数控车床进给机构课程设计说明书
机械制造装备设计课程
设计
数控车床进给传动系统设计
院（系）名称机械科学与工程学院
专业名称机械工程与自动化
学生姓名孙尽举
指导教师呼咏于立娟
2014年03 月10 日
目录
一、进给系统的总体设计 (3)
1、机床进给传动控制系统的选择 (3)
1.1开环控制系统 (3)
1.2闭环控制系统 (4)
2、传动类型的选择 (4)
2.1滚珠丝杠螺母副 (4)
2.2静压丝杠螺母副 (5)
3、进给传动方案设计 (5)
4、进给系统的一些其它要求 (5)
二、进给传动系统机械部分结构的设计 (6)
1、切削力的计算 (6)
1.1车端面 (6)
1.2车外圆 (6)
2、质量的估算 (7)
3、机床进给传动系统的设计 (7)
3.1、X方向进给系统 (7)
3.2、Z方向进给系统 (12)
3.3、X方向齿轮副设计、校核 (15)
三、进给传动系统的结构图 (18)
结论 (20)
参考文献 (20)
一、进给系统的总体设计
进给伺服系统的精度对机床的加工精度有很大的影响，良好的电气部件设计和机械结构设计，能保证进给伺服系统的精度和稳定性。
本设计着重进行进给伺服系统的机械结构设计、传动设计。本数控车床精度较高，能进行微米级加工，能获得高质量的加工表面。进给系统采用滚珠丝杠螺母副传动，单轴具有较高的定位精度和重复定位精度。机床的主要性能参数如下： 1、机床进给传动控制系统的选择 1.1开环控制系统
开环控制系统是数控机床中最简单的伺服系统，执行元件一般为步进电机。开环进给伺服系统的精度较低，很难保证较高的位置精度，若要保证一定的定位精度的话，则对于影响定位精度的传动装置的刚度、摩擦、惯量、间隙等的要求必须很高，一般在02.0~01.0±±mm 之间。但由于其结构简单，易于调整，在精度要求不太高的场合中得到较广泛的应用。
基本参数 数值 基本参数 数值 床身上最大回转直径/mm
400
X 方向定位精度/mm 0.015 床鞍上最大回
转直径/mm 200
Z 方向定位精度/mm 0.025 最大工件长度
/mm (盘) 200 / （轴）1000
X 方向重复定位精度
/mm
±0.006 主轴转速范围
/r/min 20~2500
Z 方向重复定位精度
/mm
±0.010 主轴计算转速
/r/min 180
X-Z 方向脉冲当量
/mm/脉冲
0.005/0.01 主轴回转精度
mm 0.01
X-Z 方向最快移动速
度/mm/min 4000/8000 主电机功率
/KW
5.5~10
X-Z 方向最快进给速
度/mm/min 500/1000
X-Z 方向进给行程
/mm
250/1120
1.2闭环控制系统
因为开环系统的精度不能很好地满足数控机床的要求，所以为了保证精度，最根本的办法是采用闭环控制方式。闭环控制系统是采用直线型位置检测装置对数控机床工作台位移进行直接测量并进行反馈控制的位置伺服系统。由于可以补偿机械传动装置中各种误差，间隙及干扰的影响，定位精度高，可达001
±mm（最高可达位置检测装置的精度）。
.0±
~
.0
003
1.3半闭环控制系统
采用旋转型角度测量元件（脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器等）和伺服电动机按照反馈控制原理构成的位置伺服系统，称作半闭环控制系统。半闭环控制系统的检测装置有两种安装方式：一种是把角位移检测装置安装在丝杠末端；另一种是把角位移检测装置安装在电动机轴端。定位精度比开环控制系统高，但比闭环控制系统低。
数控机床要求达到预定的精度要求以外，根据需求，并且考虑到经济的效益，还要求具有良好的稳定性和快速响应能力。基于这些要求，本设计采用半闭环控制方式（X方向）和开环控制系统（Z方向），满足机床性能要求。
进给系统的传动要求及传动类型的选择
2、传动类型的选择
数控机床进给传动装置的精度、灵敏度和稳定性，将直接影响工件的加工精度。为此，数控机床的进给传动系统必须满足:（1）传动精度高；（2）摩擦阻力小；（3）运动部件惯量小。
数控机床进给传动系统的基本传动方式常用的有两种：滚珠丝杠螺母副和静压丝杠螺母副。
2.1滚珠丝杠螺母副
在数控机床上，将回转运动与直线运动相互转换的传动装置一般采用滚珠丝杠螺母副。其特点是：传动效率高，一般为η=0.92～0.98；传动灵敏，摩擦力小，不易产生爬行；使用寿命长；具有可逆性，不仅可以将旋转运动转变为直线运动，亦可将直线运动变成旋转运动；轴向运动精度高，施加预紧力后，可消除轴向间隙，反向时无空行程；因此，在数控机床上得到了广泛的应用，是目前中、小型数控机床的常见的传动方式。
2.2静压丝杠螺母副
其特点是：摩擦系数小，仅为0.0005，；平稳性高；反向间隙小；但是，静压丝杠螺母副应有一套供油系统，而且对有的清洁度要求高，如果在运动中供油忽然中断，将造成不良后果。
由以上比较，根据要求，纵向进给传动系统和横向进给传动系统都采用滚珠丝杠螺母副的传动方式。
3、进给传动方案设计
本车床具有较高的精度要求，为了保证精度，在选用精密元器件和精密数控系统的同时，应尽量减小传动链，并需要保证较高的刚度，提高传动系统效率，以减小温升的影响。用电机通过一对减速齿轮副与滚珠丝杠螺母副相联传动的方案。并采用“双推—简支”丝杠支承方式。“双推—简支”方式能够避免丝杠自重引起的弯曲，以及高速回转时自由端的晃动，符合本设计的设计条件。X、Z 两轴分别用独立电机驱动。
滚珠丝杠螺母副是一种将旋转运动转化为直线运动的理想传动件，因其具有螺纹丝杠无法比拟的优点，被广泛应用于各行业，更是普通数控机床、精密机床不可或缺的零部件。兼具高效率、高精度、可逆性的特点。滚珠丝杠螺母副具有驱动力矩小、精度高、可实现微进给、无侧隙、刚度高、告诉等优点。
4、进给系统的一些其它要求
齿轮副传动和滚珠丝杠副传动需要设置消隙机构，提高传动系统的定位精度。滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。如果滚珠丝杆副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杠螺纹滚道相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杠螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。另外对滚珠丝杠安装处应进行削边。
二、进给传动系统机械部分结构的设计
1、切削力的计算
指定切削条件：车削刀具选用硬质合金材料，工件材料选用结构钢。
1.1车端面
切削用量三要素选用min /25m v c =，mm f 1=，mm a p 6= 背向力 P p
F p
F p
F P F n c
y x p
F K v f
a C Fp =
67.073.01390
p p p p ====F F F F n y x C
N K v f
a C Fp P p
F p
F p
F P F n c
y x p
F 5154125161390067.073.0=????==
1.2车外圆
切削用量三要素选用min /25m v c =，mm f 1=，mm a p 7= 进给力 f f
F f
F Ff
f F n c
y x p
F f K v f
a C F =
4
.05.00.12880f f f f -====F F F F n y x C
N K v f
a C F f f
F f
F Ff
f F n c
y x p
F f 55631251728804.0-5.00.1=????==
背向力 P p
F p
F p
F P F n c
y x p
F K v f
a C Fp =
3
.06.09.01940
p p p p -====F F F F n y x C
N K v f
a C Fp P p
F p
F p
F P F n c
y x p
F 37051251619403.0-6.09.0=????==
由以上计算可知，在X 方向上最大的切削力为5141N ，Z 方向上的最大切削力为5563N 。
2、质量的估算
上滑板 50350700??=??高宽长
kg m 96101085.750350700931=?????=-
刀架 300200200??=??高宽长
kg m 94101085.7300200200932=?????=-
下滑板 质量估算kg m 2003=
由于导轨是滚动导轨，摩擦因数很小，取0.003 X 方向的摩擦力N g m m f 6.5)(211=+=μ Z 方向的摩擦力N g m m m f 5.11)(3212=++=μ
3、机床进给传动系统的设计 3.1、X 方向进给系统
1、伺服电动机的最高转速n dmax =2000r/min ，工作台要求的最高速度为4000mm/min,
如使伺服电机通过齿轮副减速与丝杠相联接，取u=0.25，则丝杠的最高转速为500r/min ，丝杠导程 mm mm n v P h 8500
4
10001000max max =?==
根据精度要求，脉冲当量脉冲mm/005.0=δ。电动机每转发出的脉冲数b 应为
r /40025.0005
.08
b 脉冲=?=
=
u P h
δ
该半闭环系统角位移测量装置选用脉冲编码器，目前脉冲编码器有每转2000、2500、5000脉冲等产品，选用每转发出2000个脉冲的编码器。 2、滚珠丝杠副 （1）精度要求
滚珠丝杠副用在数控车床横向进给时精度选择2~3级。 （2）疲劳强度
丝杠的最大载荷为横向进给力加摩擦力，最小载荷即摩擦力。最大进给力前面计算已求出，为5141N 。摩擦力为5.6N 。 故 N N f F F p 6.51466.551411m a x
=+=+= N f F 6.51m i n ==
根据公式，平均载荷N F F F 34333
2min
max m =+=
丝杠的最高转速为500r/min ，工作台的最低移动速度为0m/min ，即丝杠的最低转速为0r/min ，所以丝杠的平均转速为250r/min 。丝杠的工作寿命取15000h ，1=a f ，5.1=w f 。滚珠丝杠寿命L （转次6101?）
： 转次）（66
1022510
15000
25060=??=
L 丝杠的当量载荷 KN f f L F C a w m 3.311
5
.1225343333m =??==
选择BNFN 3208A-5型丝杠，直径为32mm ，导程为8mm ，负荷钢球圈数为5列。额定动载荷为KN C a 3.32=，大于计算结果。轴向刚度m N K μ/1180=。一般情况下，取预紧力KN C F m p 13.31.0==。只要轴向力不超过F P 的三倍，就不必对预紧力提出额外的要求。今最大载荷为5146.6N ，小于此值。
稳定性校核：
长径比大的滚珠丝杠，应进行压杆稳定性计算，并使临界载荷5.2/≥m cr F F 。
当854>d l μ时 2
2
13)(64l Ed F cr μπ=
当854 μ时 2 2214 10032.0120l d d F cr μπ+= 这种丝杠的轴端的直径为20mm ，故采用内径为20mm 的轴承采用一端固定 一端游动的支撑方式。固定端采用两个角接触球轴承，背靠背安装，选用7204C 型轴承；简支端采用两个深沟球轴承，选用6204型轴承。 由于支撑方式为一端固定，一端简支，则7.0=μ 于是855.87032 .017.044≥=??=d l μ ()() N l Ed F 212617.064032.010210642 2 532213cr =???==πμπ 5.22.63433/21261 /≥==m cr F F 符合稳定性要求。 轴承的校核 对于进给机构，丝杠固定端的轴承所受径向力几乎为零，径向力为切削力、预紧力和摩擦力之和。所以X=0，Y=1。 查表9-8得，1.1=p f N F F m a 3433== 所选轴承7307C 的额定动载荷为34.2KN 寿命指数ε取3.0 则轴承的预期寿命 h h P C f n L t 15000162793433102.141.1250601060103 366h 10>=??? ? ?????=??? ??=ε 满足要求。 对于支撑端轴承，所承受的轴向力和径向力都很小，轴承寿命校核计算略 X 方向导轨选择 工作载荷是影响导轨副寿命的重要因素，对于水平布置的十字工作台多采用双导轨、四滑块的支撑形式。则单滑块所承受的最大垂直方向载荷为 KN N N G F 4655.05.4654 8.91904max ==?== 滚动导轨设计时，可初选滚动导轨的型号，按计算额定寿命Lm ： 滚珠导轨 L f f F C L m ≥???? ? ?=3 2150 滚子导轨 L f f F C L m ≥??? ? ??=3 1021100 式 中 ()。安装四个滑块时，安装三个滑块时，安装两个滑块时，接触系数。每根导轨上—。 时，温度系数。当工作温度—。 时，硬度时，；硬度时，副硬度为硬度系数。当滚动导轨—。 系数，—单个滑块的工作载荷 —66.0;72.0;81.0110053.050;8.0550.164~5811====?≤=≥=≥==C C C C T T H H H H C T H f f f f f C f f HRC f HRC f HRC f f f f f f N F 。时，冲击振动、时，轻冲击振动、时，、滚动导轨的移动速度速度系数。无冲击振动载荷—5.3~2min /60;2~5.1min /60~15;5.1~1min /15/22=≥=≥=≤C C f m v f m v f m v f 预期寿命18001000 008 .025********=???= L C T H f f f f =1系数，取81.0,1,8.0===C T H f f f 648.081.018.01=??=f 3.12=f 由于所选导轨为滚珠导轨，额定寿命1800503 21≥???? ? ?=f f F C L m 所以08.3≥C 根据要求，选择HSR15B 型直线滚动导轨基本额定动载荷8.33KN 。 齿轮副设计 齿轮副传动比0.25，取小齿轮的齿数17z 1=，则大齿轮的齿数68z 2=，模数取m=2mm ，硬齿面，由于是悬臂布置，齿宽系数d ?取0.4，所以 mm d d 6.132174.0b 1=??==? 取m m 142=B ，19m m m m 5141=+=B mm d mm d 136,3421== 所以小齿轮的转动惯量 010********.732132115434 111≈??????==-ππρd B J d 大齿轮的转动惯量 215434222m kg 0016.010*********.7321 321?≈??????== -ππρd B J d 伺服电动机 （1）最大切削力负载转矩 从前面的计算可知，已知最大负载N F 6.5146max = 9.0,008.08h ===η传动效率m mm P ，滚珠丝杠预紧转矩0p T 值可用下式估算 m 83.030 008 .0313030 0?=?= = N P F T h p p 最大切削负载转矩 m N u T P F T p h ?=?+??=+=03.225.0)83.09 .02008 .06.5146()2( 0max ππη 所选伺服电动机的额定转矩应大于此值。 （2）惯量匹配及计算负载惯量 工作台的最大质量为190kg ，折算带电动机轴的负载惯量包括四部分，即联轴节、齿轮副、丝杠和工作台。 挠性联轴节，加上锁紧螺母等的惯量约为21m kg 001.0?=J 丝杠直径d=32mm ，长1.0m ，转动惯量求得 24223m kg 109.6032.039.581 81??=??==-D m J 实 所以 ()2 32 22 322 2 i 3211020.12000419041411029.2001.041 v 190m kg n J J J J j L ??=?? ? ????+??? ????+=???? ? ? ?+??? ??++=--ππωω 按式()L M J J 4~1=。即电动机的转子惯量应在0.0012~0.0048kg ·m 2。 根据以上计算课初选伺服电动机，查表3.14法纳克公司交流伺服电动机性能选择0型号，输出功率0.6kw ，额定转矩2.9N ·m ，最大转矩26N ·m ，最高速度2000r/min ，转子转动惯量23-kg 105.2m ??，机械时间常数ms t M 16= （3）空载加速转矩 空载加速转矩发生在执行部件从静止以阶跃指令加速到最高速度时，这个转矩不得超过伺服电动机的最大转矩Tmax 。 空载加速时，主要克服的是惯性力矩，总惯量 23331067.31017.1105.2m kg J J J L M ??=?+?=+=--- ()ms t t M ac 64~484~3== max ac max 0max T m 68.1~28.100367.0602000 29.021008.06.583.06022 =+ +=N t J t n P F T T ac h f p a ππππη μ 满足要求。 3.2、Z 方向进给系统 初选步进电机步距角0.75°，丝杠导程mm P 10h = 根据所要求的脉冲当量，齿轮减速比i 计算如下： ()()08.201 .036010 75.0360/=??=???=h P i φ 滚珠丝杠副用在数控车床纵向力加摩擦力，最小载荷即摩擦力，最大纵向进给力前面计算已经求出，为5565N ，摩擦力为11.5N 。 故N f F F f 5.55745.1155632max =+=+= N f F 5.112min == 根据公式，平均载荷N F F F 37203 2min max m =+= 丝杠的最高转速min /800min /10 8000 max r r n d == 丝杠的最低转速m in /0max r n d =，平均转速m in /400m r n = 丝杠的工作寿命取15000h ，1=a f ，5.1=w f 。滚珠丝杠寿命L （转次6101?）： 转次）（66 1036010 15000 40060=??= L 丝杠的当量载荷 KN f f L F C a w m 69.391 5.1360372033m =??== 选择BNFN 4510-5型丝杠，直径为45mm ，导程为10mm ，负荷钢球圈数为5列。额定动载荷为KN C a 6.55=，大于计算结果。轴向刚度m N K μ/1610=。一般情况下，取预紧力KN C F m p 969.31.0==。只要轴向力不超过F P 的三倍，就不必对 预紧力提出额外的要求。今最大载荷为5574.5N ，小于此值。 稳定性校核： 这种丝杠的轴端的直径为35mm ，故采用内径为35mm 的轴承采用一端固定一端游动的支撑方式。固定端采用两个角接触球轴承，背靠背安装，选用7407AC 型轴承；简支端采用两个深沟球轴承，选用6207型轴承。 由于支撑方式为一端固定，一端简支，则7.0=μ 于是85100045 .06.17.044>=??=d l μ ()() N l Ed F 164246.17.064045.010210642 2 532223cr =?????==πμπ 5.24.43720/16424/≥==m cr F F 符合稳定性要求。 轴承的校核 轴承的当量动载荷 )(a r p YF XF f P += 影响 运转情况对轴承载荷的载荷系数，考虑机器的—轴承所承受的轴向载荷 —轴承所承受的径向载荷—轴向动载荷系数—径向动载荷系数—p r f F F Y X a 对于进给机构，丝杠固定端的轴承所受径向力几乎为零，径向力为切削力、预紧力和摩擦力之和。所以X=0，Y=1。 查表9-8得，1.1=p f N F F m a 3720== 所选轴承7307C 的额定动载荷为34.2KN 寿命指数ε取3.0 则轴承的预期寿命 h h P C f n L t 15000430943720102.341.1400601060103 366h 10>=??? ? ?????=??? ??=ε 满足要求。 对于支撑端轴承，所承受的轴向力和径向力都很小，轴承寿命校核计算略。 Z 方向导轨选择 单滑块所承受的最大垂直方向载荷为 KN N N G F 9555.05.9554 8.92001904max ==?+==）（ 预期寿命18001000 008 .025********=???= L C T H f f f f =1系数，取81.0,1,8.0===C T H f f f 648.081.018.01=??=f 3.12=f 由于所选导轨为滚珠导轨，额定寿命1800503 21≥???? ? ?=f f F C L m 所以KN C 97.7≥ 根据要求，选择HSR20B 型直线滚动导轨基本额定动载荷13.8KN 。 齿轮副设计 齿轮副降速比为 2.08，取小齿轮的齿数17z 1=，则大齿轮的齿数35z 2=，模数取m=2mm ，硬齿面，由于是悬臂布置，齿宽系数d ?取0.4，所以 mm d d 6.132174.0b 1=??==? 取m m 142=B ，19m m m m 5141=+=B mm d mm d 70,3421== 所以小齿轮的转动惯量 010********.732132115434 111≈??????==-ππρd B J d 大齿轮的转动惯量 24-15434 222m kg 105.31070191085.7321321??≈??????==-ππρd B J d 步进电动机选择 Z 方向最快移动速度为8000mm/min ，脉冲当量为0.01mm/脉冲，所以步进电动机的运行频率 z 133336001.080006001.0max H Hz v f z =?=?= 最大切削力负载转矩计算 从前面计算可知，已知最大负载N F 5.5574max = 9.0,01.010h ===η传动效率m mm P ，滚珠丝杠预紧转矩0p T 值可用下式估算 m 323.130 01 .0396930 0?=?= = N P F T h p p 最大切削负载转矩 m N u T P F T p h ?=?+??=+=80.225.0)323.19 .0201 .05.5574()2( 0max ππη 电动机在最大进给速度时，由矩频特性决定的电动机输出力矩要大于f M 和t M 之和，并留有余量。一般来说，f M 和t M 之和应小于（0.2~0.4）M max 。 负载惯量 ()() 2 3-4-3-5-2 223-4-5-2 221110492.11028.21025.1104.1166483904108.211016.36.1105.3104.141m kg n v m n n J J J J i S R R L ??=?+?+?=? ? ? ????+??? ????+?+?=? ?? ??+??? ??++=ππ 为使步进电动机具有良好的起动能力及较快的响应速度，惯量通常应满足 L M J J ≤ 41 综合以上要求，选用130BF0.01型反应步进电动机，步距角?=75.0?，电压80/12V ，电流10A ，最大静转矩9.31N ，空载起动频率3000HZ ，空载运行频率16000HZ ，分配方式5相10拍，外形尺寸170130?φ，轴径14mm ，转子转动惯量25-1006.46m kg ??。 3.3、X 方向齿轮副设计、校核 1、小齿轮齿数17z 1=，大齿轮齿数68z 2=，由于用在数控车床的横向进给上，因此精度要求较高，选择齿轮精度等级6级，大小齿轮材料选择40MnB ，表面淬火，齿面硬度48~55HRC 。 2、按齿根弯曲疲劳强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算疲劳接触强度，由式（6-15）有： []3 2 1412m ??? ? ??≥F a YFaY dz Y KT σεε 确定式中各项数值 因载荷有轻微冲击，由表6-3查得，k A =1.25，故初选载荷系数kt=1.6 工作台最大消耗功率 kw 0429.0w 9.4260/5.06.5146==?=P mm 1082.110250 9 .0/0429.09550/10955046 16 1??=??=?=N n P T η 由式（6-7）得 64 .1681171 2.388.1cos 2111 2.388.1=? ? ? ??+?-=??? ?? ? ??? ??+?-=β εαz z 由（6-13）得 706.075 .025.0=+ =α εεY 由表6-6，4.0=d φ 由图6-19，图6-20查得 Y Fa1=2.97 Y sa1=1.52 Y Fa2=2.24 Y sa2=1.73 由式6-12得 7 11811106104.2160002506060?==?=??==i N N jL n N h 由图6-21查得，Y N1=0.92 Y N2=0.95 取S Fmin =1.25 由图6-22c ，按齿面硬度均值51HRC ，查得Mpa Mpa F F 450,4502lim 1lim ==σσ []Mpa SF YN F F 8.20825.19.0290min 11lim 1=?==σσ []Mpa SF YN F F 23425.117.1250min 22lim 2=?==σσ []0136.02 .33152 .197.21 1 1=?= ?F sa Fa Y Y σ []0113.0234 89 .108.22 2 2=?= ?F sa Fa Y Y σ 取 []0136.01 1 1=?F Sa Fa Y Y σ,设计齿轮模数 将确定后的各项数值带入设计公式，求得 []69 .10136.0174.0706 .01082.16.12232432 11=??????=??? ? ? ?≥F sa Fa d t t Y Y z Y T K m σ?ε 修正m t v=s m n z m v t /398.01000 601 1=?=π 由图6-7查得kv=1.1 由图6-10查得 1.22k =β 由图6-4查得 1.0k =α 则68.10.122.11.125.1=???=???=αβk k k k k v A 所以m=mt mm k k m m t t 72.16 .168.169.133 =?=?= 由表6-1，选取第一系列标准模数m=2mm 齿轮的主要几何参数： ()mm z z m a mm mz d mm mz d 852 136,34212211=+=====， mm d b d 6.131==? 取mm B mm B 19,1412== 3、校核齿面接触疲劳强度 []H H E H u u bd KT Z Z Z σσε≤+=1 22 11 由图6-14查得 a 9.189MP Z E = 由图6-13查得 5.2=H Z 由图6-15，按不允许出现点蚀查得， 1.11=N Z 18.12=N Z 由6-16d ，分别按齿面硬度51HRC 查得 MPa H 10601lim =σ M P a H 10602l i m =σ 取1min =H S []MPa S Z H N H H 11661 1.11060min 11lim 1=?==σσ []MPa S Z H N H H 2.12401 17 .11060min 2 2lim 2=?= =σσ 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得 []1 2 42 11a 8.9174 5 34141082.168.1289.05.28.18912H H E H MP u u bd KT Z Z Z σσε≤=???????=+= 接触疲劳强度满足要求。 三、进给传动系统的结构图 图1 图2 图3 结论 本次设计的是纵向及横切向进给系统，完成了系统中的尺寸计算及结构设计，并对其进行一系列的校核，各项性能指标完全满足要求，说明设计的结构是合理的。然后选择轴承和电机，并设计了床身等。由于专业知识的限制，无法对复杂的数控系统进行设计，但是，通过选择合适的数控系统，对数控原理有了一定的了解，并掌握了数控系统的一些连接方法。最后完成了典型零件的数控程序编制，对程序的代码加深了印象，并对现代数控编程增进了了解。 数控机床是促进国民经济发展的巨大源动力，它给机械制造业带来了高倍率的效益增长和现代化的生产方式。随着数控技术的发展，高品质，高可靠性，高性价比的CNC系统具有丰富的功能，为数控技术的发展提供了充足的物质技术条件。同时，也给数控机床的机械结构提出了更高的要求。因此，研究一台数控车床对现代加工具有重要的意义。 数控车床具有结构简单、价格便宜、故障率低、维修简单方便、效率高、操作编程简单等诸多优点，所以数控车床在很多加工行业都会成为应用的主体，随着数控技术和机床行业的发展，数控车床将有着广阔的发展前景。 参考文献 【1】于俊一邹青.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社,2012.9. 【2】李庆余孟光耀.机械制造装备设计[M].北京:机械工业出版社,2012.7. 【3】刘跃南周跃红.机械系统设计.[M]北京：机械工业出版社，1999.5. 【4】 THK零件库. 【5】寇尊权王多.机械设计课程设计[M].北京:机械工业出版社,2011.7. 【6】张建民等.机电一体化系统设计[M].北京:高等教育出版社,2001.8. 【7】上海纺织学院哈尔滨工业大学等.机床设计图册[M]上海科学技术出版社，1979.6 【8】王爱玲数控机床机构与设计[M].兵器工业出版社，1999.5 【9】谭庆昌赵洪志.机械设计[M].高等教育出版社，2009.6 【10】隋秀凛高安邦.实用机床设计手册[M].机械工业出版社，2010.4. 数控车床编程与操作课程设计 轴类零件的编程加工 学生姓名：王军 专业：数控技术 学号：20140024 指导教师：鄢明强 所在系部：机电工程系 中国·资阳 2015年11月 课程设计任务书 一、课程设计原始资料 1.查阅相关资料了解数控车床及机械加工工艺； 2.了解典型轴类零件加工的数控车削加工过程相关资料； 3.学习利用课本知识编写数控程序 二、课程设计任务及要求 1.绘制轴类零件标准的零件图一份 2.轴类零件机械加工工艺方案 3.数控加工工序卡一份 4.数控加工课程设计说明书一份 三、课程设计工作量 1．设计说明书 课程设计说明书应包括下列内容：封面、课程设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、评定成绩，并按顺序排列。课程设计说明书的字数应在20000字以上，采用A4纸打印。 2．查阅参考文献 查阅文献10篇以上，其中查阅与课题有关的外文文献2篇以上，并将其中的1篇文献的摘要的原文和译文（不少于3000汉字）附在附录中。 3．设计图纸 毕业设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图，图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。 四、课程设计进度安排 1.何宁，曾华林，赵云龙﹒数控原理及运用[M]﹒重庆：重庆大学出版社，2004.9 2.郭建平，郭辉﹒车工技术一体化教程[M]﹒北京：北京邮电大学出版社，2014.5 3.苏采兵，王凤娜﹒公差配合与测量技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2013.4 4.彭磊，张国军.钳工技术及技能训练[M].北京：北京理工大学出版社，2012.7 5.黄永荣.金属材料与热处理[M].北京：北京邮电大学出版社，2015.5 6.周怀兵，褚芮.工程制图[M].长沙：国防科技大学出版社，2013.3 7.周讯阳.数控车床编程与操作[M].北京：机械工业出版社，2011.7 六、审批意见 系主任签名： 年月日 数控车床加工工艺分析 摘要：随着数控加工的日益成熟越来越多的零件产品都用数控机床来加工,因此如何改进数控加工的工艺问题就越来越重要。在数控机床上由于机床空间及机床的其他局限了数控加工的灵活性，这样就要求我们要懂得如何改进加工工艺，提高数控机床的应用范围和加工性能。从而达到提高生产效率和产品质量。 关键词：数控加工加工工艺薄壁套管、护轴 前言：数控加工作为一种高效率高精度的生产方式，尤其是形状复杂精度要求很高的模具制造行业，以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其他各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程，必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来，否则不但浪费大量的时间，而且还增加劳动者的劳动强度，甚至还会加工出废品来。下面我将结合某一生产实例对数控加工的工艺进行分析。以便帮助大家进一步了解数控加工，对实际加工起到帮助作用。 一般数控机床的加工工艺和普通机床的加工工艺是大同小异的，只是数控机床能够通过程序自动完成普通机床的加工动作，减轻了劳动者的劳动强度，同时能比较精准的加工出合格的零件。由于数控加工整个加工过程都是自动完成的，因此要求我们在加工零件之前就必须把整个加工过程有一个比较合理的安排，其中不能出任何的差错， 否则就会产生严重的后果。 1、1 零件图样分析 因为薄壁加工比较困难，尤其是内孔的加工，由于在切削过程中，薄壁受切削力的作用，容易产生变形。从而导致出现椭圆或中间小，两头大的“腰形”现象。另外薄壁套管由于加工时散热性差，极易产生热变形，使尺寸和形位误差。达不到图纸要求，需解决的重要问题，是如何减小切削力对工件变形的影响。薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。 无论用什么形式加工零件，首先都必须从查看零件图开始。由图看见该薄壁零件加工，容易产生变形，这里不仅装夹不方便，而且所要加工的部位也那难以加工，需要设计一专用薄壁套管、护轴。 广州数控980TD 编程操作说明书 第一篇 编程说明 第一章：编程基础 GSK980TD 简介 广州数控研制的新一代普及型车床CNC GSK980TD 是 GSK980TA 的升级产品，采用了32位高性能CPU 和超大规模可编程器件FPGA ，运用实时多任务控制技术和硬件插补技术，实现μm 级精度运动控制和PLC 逻辑控制。 技术规格一览表 运动控制 控制轴：2轴（X 、Z ）；同时控制轴（插补轴）：2轴 （X 、Z ） 插补功能：X 、Z 二轴直线、圆弧插补 位置指令范围：～；最小指令单位： 机床数控系统和数控机床 数控机床是由机床数控系统（Numerical Control Systems of machine tools）、机械、电气控制、液压、气动、润滑、冷却等子系统（部件）构成的机电一体化产品，机床数控系统是数控机床的控制核心。机控系统由控制装置（Computer Numerical Controler简称CNC）、伺服（或步进）电机驱动单元、伺服（或步进）电机等构成。 数控机床的工作原理：根据加工工艺要求编写加工程序（以下简称程序）并输入CNC，CNC加工程序向伺服（或步进）电机驱动单元发出运动控制指令，伺服（或步进）电机通过机械传动构完成机床的进给运程序中的主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等逻辑控制指令由CNC传送给机床电气控制系统，由机床电气控制系统完成按钮、开关、指示灯、继电 器、接触器等输入输出器件的控制。目前，机床电气控制通常采用可编程逻辑控制器（Programable Logic Controler 简称PLC），PLC具有体积小、应用方便、可靠性高等优点。由此可见，运动控制和逻辑控制是数控机床的主要控制任务。 GSK980TD车床CNC同时具备运动控制和逻辑控制功能，可完成数控车床的二轴运动控制，还具有内置式PLC功能。根据机床的输入、输出控制要求编写PLC程序（梯形图）并下载到GSK980TD，就能实现所需的机床电气控制要求，方便了机床电气设计，也降低了数控机床成本。 实现GSK980TD车床CNC控制功能的软件分为系统软件（以下简称NC）和PLC软件（以下简称PLC）二个模块，NC模块完成显示、通讯、编辑、译码、插补、加减速等控制，PLC模块完成梯形图解释、执行和输入输出处理。 编程基本知识 1、坐标轴定义 数控车床示意图 GSK980TD使用X轴、Z轴组成的直角坐标系，X轴与主轴轴线垂直，Z轴与主轴轴线方向平行，接近工件的方向为负方向，离开工件的方向为正方向。 按刀座与机床主轴的相对位置划分，数控车床有前刀座 CA6140车床数控改造设计说明书 目录 1.绪论 (1) 2.设计要求 (3) 2.1总体方案设计要求 (3) 2.2设计参数 (4) 2.3.其它要求 (4) 3.进给伺服系统机械部分设计与计算 (8) 3.1进给系统机械结构改造设计 (9) 3.2横向进给伺服系统机械部分的计算与选型 (10) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (10) 3.3.3 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤 (14) 3.3.4齿轮有关计算 (16) 3.3.4 (2)横向齿轮及转矩的有关计算 (20) 4.步进电动机的计算与选型 (23) 4.1步进电动机选用的基本原则 (23) 4.2步进电动机的选折 (24) 5.主轴交流伺服电机 (24) 5.1机床主运动电机的确定 (26) 5.2主轴的变速范围 (26) 5.3初选主轴电机的型号 (27) 5.4主轴电机的校核 (27) 6. 微机控制系统硬件电路设计 (28) 6.1控制系统的功能要求 (28) 6.2硬件电路的组成 (28) 6.3设计说明 (31) 7．安装调整中应注意的问题 (31) 7.1滚珠丝杠副的特点 (31) 7.2滚珠丝杠螺母副的选择 (32) 7.3滚珠丝杠螺母副的调整 (32) 7.4联轴器的安装 (32) 7.5主轴脉冲发生器的安装 (32) 结论 (35) 参考文献 (36) 绪论 数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构.较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题。能获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控的应用也受到其他条件限制：（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小企业常是心有力而力不足；（2）目前，各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费；（3）在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需；（4）通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。要较好的解决上述问题，应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置，使其具有一定的自动化能力，以实现额定的加工工艺目标。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。 目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本 数控机床进给系统设计 第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、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。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。 目录 1、前言 (2) 2、控制系统硬件的基本组成 (2) 2.1系统扩展 (2) 2.1.1 8031芯片引脚 (3) 2.1.2 数据存储器的扩展 (6) 2.1.3 数据存储器的扩展 (7) 3、控制系统软件的组成及结构 (9) 3.1 监控程序 (10) 3.1.1 系统初始化 (10) 3.1.2 命令处理循环 (10) 3.1.3 零件加工程序（或作业程序）的输入和编辑 (10) 3.1.4 指令分析执行 (10) 3.1.5 系统自检 (11) 3.2 数控机床控制系统软件的结构 (11) 3.2.1 子程序结构 (12) 3.2.2 主程序加中断程序结构 (12) 3.2.3 中断程序结构 (12) 4 、心会得体 (13) 5 、参考文献 (14) 1 、前言 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控机床控制系统的作用是使数控机床机械系统在程序的控制下自动完成预定的工作，是数控机床的主要组成部分。 2、控制系统硬件的基本组成 数控机床控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。控制系统在使用中的控制对象各不相同，但其硬件的基本组成是一致的。控制系统的硬件基本组成框图如图1所示。 图1 控制系统硬件基本组成框图 在图1中，如果控制系统是开环控制系统，则没有反馈回路，不带检测装置。 以单片机为核心的控制系统大多采用MCS-51系列单片机中的8031芯片单片机，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。 2.1系统扩展 以8031单片机为核心的控制系统必须扩展程序存储器，用以存放程序。同时，单片机内部的数据存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储 轴类零件的数控加工工艺分析与编制 班级 姓名 学号 综合成绩 项目一轴类零件的数控加工工艺分析与编制 零件图 项目一轴类零件的数控加工工艺分析与编制 零件图 任务一、零件图纸的工艺分析 该零件由圆柱、槽、螺纹等表面形成 设计基准径向以轴线为基准，轴向以工件右端面为基准。 未注倒角C1 表面粗糙度为Ra3.2，Ra1.6 工件材料为45钢 任务二、工艺路线的拟定 1、表面加工的方法 粗车---精车 粗车1.5 精车0.5 精度等级 IT7，IT8 表面粗糙度 3.2，1.6 2、毛坯尺寸 ?15mm*145mm 3、工序划分 任务三、机床的选择 零件毛坯尺寸：?35mm*145mm 零件最高精度:IT7，IT8 刀具类型：外圆车刀、螺纹刀 机床：CK6141 机床参数 主电机功率：4000（kw） 刀具数量：4 最大加工长度：1000（mm） 最大加工直径：58（mm） 最大回转直径：224（mm） 精度级：IT6~IT8 卡盘：三爪卡盘 任务四、装夹方案及夹具的选择 通过对刀的方式找基准 径向基准为轴线 轴向基准为工件两端面 夹具为三爪卡盘 任务五、刀具的选择 工件材料：45钢 刀具材料：硬质合金（刀片） P类：精JC215V（黛杰） 粗JC450V 适用加工结构钢、工具钢、耐热钢、铸钢可锻造钢，是钢材连续切削加工首选刀具材料 任务六、刀片规格 外圆车刀 CNMG080404 切槽刀 N123H2-03 50-0004-GF 螺纹刀 R166.0G-16MM01-150 任务五、刀具的选择 工件材料：45钢 刀具材料：硬质合金（刀片） P类：精JC215V（黛杰） 粗JC450V 适用加工结构钢、工具钢、耐热钢、铸钢可锻造钢，是钢材连续切削加工首选刀具材料 任务六、刀片规格 外圆车刀 CNMG080404 切槽刀 N123H2-03 50-0004-GF 螺纹刀 R166.0G-16MM01-150 任务七、切削用量的选择 1.8切削用量选择 Y C K-6032/6036数控车床使用维修说明书 目录 前言 .......................................... 错误!未定义书签。第一章机床特点及性能参数. (2) 1.1机床特点 (2) 4.1 准备工作 4.2 上电试运行 (8) 第五章主轴系统 (9) 5.1 简介 (9) 5.2 主轴系统的机构及调整 (10) 5.2.1 皮带张紧 (10) 5.2.2 主轴调整 (11) 5.3 动力卡盘 (11) 第六章刀架系统 (11) 第十一章机床电气系统 (14) 11.1主要设备简要 (15) 11.2 操作过程： (15) 11.3 安全保护装置： (15) 11.4 维修： (15) 第十二章维护、保养及故障排除 (18) 前言 欢迎您购买我厂产品，成为我厂的用户。 本说明所描述的是您选用的我厂YCK-6032/6036标准型全功能数控车床。该车床结构紧凑，自动化程度高，是一种经济型自动化加工设备，主要用于批量加工各种轴类、套类及盘类零件的外圆、内孔、切槽，尤其适用轴承行业轴承套圈等多工序零件加工。 第一章机床特点及性能参数 1.1机床特点 YCK-6032/6036全功能数控车床是顺应市场要求向用户推荐的优秀产品，该机性能优异，各项指标均达国际水平，具有较高的性价比，可替代同类进口产品。 YCK-6032/6036整机布局紧凑合理，其高转速、高精度和高刚性，为用户在使用中提 本机标准配置为排刀架，刚性好，可靠性高，故障率低，重复定位精度为 0.007mm，相邻刀位移动时间为0.3秒，车、镗、钻、扩、铰等工具可同时安装使用。 另外，本机可选配八工位、十工位、十二工位液压转盘刀塔。 本机进给系统全部由伺服电机（可选配步进电机）直连驱动，刚性、动态特性好，系统的最小设定单位为0.001mm，快速移动速度为X轴15m/min，Z轴15m/min， 太原科技大学数控技术课程设计 学院：机械工程学院 专业：机械电子工程 班级：机电091201班 姓名：崔世君 学号：200912010103 指导教师：贾育秦 时间：2013年1月15号 数控技术课程设计任务书 一、课程设计题目： 设计轴类零件数控加工工艺规程及数控技术仿真 二、课程设计目的： 通过数控加工工艺课程设计，掌握零件的数控加工工艺的编制及加工方法。 三、课程设计内容： 1.毛坯图一张 2.零件图一张 3.机械加工工艺过程卡一张 4.机械加工工序卡四张 5.仿真结果图一张 6.设计说明书一份 班级：机电091201 学生：崔世君 学号：200912010103 指导教师：贾育秦宋建军 教研室主任：贾育秦 目录 一、前言第3页 二、零件图的工艺分析第3页 1.加工内容第4页 2.毛坯的选择第4页 3.定位基准的确定第4页 4.加工顺序的确定第4页 5.加工工序、工步的确定第5页 三、机床的选择第6页 四、刀具的选择第6页 五、夹具的选择第7页 六、量具的选择第7页 七、切削用量的确定第7页 八、机械加工时间的计算第8页 九、编写数控部分程序第9页 十、数控仿真及其结果第10页十一、总结第13页十二、参考文献第14页 一、前言 制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力。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、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。数控技术的广泛应用给传统制造业的生产方式、产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械、机电专业的人才带来新的机遇和挑战。 随着我国综合国力的进一步加强。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心。现如今，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。这就体现了学好数控技术的重要性。 这次课程设计让我们更好的熟悉数控车床、确定加工工艺、学会分析零件、学会简单的程序编程以及数控仿真，为走上工作岗位打下坚实的基础。 二、零件图的工艺分析 YCK-6032/6036 数控车床使用维修说明书 目录 前言 (1) 第一章机床特点及性能参数 (2) 1.1 机床特点 (2) 第二章机床的吊运与安装 (5) 2.1 开箱 (5) 2.2 机床的吊运 (6) 2.3 机床安装 (7) 2.3.1 场地要求 (7) 2.3.2 电源要求 (7) 第三章机床的水平调整 (8) 第四章机床试运行 (9) 4.1 准备工作 (9) 4.2 上电试运行 (9) 第五章主轴系统 (10) 5.1 简介 (10) 5.2 主轴系统的机构及调整 (11) 5.2.1 皮带张紧 (11) 5.2.2 主轴调整 (12) 5.3 动力卡盘 (12) 第六章刀架系统 (13) 第七章进给系统 (13) 第八章液压系统 (14) 8.1 液压系统原理 (14) 8.2 液压油 (15) 第九章润滑系统 (15) 9.1 移动部件的润滑 (15) 9.2 转动部件润滑 (15) 9.3 润滑油 (16) 第十章机车冷却系统及容屑装置 (17) 第十一章机床电气系统 (18) 11.1 主要设备简要 (18) 11.2 操作过程： (18) 11.3 安全保护装置： (19) 11.4 维修： (19) 第十二章维护、保养及故障排除 (24) 欢迎您购买我厂产品，成为我厂的用户 本说明所描述的是您选用的我厂YCK-6032/6036 标准型全功能数控车床。该车床结构紧凑，自动化程度高，是一种经济型自动化加工设备，主要用于批量加工各种轴类、套类及盘类零件的外圆、内孔、切槽，尤其适用轴承行业轴承套圈等多工序零件加工。该机床采用45 °斜床身，流畅 的排屑性能及精确的重复定位功能，可实现一台设备同时完成多道工序，提高了劳动效率，为工厂节省了人力资源，并且尺寸精度大大提高，一次装料可进行多次循环加工，可实现一人操作，看护多台机床。避免了传统车床自动送料车床的二次加工，使得多工序的产品能够一次性加工完成，实现了大批量多品种高精度零件的自动化生产。 第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、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。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 机械工程学院 《数控机床编程》课程设计 题目：“王”字凸台 专业：机械设计制造及其自动 班级：机制1201 姓名：王超 学号：1209331031 成绩： 指导教师：张丽娟 2015年4月25日 . 目录 一、任务书 (1) 二、设计零件 (2) 三、数控加工工艺分析 (4) 四、程序清单 (5) 五、零件加工 (6) 六、设计小结 (7) 七、参考文献 (8) 八、感想 (9) 一、任务书 1.课程设计概述 《数控机床编程》课程设计是机械设计制造及其自动化专业的必修课程之一，它可以提高学生的动手能力，丰富学生的理论知识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。通过《数控机床编程》课程设计的学习，要求学生能够设计常用的轴类零件和型腔壳体类零件，并能够合理的选择卡具和加工设备，独立分析工艺，独立编程及完成其加工。通过数控机床编程课程设计，使学生提高数控机床实际操作和手工编程能力。同时还要求学生掌握数控机床的组成及其控制原理和方法。为以后的工作和学习打下坚实的基础。 2.课程设计目的 通过本次课程设计，掌握数控机床进行机械加工的基本方法，巩固数控加工编制的相关知识，将理论知识与实际工作相结合，并最终达到独立从事数控加工程序编制的工作能力。 3．课程设计任务 根据本任务书相关技术要求，完成零件设计，零件工艺分析，加工工序卡的编制，数控加工程序的编制，最后用HNC-21M数控系统机床加工出所设计的工件。 《数控机床编程》课程设计班级：机械设计制造及其自动化姓名：王超 二、设计零件 我要做的零件是在金属块上刻一个“王”字。由于我是第一次将所学理论用于实践，因此我选择笔画相对较少的“王’字来做。本次编程我打算用顺时钟圆弧指令G02和直线指令G01来刻画这个字。 日照职业技术学院毕业设计（论文） 数控加工工艺 姓名 : 付卫超 院部：机电工程学院 专业：数控设备应用与维护 指导教师：张华忠 班级： 11级数控设备应用与维护二班 2014年05月 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。 本文根据数控机床的特点。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。 关键词工艺分析加工方案进给路线控制尺寸 第1章前言-----------------------------------第2页第2章工艺方案的分析-------------------------第3页 2.1 零件图-------------------------------第3页 2.2 零件图分析---------------------------第3页 2.3 零件技术要求分析---------------------第3页 2.4 确定加工方法-------------------------第3页 2.5 确定加工方案-------------------------第4页第3章工件的装夹-----------------------------第5页 3.1 定位基准的选择-----------------------第5页 3.2 定位基准选择的原则-------------------第5页 3.3 确定零件的定位基准-------------------第5页 3.4 装夹方式的选择-----------------------第5页 3.5 数控车床常用的装夹方式---------------第5页 3.6 确定合理装夹方式---------------------第5页第4章刀具及切削用量-------------------------第6页 4.1 选择数控刀具的原则-------------------第6页 4.2 选择数控车削刀具---------------------第6页 4.3 设置刀点和换刀点---------------------第6页 4.4 确定切削用量-------------------------第7页第5章轴类零件的加工-------------------------第8页 5.1 轴类零件加工工艺分析-----------------第8页 5.2 轴类零件加工工艺---------------------第11页 5.3 加工坐标系设置-----------------------第13页 5.4 保证加工精度方法---------------------第14页 参考文献 ---------------------------------第15页 广州数控980TD编程操作说明书 第一篇编程说明 第一章：编程基础 1.1GSK980TD简介 广州数控研制的新一代普及型车床CNC GSK980TD是GSK980TA的升级产品，采用了32位高性能CPU和超大规模可编程器件FPGA，运用实时多任务控制技术和硬件插补技术，实现μm级精度运动控制和PLC逻辑控制。 技术规格一览表 1.2 机床数控系统和数控机床 数控机床是由机床数控系统（Numerical Control Systems of machine tools）、机械、电气控制、液压、气动、润滑、冷却等子系统（部件）构成的机电一体化产品，机床数控系统是数控机床的控制核心。机控系统由控制装置（Computer Numerical Controler简称CNC）、伺服（或步进）电机驱动单元、伺服（或步进）电机等构成。 数控机床的工作原理：根据加工工艺要求编写加工程序（以下简称程序）并输入CNC，CNC加工程序向伺服（或步进）电机驱动单元发出运动控制指令，伺服（或步进）电机通过机械传动构完成机床的进给运程序中的主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等逻辑控制指令由CNC传送给机床电气控制 系统，由机床电气控制系统完成按钮、开关、指示灯、继电器、接触器等输入输出器件的控制。目前，机床电气控制通常采用可编程逻辑控制器（Programable Logic Controler 简称PLC），PLC具有体积小、应用方便、可靠性高等优点。由此可见，运动控制和逻辑控制是数控机床的主要控制任务。 GSK980TD车床CNC同时具备运动控制和逻辑控制功能，可完成数控车床的二轴运动控制，还具有内置式PLC功能。根据机床的输入、输出控制要求编写PLC程序（梯形图）并下载到GSK980TD，就能实现所需的机床电气控制要求，方便了机床电气设计，也降低了数控机床成本。 实现GSK980TD车床CNC控制功能的软件分为系统软件（以下简称NC）和PLC软件（以下简称PLC）二个模块，NC模块完成显示、通讯、编辑、译码、插补、加减速等控制，PLC模块完成梯形图解释、执行和输入输出处理。 1.3编程基本知识 1、坐标轴定义 数控车床示意图 GSK980TD使用X轴、Z轴组成的直角坐标系，X轴与主轴轴线垂直，Z轴与主轴轴线方向平行，接近工件的方向为负方向，离开工件的方向为正方向。 数控车床设计方案 一、选定题目——数控车床 数控机床的特点 1. 适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件在数控机床上加工不同形状的工件，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件的加工。 2. 加工精度高，生产质量稳定数控机床的脉冲当量普遍可达 0.001mm/p，传动系统和机床机构都具有很高的刚度和热稳定性，进给系统采用间隙措施，并对反向间隙与丝缸螺距误差等由数控系统实现自动补偿，所以加工精度高。 3. 生产率高工件加工所需时间包括机动时间和辅助时间。数控机床能有效的减少这两部分时间。数控机床主轴转速和进给量的调速都比普通机床的范围大，机床刚性好，快速移动和停止采用了加速、减速措施，数控机床更换工件时，不需要调整机床。同一批工件加工质量稳定，无需停机检验，故辅助时间大大减少。 4. 减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床加工是自动进行的工件过程不需要人的干预，加工完毕自动停车，这就使工人的劳动条件大为改善。 5. 良好的经济效益机床价格昂贵，分摊到每个工件的设备费用较大，但是机床可节省许多其他的费用。例如，工件加工前不用划分工序，工件的安装、调整、加工和检验所花费的时间少，特别不用设计制造专用工装夹具，加工精度稳定，减少废品率。 6. 有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别在数控机床上使用计算机控制。 二、主要技术指标 1. 用途:指数控车床的工艺范围，包括加工对象的材料、质量、形状及尺寸等。 2. 生产率：包括加工对象的种类、批量及其所要求生产率。 3. 性能指标：包括加工对象所要求的精度或数控车床的精度、刚度、热变形、噪声等。 4. 主要参数：即确定数控车床的加工空间和主要参数。 5. 驱动方式：数控车床驱动方式分为步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响传动方式的确定。 6. 成本及生产周期：无论是订货还是工厂规划的产品，都将确定成本及生产周期方面的指标。 三、系统方案设计 (一) 数控车床基本组成 1) 数控机床是一种利用数控技术，按照事先编好的程序实现动作的机床，它由程序载体、输入装置、数控装置、伺服系统、位置反馈和机床机械部件组 成。 2) 数控车床结构由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分组成。 3) 数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。详见下图： 目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ 目录 0摘要 (3) 1引言 (6) 第一章设计方案的确定 ............................................. - 5 - 一总体设计方案的确定........................................... - 5 - 二机械部分的设计与计算......................................... - 5 - （一）纵向进给系统的设计选型 .................................. - 5 - (二) 横向进给系统的设计与计算 ................... 错误！未定义书签。第二章步进电动机的选择 ................................ 错误！未定义书签。 一步进电动机选用原则................................. 错误！未定义书签。 二步进电机的选型..................................... 错误！未定义书签。 （一）纵向进给系流步进电机的确定 ................. 错误！未定义书签。 （二）横向进给系流步进电机的确定 ................. 错误！未定义书签。 （三）110BF003型直流步进电机主要技术参数......... 错误！未定义书签。 （四）110BF004型直流步进电机主要技术参数......... 错误！未定义书签。第三章经济型数控系统选型 ................................ 错误！未定义书签。第四章电动刀架的选型 ................................. 错误！未定义书签。第五章编制零件工序及数控程序实例 ...................... 错误！未定义书签。 一机床设计参数的选择................................. 错误！未定义书签。 （一）车床纵向运动由Z向步进电动机控制 ........... 错误！未定义书签。 （二）车床横向运动由X向步时电动机控制 ........... 错误！未定义书签。 二程序设计........................................... 错误！未定义书签。 （一）数控机床参数及约定 ......................... 错误！未定义书签。 (二) 编程参数说明 ................................ 错误！未定义书签。参考文献 ............................................................. - 8 - 体会 .................................................... 错误！未定义书签。 数 控 实 训 报 告 专业：机械制造与自动化 班级： 12级机制二班 姓名：刘 * * 学号：************ 指导教师： 日期：2014年10月11日 前言 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 为了提高我们的就业能力,进一步提高我们的数控技术水平，让我们更清楚更明白更真实地学习数控技术，第八九周我们在学校进行了为期两周的校内实训，两周的学习能使我对数控有进一步的了解，学习到更多实践中数控知识和技术。 关键字：工业生产、机械机电、数控 目录 一．实训目的------------------------------------------------------（3）二．实训意义------------------------------------------------------（3）三．实训过程----------------------------------------------------（4）四．实训图和程序---------------------------------------------（12）五．实训总结-----------------------------------------------------（23）六．刀具卡片-----------------------------------------------------（24）数控车床编程与操作课程设计
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