XK5040数控立式铣床及控制系统设计【5张CAD图纸和说明书】

目 录

摘要…………………………………………………………………………… 1
前言………………………………………………………………………….... 2
第1章绪论……………………………………………………………………… 3
1.1数控机床的知识………………………………………………………… 3
1.2 数控铣床的分类………………………………………………………… 3
1.2.1 数控立式铣床……………………………………………………… 3
1.2.2 数控卧式铣床……………………………………………………… 4
1.3 数控铣床的结构特征…………………………………………………… 4
1.3.1 数控铣床的主轴特征……………………………………………… 5
1.3.2 控制机床的坐标特征……………………………………………… 5
1.4 数控铣床的主要功能及加工对象……………………………………… 5
1.4.1 数控铣床的功能…………………………………………………… 5
1.4.2 自动换刀装置及其形式…………………………………………… 5
1.4.3 自动装置应当满足的基本要求…………………………………… 6
第2 章 总体方案的设计……………………………………………………… 8
2.1 运动方案的设计………………………………………………………9
2.1.1 运动数目的确定……………………………………………………11
2.1.2 运动方案的确定……………………………………………………13
2.2 功能部件的设计方案…………………………………………………14
2.2.2 进给伺服系统………………………………………………………18
2.2.3 自动换刀系统………………………………………………………20
2.2.4 基础部件……………………………………………………………23
2.2.5 数控系统……………………………………………………………24
2.2.6 辅助装置……………………………………………………………24
2.3 总体布局………………………………………………………………24
2.4 主要技术参数…………………………………………………………24
2.5 小结…………………………………………………………………..25
第3章 刀库的设计………………………………………………………………26
3.1 确定刀库容量…………………………………………………………… 26
3.2 确定刀库形式…………………………………………………………… 28
3.3 刀库结构设计…………………………………………………………… 28
3.4 初估刀库驱动转距及选定电机………………………………………… 28
3.4.1初选电动机与降速传动装置………………………………………  29
3.4.2初估刀库驱动转距……………………………………………………29
3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计………………………………30
3.6刀库驱动转矩的校核………………………………………………………30
3.7花键联接的强度计算………………………………………………………30
3.8夹紧机构插销剪切强度的校核……………………………………………31
3.9确定刀具的选择方式………………………………………………………31
3.10刀库的定位与刀具的松夹……………………………………………… 31
第4章 刀具交换装置的设计…………………………………………………… 31
4.1确定换刀机械手形式………………………………………………………31
4.2换刀机械手的工作原理……………………………………………………32
4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序………………………………………32
4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计………………………………………33
4.5自动换刀装置的相关技术要求……………………………………………33
4.5.1主轴准停装置…………………………………………………………33
4.5.2换刀机械手的安装与调试……………………………………………33
4.6自动换刀程序的编制………………………………………………………33
第5章 自动换刀装置的控制原理…………………………………………………34
5.1自动换刀装置的液压系统原理图…………………………………………35
5.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程…………………………………35
第六章  数控加工程序的编制  …………………………………………………35
6.1 数控加工的特点    ……………………………………………………35
6.2 数控编程方法及特点  …………………………………………………35
6.2.1 数控编程的分类    …………………………………………………35
6.2.2 编程零点及坐标系的选择  …………………………………………36
6.2.3 对刀点的选择    ……………………………………………………37
6.2.4 加工路线的确定  ……………………………………………………37
6.3 数控加工程序的内容  …………………………………………………38
6.3.1车床程序     …………………………………………………………38
结论……………………………………………………………………………39
致谢……………………………………………………………………………40
参考文献………………………………………………………………………41

摘 要
随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发突显它的重要性。为进一
步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成
多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，如
车削中心、镗铣加工中心、钻削中心等等。这类多工序加工的数控机床在加工过
程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，也就是所说的刀库，以便选用
不同刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具
重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。
ABSTRACT
Along with the numerical control technology development and the
popularization, the processing center function reveals its importance even more
suddenly.For further enhances the numerical control engine laths the processing
efficiency, the numerical control engine laths is clamping to the work piece in an
engine laths attire then completes the multi-channel working procedure or the complete
working procedure processing direction develops, therefore appeared each kind of type
The present paper is the development designs one kind of volume slightly, the
structure compact, the price is low, production cycle short small vertical processing
center knife storehouse this article.First introduced the domestic and foreign
processing center research present situation and the trend of development, have
expounded this topic research goal, the significance.Then further introduced this small
processing center knife storehouse overall structure and various parts plan choice, and
has carried on the small processing center knife storehouse mechanism design
calculation in this foundation, mainly includes the knife storehouse overall
organization design, the electrical machinery selection, the knife storehouse rotation
detent mechanism design knife storehouse migration part design and so on.
Keywords: numerically controlled lathe; machining centers ; cut database ;
mechanical hand

前 言
数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。
数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。
随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。
随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。
未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。

第一章 绪论
1.1数控机床知识
数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。
数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。
随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。
随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。
未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。
1.2数控铣床的分类
1.2.1数控立式铣床
数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。小型数控铣床一般都采用工作台移动、升降、及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床相似；中型数控立式铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控立式铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动式，其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。
从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立式铣床仍占大多数。一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3坐标中的任意二个坐标联动加工。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立式铣床。一般来说，机床控制的坐标轴越多，特别是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更复杂，对数控系统的要求更高，编程的难度更大，设备的价格也更高。
数控立式铣床可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置等来扩大数控立式铣床的功能，加工范围和加工对象，进一步提高生产效率。
1.2.2卧式数控铣床
与通用卧式铣床相同，其主轴级平行于水平面。为了扩大加工范围和扩大功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工，这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。可以省去许多专用夹具或专用角度成型铣刀。对箱体类零件或需要在一次安装中改变工位的工件来说，选择带数控转盘的卧式铣床进行的。加工是非常合适
这类铣床目前正在逐渐增多，它的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全，选择加工的对象和余地更大，给用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。
立、卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种，采用数控万能主轴头的立、卧两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当立、卧两用数控铣床增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”。即出除了工件与转盘贴合的定位面外，其它表面都可以在一次安装中进行加工。因此，其加工性能非常优越。