数控钻床横纵两向进给系统的设计
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Ⅱ轴.dwg
数控钻床X向进给CAD装配图.dwg
数控钻床Y向进给CAD装配图.dwg
数控钻床控制电路CAD图纸.dwg
数控钻床横纵两向进给系统的设计说明书.doc
轴.dwg
齿轮1.dwg
齿轮2.dwg
数控钻床横纵两向进给系统的设计
目录
1 绪论 1。
1.1 先进制造技术的提出 1。
1.2 先进制造技术的特点 1。
1.2.1 先进性 1。
1.2.2 通用性 1。
1.2.3 系统性 2。
1.2.4 集成性 2。
1.2.5 技术与管理的更紧密结合 2。
1.2.6 重视人的因素和人的作用 2。
1.3 先进制造技术的发展进程 2。
1.3.1 常规制造工艺的优化 2。
1.3.2 新兴（非常规）加工方法的发展 2。
1.3.3 专业、学科间的局限逐渐淡化、消失 3。
1.3.4 工艺设计由经验走向定量分析 3。
1.3.5 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合 3。
1.4 振兴传统机械制造业的对策 3。
1.4.1 加强合作、共同开发 4。
1.4.2 积极开展技术改造 4。
1.4.3 加强宣传，提高人员素质 4。
1.4.4 结合国情，逐步发展 4。
1.5 微观看改造的必要性 5。
1.6 宏观看改造的必要性 6。
1.7 数控化改造的优缺点 6。
1.7.1 减少投资额、交货期短 6。
1.7.2 机械性能稳定可靠，结构受限 7。
1.7.3 熟悉了解设备、便于操作维修 7。
1.7.4 可充分利用现有的条件 7。
1.7.5 可以采用最新的控制技术 7。
2 设计方案的确定 8。
3 机械部分设计与计算 10。
3.1估计重量及基本参数确定 10。
3.2 横向（Y向）设计计算 10。
3.2.1切削力计算 10。
3.2.2 滚珠丝杠设计计算 10。
3.2.3 齿轮的相关计算 13。
3.2.4 转动惯量计算 14。
3.2.5 横向步进电机的选择 16。
3.2.6 齿轮的验算 16。
3.3 纵向（X向）设计计算 24。
3.3.1 滚珠丝杠设计计算 24。
3.3.2 传动齿轮的相关计算 26。
3.3.3 转动惯量计算 27。
3.3.4步进电机的选择 29。
3.3.5 齿轮的验算 29。
4 轴的设计与校核 30。
4.1 轴的材料选择 30。
4.2 初选滚动轴承 30。
4.3 初步确定传动轴的轴向、径向尺寸 30。
4.4 按弯扭合成强度校核轴的强度 31。
5 零件校核计算 35。
5.1滚动轴承的寿命校核计算 35。
5.2键的强度校核 35。
6 数控系统的硬件电路设计 37。
6.1单片机简介 37。
6.2单片机在设计中的应用 40。
7 经济性环保性分析 44。
结 论 46。
致 谢 47。
参考文献 48。
中文摘要
随着科学与技术的发展，计算机数字控制技术的日趋成熟。加工技术在世界的工业范围内都有了显著的提高。我国由于存在大量的金属切削机床，把它们全部淘汰不符合我国国情，所以对金属切削机床进行适当的数控化改造，提高生产效率是最明智的选择。本次设计是对台式钻床的工作台进行数控化改造。首先，了解台式钻床的结构，确定改造方案。其次，选择滚珠丝杠、步进电机和消隙齿轮等零件，来达到提高传动精度，减小加工误差的目的。第三，采用芯片控制代替原有的电气控制形式，达到提高控制精度、减小响应时间和减小占地空间等目的，并且可视化的数控代码编程和模拟加工过程，可以提前发现程序的纰漏。最后，利用PLC可编程控制器对液压回路等进行控制，方便工程技术人员编写和使用。本次设计的结果可以顺利达到设计任务的要求，完成X、Y两方向单独运行和同时运行，提高了加工效率。普通机床数控化改造的技术可以广泛的应用在机械加工行业中。工程技术人员也应掌握并创新该项技术为振兴我国机械制造业而努力。
关键词：创新;改造;数控技术
Abstract
Along with the development of science and technology, the computer numeral control to technically is gradually maturing. The processing technology shows a remarkable progress in the industrial in the world. because of existence a great deal of metal machines in our country , eliminating all of them to not match our country, to carry on an appropriate number control to turn a reformation , and raise working is the most wise choice. This design is numeral control transformation for in table model drills .Firstly, understand the structure that the set table model drills, and make sure a reformation project. Secondly, the choice in Ball bearing guide screw and step-by-step electrical engineering and gear of control gap to attain an accuracy rising, and the purpose of reducing process error. The third, it adopts a chip control to replace original electricity control form, raising control accuracy and reduce the reaction to time and reduce covering space etc. And visual number control procedure code and emulation to process which can discover the error of procedure in advance. In the end, making use of the PLC programmable controller to hydro form etc. and it makes convenient for the engineering technical personnel to write with usage. The result of this design can smoothly attain a request of design and complete X, Y two directions circulate alone and circulate in the meantime and raise working efficiency. The common tool machine number controls technique can extensively be the applied in the manufacturing industry.
Engineering technical personnel should also master and enterprise techniques and make great effort for developing for our country in manufacturing industry.
Key word: Innovation; Transformation; NC Technology
1.绪论
1.1先进制造技术的提出
当今世界各国经济的竞争，主要是制造技术的竞争。在企业的生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。美国现在正推行以微电子带动的第三次产业革命，重点就是发展先进制造技术。当前，制造技术已经进入了计算机辅助制作时代，它是通过一个计算机分级结构网络来监测、控制和管理制作过程中各个阶段的工作，其中包括生产管理与控制、工程分析与设计、财务与销售等方面。在制造系统中，存在着以生产对象为中心，由原材料→ 毛坯→零件→成品构成的物质流，以生产管理和信息管理等管理技术为主题的信息流以及为了保证生产活动正常进行而必须的能量流。其中，信息流的引入是形成先进制造系统最关键的要素。
以机械制造为代表的先进制造技术，对一个国家的技术经济发展起着至关重要的作用。它的水平高低在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平，是现代企业最重要的看家本领，是企业竞争力的最重要因素，也是提高产品自主开发能力和技术创新能力、提高产品质量的技术基础。
1.2先进制造技术的特点
先进制造技术已经不是传统意义上的机械制造技术，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、管理科学与许多领域最新成就于一体的新兴技术与新兴工业，是各种先进技术与制作技术的有机结合，具有以下六个特点。
1.2.1先进性
作为先进技术的基础——制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。
1.2.2 通用性
先进制造技术不是单独分割在制造过程中的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。
1.2.3系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。
1.2.4集成性
先进制造技术由于专业、学科间不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化，以发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新兴交叉学科，因此有人称其为制造工程。
1.2.5技术与管理的更紧密结合
对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳经济效益的追求，使先进制造技术十分生产过程合理化和最佳化。它是技术与管理、自然科学和社会科学紧密结合的产物。
1.2.6重视人的因素和人的作用
在先进制造系统中，人的智能和技艺再次证明是难以代替的。在决策、管理和作业操作中，人机优化分工较之复杂的自动化系统更有竞争力。以装配作业为例，人机混合装配较之机器人装配更为合理。
1.3先进制造技术的发展进程
近二三十年来，先进制造技术的发展进程和未来的发展趋势主要有如下几个方面。
1.3.1常规制造工艺的优化
常规制造工艺的优化方向是高效化、紧密化、清洁化、强韧化，以形成优质高效、低耗、少或无污染的制造技术为主要目标。在保持原有工艺原理不变的情况下，通过改善工艺条件，优化工艺参数来实现。由于常规工艺至今仍然是量大面广、经济实用的技术，因此对其进行优化有很大的技术经济意义。
5)辅助电路
为了防止机床行程越界，所以在机床上装有行程控制开关。为了防止意外，装有急停按钮。由于这些开关都安装在机床上，距控制箱较近容易产生电气干扰，为了避免这种情况的发生，在电路和接口之间实行光电隔离，为了报警，还设有报警电路。当绿色的发光二极管亮时表示工作正常，当红色的发光二极管亮时表示工作台已到极限位置。
8.经济性环保性分析
滥用资源导致地球不可再生资源严重短缺，极致濒临枯竭。制造也固然为人类创造了巨大的社会财富和灿烂的物质文明，但是也给人类赖以生存的环境带来极大的负担。于是提出了一种新的产品设计理念。绿色产品设计并非是一种与传统设计完全对立的新的产品设计方法，它是在传统产品设计的基础上，增加爱了对环境的影响，经济性的考虑。
在本次毕业设计的工作过程中，技术方面应用滚珠丝杠（工作方式为滚珠丝杠转动，滚珠丝杠副螺母移动）可以提高加工精度。在可拆卸方面考虑了许多因素由于设计经验不足，在快卸方便性上考虑有时略有纰漏；在经济性方面采用反应式步进电动机其性价比高；在满足精度的前提下减少了生产成本。材料的使用上采用了较为广泛应用的45号钢加工成本低且避免使用有毒害的材料污染环境，还可以回收应用；在环境方面应用消隙齿轮可以有效的降低噪音减少对人体的危害。
在本次设计中， 充分的应用了绿色产品设计的理论对经济性环保性两方面进行指导使我收获很大，对今后的工作时间具有指导意义。
结论
本次毕业设计已经落下帷幕，在这次设计中我完成了数控钻床横、纵两向进给系统的设计其中包括：滚珠丝杠的选择、步进电机的选择、滚动导轨以及床身的设计和减速箱体的设计。在设计过程中充分的应用了绿色产品设计的思想理念，在对产品的标准化、产品维修的快速化和加工过程的环保性都有充分的考虑。在传动方面考虑到了轴承润滑、齿轮润滑的问题，在轴承的支撑上采用的是两端各单向固定的形式。在设计过程后发现由于步进角和脉冲频率的选择不好导致步进电机过大使箱体设计时出现一些问题，不能使箱体快速分离，也使得以便过于偏重影响加工精度。另外减速箱体的减速级应该尽可能的少，否则就会出现上述一些问题，如何改进还需进一步的研究和讨论。数控技术已经进入寻常“百姓家”故作为机械技术人员应掌握这种技术，为我国的机械制造事业添砖加瓦。
参考文献
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