数控机床系统的设计说明书.doc

数控机床系统设计说明书 ? ?第一章???? 数控技术的地位 数控技术是永数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是20世纪后半叶最重要，发展最快的工业技术之一。它以制造过程为对象，以信息技术为手段，以数控坐标方式对运动部件进行位置控制为主要特征，为单件、小批量生产的自动化开辟了可行的技术途径，也为现代柔性制造技术奠定了重要的技术基础。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，其技术覆盖很多领域，其中，精密机械制造技术、信息处理、加工、传输技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器及检测技术和计算机技术是数控技术涵盖的主要领域。数控技术还是运用高新技术对传统产业进行改进和提升的重要载体。 以信息化带动工业化，实现社会生产力的跨越式发展，将在一定程度上取决于数控机床的技术进步。它代表着装备工业的技术水平和现代化程度，而装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和重要装备。数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。现在世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各个工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高、精、尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国历和国家地位的重要途径。 目前，数控技术在我国国民经济的各行各业发挥着越来越重要的作用，数控技术已经成为企业技术改造的首先设备之一，我国已经成为数控机床的生产大国、消费大国和进口大国。国民经济各个行业需要大量数控机床的开发人才和应用人才。 ? ? ? ? ? ? 第二章? 系统设计与计算 一、??? 总体方案的确定 ??????? 由于是经济型数控机床设计，因而在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，降低成本。确定总体的方案为： 1、工作台工作面尺寸确定为240mm×340mm； 2、工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动面上贴聚四氟乙稀导轨板； 3、对滚珠丝杠螺母副采用预紧措施，并对滚珠丝杠进行预拉伸； 4、采用步进电机进行驱动； 5、采用联轴器将步进电机与滚珠丝杠直连。 6、采用单片机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一齿轮减速后，带动滚珠丝杆转动，从而实现纵向、横向进给运动。 二、??? 机械部分改造设计与计算 1、纵向进给系统的设计与计算： 已知条件： 工作台重量：????? ???W=800N 时间常数：???????? ??T=25ms 滚珠丝杆基本导程： ??L0=6mm 行程：???????????? ??S=320mm 脉冲当量：??????? ??? 步进角：?????????? ?? 快速进给速度：??? ??? 电机功率 ：??????? ??N=1.5kw 工作台快速移动速度： （1）、切削力计算： 由《机床设计手册》可知，切削功率 ?? 查机床说明书，得电机功率N=1.5kw；系统总效率 5；系统功率系数K=0.96； 则： ?；? 式中－－切削线速度V=100m/min ?? 主切削： ??????? 由《金属切削原理》可知，主切削力： ?? ???? ,? ?? 则可计算出FZ如下所示： 查表，可知当FZ=562.3N时，切削力深度 mm，走刀量 从《机械设计手册》中可知，在一般外圆车削时； ?,??? ???? 即： ??? （2）、滚珠丝杆设计计算： 对于矩形槽，综合导轨丝杠的轴向力：? 取： ?K=1.15,????? 摩擦系数f’=0.16 1）、强度计算： 寿命值： ? ； 取工件直径：D=80mm， 查表T1=15000h ?????? ?????? 最大动负载：??? 查表得：运转系数 ；? 硬度系数 根据Q选择滚珠丝杆型号： CMD2504－2.5－E其额定动载荷Q=14462N，所以强度足够用；d1=22.5mm。螺母长度L=71mm,余程le=16mm,螺纹长度l=320+71+2×16=423mm. 2）、效率计算： 根据《机械原理》，丝杆螺母副的传动效率： ???? 其中摩擦角 ，螺旋升角 因此： 3）、刚度验算： 受工作负载P引起导程变化量： ????? ????? L0=6mm=0.6cm, ??E=20.6×106N/cm2 ???????? ???????? 滚珠丝杆受扭矩引起的导程变化 很小，可忽略。即 寻程变形总误差为： 查表知E级精度丝杆允许的螺距误差（1m长）为 故刚度