三坐标数控磨床设计【4张CAD图纸、说明书全稿】
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4张CAD图纸、说明书全稿
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本科生本科生毕业论毕业论文（文（设计设计）开）开题报题报告告论论文文题题目：目：三坐标数控磨床设计现代制造技术，如柔性制造系统（FMS） 、计算机集成制造系统（CIMS） 、并行工程（C.E） 、精益生产（L.P） 、敏捷制造（A.M）等正在我国兴起并逐步实施。作为以上各项现代化生产哲理和生产模式的最低层设备-数控机床是最终生产出合格产品的重要环节。数控机床不仅能提高产品的质量、生产效率、降低生产成本，还能大大改善工人的劳动条件。本次设计的就是数控机床的一种，即三坐标数控磨床，其主要技术要求和工作量如下：1、三坐标数控磨床的主要技术要求（1）X、Y、Z 行程分别为 300mm、300mm 、300mm。（2）进给精度为 0.001mm（3）X、Y、Z 轴快速移动速度分别为 10m/min、10m/min、10m/min (4 )工作台面尺寸 420300mm2、课题内容及工作量（1）三坐标数控磨床总体布置图 Ao 1 张（2）X-Y 工作台装配图（机构图）Ao1 张（3）磨头机构装配图 Ao1 张（4）单片机控制原理图 Ao1 张（5）设计说明书 15000 字、开题报告 2000 字（6）外文翻译 5000 汉字（7）编制源程序 100 句以上一、三坐标数控磨床的工作原理一、三坐标数控磨床的工作原理用数控磨床加工曲面零件时，首先应编制该曲面零件的加工程序，这是数控曲面磨床的工作指令。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启动、停止、进给运动的方向、速度和位移量，以及工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置。二、三坐标数控磨床的组成三坐标数控磨床的组成三坐标数控磨床主要有控制介质、数控装置、伺服系统、机床主机和测量反馈装置等五部分组成。（1 1）控制介质）控制介质 用于记载各种加工信息的载体，以控制机床的运动，实现零件的加工。数控介质有穿孔带、穿孔卡、磁带及磁盘等，用键盘将加工程序直接键入，并且可在数码显示器或 CRT 显示器上显示出来。（2 2）数控装置）数控装置 数控装置是数控机床的核心，是高技术密集型产品。任何一个微机控制系统都由硬件和软件两部分组成。有了硬件才有软件运行的基础，而只有配置了软件的硬件才能构成控制系统。构成微机控制系统的基本硬件有以下四部分组成：1）中央处理单元 即 CPU2）总线 有数据总线（DB） 、地址总线（AB）和控制总线（CD）3）存储器 包括可编程存储器和随机可读存储器4）输入输出接口电路（3 3）伺服系统）伺服系统 由伺服驱动装置和伺服进给系统组成，是数控系统的执行部分。作用是把来自数控装置的各种指令转换成机床移动部件的运动速度、运动方向和位移量。伺服驱动装置：直流伺服电机。进给伺服系统：有驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统；检测元件与反馈电路组成检测装置亦称检测系统。进给伺服系统中采用的驱动装置为直流伺服电机。（4 4）机床主机）机床主机 机床是数控机床的主体，包括床身、箱体、导轨、主轴、进给机构等机械部件。 1）床身 三坐标数控磨床应具有更好的刚性和抗振性，因此床身采用密封式箱型结构，在床身底内腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，当发生振动时，利用阻尼材料之间的相对摩擦耗散振动能量。2）导轨 导轨由运动件和承导件组成。运动件：需要做直线运动的零部件。承导件：用于支承并限制运动件，使其只能按给定的要求和规定的方向作直线运动。设计中可采用滑动导轨，对导轨要求有以下几点：要有一定的导向精度。要有良好的耐磨性。要有足够的刚度。有减小热变形影响。要使运动轻便平稳。要有一定的工艺性。 滑动导轨间隙的调整：采用刮、磨相应的结合面或加垫片的方法以获得相应的间隙；镶条调整，这是侧向间隙常用的调整方法，镶条有直镶条和斜镶条两种。三坐标数控磨床采用贴塑导轨，这是一种金属对塑料的摩擦形式。属于滑动摩擦导轨，导轨一滑移面上贴有一层抗磨软带，导轨的另一滑移面上贴为淬火磨削面，软带是以聚四氟乙烯为基材，添加合金粉和高氧化物的高分子复合材料。塑料导轨刚性好、动静摩擦系数差值小、耐磨性好、无爬行、抗振性好、化学的稳定性好、维护修理方便、经济性好。 三个方向的导轨副、滚珠丝杠副由自动间隙润滑油泵进行定时润滑，润滑油泵安装在立柱侧面，通过分油器将润滑油分送到各润滑点上。 3）主轴 主轴部件包括主轴轴承、传动件和相应的紧固件。主轴的端部是标准的。传动件如齿轮、带轮等与一般的机械零件相同。机床主轴部件，三个方向的进给及其它部件滚动轴承，均采用润滑脂润滑。 4）工作台 ：X、Y 工作台传动机构；X 向齿轮减速和滚珠丝杠传动方式（Y 向和 X向 X、Y 工作台的组成相同） ；驱动机构（X、Y 向两个电机） 。 X、Y 工作台工作原理：通过控制 X、Y 向电机驱动传动机构，从而带动 X、Y 工作台沿 X 向 Y 向运动。 滚珠丝杠螺旋传动：在螺母和螺杆间放入适当数量的滚珠，使螺母和螺杆之间的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦的一种装置。有螺母、螺杆、滚珠及滚珠循环返回装置四个部分组成。当螺杆转动螺母移动时，滚珠沿螺杆螺旋滚道而滚动，在螺杆上滚动数周后，滚珠从滚道的一端滚出并沿返回装置返回另一端，重新进入轨道，从而构成闭合回路。三三 参考资料参考资料1数控机床设计手册；2机械设计手册；3机电传动控制；4标准件手册。5. 磨削原理四四 进度计划进度计划第一阶段：完成所选课程，完成英文翻译。第二阶段： 完成毕业设计的总体规划，查阅相关资料。第三阶段：完成X-Y工作台设计及相关计算。第四阶段： 完成磨头设计。第五阶段： 完成控制系统设计。第六阶段：撰写毕业设计说明书，出图，准备答辩。XXXX 学校 毕业设计第 1 页 中文摘要中文摘要本次设计为三坐标数控磨床，该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线，同时可以通过更换砂轮来加工不同的型腔和轮廓提高其表面质量。另外该机床也能够对其它一些工具零件进行表面加工。 所设计的三坐标数控磨床，磨头与立柱之间用鼠齿器相连，可以改变主轴与工作台的角度。三个坐标方向的移动均由交流伺服电机带动丝杠驱动，所选用的联轴器为十字滑块联轴器，工作台选用双推与双推轴承组成两端固定支承，达到所要求的高精度。三个方向通过速度反馈和位置反馈实现闭环系统。主轴电机采用交流电机，由变频器对其进行无级调速。所有电机均有单片机进行控制。此设计主要对数控磨床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y 工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；伺服系统应用开环控制，了解它的工作原理；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；数控装置的设计，了解其控制原理。设计中充分考虑经济性、工艺性、适用性等要求，选择最好的方案，以达到最佳的效果。关键词关键词：数控 三坐标 磨床 XXXX 学校 毕业设计第 2 页 英文摘要英文摘要This design is for tri-coordinate numerical control grinding machine .This machine tool can work along the curve and straight line through co-operation of three axles .By changing the abrasive wheel it can also process different type and outline .And thus improve the quality of its surface .Furthermore, this machine tool can handle the face-improving process of other tools and components . The tri-coordinate NC curved surface grinding machine work head is connected with stand post by means of a mouse-tooth device .It can change the angle between the main axle and work desk. The motion of tri-coordinate direction is urged by DC. The work desk is fixed at both ends, thus it can reach the high accuracy .Three coordinate direction move and urge by direct current serve electrical machinery and realize half close ring system through speed feedback and position feedback. Main shaft adopt and exchange electrical machinery by electrical machinery ,go on step speed regulation to their by converter. All electrical machineries are controlled by the one-chip computer. In this way the product produced are with high quality we mainly design the structure of the numerically controlled milling machine, and find out control prnciple of single tool machine: The design of the transmission structure of X、Y worktable .Mainly the application of boll beany; Assiting XXXX 学校 毕业设计第 3 页 system with the control of open-loop system and its working prinples; The design of the whole machine structure and it advantages and disadvantages; The design of the numerically controlled device ,and its control principles. In this design ,we fully consider the practical orders of economy , technology and applicability and choose the least plan to get the least effect.KeyKey Words:Words: Numerical Control Tri-coordinate Milling MachineXXXX 学校 毕业设计第 4 页 目录目录中文摘要.1英文摘要.2目录.4第一章 概论.11.1 数控机床的产生与发展 .11.2 何谓数控机床.21.3 数控机床的应用范围.21.4 数控机床的基本组成.21.5 数控机床的分类.31.6 数控机床的工作过程.31.7数控机床的特点.31.8 磨削概论.31.9 三坐标数控磨床.4第二章 总体结构设计.72.1 提高机床的结构刚度的设计 .72.2 提高机床的抗振性的措施 .92.3 提高机床灵敏度 .9第三章 进给伺服系统结构设计.103.1 进给伺服系统的作用.103.2 进给伺服系统的设计要求.103.2.1 对进给伺服系统的基本要求.103.2.2 进给伺服系统的设计要求.11XXXX 学校 毕业设计第 5 页 3.3 进给伺服系统的组成 .123.4 进给伺服系统的分类.123.5 给伺服系统的数学模型。 .133.5.1 数控机床的位置调节系统.133.5.2 进给伺服系统的数字模型.143.6 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析.143.6.1 时间响应性.143.6.2 频率响应特性.143.6.3 稳定性分析.153.6.4 快速性分析.153.6.5 伺服精度.163.7 驱动元件的设计.173.7.1. 选用伺服电动机.173.7.2 选用交流伺服电机.173.8 机械传动部件的设计.19第四章 床身与导轨.274.1 床身设计.274.1.1 床身结构的基本要求.274.1.2 床身的结构.284.1.3 床身的截面形状.284.1.4 钢板焊接结构.284.1.5 箱体封沙结构.284.2 导轨设计 .294.2.1 对导轨的要求.294.2.2 滑动导轨.29XXXX 学校 毕业设计第 6 页 4.2.3 贴塑滑动导轨.294.2.4 导轨结构.304.2.5 导轨设计.304.2.6 导轨的材料.31第五章 主传动系统结构设计.325.1 主传动系统的设计要求 .325.2 主传动变速系统的设计 .335.3 主轴组件设计
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