毕业设计（论文）-XK5036立式铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计.doc

毕业设计(论文)

XK5036数控立式铣床总体

及垂直进给传动机构设计

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摘要

数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。

本文的研究目标是针对XK5036铣床的特点，在满足生产的前提下，对原铣床做尽可能少的改动，利用数控系统控制铣床运动，实现工作台X、Y、Z的三坐标控制及任意三轴的联动控制，提高铣床的加工精度和自动化水平，完成铣床的数控化改造。

根据经济性原则和生产的需要，采用的总体方案为：拆除机床工作台X、Y、Z轴原进给系统。将滑动丝杠副更换为滚珠丝杠副，并改装减速齿轮箱、减速齿轮、步进电机。采用步进电机减速齿轮带动滚珠丝杠转动，并通过丝杠螺母副带动工作台转动。首先进行切削力的计算，然后根据切削力的大小计算丝杠的强度、刚度，再结合效率计算校核所选丝杠。选择合适的滚珠丝杠安装方式。之后进行齿轮传动机构设计，根据所选步进电机的步距角、脉冲当量，结合公式计算出减速比，选择合适的齿轮，根据所选齿轮的参数计算出齿轮的转动惯，再结合丝杠的转动惯量，算出总的转动惯量。最后进行转距的计算，计算负载和空载时的最大转矩，根据最大转矩选择匹配的步进电机。

关键词：铣床，数控，伺服电机，滚珠丝杠

目录

TOC\o1-3\h\z\u摘要 II

目录 III

第1章数控机床发展概述 1

1.1国内数控机床现状 1

1.2数控机床及其特点 2

1.2.1数控机床与普通机床的区别 2

1.2.2数控机床的适用范围 3

1.3数控机床的工艺范围及加工精度 3

1.4数控机床发展趋势 4

第2章数控机床总体方案的制订及比较 6

2.1总体方案设计的内容 6

2.2数控铣床改造设计总体要求 7

2.3数控铣床改造设计内容 7

2.4改造后的数控铣床功能分析 9

第3章确定切削用量及选择刀具 10

3.1刀具选择 10

3.2切削用量确定 10

3.3切削三要素 11

3.4加工精度和表面粗糙度 11

3.5刀具材料 14

第4章传动系统图设计 15

4.1传动系统设计 15

4.1.1参数的拟定 15

4.1.2传动结构或结构网的选择 15

4.1.3转速图拟定 17

4.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 20

4.2传动件的估算与验算 24

4.2.1传动轴的估算和验算 24

4.2.2齿轮模数的估算与验算 27

4.3展开图设计 32

4.3.1结构实际的内容及技术要求 32

4.3.2齿轮块的设计 33

4.3.3传动轴设计 35

4.3.4主轴组件设计 38

4.4制动器设计 43

4.5截面图设计 44

4.5.1轴的空间布置 44

4.5.2润滑 45

4.5.3箱体设计的有关问题 46

第5章主要部装图（垂直进给系统）的设计与计算 47

5.1设计方案的确定 47

5.2垂直(Z向)进给系统的设计 48

5.3升降台自动平衡装置 50

第6章硬件电路图的设计 52

6.1微机控制系统组成及特点 52

6.1.1微机控制系统的组成 52

6.1.2微机数控系统的特点 52

6.2微机控制系统设备介绍 53

6.2.1主控制器CPU的选择 53

6.2.2存储器电路的扩展 54

6.2.3I/O口电路的扩展 55

6.2.4步进电机驱动电路 55

6.2.5其它辅助电路设计 56

6.3程序部分 57

致谢 62

参考文献 63

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第1章数控机床发展概述

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。1.高速、高精加工技术及装备的新趋势2.轴联动加工和复合加工机床快速发展3.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势4.重视新技术标准、规范的建立其中包括：a.关于数控系统设计开发规范b.关于数控系统设计开发规范，加强数