x =108.18=2A/=2x108.18/(16+39)=3.93 mm取标准模数 m=4轴IIIIV间传动组齿轮模数的估算齿轮弯曲疲劳估算:=32x=3.046齿面点蚀估算:A=370x =117.3=2A/=2x147.3/(28+37)=3.61所以取标准模数m=4mm。轴VVI间传动组齿轮模数的估算:齿轮弯曲疲劳计算,4.46齿面点蚀估算:Ax=153.4=2A/=2x153.4/(29+29)=5.29取标准模数值m=5,轴VIVII间齿轮模数的确定:齿轮弯曲疲劳强度计算:齿面点蚀估算:Ax =158.7=2A/=2x158.7/(67+67)=2.37取模数值为m=4。2、计算(验算)结构确定后,齿轮的工作条件:空间安排,材料和精度等级都已经确定,才可以核验齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度值是否满足要求。根据接触疲劳强度计算齿轮模数的公式:= mm根据弯曲疲劳强度计算齿轮模数,公式:= mm 式中:N计算齿轮传递的额定功率N= KW计算齿轮的计算转速r/min齿宽系数=b/m, 常取6-10;大齿轮与小齿轮齿数,一般取传动中最小齿轮的齿数i大齿轮与小齿轮的传动比, i=/1; “+”用于外啮合,“-”用于内啮合寿命系数,=,工作期限系数,=齿轮等传动件在接触和弯曲交变载荷下的指数m和基准循环次数n齿轮的最低转速 r/minT预先的齿轮工作期限,中型机床推荐:T=1500020000h;转速变化系数功率利用系数材料强化系数,幅值低的交变载荷可使金属材料的晶粒边界强化,起阻止疲劳的刃缝扩大的作用工作情况系数,中等冲击的主运动,=1.21.6;动载荷系数齿向载荷分布系数齿形系数许用弯曲,接触应力MPa;1、轴I-II间齿轮模数的计算(验算)(1)按接触疲劳计算齿轮模数:N=y=0.987.5=7.35W=8 查表: 取 则 取 线速度 查表: 取 查表 取 查表取 . 因此: (2) 根据弯曲疲劳计算 查表取 : 而 查表取 .Y=0.43, 因此: 。由以上计算结果知,齿轮模数合格。2、其它齿轮模数的验算其它齿轮的验算过程与上面相同,将有关数值代入上式,经计算均满足要求;1.3 展开图设计1.3.1、结构实际的内容及技术要求1设计内容: 设计主轴变速箱的结构包括传动件(传动轴,轴承,齿轮,离合器和制动器等),主轴组件,操纵机构,润滑密封系统和箱体及其连接件的结构设计与布置,用一张展开图和若干张横截面图表示。2技术要求主轴变速箱是指机床的主要部分,设计时除考虑一般机械传动的有关要求外,着重考虑以下几个方面的问题:(1)精度立式铣床主轴部分要求比较高的精度主轴的径向跳动,0.01mm;主轴轴向串动0.01mm。(2)刚度和抗振性综合刚度(主轴刀架之间的力与相对变形之比);综合3400N/m主轴与刀架之间的相对振幅的要求等级IIIIII振幅(0.001mm)123(3),传动效率要求等级IIIIII效率0.850.80.75(4)主轴总轴承处温升和温升应控制在以下范围:条件温度温升用滚动轴承7040用滑动轴承6030 噪声要控制在以下范围:等级IIIIIIdB788083噪音=20log式中:所有中间传动齿轮分度圆直径的平均值mm主轴上齿轮的分度圆直径的平均值mm传到主轴所经过的齿轮对数,k系数,根据个类型及制造水平选取。我国中型车床,铣床=3.5,铣床K50.5(5)结构简单,紧凑,加工和装配工艺性好,便于维修和调整(6)操作方便,安全可靠(7)遵循标准化和通用化的原则1.3.2、齿轮块的设计1,特点齿轮是变速箱中的重要元件,齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的,也就是说,作用在一个齿上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差,不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音,常常成为变速箱的主要噪声源,并影响主轴回转均匀性,在设计齿轮时,应充分考虑这些问题。2,精度等级的选择变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于周围速度。采用同一精度时,周围速度越高,振动和噪声越大,根据实验结果,周围速度增加一倍,噪音约增加6dB。工作平稳性和接触误差对振动和噪音的影响比运动误差更大。所以这两项精度应选高一级,为了控制噪音,机床上主传动齿轮都选用较高的精度,大都用7-6-6,这里主运动齿轮的精度选为7-6-6。3、结构与加工方法不同精度等级的齿轮,要采用不同的加工方法,对结构要求也有不同。8级精度齿轮,一般滚齿或插齿就可以达到。7级精度齿轮,用较高精度滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后,由于变形,精度下降,因此,需淬火的7级齿轮一般滚(插)后要剃齿,使精度高于7级或淬火和衍齿才能达到6级。机床主轴变速箱中齿轮一般都需要淬火。多联齿轮块的结构形式如下图2.5所示,各部分的尺寸推荐如下:(1)、空刀槽,插齿时: 模数 12mm, 5mm; 模数2.54mm, 6mm。剃齿时: 采用公式:=4.5+k(1.1+0.038-0.03)mm及计算。图1.5式中,k为与剃齿刀倾斜角有关的系数。 若齿面要高频淬火,为避免互相影响,应大于8。由于这里采用的齿轮的精度为7-6-6,需要剃齿或珩齿,需齿面淬火,所以8,取=8。(2)、齿宽b 图2.5齿宽影响齿的强度。但如果太宽,由于齿轮误差和轴的变形,可能接触不均匀,反而容易引起振动和噪音。一般取=(610)m齿轮模数m小,装在轴的中部或单片齿轮,取大值齿轮模数m大,装在靠近支承处或多联齿轮,取小值。薄的大齿轮容易产生板振动,成为噪音发射体,因此,齿轮基体不宜太薄,设计单片齿轮时要注意这里均是单片齿轮,取齿宽(m为模数)。(3)、其他问题 滑移齿轮进出啮合的一端要圆齿,有规定的形状和尺寸(见图1.6),圆齿和倒角性质不同,加工方法和画法也不一样, 图1.6部分(图(一)用于安装拨动齿轮的滑块,一般取=或,这里我们选。选折齿轮块的结构时要考虑毛坯形式(棒料、自由锻或模锻)和机械加工时的安装和定位基面,尽可能做到省工,省料又容易保证精度。4、齿轮的轴向定位要保证正确啮合,齿轮在轴上的位置应该可靠,空套齿轮和固定在轴上的齿轮的轴向定位可采用隔套定位。1.3.3、传动轴设计1特点机床传动轴,广泛采用滚动轴承作支承。轴上要安装齿轮,离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作首先,传动轴应有足够的强度和刚度,如挠度和倾角过大,将使齿轮啮合不良,轴承工作条件恶化,使振动,噪音、空载功率、磨损和发热增大。两轴中心距误差和轴心线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。 2,轴的结构传动轴可以是光轴也可以是化键轴,成批生产中,有专门加工花键轴的洗床和磨床,工艺上并无困难。所以一般都采用化键轴,花键轴承载能力高,加工如转盘也比但单键的光轴方便。这里I轴与电机轴相连,I轴上只装有一个齿轮,可选光轴II、III、IV、V轴采用花键轴,VI轴采用光轴。3,轴承的选择 机床传动轴常用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升。空载功率和噪音等方面,球轴承都比滚锥轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支承孔的加工精度要求都比较高,异常球轴承用得更多。但滚锥轴承的内外圈可以公开。装配方便,间隙容易调整。所以有时在没有轴向力时,也常采用这种轴承。选择轴承的型式和尺寸,首先取决于承载能力,但也要考虑其它结构条件。即要满足承载能力要求,又要符合孔的加工工艺,可以用轻、中、或重系列的轴承来达到支承孔直径的安排要求花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径,一般传动轴上轴承选用G级精度。(1)滚动轴承的选择计算a,寿命计算公式:滚动轴承的寿命计算公式如下:L=试中:L额定寿命( x)转C额定动载荷(Kgf)P当量负载荷(Kgf)寿命指数,对球轴承 =3 对滚子轴承=10/3在实际计算中,一般采用工作小时数表示轴承的额定寿命,这时上试可变为:=试中: 额定寿命(h)n轴承的计算转速(r/min)当量动载荷:P=X+Y试中:径向负荷(Kgf)轴向负荷(Kgf)X径向系数Y轴向系数(2)按照负载荷选择轴承按额定静负载选择轴承的基本公式如下:= 试中:当量静负荷(kgf) 按下列两式计算,取大值 额定静负荷(kgf)安全系数(3)轴承的选择I轴两端轴承的选择,根据前面估算的直径及该轴的结构和受力情况,选择单列向心球轴承(GB27664)轴承型号为7000308(左轴承)右轴承7000307II轴两端轴承的选择左轴承:7000307 右轴承:7000306III轴:左,7000309 右,7000308IV轴:左,7000310,右7000409V轴轴承的选择,由于轴V右端悬伸部分与锥齿轮不相连,承受一定的轴向负荷及径向负荷,因此,可选用圆锥滚子轴承左端型号:27310(GB29864)右端:27610VI轴垂直布置,下端轴承承受到大的轴向力,可选用向心推力球轴承,型号为36107,上端轴承可选用向心球轴承70003094,轴的轴向定位传动轴必须在箱体内保持准确的位置,相对保证安装在轴上各传动件的位置正确性,不论轴是否转动,是否受轴向力,都必须有轴的定位。对受轴向力的轴,其轴向定位更重要。回转轴的轴向包括轴承在轴上的定位和在箱体孔中定位)在选择定位方式时应注意:1,轴的长度,长度要考虑热伸长的问题,宜有一端定位。2,轴承的间隙是否需要调整。3,整个轴的轴向位置是否需要调整4,在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈5,加工和装配的工艺性等根据轴的结构特点和收里情况,I,II,III,IV,V轴均采用弹簧卡圈定位或压盖和轴肩定位。、传递轴的结构设计)、 轴I的结构设计:1,选联轴器轴I与电机轴用联轴器相连,需同时选取连轴器.轴I上的转矩T为: 联轴器的计算转矩 查表取 则,根据工作需要,选用弹性柱销连轴器,型号为HL3,联轴器的许用转矩为: , 联轴器的轴孔直径d=38mm, 半联轴器的长度为L=82mm,联轴器标记为: HL3联轴器 3882 GB501485.2,按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度.1.3.4主轴组件设计主轴组件结构复杂,技术要求高,安装工件(车床)或者刀具(铣床,钻床)的主轴参予切削成形运动,因此它的精度和性能直接影响加工质量(加工精度和表面粗糙度),设计时主要围绕着保证精度,刚度和抗振性,减小温度和热变形等几个方面考虑1、对主轴部件的基本要求主轴组件是机床主要部件之一. 它的性能对整机性能影响很大. 主轴直接承受切削力,转速范围又很大,所以对主轴组件的主要性能基本要求如下:1), 回转精度. 主轴组件的回转精度是指主轴的回转精度.造成主轴回转误差的原因是主要是由于主轴的结构及其加工精度,主轴轴承的选用及刚度等,而主轴及其回转零件的不平衡,在回转时引起的激振力也会造成主轴的回转误差.2), 刚度. 主轴组件的刚度指受外力作用时,主轴组件抵抗变形的能力. 主轴部件的刚度与主轴结构尺寸,支承跨距,所选用的轴承类型及配置形式,轴承间隙的调整,主轴上传动元件的位置等有关.3), 抗振性: 主轴组件的抗振性是指切削加工时,主轴保持平衡运转而不发生振动的能力,提高主轴抗振性,必须提高主轴组件的静刚度,采用较大阻尼比的前轴承,以及在必要时安装阻尼(消振)器,另外,使主轴的固有频率远远大于激振力的频率.4), 温度. 主轴组件在运转时,温度过高会引起很多不良结果,数控机床在解决温度问题时,一般采用注温主轴箱. 5), 耐磨性, 主轴组件必须有足够的耐磨性,以便能长期保持精度.2, 主轴部件的传动方式和布置形式.1),传动方式主轴旋转运动传动方式的选择,决定于主轴转速的高低,所传递扭矩的大小,对远转平稳性的要求及结构紧凑,装卸维修方便.这里我们选择齿轮传动,这样结构简单,紧凑和能传递较大的扭矩.2),传动件位置的合理布置.对于传动件直接装在主轴上的主轴部件,工作时主要承受传动力Q.切削力P和支承反力. 合理布置传动件的轴向位置,可以改善主轴的受力情况,减少主轴的变形,改善传动件的轴承工作条件,减少轴承的受力,提高主轴部件的抗振性等.合理布置的原则(1)传动力Q引起的主轴弯曲变形小,且能部分抵消切削力P引起的主轴弯曲变形.(2)传动力Q引起的支承反力能部分抵消切削力引起的支承反力.(3) 传动力Q引起的主轴端位移小,并且尽可能部分地抵消切削力引起的端位移,尤其在影响加工精度的敏感方向上.(4)结构紧凑,主轴箱尺寸小,装配维修方便.综合所上述原则,选择传动件的轴向布置形式采用3、 主轴部件轴承的选择 1), 主轴轴承的选择主轴部件上的轴承应具有旋转精度高,刚度高,承载能力强,抗振性好,极限转速高,适应变速范围大,摩擦功耗小,噪音低,寿命长的性能,同时应满足制造简单,使用维修方便,成本低,结构尺寸小等要求。滚动轴承已经标准化,并有专门工程批量生产,而且它在旋转精度高,刚度,承载能力,转速,发热等主要性能上能满足大多数主轴部件的要求,特别是它具有能在转速和载荷变动范围很大的的条件下稳定工作的的优点。这里前支承选用-3182100型,可承受径向力,反支承选用一对推力球轴承,承受径向和轴轴向载荷,使主轴轴向定位.2), 轴承的配置大多数机床主轴采用两个支承,结构简单,制造方便,在配置轴承时,应注意以下几点:(1) 没个支承点都要能承受径向回力(2) 每个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受(3)径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上,即负载都由机床支承件承受 3),轴承的精度配合主轴轴承的精度要求比一般传动高,前轴承的误差对主轴前端的影响最大,所以前轴承的精度一般比后轴承的选择要高一级。普通精度级机床的主轴,前轴承选C或D级,后轴承选D或E级.精密或高精级机床, 前轴承选B或C级, 后轴承选C或D级。这里前轴承选C精度, 后轴承选D级精度轴承与轴和轴承与箱体孔之间,一般都采用过渡配合,采用比一般轴要松一些.如:j5, js5, j6, js6. 另外,轴承内外环都是薄壁件,轴的孔和形状误差都会反映到轴承滚道上去,如果配合精度选得过低,会降低轴承的回转精度,所以, 轴承孔的精度应与轴承精度相匹配. 内圆选 外圆选4、主轴支承结构设计支承中的轴承应定位可靠,精度保证性好.安装调整方便. 支承中各零部件的加工和装配工艺性好,维修更换方便.1, 轴承(3182118型)内圈的轴向定位双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动,当内圈向大端移动时,由于1:12的内锥孔.内圈将胀大消除间隙。5. 主轴端部的结构型式主轴端部的型式取决于机床的类型和安装夹具或刀具的型式. 主轴端部的结构,应保证夹具顶尖或刀具可靠,定位准确,高的联结刚度以传递足够的扭矩,并尽量缩短主轴悬伸长度,以及装卸方便等.立式铣床主轴多采用7:24锥孔作定位面,供安装铣刀或铣刀心轴的尾锥,再用拉杆从主轴后端拉紧四个螺孔供安装铣刀用,两个长槽供安装端面键以传递扭矩6、主轴主要参数的确定主轴的主要参数是指:主轴平均直径D(主轴前轴颈直径D1);主轴内孔直径d,;主轴悬伸量a和主轴支承跨距L。这些参数直接影响主轴的工作性能.但为简化问题,主要从静刚度条件出发来确定这些参数. 即选择D,d,a,L使主轴获得最大的静刚度,也就是使主轴轴端位移最小,同时兼顾其他的要求,如高速性,抗振性能等。1), 主轴轴颈直径的确定主轴轴颈直径对主轴部件刚度影响最大. 加大直径,可减少主轴本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形所引起的轴端位移,从而提高主轴部件刚度. 但加大直径受到轴承值的限制,同时造成相配零件尺寸加大,制造困难,结构庞大和重量增加等. 因此在满足刚度要求下应取小值。查取=90mm,后轴颈 平均轴颈 取d=27mm.2), 主轴内孔直径d的确定主轴内孔主要用于通过棒料夹紧刀具或工件的控杆,冷却管等,大型,重型机床的空心主轴还可以减轻重量. 确定孔径d的原则是在满足对空心主轴孔径的要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求下尽量去大些。由材料力学知,轴刚度K与抗弯截面惯性矩I成正比,与直径之间有下列关系: 由上式可知,当时,空心主轴的刚度与实心主轴的刚度相差甚小,即内孔对主轴刚度降低的影响很小, 当时,刚度降低约25%.因此,为了不至于过分地削弱主轴刚度,一般应使 另外,还应考虑主轴的颈外壁厚是否足够. 推荐: 铣床,d=拉杆直径+(5-10)mm.根据铣床XK5040的主参数, 取d=29mm.则 22。满足要求.3), 主轴悬伸量a的确定主轴悬伸量a是指主轴前端大炮前支承径向反力作用中点(一般为前径向支承中点)的距离,它主要取决于主轴端部结构型式和尺寸(大多都有轴端标准),前支承的轴承配置和密封装置等. 有的还与机床其它结构参数有关,如工作台的行程等. 因此主要由结构设计确定。参考同类机床和,取则悬伸量a=63mm。 4), 主轴跨距的确定根据,计算前支承刚度. 计算综合变量=此处取弹性横量. (钢的)主轴的截面惯性距则有: 由主轴跨距计算线图,得:, 所以.合理跨距范围为:,为提高刚度,应尽量缩短主轴外延伸长度a,选择适当的跨距,一般推荐取/a=3-5。跨距小时,轴承变形对轴端变形影响大,所以轴承刚度小时, /a取大值,轴承刚性差时,则取小值。这里取=4a=463=252(mm).7. 主轴部件的密封根据主轴转速,主轴轴承的润滑方式,工作温度,工作状况和轴端结构特点来选择密封装置的型式立式铣床的主轴是垂直安装的. 属立式主轴,可选用曲路密封(迷宫式密封),这装置密封,垫圈和曲路相结合的密封. 垫圈甩开油液使其集中于端盖中引回,曲路密封还可以防止外界杂质侵入.1. 制动器设计对制动器的要求是:制动迅速,平稳,结构简单,紧凑,维修调整方便等.制动方式有两类:电机制动和机械制动。 在数控铣床上,通常根据刀具与工艺要求需进行主轴转速的变换及制动,这制动装置常用离合器来实现,而电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件。由于它便于实现自动操作,并有现成的系列产品可供选择,因而它已成为自动装置中常用的元件。这里我们采用机械制动,采用电磁离合器制动。按照要求,根据电磁离合器所能传递的静扭矩和动扭矩选择各类电磁离合器的规格,型号,从而确定其尺寸。1.4.1按扭矩选择一般应使选用和设计的离合器的额定静扭矩和额定动扭矩满足工作要求。 额定静扭矩: 式中:离合器的额定静力矩(Kgm) K安全系数运转时的最大负载力矩对于需要在负载下启动和变速,或启动时间有特殊要求时,应按动扭矩设计,查机械设计手册表4-430,取K=2 取y=0.99则 K= Kx9550=2x9550x7.5/1450x0.99=97.8 Nm额定动扭矩:式中,加速扭矩;所有被离合器带动的零件折算到离合器轴上的当量飞轮矩; ; 安装轴(转速为n)及轴上零件的非轮矩之和 ; 分别为离合器带动的其他各轴(转速为n,nn)上零件的飞轮矩之和; 加速时间,中型车床取1-3s,位行用0.010.02s; 空转扭矩。湿式多片式离合器一般为的12%,油量小,精度高,水平安装是取小值; 通过计算,这里选用铣床专用离合器,型号为:DLMOZ-5B。1. 截面图设计截面图设计主要考虑以下四个方面的问题:1, 个轴的位置安排:包括主轴,I轴和中间各传动轴的合理安排和确定;2, 箱体结构和外形:变整箱体结构,与床身的连接方式,外观造型等;3, 操纵机构的设计和选择;4, 润滑系统的设计和润滑元件的选择.1.5.1 轴的空间布置1,主轴和传动主轴的轴立式铣床的主轴是垂直布置的,XKSV40的主轴可上下移动,装在套筒内,传动主轴的轴与主轴之间用一对1:1的齿轮出动,该轴也是垂直分布的。2,轴入轴的装置(1)I轴上装有电磁离合器制动,该部件的位置安排应便于调整;(2)电磁离合器,需要考虑便于冷却和润滑,离主轴部件部件要远一些,以减少摩擦发热对主轴热变形的影响。(3)综上所述,铣床I轴一般安排在变速箱后壁处;3,中间各传动轴主轴和各传动轴位置确定后,中间各传动轴位置即可按转动顺序进行安。1.5.2 润滑主轴变速箱常用的润滑方式有飞润滑和压力循环润滑,飞润滑适用于润滑点比较集中,要求不很高的变速箱,这里我们采用压力循环润滑,压力循环润滑分箱内循环润滑和箱外循环润滑,前者结构简单,布置紧凑,后者冷却润滑效果1,压力循环润滑系统的计算(1)润滑油量 油量粗算: 式中: 额定功率 机床效率也可用如下公式计算各润滑部位的需油量; 式中: 允许循环油温升,通常为45-50 (2)油池容量: (升) (升)油池容积应超过V的30%,即为:7.254-16.93 (升)(3)油管的选择与计算油管的内径计算: 式中: -流量 (l/min) -管内油的流速 取主轴管内油的流速为支油管: =1 l/min,外径x壁厚为:4x0.5;回油管: ,外径x壁厚为:12x1。2,柱塞泵的油量计算、结构和规格尺寸供油量 l/min 式中: d柱塞直径 N柱塞每分钟往复次数, 次/分 以300-700次/分为宜,400-520次/分为佳。 S柱塞行程。 效率,=0.750.9。1.5.3、箱体设计的有关问题1, 箱体材料以中等强度的灰铸铁HT15-33和HT20-40用得最广泛。需时效处理。2, 砂型铸造时,箱体铸件的最小壁厚:尺寸(长x宽x高)mm壁厚mm大于800x800x500约253,箱体壁孔对刚度的影响和补偿箱体轴承孔面积点总侧壁面积30%左右时候,与未开孔的箱体比较,扭转刚度下降20-30%,弯曲刚度下降更大,为弥补因开孔而削弱的刚度,常用凸缘和加工筋。加强筋:厚度为:0.7b,筋高:(45)b。2 进给系统的设计与计算2.1设计方案的确定利用微机对纵横垂直进给系统进行半闭环控制,脉冲当量都为0.01mm/脉冲,驱动元件采用步进电机,传动系统采用滚珠丝杠副。采用微机对数据进行计算处理,由I/O接口输出步进脉冲,经一级齿轮减速滚珠丝杠转动,从而实现纵向、横向、垂直进给运动。2.2 机械部分设计与计算2.2.1纵向进给系统的设计与计算1纵向进给系统的设计采用半闭环机床进给系统,步进电机经一级减速齿轮传动副,滚珠丝杆拖动工作台。传感器与电机轴相联,用来检测电机转角和转速,并把它们转换为电信号反馈给数控装置,传感器采用脉冲编码器。2纵向进给系统的设计计算工作台重量: W=499.2Kgf=4992N(根据图纸粗略计算)时间常数: T=25 ms滚珠丝杠基本导程: Lo=6mm行程: S=900mm步距角: /step快速进给速度: 500mm/min(1)切削力计算 由机床设计手册可知,切削功率 2.1式中: N-电机功率,查机床说明书,N=7.5 KW;-主传动系统总效率,一般为0.70.85取=0.7;K-进给系统功率系数,取为K=0.96。则有: Nc=6=5.04 kw切向铣削力:F=10 N 2.2式中: V-主轴传递全部功率时的最底切削速度(m/s)则有: V=D95/60000=1.7m/s=102m/min 2.3F=2964(N)进给工作台工作载荷计算从数控铣床中表2-1可得知,在一般立式铣削时,工作台纵向进给方向载荷:F=1.0Fz=5294 N 2.4工作台横向进给方向载荷: F=0.4Fz=0.42964=1185 N 2.5工作台横向进给方向载荷: F=0.2Fz=0.22964=592 N 2.6(2)滚珠丝杠设计计算:由数控技术可知,采用燕尾导轨,导轨铣床丝杠的轴向力:采用燕尾导轨 2.7式中K=1.4 =0.2则有:1)强度计算:寿命值: 2.8 2.9n-为丝杆转速(r/min)v-为最大切削力下的进给速度(m/min),取最高进给速度的1/3T-额定寿命,查表得 T=15000h -滚珠丝杆导程,取=6mm则有:v=r/minL最大动负载C 查表得:运转状态系数 则C 2.10根据最大动负荷C的值,可选则滚珠丝杠的型号。查表2-5得,选取滚珠丝杠直径为50mm,型号为ND5006,其额定载荷为29350N,所以强度足够。2) 效率计算:根据机械原理的公式,丝杠螺母副的传动效率为: 2.11式中:-为丝杆螺旋升角,查得:-为摩擦角,滚珠丝杆副的滚动摩擦系数f=0.0030.004,其摩擦角约等于 则有: 3)刚度验算:滚珠丝杠受工作负载F引起的导程的变化量丝杆的拉压变形量 2.12式中:mm=0.6cm; E-为材料弹性模量,对钢A-为滚珠丝杠截面积 =6.15 2.13则有: cm滚珠与螺纹滚道间的接触变形量有预紧: 2.14式中:-为滚珠直径,查表得=3.969mmZ圈数列数2513=75-为预紧力 2.15则有:3.2cm则丝杆的总变形量11cm查表知E级精度丝杠允许的螺距误差(1m长)为15um/m 故刚度足够。4)稳定性验算失稳时的临界载荷 2.16式中:E-为丝杆材料弹性模量,对钢I-为截面惯性矩,对丝杆圆截面 2.17-为丝杆底径,=48mm则有:260444 L-为丝杆最大工作长度,取L=900mm -为丝杆支承方式系数,参考图2-13和表2-7,取=2.0则有:稳定安全系数:227 2.18所选丝杆稳定安全系数,查表得:则有 ,故稳定性不存在问题。(3)齿轮及转矩的有关计算1)有关齿轮计算传动比 2.19故取 Z1=40 Z2=50 m=2 mmB=20 mm 则有 2.20 2.21 2.222)转动惯量计算:工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 2.23丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电动机转动惯量很少,可以忽略因此,总的转动惯量 2.24 =14.8538所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩 2.25式中 -空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩; -折算到电机轴上的摩擦力矩; -由于丝杠预金所引起,折算到电机轴上的附加摩擦力矩; 2.26式中:-为传动系统各部件惯量折算到电机轴上的总等效转动惯量( -为电机最大角加速度() -为运动部件最大快进速度对应的电机最大转速() t-为运动部件从静止启动加速到最大快进进给速度所需时间(s),取t=0.025s则有: 2.27 空载摩擦力矩: 2.28式中: G-运动部件总重力(N) -为导轨摩擦系数,取0.2 i-齿轮传动降速比,i=1.25 -传动系统总效率,取=0.8 -基本导程,取=0.6cm则有:附加摩擦力矩: 2.29式中: -为滚珠丝杆预加载荷,取的1/3 -为滚珠丝杆预紧是的传动效率,取=0.9则有:=194.3+95.38+34.7=324.38N.(4) 步进电机的选择步进电机的名义启动转矩 2.30为满足最小步距要求,电机选用五相十拍工作方式,查表知 2.31所以,步进电机最大静转矩:步进电机最高工作频率: 2.32综合考虑,查表选用 130BF001 型直流步进电机,能满足使用要求。2.2.2横向进给系统的设计与计算1横向进给系统的设计采用半闭环机床进给系统,步进电机经一级减速齿轮传动副,滚珠丝杆拖动工作台。传感器与电机轴相联,用来检测电机转角和转速,并把它们转换为电信号反馈给数控装置,传感器采用脉冲编码器。2横向进给系统的设计计算工作台重量: W=889.2Kgf=8892N(根据图纸粗略计算)时间常数: T=25 ms滚珠丝杠基本导程: Lo=6mm行程: S=375mm步距角: /step快速进给速度: 500mm/min(1)切削力计算 由机床设计手册可知,切削功率式中: N-电机功率,查机床说明书,N=7.5 KW;-主传动系统总效率,一般为0.70.85取=0.7;K-进给系统功率系数,取为K=0.96。则有: Nc=6=5.04 kw切向铣削力:F=10 N式中: V-主轴传递全部功率时的最底切削速度(m/s)则有: V=D95/60000=1.7m/s=102m/minF=2964(N)进给工作台工作载荷计算从数控铣床中表2-1可得知,在一般立式铣削时,工作台纵向进给方向载荷:F=1.0Fz=5294 N工作台横向进给方向载荷: F=0.4Fz=0.42964=1185 N工作台横向进给方向载荷: F=0.2Fz=0.22964=592 N(2)滚珠丝杠设计计算:由数控技术可知,采用燕尾导轨,导轨铣床丝杠的轴向力:采用矩型导轨式中K=1.1 =0.15则有:1)强度计算:寿命值: n-为丝杆转速(r/min)v-为最大切削力下的进给速度(m/min),取最高进给速度的1/3T-额定寿命,查表得 T=15000h -滚珠丝杆导程,取=6mm则有:v=r/minL最大动负载C 查表得:运转状态系数 则C根据最大动负荷C的值,可选则滚珠丝杠的型号。查表2-5得,选取滚珠丝杠直径为50mm,型号为ND5006,其额定载荷为29350N,所以强度足够。3) 效率计算:根据机械原理的公式,丝杠螺母副的传动效率为:式中:-为丝杆螺旋升角,查得:-为摩擦角,滚珠丝杆副的滚动摩擦系数f=0.0030.004,其摩擦角约等于 则有: 3)刚度验算:滚珠丝杠受工作负载F引起的导程的变化量丝杆的拉压变形量 式中:mm=0.6cm; E-为材料弹性模量,对钢A-为滚珠丝杠截面积 =6.15则有: cm滚珠与螺纹滚道间的接触变形量有预紧:式中:-为滚珠直径,查表得=3.969mmZ圈数列数2513=75-为预紧力则有:2.3mm则丝杆的总变形量9um查表知E级精度丝杠允许的螺距误差(1m长)为15um/m 故刚度足够。4)稳定性验算失稳时的临界载荷式中:E-为丝杆材料弹性模量,对钢I-为截面惯性矩,对丝杆圆截面-为丝杆底径,=48mm则有:260444 L-为丝杆最大工作长度,取L=375mm -为丝杆支承方式系数,参考图2-13和表2-7,取=2.0则有:稳定安全系数:1548所选丝杆稳定安全系数,查表得:则有 ,故稳定性不存在问题。(3)齿轮及转矩的有关计算1)有关齿轮计算传动比故取 Z1=40 Z2=50 m=2 mmB=20 mm 则有 2)转动惯量计算:工作台质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电动机转动惯量很少,可以忽略因此,总的转动惯量 =14.6874所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩 式中 -空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩; -折算到电机轴上的摩擦力矩; -由于丝杠预金所引起,折算到电机轴上的附加摩擦力矩;式中:-为传动系统各部件惯量折算到电机轴上的总等效转动惯量( -为电机最大角加速度() -为运动部件最大快进速度对应的电机最大转速() t-为运动部件从静止启动加速到最大快进进给速度所需时间(s),取t=0.025s则有: 空载摩擦力矩:式中: G-运动部件总重力(N) -为导轨摩擦系数,取0.2 i-齿轮传动降速比,i=1.25 -传动系统总效率,取=0.8 -基本导程,取=0.6cm则有:附加摩擦力矩:式中: -为滚珠丝杆预加载荷,取的1/3 -为滚珠丝杆预紧是的传动效率,取=0.9则有:=192.2+127.43+29.3=348.93N.(4) 步进电机的选择步进电机的名义启动转矩为满足最小步距要求,电机选用五相十拍工作方式,查表知所以,步进电机最大静转矩:步进电机最高工作频率:综合考虑,查表选用 130BF001 型直流步进电机,能满足使用要求。2.2.3 垂直方向进给系统的设计与计算1垂直进给系统的设计采用半闭环机床进给系统,步进电机经一级减速齿轮传动副,滚珠丝杆拖动工作台。传感器与电机轴相联,用来检测电机转角和转速,并把它们转换为电信号反馈给数控装置,传感器采用脉冲编码器。2垂直进给系统的设计计算工作台重量: W=889.2Kgf=8892N(根据图纸粗略计算)时间常数: T=25 ms滚珠丝杠基本导程: Lo=12mm行程: S=400mm步距角: /step快速进给速度: mm/min(1)切削力计算 由机床设计手册可知,切削功率式中: N-电机功率,查机床说明书,N=7.5 KW;-主传动系统总效率,一般为0.70.85取=0.7;K-进给系统功率系数,取为K=0.96。则有: Nc=6=5.04 kw切向铣削力:F=10 N式中: V-主轴传递全部功率时的最底切削速度(m/s)则有: V=D95/60000=1.7m/s=102m/minF=2964(N)进给工作台工作载荷计算从数控铣床中表2-1可得知,在一般立式铣削时,工作台纵向进给方向载荷:F=1.0Fz=5294 N工作台横向进给方向载荷: F=0.4Fz=0.42964=1185 N工作台横向进给方向载荷: F=0.2Fz=0.22964=592 N(2)滚珠丝杠设计计算:由数控技术可知,采用燕尾导轨,导轨铣床丝杠的轴向力:采用矩型导轨式中K=1.1 =0.15则有:1)强度计算:寿命值: n-为丝杆转速(r/min)v-为最大切削力下的进给速度(m/min),取最高进给速度的1/3T-额定寿命,查表得 T=15000h -滚珠丝杆导程,取=10mm则有:v=r/minL最大动负载C 查表得:运转状态系数 则C根据最大动负荷C的值,可选则滚珠丝杠的型号。查表2-5得,选取滚珠丝杠直径为50mm,型号为ND5012,其额定载荷为50700N,所以强度足够。4) 效率计算:根据机械原理的公式,丝杠螺母副的传动效率为:式中:-为丝杆螺旋升角,查得:-为摩擦角,滚珠丝杆副的滚动摩擦系数f=0.0030.004,其摩擦角约等于 则有: 3)刚度验算:滚珠丝杠受工作负载F引起的导程的变化量丝杆的拉压变形量 式中:mm=1cm; E-为材料弹性模量,对钢A-为滚珠丝杠截面积 =6.15则有: cm滚珠与螺纹滚道间的接触变形量有预紧:式中:-为滚珠直径,查表得=3.969mmZ圈数列数2513=75-为预紧力则有:5.6mm则丝杆的总变形量12um查表知E级精度丝杠允许的螺距误差(1m长)为15um/m 故刚度足够。4)稳定性验算失稳时的临界载荷式中:E-为丝杆材料弹性模量,对钢I-为截面惯性矩,对丝杆圆截面-为丝杆底径,=48mm则有:260444 L-为丝杆最大工作长度,取L=400mm -为丝杆支承方式系数,参考图2-13和表2-7,取=2.0则有:稳定安全系数:所选丝杆稳定安全系数,查表得:则有 ,故稳定性不存在问题。(3)齿轮及转矩的有关计算1)有关齿轮计算传动比1.5故取 Z1=22 Z2=55 m=2 mmB=20 mm 则有 2)转动惯量计算:工作台质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电动机转动惯量很少,可以忽略因此,总的转动惯量 =14.8538所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩 式中 -空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩; -折算到电机轴上的摩擦力矩; -由于丝杠预金所引起,折算到电机轴上的附加摩擦力矩;式中:-为传动系统各部件惯量折算到电机轴上的总等效转动惯量( -为电机最大角加速度() -为运动部件最大快进速度对应的电机最大转速() t-为运动部件从静止启动加速到最大快进进给速度所需时间(s),取t=0.025s则有: 空载摩擦力矩:式中: G-运动部件总重力(N) -为导轨摩擦系数,取0.2 i-齿轮传动降速比,i=1.25 -传动系统总效率,取=0.8 -基本导程,取=1cm则有:附加摩擦力矩:式中: -为滚珠丝杆预加载荷,取的1/3 -为滚珠丝杆预紧是的传动效率,取=0.9则有:=76.88+127.43+66.8=271.11N.cm(4) 步进电机的选择步进电机的名义启动转矩为满足最小步距要求,电机选用三相六拍工作方式,查表知所以,步进电机最大静转矩:步进电机最高工作频率:综合考虑,查表选用 110BF003 型直流步进电机,能满足使用要求。3、 控制系统设计3.1绘制控制系统结构框图根据总体方案及机械结构的控制要求,XK5040立式铣床控制系统选用MCS-51系列单片机组成,纵向、横向及垂直方向均采用步进电机控制,三个坐标均采用硬件环形分配器,控制系统的功能包括、X向、Y向、Z给伺服运动;、键盘显示;、面板管理、行程控制、其他功能、例如光隔离电路、功率放大电路、红绿灯显示硬件电路主要由以下几部分组成:、 主控制器,即中央处理单元(CPU);、 总线,包括数据总线、地址总线和控制总线;、 存储器,包括RAM和ROM;、 接口,即I/O输入输出接口电路;、 外部设备,如键盘,显示器及光电输入等。控制系统结构框图如图3.1所示3.2.选择中央处理单元(CPU)的类型在微机控制系统中CPU的选择主要考虑以下因素:(1)、时钟频率和字长,这个指标将控制数据处理的速度;(2)、可扩展存储器的容量;(3)、指令系统功能,影响编程的灵活性;(4)、I/O口扩展能力,即对外部设备控制的能力;(5)、开发手段,包括支持开发的软件和硬件;此外,还应考虑到系统的应用场合,控制对象对各种参数的要求,以及经济价格比等经济性的要求。综合考虑以上因素,这里我们选用8031芯片作为CPU3.3存储器扩展电路设计由于8031芯片内部无程序存储器,需要扩展外部程序存储器支持,同时8031内部只有128B的数据存储器供用户使用,也不能满足控制系统的要求,故需要扩展程序存储器和数据存储器。3.3.1.程序存储器的扩展8031的程序存储器的寻址空间为64字节,8031片内不带ROM,用作程序存储器的器件是EPROM。根据控制系的要求,这里,我们扩展2片2764程序存储器。1 地址锁存器由于8031芯片的口是分时传送低8位地址线和数据线的,故8031扩展系统中一定要有地址锁存器,常用的地址锁存器芯片是742S373,742S373是带三态缓冲输出的8D触发器。2 译码电路设计由于这里扩展的容量较大,扩展多个外围芯片。因此,这里使用译码法来进行编址。译码电路可使用现有的译码芯片,这里我们选用3-8译码器(74LS138)这种芯片,输入端占用3根最高位地址线,剩余的13根低位地址线可作为片内地址线,74LS138译码器的8根输出线分别对应8个8K字节的地址空间。38031与2764芯片的连接(1)、地址线的连接 8031芯片的和用来传送地址和数据。口传送高8位地址,口传送低8位地址和数据,因此采用74LS373锁存器,锁存低8位地址,以实现口地址和数据的分时传送ALE作为74LS373的选用信号,当ALE为高电平时,锁存器的输入和输出透明,此时不需锁存。当ALE从高电平变为低电平,出现下降沿时,低8位地址锁存入地址锁存器中,74LS373的输出不再随输入变化,这样口就用来传送数据,6031芯片的口和74LS373的送出口工组成16位地址线,2764是8KB需要13根地址线,低8位接74LS373的芯片的输出,接8031芯片的。系统采用全地址译码,两片2764芯片的片选信号分别接74LS373译码器的和,系统复位后程序从0000H开始执行。(2)、数据线的连接 2764芯片的8位数据线与8031口直接连接单片机规定指令码火热数据都是由口读入,数位对应即可。(3)、控制线的连接 8031芯片的(外部程序存储器的读选通信号)与2764芯片的端相连,8031芯片的ALE(地址锁存允许信号)接地址锁存器74LS373的G引脚。3.3.2、数据存储器的扩展由于8031芯片内部RAM只有128字节供用户使用,远不能满足系统需要,因此需要扩展片外的数据存储器(RAM)。常用的数据存储器有6116(2Kx8),6264(8Kx8)等,这里我们选用6264(8Kx8),扩展片6264,8031与6264的连接方式与6031和2764的连接大致相同,不同的是,RAM读输信号与8031芯片的引脚连接,RAM写输信号与8031的相连。由于程序存储器与数据存储器独立编址,地址可以重复使用,因此,片6264的片选信号也分别接74LS373译码器的和3.I/O接口电路及辅助电路设计3.4.1. I/O接口电路设计8031单片机共有四个位并行I/O,但可供用户使用的只有 口和部分口,不能满足输入输出口的需要,因此系统必须扩展输入输出接口电路。这里根据系统功能及需要,扩展一片8155和一片8255可编程接I/O口芯片.8155的片选信号接74LS138的端,8255芯片的片选信号接74LS138的。 74LS138三八译码器有三个输入A、B、C分别接8031,输出个输出,低电平有效。对应输入A、B、C的000到111的种组合,其中对应位000,对应位111。74LS138还有三个使能端,其中两个(和)为低电平使能,另一个为高电平使能。只有当使能端均处于有效电平时,输出才能产生,否则输出处于高电平无效状态。 I/O接口芯片与外部设备的连接是这样安排的,8155芯片的作为显示器段选信号输出,是显示器的为选信号输出,是键盘扫描输入。8155芯片的IO/M引脚接8031的因为使用8155的I/O,故为高电平。8255芯片接X向、Y向和Z向步进电机硬件环形分配器,为输出,为三个方向的点动及回零输入,为面板上的选择开关键输入,设有编辑、单步运行、自动、手动、手动等方式。X向、Y向和Z向步进电机硬件环形分配器采用YB015,相通五相十拍方式工作,故,引脚接+5V,三个芯片的选同输出控制分别接8255的、,清零接8255的,正反转控制端接8255的、,时钟输入端CP接8155芯片的TIMROUT,用以解决脉冲分配器输出脉冲的频率。为实现插补时不同的进给速度,可给8155芯片定时记数器中设置不同的时钟常数。3.4.2. 步进电机接口及驱动电路通常在经济型数控机床中,大多采用步进电机开环控制,步进电机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲转变成相应的角位移的电机,其角位移两与电脉冲成正比,其转速与电脉冲频率成正比,通过改变脉冲频率就可以调节电机转速。驱动步进电机的脉冲需要按所需的顺序供给电机个相。脉冲分配器就是实现步进电机个相脉冲通电顺序的。为使步进电机正常运行并输出一定的功率,需要有足够的功率提供给步进电机,因此需要有功率放大环节。脉冲分配器及前面的微机接口芯片,工作电压一般为5V,而作为电机电源的许符合步进电机要求的额定值,为避免干扰,在它们之间采用光电隔离电路、脉冲分配器(环形分配器)这里X向、Y向和Z向三个方向均采用YB015环形分配器。、光电隔离电路在步进待年纪驱动电路中,一般在接口电路与功率放大器之间家上光电隔离电路,实现电气隔离,通常使用光电偶合器作为光电隔离电路。3 功率放大器环型分配器的输出脉冲很小,还远不能满足步进电机的要求,不许将它放大,以产生足够大的功率驱动步进电机正常运转,这里采用的功率放大电路如下图.所示3.4.3. 其他辅助电路、8031的时钟电路 单片机的时钟可由内部方式产生,内部方式利用芯片内部的振荡电路,在XTA,XTA引脚上外接定时元件。、复位电路单片机的复位电路都是靠外部电路实现,在时钟电路工作后,只要在引脚上出现10ms 以上高电平,单片机便实现状态复位,以后单片机便从0000单元开始执行程序、越界报警电路为防止工作台真越界,可分别在极限位置安装限位开关,此控制系统中有越界报警和急停处理电路,方向的越界和急停信号经或门8031的中断源同时又接到8031的口,采用硬件申请中断和软件查询的方法,这样无论哪个方向越界都会引起中断,在中断服务中通过软件查询的办法,便可确定是哪个方向越界,当等方向越界,则相应的红灯亮报警参考文献1、数控机床技术手册李福生主编 ,北京出版社 1996.12、机床主轴变速箱设计指导 曹金榜易锡麟,机械工业出版社 1987.53、现代数控机床王爱玲、白恩远、赵学良、赵建国主编 国防工业出版社2003.44、机床设计手册机械设计手册编辑组编 机械工业出版社 1986.125、机械设计手册联合编写组编 化学工业出版社 1987.126、金属切削机床设计黄鹤汀主编,机械工业出版社 1991.37、机械设计教程濮良贵、陈庾梅主编,西北工业大学出版社 1994.38、金属切削机床概论顾维邦主编, 机械工业出版社 1999.79、数控机床技术张建钢、胡大泽主编,华中科技大学出版社 2000.6 致 谢毕业设计是大学的最后一门课程,我深感荣幸能够遇到黄开有教授如此负责认真的老师来指导我完成这最后一课,为我的大学生活划上一个完满的句号。毕业设计期间,黄教授以严谨的治学态度对我们的设计进行严格的要求,以其渊博的知识为我们的设计解难释疑,以其平易近人的态度来指导我们。从黄教授那里我们学会如何设计,更学会了一丝不苟的学习精神,他的那种工作态度使我终身受益。在此,我对黄教授的指导帮助表示非常的感谢,感谢黄教授带领我接触学习了数控机床的设计,在我的脑海中形成了一种设计的思维。拓宽了我的知识面,也为我日后的工作学习提供了一个新的平台新的起点。从黄教授那里能够学到的不仅仅是专业方面的知识,也学会了许多做人处事的道理。大学生活四年,我也非常感谢我的母校,她给我提供了良好的学习生活环境,从内心深处深深的感激那些曾经教导我的老师,让我能顺利的完成这四年的大学生活,还有我的同学和朋友们,感谢他们对我的帮助、支持与鼓励,是你们陪伴我度过了大学这美好的时光,这将是我一生都无法忘却的经历。将来步入社会,学会以诚待人,用心和各界人事交流。本人能力有限,在设计过程中难免会出现一些疏漏、错误,敬请各位老师批评指正我我一定虚心接受老师对我的悉心教导! 此致敬礼 学生:赵东方 学号:2003181136附 录英文复印件The number controls the technical development trendThe function development direction customer interface sketch turns the customer interface is the dialogue that the number controls the of system and user to connect.Because of request dissimilarity of different customer to interface, as a result the workload of the development customer interface is biggest, the customer interface becomes the calculator software to research to manufacture medium one of the most difficult parts.Current 01234132, conjecture actuality, science calculation can see to turn and multimedia etc. the technique also puts forward the higher request to the customer interface.Gentle customer interface biggest place then the usage of the not professional customer, the people can carry on the operation through the window way fixed menu in restaurant list, the easy to blue print plait distance and fast plait distance, the three spaces colorful stereoscopic dynamic state sketches manifestation, sketch imitate, the sketch dynamic state follows and imitates true, the dissimilarity sees direction a manifestation comparison zooms the function of realization.Science calculation can see to turn science calculation to can see to turn and can used for handling the data to reach agreement to release the data efficiently, make the information exchanges no longer limitted at to use the writing and the language expressions, but can use the sketch, picture, animation.etc. and can see the information directly.Can see to turn the technique and virtual environment techniques to combine together, further openned widely the applied realm, such as have no diagram paper design, the virtual kind machine technique.etc., this has the important meaning towards shortenning the product design period, raising the product quantity and lowering the product cost.If auto plait distance design, parameter automatic enactment, the knife has compensate to have the dynamic state of manage the data processing and show and process with knife the process can see to turn to imitate to really play to show etc.Put to repair and compensate the way diversification variety to put to repair the way such as put to repair straightly, the arc puts to repair, the cylinder puts to repair, the oval curved face of space puts to repair, the thread puts to repair and sits the mark to put to repair very much.If various in expiation of function the cleft compensate, the perpendicular degree repair , The quadrant error margin compensate, pitch and measure the system error margin repair, compensate with related ex- feedback of speed, temperature compensate, take smooth near to and withdraw and a little bit contrary calculating knife have the radius in expiation of etc.The multi-media technique is applied the multi-media technique to gather the calculator, voice to be like and correspond by letter the technique in integral whole, making the calculator have the comprehensive processing voice, the ability of the writing, picture and the video frequency information.At count to control the technique realm, apply the multi-media technique and can attain the information processing to synthesize to turn, the intelligence turn, at solid supervise and control the system and produce the spot the breakdown of the equipments examine a patient, the production line parameter monitor etc. has important applied value.The structure system development direction mold piece turn, specialize with characteristic for adapting number to control the tool machine to have another the species, small batch quantity of characteristics, the tool machine structure mold piece turn, counting to control the function to specialize, the tool machine function price compares to show the exaltation of speed excellent turn.The hardware mold piece turns to be easy to carry out the number to control the system to gather turn and standardize.According to the different function request, output the basic mold piece, such as the saving machine, position servo, BC6, importation to connect the mold pieces, such as and communication.etc., make in to standardize the series to turn the product, the number that passes the wooden blocks method to carry on functions cutting the different from mold piece quantity increase or decrease, composing file time controls the system.The characteristic is a special obvious development trend in the last few years.The intelligence turns the contents that intelligence turn to include at count to control each aspect in the system:Control the technique from the orientation.The number control the system and can examine the process in some important informations, and adjust the relevant parameter of the system automatically, attaining to improve the purpose that the system circulates the appearance.Expert system.Deposit the experience between well-trained worker and expert, the general regulation that process with the special regulation in the system, take the craft parameter database as to prop up, build up the expert system that has the artificial intelligence.A misty logic control and take from the study the artificial nerve network of the function electricity the spark processes number to control the system.Break down the diagnosis system.If the intelligence examine a patient, intelligence supervision, the diagnosis of the convenient system and maintain etc.The intelligence turns the numeral servo drive the device.Can identify the load but automatic adjustment parameters through an auto, make drive the system to acquire the best movement.If ex-feedback control, the electrical engineering parameter of operate from the orientation, automatically identify the load autoMake selection the model, from whole settle etc.;The network turns and gathers turn the number to control the tool machine to turn toward network and gather turn the trend of the system development is:The network turns and gathers turn the technique is the main means that the manufacturing industry orientation dynamic state market need and products renew quickly, is the essential trend of all countries manufacturing industry development, pass to study the calculator assistance to establish the calculator assistance engineering, the engineering calculator assistance craft process rules distance and calculators to lend support to make etc. the design automation technique and the network technique, gather under the comprehensive automation concept frame of application, put together its function organically knot, unify the organization and manage the relevant information to withdraw, exchange, share.Its point is to be easy to the net of hold and gather;The number controls the tool machine to gather toward information direction development;The network system to open, gather turn the direction development with intelligence.Open to turn to adopt the in general use calculator to constitute the total line type, the mold piece to turn, open type, built-in system structure, easy to cut, expand the different from upgrade, can constitute file time, different type, dissimilarity gather degree of number control the system.Process the process in the in general use type of the adoption open type solid hour all of the dynamic state shut the wreath control mode, being easy to control calculator solid hour intelligence technique, network technique, multi-media technique, servocontrol, from the orientation, the dynamic state data manage and the dynamic state knife have the repair, dynamic state to imitate true etc. high new the technique is melt in integral whole, constituting the tight manufacturing process to shut the wreath control system, thus carrying out to gather turn, the intelligence turn, the network turn.According to+# of the sixth generation direction development have of open sex, low cost, high and dependable, the soft hardware resources abundant etc. characteristics, more numbers control the system factory house and will walk up this road.High speed, efficiently the tool machine turns the direction development toward high speed, not only raising to process the efficiency and decline low cost, but also still raise the surface of the spare parts to process the quantity and accuracies.The new generation number controls the tool machine( contain to process the center) to turn through a high speed, significant shorten to slice to pare the man-hour, further raise its rate of production.Extremely high process soon especially extremely high soon the milling pare with the new generation high speed number controls the tool machine especially high-speed process the center of development apply close and related.High-speed principal axis unit along with extremely high slice to pare the mechanism soon, super and hard bear to whet the longevity life knife to have the material and whet to anticipate to whet, the big power high speed electricity principal axis, high add, the deceleration degree straight line the electrical engineering drive.The high accuracy processes to develop the super nicety to process( especially the high accuracy process) from the nicety, is the direction that each industry of world big country concentrates on the development.Its accuracy is from micron class to second micron class, its application is gradually extensive.The super nicety processes to mainly include the super nicety to slice to pare( car, milling ), the super nicety whets to pare, the super nicety grinds to throw the light and super and precise special kinds to process.( three bunches of process and the very small electricity spark process, the very small electrolysis processes to process etc. with various compound)Along with the technical development of modern science, the emergence of the new material and new spare parts, the higher accuracy request of put forward etc.s all promoting the super nicety process the craft, the new super nicety process the modern and super and precise processing technology of etc. of tool machine perfect, to adapt the development of the modern science and technology.High and dependable sex the number controls the work environment of the tool machine worse, the motion and the interference logarithmses of the industry charged barbed wire net electric voltage control the credibility of the tool machine extremely disadvantageous, count the spare parts type that control tool machines process to face more complicated, process the period long, request to did not break down time equally at* ten thousand hours above, and have the variety to report to the police and protect the measure;Dont damage the tool machine, knife to have possibly when break down and the work piece, and ability according to report to the police the information understanding breakdown parts, expel the breakdown in time.翻译数控技术的发展趋势功能发展方向 用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同,因而开发用户界面的工作量极大,用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前01234132 、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。柔性用户界面极大地方便了非专业用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。科学计算可视化 科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据,使信息交流不再局限于用文字和语言表达,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合,进一步拓宽了应用领域,如无图纸设计、虚拟样机技术等,这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补.多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域,应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化,在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。结构体系发展方向 模块化、专门化与个性化为了适应数控机床多品种、小批量的特点,机床结构模块化,数控功能专门化,机床性能价格比显著提高并加快优化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求,将基本模块,如 存储器、位置伺服、BC6 、输入输出接口、通讯等模块,做成标准化系列化产品,通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减,构成不同档次的数控系统。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:自适应控制技术。数控系统能检测过程中一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,达到改进系统运行状态的目的。专家系统。将熟练工人和专家的经验,加工的一般规律与特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为支撑,建立具有人工智能的专家系统。当前已开发出模糊逻辑控制和带自学习功能的人工神经网络电火花加工数控系统。故障诊断系统。如智能诊断、智能监控,方便系统的诊断及维修等。智能化数字伺服驱动装置。可以通过自动识别负载而自动调整参数,使驱动系统获得最佳的运行。如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;网络化和集成化数控机床向网络化和集成化系统发展的趋势是:网络化和集成化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段,是各国制造业发展的主流趋势,通过研究计算机辅助设计算机辅助工程、工程计算机辅助工艺过程规程和计算机辅助制造等设计自动化技术和网络技术, 在综合自动化概念框架下集成的应用,将其功能有机地结合起来,统一组织和管理有关信息提取、交换、共享。其重点是易于联网和集成;数控机床向信息集成方向发展;网络系统向开放、集成和智能化方向发展。开放化采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构,便于裁剪、扩展和升级,可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式,易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,构成严密的制造过程闭环控制体系,从而实现集成化、智能化、网络化。高速、高效机床向高速化方向发展,不但提高加工效率、降低成本,而且还提高零件的表面加工质量和精度。新一代数控机床(含加工中心)通过高速化、大幅度缩短切削工时,进一步提高其生产率。超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。高速主轴单元随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具,大功率高速电主轴、高加,减速度直线电机驱动高精度从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工),是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级,其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工(三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等)。随着现代科学技术的发展,新材料及新零件的出现,更高精度
温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
提示  人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:XK5040数控立式铣床进给系统设计【4张图纸】【优秀】
链接地址:https://www.renrendoc.com/p-272499.html

官方联系方式

2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载   
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器   
4:下载后的文档和图纸-无水印   
5:文档经过压缩,下载后原文更清晰   
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

网站客服QQ:2881952447     

copyright@ 2020-2024  renrendoc.com 人人文库版权所有   联系电话:400-852-1180

备案号:蜀ICP备2022000484号-2       经营许可证: 川B2-20220663       公网安备川公网安备: 51019002004831号

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网,我们立即给予删除!