CK6150数控车床Z向驱动装置设计(日本大森数控系统)开题报告.doc

CK6150数控车床Z向驱动装置设计(日本大森数控系统)【18张CAD图纸+毕业论文】

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CK6150数控车床Z向驱动装置设计(日本大森数控系统)

39页 14000字数+论文说明书+任务书+开题报告+外文翻译+18张CAD图纸【详情如下】

CK6150数控车床Z向驱动装置装配图.dwg

CK6150数控车床Z向驱动装置设计(日本大森数控系统)开题报告.doc

CK6150数控车床Z向驱动装置设计(日本大森数控系统)论文.doc

中英文摘要.doc

任务书.doc

偏心环.dwg

垫片.dwg

外文翻译--数控加工介绍.doc

套.dwg

底盖.dwg

挡圈.dwg

油泵体.dwg

油箱.dwg

法兰座.dwg

法兰盘.dwg

盖.dwg

目录.doc

箱体.dwg

联轴器.dwg

螺母托架.dwg

锥片1.dwg

锥片2.dwg

齿轮.dwg

齿轮40cr.dwg

目录

1  引言………………………………………………………………………………1

1.1  数控机床概况…………………………………………………………………1

1.2  数控车床的组成及工作原理…………………………………………………3

1.3  数控车床的特点……………………………………………………………5

1.4  数控车床的适用范围…………………………………………………………6

2  数控机床进给系统………………………………………………………………8

2.1  对进给运动的要求…………………………………………………………8

2.2  滚珠丝杠螺纹副及特点…………………………………………………8

2.3  进给系统传动间隙的消除………………………………………………12

2.4  齿轮齿条传动间隙的消除……………………………………………………13

3  导轨………………………………………………………………………………14

3.1  滚动导轨………………………………………………………………………14

3.2  贴塑导轨………………………………………………………………………15

4  CK6150数控车床Z向驱动系统的设计…………………………………………17

4.1  齿轮传动比的计算……………………………………………………………19

4.2  滚珠丝杠的选用………………………………………………………………19

4.3  滚珠丝杠副设计………………………………………………………………27

4.4  验算临界转速…………………………………………………………………32

5  CK6150数控车床Z向驱动系统的装配图……………………………………34

6  数控机床伺服系统的故障诊断………………………………………………35

6.1  位置环故障诊断 …………………………………………………………35

6.2  速度环故障诊断………………………………………………………35

结束语……………………………………………………………………………37

致谢………………………………………………………………………………38

参考文献………………………………………………………………………39

随着科学技术的迅速发展和机械产品精度要求的日益提高,数控机床作为一种新型的生产设备发展迅速,得到了普遍的推广和应用。实现加工机床及生产过程数控化,已成为当今制造业的发展方向。本设计在分析研究了国内外数空机床现状与发展的基础上,设计了CK6150数控车床的Z向驱动装置设计。该向驱动装置属于数控机床的进给传动装置,和X向形成了相对运动。主要介绍了滚珠丝杠螺母副的工作原理和特点、及间隙的调整、润滑等;齿轮传动及齿轮传动副的间隙消除。导轨也是进给系统的重要环节,讲述了导轨的分类加工精度,承载能力,和使用寿命。设计的主要内容包括:电机的确定、齿轮传动的设计、滚珠丝杠传动副的机构、以及伺服系统的维护保养,达到了设计任务书的设计要求。

关键词    滚珠丝杠  进给传动  间隙  导轨

Title       CK6150 CNC Lathe Drive the Design of Z         

Abstract

Along with the science and technology rapid development and the mechanical product precision request daily enhancement, the Numerical Control Machine Tools took one kind of new production equipment development was rapid, obtained the universal promotion and the application. Cheng NC, has become the development direction of the manufacturing sector The realization of the processing and production of machine tools.Analysis of the design at home and abroad in a number of the status quo and development tools space, based on the CK6150 CNC lathe is designed to drive the Z design. The drives are to feed numerical control machine tool drives, and X To the formation of the relative motion. Introduces the ball screw pair of the working principle and characteristics, and the gap adjustment Whole, lubrication, etc;Gear drive and gear drive to eliminate the gap between the vice. Guide feed system is also an important part of,Guide about the accuracy of the classification processing, load-bearing capacity, and life.The main elements of the design include: the determination of motor, gear drive design, the ball screw drive vice agencies, as well as maintenance of the servo system to achieve a design book design requirements.

Keywords    Ballscrew  Feeddrive  Space  Guide 

在传动时,滚珠与丝杠、螺母之间基本上是滚动摩擦,所以具有很多优点:

(1) 传动效率高  滚珠丝杠副的传动效率很高可达92%~98%,是普通丝杠传动的2~4倍。

(2) 摩擦力小  因为动、静摩擦系数相差小,因而传动灵敏,运动平稳、低速不易产生爬行,随动精度和定位精度高。    

(3) 使用寿命长  滚珠丝杠副采用优质合金钢制成,其滚道表面淬火硬度高达60-62HRC,表面粗糙度值小,另外,因为是滚动摩擦,故磨损很小。

(4) 经预紧后可以消除轴向间隙,提高系统的刚度。

(5) 反向运动时无空行程,可以提高轴向运动精度。

因为滚珠丝杠副具有这些优点,所以现在各类中、小型数控机床的直线进给系统普遍采用滚珠丝杠。

但是滚珠丝杠也有如下缺点:

(1) 制造成本高 

(2) 不能实现自锁  由于其摩擦系数小不能自锁,当用于垂直位置时,为防止因突然停断电而造成主轴箱下滑,必须加有制动装置。

2.2.1  滚珠丝杠螺母副间隙的调整

滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙,轴向间隙通常是指丝杠和螺母无相对转动时,丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。除了结构本身所有的游隙之外,还包括施加轴向载荷后产生弹性变形所造成的轴向窜动量。为了保证反向传动精度和轴向刚度,必须消除轴向间隙。用预紧方法消除间隙时应注意,预加载荷能够有效地减少弹性变形所带来的轴向位移,但预紧力不宜过大。过大的预紧载荷将增加摩擦力,使传动效率降低,缩短丝杠的使用寿命。所以,一般需要经过多次调整才能保证机床在最大轴向载荷下既消除了间隙又能灵活运转。

2.2.2  滚珠丝杠的安装

滚珠丝杠所承受的主要是轴向载荷,它的径向载荷主要是卧式丝杠的自重。

因此滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。

此外,滚珠丝杠的正确安装及其支承的结构刚度也不容忽视。

滚珠丝杠的两端布置结构形式如下图所示。

通过毕业设计,使我对机械加工设计这门课程进一步加深了理解。对于各方面知识之间的相互联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有相当距离,还需在今后进一步学习和实践。

本设计由于时间紧和对知识的掌握程度的限制,在设计上不很周详,许多应该考虑的因素,可能没在设计上体现出来。在这次设计过程中,我得到老师的精心指导和各方面的帮助,才能使设计得以顺利进行,借此我深表谢意。

最后感谢学院四年来对我的大力栽培!

参 考 文 献

[1] 黄鹤汀. 金属切削机床设计[M]. 北京:机械工业出版社,2003.

[2] 顾维邦. 金属切削机床概论[M]. 北京:机械工业出版社,2004.

[3] 张建民. 机电一体化系统设计[M]. 北京:北京理工大学出版社,2002.

[4] 甘勇立. 几何量公差与检测[M].上海:上海科学技术出版社,2003.

[5] 龚桂义. 机械设计课程设计手册[M]. 北京:高等教育出版社,1998.

[6] 龚桂义. 机械设计课程设计手册[M]. 北京:高等教育出版社,1998.

[7] 郭紫贵. 机械零件设计手册(第二版)(上册) [M]. 北京:冶金工业出版社,2002.

[8] 彭虎. 金属切削机床设计[M]. 北京:机械工业出版社,2004.6.

[9] 朱张校. 工程材料[M]. 北京:清华大学出版社,2006.

[10] 孙恒,陈作模. 机械原理[M]. 北京:高等教育出版,2003.

[11] 黄新燕,曹春平. 机床数控技术及编程[M]. 北京:北京理工大学出版社,2006.12.

[12] 吴宗泽,罗圣国. 机械设计课程设计手册[M]. 北京:高等教育出版社,2006.5.

[13] 岳秋琴. 现代数控原理及系统[M]. 北京:北京希望电子出版社,2002.3.

[14] 文怀兴,夏田. 数控机床设计实践指南[M]. 北京:化学工业出版社,2000.4.

[15] 田宏宇,程道新. 数控机床机构与维修[M]. 上海:上海交通大学出版社,1999.

内容简介:
毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名: 学 号: 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 控车床 Z 向驱动装置设计 ( 日本大森数控系统 ) 指 导 教 师 : 开题报告填写要求 1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效; 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处 统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见; 3“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇科技论文的信息量,一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量(不包括辞典、手册); 4 有关年月日等日期的填写,应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写 2000 字左右的文献综述: 文 献 综 述 摘要 本文介绍了数控机床的发展现状,阐述了其分类及组成维护和使用事项;针对目前市场上的数控机床的不足,指出了本设计课题的意义;最后总结了数控机床驱动装置设计方法及其控制原理。 关键词 智能 数控机床 制造工艺 柔性 系统 1 我国数控机床的状况与发展 由于计算机技术的飞速发展 , 推动数控机床技术更快的更新换代。世界 上许多数控系统生产厂家利用 丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性柔性、适应性、扩展性 , 并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统 , 如国科学制造中心 (与空军共同领导的“下一代工作站 / 机床控制器体系结构” 欧共体的“自动化系统中开放式体系结构” 日本的 划等。开发研究成果已得到应用 , 如 司从 1995 年开始在其生产的加工中心、数控铣 床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的 统。开放式体系结构的新一代数控系统 , 其硬件、软件和总线规范都是对外开放的 ,由于有充足的软、硬件资源可供利用 , 不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持 , 而且也为用户的二次开发带来极大方便 , 促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用。新一代数控系统技术水平大大提高 , 促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展 , 具体说来表现为以下几个方面 1: 高速、高效、高精度、高可靠性 机床向高速化方向发展 , 可充分发挥现 代刀具材料的性能 , 不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本 , 而且还可提高零件的表面加工质量和精度 ; 要提高加工效率 ,首先必须提高切削和进给速度 , 同时 , 还要缩短加工时间 ; 要确保加工质量 ,必须提高机床部件运动轨迹的精度 , 对数控系统的可靠性而言 , 一般要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上 , 它是高速、高效、高精度的基本保证 , 但也不是可靠性越高越好 , 仍然是适度可靠 , 因为是商品 , 受性能 价格比的约束。 模块化 、智能化、柔性化和集成化 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 , 机床性价比显著提高并加快优化 , 个性化是近几年来特别明显的发展趋势 ;智能化体现在加工效率、加工质量、驱动性能、编程与操作、监控、诊断与维修等 ; 数控机床向柔性化和集成化发展表现为从点 (数控单机、加工中心和数控复合加工机床 ) 、线 ( 向面 ( 工段车间独立制造岛、 、体 (布式网络集成制造系统 ) 的方向发展。 开放性 为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求 , 最重要的发展趋势是体系结构的开放性 , 设计生产开放式的数控系统 , 例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。 2 数控机床使用中应注意的事项 使用数控机床之前 , 应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料 , 以便正确操作使用机床 , 并注意以下几点 2 (1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员 , 且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床非。 (2) 专业人员不得打开电柜门 , 打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门 , 进行通电检修。 (3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外 , 其它系统参数、主轴参数、伺服参数等。用户不能私自修改 , 否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害。 (4) 修改参数后 , 进行第一次加工时 , 机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行 , 确认机床正常后再使用机床。 (5) 机床的 序是机床制造商按机床需要设计的。不需要修改。不正确的修改 , 操作机床可能造成机床的损坏 , 甚至伤害操作者。 (6) 建议机床连续运行最多小时 , 如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命 , 从而会影响机 床的精度。 (7) 机床全部连接器、接头等 , 不允许带电拔、插操作 , 否则将引起严重的后果。 3 数控系统长期不用时的雏护 为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障 , 数控机床应满负荷使用 , 而不要长期闲置不用 , 由于某种原因 , 造成数控系统长期闲置不用时 , 为了避免数控系统损坏 , 需注意以下两点: (1) 要经常给数控系统通电 , 特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此。在机床锁住不动的情况下即伺服电动机不转时 , 让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气 , 保证电子器件性能 稳定可靠 , 实践证明 , 在空气湿度较大的地区。经常通电是降低故障率的一个有效措施 8 (2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的应将电刷从直流电动机中取出 , 以免由于化学腐蚀作用 , 使换向器表面腐蚀 , 造成换向性能变坏 , 甚至使整台电动机损坏。 4 伺服进给系统的性能要求 伺服进给系统的负载变化大,要求精度高,为了提高数控机床的加工性能,在数控机床设计中对伺服进给系统提出了以下四个方面的要求 10 精度 为了保证零件加工质量和提高效率,要保证数控机床的定位精度和加工精度。因此,在位置控制中要求有高的定位精度,如 5 m、 1 m 等;而在速度控制中,要求有高的调速精度、强的抗负载扰动的能力,也即要求静态和动态速降尽可能小。 响应 为了保证轮廓切削形状精度和加工表面粗糙度,除了要求有较高的定位精度外,还要求系统有良好的快速响应特性,即要求跟踪指令信号的响应要快,位置跟踪误差(位置跟踪精度)要小。 调速范围 它是指在额定负载时电动机能提供的最高转速与最低转速之比。对于一般的数控机床而言,要求进给伺服系统能在 0 24m/都能正常工作。 速大转矩 根据机床加工特点,大都是在低速时进行重切削,即要求在低速时进给伺服系统有大的转 矩输出。 5 研究 数控机床的 意义 为了适应数控机床多品种,小批量的特点。机床机构模块化,数控功能专门化,机床性价比显著提高并加快优化,个性化是近几年特别明显的发展趋势;智能化体现在加工效率,加工质量,驱动性能,编程操作,监控,诊断与维修等。开放性体现在为适应数控进线,联网,普及型个性化,多品种,小批量,柔性化及数控迅速发展要求,最重要的发展趋 势是体系机构的开放性,设计生产开放式的数控系统,例如美国,欧共体及日本发展开放式数控的计划等。当前,国产数控 4机床与工业国家的机床产品相比有 一定的差距。但差距所在,便是其努力方向及发展动力所在。这也将促使我们在学习掌握和运用高速,高精度数控机床的核心技术的同时。积极开发新的现代制造技术。使国产数控机床得到更大发展,从而相应进一步加大对出口市场的开发力度 14。 6 结语 数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流 , 是衡量机械制造工艺水平的重要指标 , 在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起 着重要的基础核心作用 , 因此 , 如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题 , 只有掌握正确的使用方法 , 才能保证数控机床的优越性得以实现 15。 参 考 文 献 1 张克强 M北京:清华大学出版社 , 1997. 2 M北京希望电子出版社, 2004. 3 史斌星 , 史佳 通教程 M 清华大学出版社 , 2003. 4 陈善富 M国防工业出版社, 1991. 5 邓荣琦 M北京国防工业出版社 ,2006. 6 卢斌 M北京机械工业出版社 ,2001. 7 许衡数 M北京化学工业出版社 ,2005. 8 周延佑 J. 机械工艺师 学报 ,2001. 9 盛伯浩 ,唐华 J2002. 10 朱同兴 J2001. 11 李宏胜 M. 北京: 化学工业出版社, 2002 . 12 胡娟 J 2004. 13 赵华蓉 J报, 2006. 14 吴立岗 M中国林业出版社, 2006. 15 王爱玲等 M北京国防工业出版社 , 2002. 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): 1 本课题要研究或解决的问题 : Z 向进给系统由步进电机减速后驱动滚珠丝杠,使刀架纵向运动。步进电动机安装在床身的左前方,用减速箱将步进电动机与滚珠丝杠连接起来,以保证其同轴度和提高传动精度。 ( 1)尽量采用低摩擦的传动,以减少摩擦力; ( 2)采用预紧滚珠丝杠的办法提高传动系统的刚度; ( 3)采用消隙装置以消除传动间隙,减少反向死区误差。 2 拟采用的研究手段(途径) 通过对上述文献的了解,由于驱动装置设计时受着机床 本体 的限制,所以在本课题中,我准备在参考有关文献的基础上,通过对机床驱动装置等一些方面参数的选择,利用驱动的特性来设计,做到符合客户要求并节约的设计。 我准备采取以下步骤来开展我的课题: ( 1) 首先对所选的机床进行大概的分析。 ( 2) 其次对驱动装置做好总体的规划。 ( 3)对 Z 向驱动进行了具体设计及进给系统的安装调整。 ( 4) 而后在一些具体的驱动零件方面做一些精致的设计。 ( 5) 最后做好总体的设计方案。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 指导教师意见 : 1对“文献综述”的评语: 阅读了大量关于数控机床方面的书籍,对 我国数控机床的状况与发展、数控机床使用中应注意的事项、数控系统长期不用时的雏护、伺服进给系统的性能要求、研究数控机床的意义 等有了初步的认识,为数控车床的设计做了一些基础工作。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 通过对本课题的研究使学
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