摘要
本论文在本专业社会实践的基础上，结合实际所要加工零件的精度、生产率、批量、材质，所选用的数控加工系统，以及其它各方面因素的综合论证拟定改造方案，对万能铣床进行垂直方向的改造，以达到使该型号铣床能够最优化的适应实际零件的加工，最大限度满足所要加工零件的要求。因此，通过查阅大量的工具书，有关标准，了解并熟知该型机床与改造方案有关的详细数据，在此基础之上选定合理的改造数据，比如：丝杠的转速、传动比、滚珠丝杠副的刚度、轴向载荷等。结合实际改造的需要对各数据进行最优化合理配比，最终达到顺利完成对该机床的改造。
关键词：伺服驱动 切削力 滚珠丝杠副 传动比 载荷
Abstract
The paper in the profession on the basis of social practice, combined with the actual processing of parts to the accuracy, productivity, volume, material, the use of CNC machining systems, and other factors demonstrate the development of a comprehensive rehabilitation programs, the direction of universal vertical milling machine the transformation in order to achieve so that the type milling machine can be optimized to adapt to the actual parts machining, machining parts to be possible to meet the requirements. Therefore, by access to a large number of books, and related standards, understanding and kind, well-known bed and the transformation of detailed data relating to the program, on this basis, a reasonable selection of the transformation of data, such as: screw rotation speed, transmission ratio, ball wire Vice-bar stiffness, axial load and so on. Light of the actual transformation of the data need to optimize all reasonable proportion, and ultimately achieving the successful completion of the transformation of the machine.
Keywords: Servo-driven Cutting force Ball screw Transmission ratio Load
目录
绪论 - 1 -
第一章 毕业设计任务书 - 3 -
一、毕业设计的目的 - 3 -
二、毕业设计的课题 - 3 -
１、卧式升降台铣床的数控改造 - 3 -
（１）、拟定方案 - 3 -
（２）、设计内容 - 3 -
２、设计时间安排 - 3 -
第二章 数据准备 - 4 -
一、机床数据 - 4 -
二、工艺数据 - 4 -
第三章 总体改造方案 - 5 -
一、伺服驱动 - 5 -
二、数控装置 - 6 -
三、其它电气装置 - 7 -
四、机械部分 - 7 -
第四章 步进电机和滚珠丝杠的选取计算 - 7 -
一、切削力的计算 - 7 -
二、丝杠工作时轴向压力F轴的计算 - 9 -
三、滚珠丝杠副工作负荷的计算 - 9 -
1、丝杠的转速 - 9 -
2、丝杠寿命系数L - 13 -
3、丝杠工作动载荷C - 13 -
（1）滚珠丝杠副轴向刚度Kz的计算 - 14 -
绪论
机床是在人类认识和改造自然的过程中产生，又随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展、不断完善的。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。
18世纪发明了机动刀架，并以蒸汽机为动力，对机床进行驱动或通过天轴对机床进行集体驱动，才初步形成了现代机床的雏形。19世纪至20世纪初，随着电动机的问世，电动机取代了蒸汽机，经过了由天轴对机床进行集体驱动、单独电动机驱动的封闭齿轮箱结构的发展过程，才使机床基本具备了现代的结构形式。20世纪初到20世纪40年代，随着高速钢和硬质合金刀具的使用以及液压等技术的应用，机床在传动、结构、控制等方面得到很大的改进，加工精度和生产率得到显著提高。自20世纪50年代以来，计算机技术开始应用于机床中，先后出现了数控机床、加工中心、柔性制造系统等。计算机集成制造的出现，表明机械制造业正在走向一个崭新的变革时代。电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、电子束加工、磨料流加工、磨料喷射加工等各种机械加工设备，表明特种加工设备也有了长足的发展。
由于我国历史上的长期封建统治以及帝国主义侵略和掠夺，在新中国成立之前，没有自己的机床制造业。新中国成立后，机床工业从无到有、从小到大、从仿造到自行设计，扩建及兴建了一批机床制造厂，开始了各种机床的研究和试验工作。我国机床工业已经形成了一个布局合理、产品门类齐全的完整体系，能够生产出从小型的 仪表机床到重型的各类机床，从通用机床到各种精密、高效率、高度自动化的机床。我国从20世纪50年代末开始研制数控机床，并通过引进和消化先进技术，现已经生产包括加工中心、柔性制造系统单元在内的各种数控机床，并且研制出了柔性制造系统。
其中铣床是用铣刀对工件进行加工的机床。
最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形。1884年前后又出现了龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床，利用挡块工作台完成“进给——快速”或“快速——进给”运动的自动转换。
1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是20世纪70年代以后，微处理器的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。
第一章 毕业设计任务书
一、毕业设计的目的
通过毕业设计，学习了系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充了知识，使认识提高到一个新的水平，通过毕业设计的实践，培养了调查研究的习惯和工作能力，练习查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择设计计算公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果，通过毕设计，不但提高了解决具体问题的独立工作能力，具体动脑动手能力，而且建立了正确的设计和科研思想，加强了科学性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。
二、毕业设计的课题
１、卧式升降台铣床的数控改造
（１）、拟定方案：根据加工零件的精度、生产率、批量，分析应采用的数控系统、伺服系统实施方案的合理性。
（２）、设计内容：
①铣床Ｘ（或Ｙ或Ｚ）坐标机械伺服机构的设计计算，绘制装配图。
②数控系统框图及硬件电路接线图的设计与绘制。
③用软件实现串行数据通讯程序的设计。绘图工作量不少于Ａ0图示2张，设计计算书一份。
２、设计时间安排
设计阶段的任务包括方案设计、图纸设计和编写技术文件等。总设计时间为16周。其中：
方案设计时间约3周（包括查资料），
计算及图纸设计时间约6周（包括查资料），
编写技术文件约7周（包括查资料）。
第二章 数据准备
一、机床数据：
进给电机1.5KW 工作台最大拖力1500kgf 工作台最大承载重量500kg 工作台快速进给量 Ｖ垂=766.6mm/min Ｖ横=Ｖ纵=2300mm/min 工作台行程：Ｌ纵≤800mm
Ｌ横≤300mm Ｌ垂≤400mm.。最大回转角度（±45。）
工作进给量：纵横向10～1000mm/min 垂向3.3～333mm/min
——《机床设计图册》
二、工艺数据：
通用机床由于工艺范围广，在同一台机床上常用不同材料刀具对不同材料和尺寸的工件进行多种加工，故取具有代表性的典型加工条件为计算依据。通常以加工量最大的钢料或铸件为工件材料，硬质合金或高速钢为刀具材料，选取用该机床上用得最多的常用工序或极限加工工序及与此相应的切削用量。结合本次改造，选取加工材料为HT200的平板凸轮的加工工艺。
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