数控铣床传动系统设计

数控铳床传动系统设计

学院：—机械工程学院—

专业：—机械维修及检测技术教育

班级：= __________________

学号：_________

姓名：

第一章立式数控铣床工作台（X轴）设计 (1)

1.1概述 (1)

1.2设计计算 (2)

1.3滚珠丝杆螺母副的承载能力校验 (12)

1.4传动系统的刚度计算 (14)

1.5驱动电动机的选型与计算 (17)

1.6机械传动系统的动态分析 (20)

1.7机械传动系统的误差计算与分析 (21)

1.8确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (23)

第二章数控机床控制系统设 (25)

2.1设计内容 (25)

总结与体会 (32)

参考文献 (33)

第一章立式数控铳床工作台（X轴）设计

1.1概述

1.1.1技术要求

工作台、工件和夹具的总重量m=860kg （所受的重力W =8600N,其中，工作台的质量m o=460kg （所受的重力W o=4600N ；工作台的最大行程L p=560mm工作台快速移动速度V max=15000 mm min;工作台采用滚动直线导轨，导轨的动摩擦系数u=0.01,静

摩擦系数u0=0.01 ;工作台的定位精度为25um，重复定位精度为18 um；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。

机床采用伺服主轴，额定功率p E=5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径D=100mm主轴转速n=280「/min，切削状况如表2-1所示。

表2-1数控铣床的切削状况

1.1.2总体方案设计

为了满足以上技术要求，采取以下技术方案。

（1）对滚珠丝杠螺母进行预紧；（2）采用伺服电动机驱动；

（3）采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杆直连; （4）采用交流调频主轴电动机，实现主轴的无级变速。

1.2设计计算 1.

2.1主切削力及其切削分力计算

（1）计算主切削力F Z 。

根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削（铣刀直径

D=100m ）时，主轴具有最大扭矩，并能传递主电动机的全部功率。此时，铣刀的切削

速度为

若主传动链的机械效率 m=0.8，按式F z 二m P E 103

可计算主切

削力F Z :

F z

二

103 二 0.8 5.5

10— 2993.20N

1.47

（2）计算各切削分力

根据《数控技术课程设计》表2-1可得工作台纵向切削力F i 、

v J Dn

60 3

3.14 100 10- 280 60

二 1.47m/s

横向切削力F c和垂向切削力F v分别为

F =0.4=一0.4 2993.2N =1197.2N

F c = 0.953, 0.95 2993.2N = 2843.5N

F v = 0.553, 0.55 2993.2N =1646.2N

表1---2 工作台工作载荷与切向铣削力的经验比值

1.2.2导轨摩擦力的计算

（1）按《数控技术课程设计》（2-8a）式计算在切削状态下的导轨摩擦力F.i。

F c、F v---主切削力的横向切削分力（N）和垂向切削分力（N；

W---坐标轴上移动部件的全部重量（包括机床夹具和工件的重量，N）；

J---摩擦系数,对于帖塑导轨，1=0.15 ;对于滚动

直线导轨，」=0.01，本设计为滚动导轨，取=0.01 ；

f g---镶条紧固力（N ,查《数控技术课程设计》表2-3得镶条紧

固力f g =75N ,则

F」=?i(W f g F c F v)

= 0.01 (8600 75 2843.541646.26) =130.901

表2-3镶条紧固力推荐值

（2）按《数控技术课程设计》（2-9a ）式计算在不切削状态下的导轨摩擦力F.0和导轨静摩擦力F0

Fv」°(W f g)二0.01 (8600 75N- 86.7N

F^，0（W f g）二0.01 （8600 75）N 二86.75N

1.2.3计算滚珠丝杆螺母副的轴向负载力

（1）按《数控技术课程设计》（2-10a ）式计算最大轴向负载力

F amax

F amax 二R F — 1197.28 130.90N 二1328.18N

（2）按《数控技术课程设计》（2-11a ）式计算最小轴向负载力

F amin

F amin 二F.0 二86.75N

1.2.4滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算

1）确定滚珠丝杆的导程

根据已知条件，取电动机的最高转速n max = 1500r/min ，贝S 由《数控技术课程设计》（2-16a ）式L o

V max 得: in max

2）计算滚珠丝杆螺母副得平均转速和平均载荷

（1）估算在各种切削方式下滚珠丝杆的轴向载荷。

将强力切削时的轴向载荷定为最大轴向载荷 F amax ，快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷 F amin 。一般切削（粗加工）和精细切削（精加工）时，滚珠丝杆螺母副的轴向载荷 F 2、F 3分别可按下列公式计算：

F 2 二 F amin ' 20%F amax ， F 3二 F amin 5%F amax

并将计算结果填入表2-4

表2-4数控铣床滚珠丝杆的计算

V max

0 -

in max

^000mm = 10mm 1 1500

(2)计算滚珠丝杆螺母副在各种切削方式下的转速n i

n 1=0 =——°.6 _ r / min = 60 r / min L o 10 10_

n2 r / min = 80r /min

L o 0.8

10 10’

v3 1

n3 3 r / min 二100r / min

L。10X0

“4 = V4工15』r / min 工1500 r / min

L°10汇10

(3)计算滚珠丝杆螺母副的平均转速n m

——ni +——n2 +...+ 丄^n n

q1 qq

n m 二

100 1

F23 2——...F n3 n一

10 30 50 10

= ( 60 80 1 00 1 500)/mi n=230/mi n

100 100 100 100

=(1328.18,————352.39 ————153.16,————86.75

(4)按式F m 二3 F13 n1 q1n q2 n q n计算滚珠丝杆螺母

n m 100 n m 100 n m 100

副的平均载荷F m。得

F m = F13 n1 q1F23 n2q2 +.F3 n n q n

n m100 n m100 " n m 100

60 2 30 10 1 00 80 2 30 30 1 00

10 23 53

=405.94N

125确定滚珠丝杆预期的额定动载荷C am

(1)按预定工作时间估算。查表2-5得载荷性质系数仏=1.3。已知初步选择的滚

珠丝杆的精度等级为2级，查表2-6得精度系数

f a =1。查表2-7得可靠性系数f c 二0.44，贝S

C am「60 n m L h

100 f a c

J ------ f--------

V405.94 1.

二3 60 230 20000 N = 7808.88 N

X 3

100 1 0.4

表2-5 载荷性质系数f w

表2-6 精度系数f a

表2-7 可靠性系数f c

(2)因对滚珠丝杆螺母副将实施预紧，所以可估算最大轴向载荷查表2-8得欲加动载荷系数f e二4.5，贝S

C a—f e F ama 二4.5 1328.18 N 二5976.81 N

表2-8欲加动载荷系数f

(3)确定滚珠丝杆预期的额定动载荷C a m

取以上两种结果的最大值，即C am = 7808.88 N

1.2.6按精度要求确定允许的滚珠丝杆的最小螺纹底经d2m

(1 )根据定位精度和重复定位精度的要求估算允许的滚珠丝杆的最大轴向变形。

已知工作台的定位精度为25」m,重复定位精度为18」m,根据

公式:ma^ (1/5 ~ 1/4 )定位精度5和、.max=(1/3~1 /2)重复定位精度以及定位精度和重复定位精度的要求，得

、max2 =(1/5~1/4) 25)m = (5~6.25))m

必max1 = (1/ 3 ~ 1/ 2) 18」m=(6~9)」m ,

取上述计算结果的较小值，即、隔=5皿。

(2)估算允许的滚珠丝杆的最小螺纹底经d2m。

本机床工作台(X)轴滚珠丝杆螺母副的安装方式拟采用两端固定式。滚珠丝杆螺母副的两个固定支承之间的距离为

L=行程+安全行程+2X 余程+螺母长度+支承长度~( 1.2 ~1.4 )行程 + (25?30) L o

L = 1.4 行程 3OL

-(14

560 30 10)mm - 1084mm

又F °=86.75N ,由式得

1.2.7初步确定滚珠丝杆螺母副的规格型号

根据计算所得的L 0、C am 、d 2m ，初步选择FF 型内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杆螺母副FF3210-3,其公称直径d 0、基本导程L 0、额定动载荷C a 和丝杆底径d 2如下：

d 0 =32mm L 0 =10mm

C a

二 25.7kN C am

二 7.81kN

二 27.3 mm d ?” = 5.35 mm

故满足式C a 一 C am ，d 2 一 d 2m 的要求。

1.2.8确定滚珠丝杆螺母副的预紧力

F p

F P

= 1

F amax

= 1

1328.18 N 二 442.73 N

3 3

86.75 1084 \ 5

=5.35mm

=0.039

129计算滚珠丝杆螺母副的目标行程补偿值和预拉伸力

(1)计算目标行程补偿值

(1)按式j = ■ tL u =11. ：tL u lO^mm计算目标行程补偿值门

其中：.t ---目标行程补偿值(mm)；

A t---温度变化值(°C)，一般情况下为2~3°C ；

:---丝杆的线膨胀系数(1/ °C)，一般情况下为11 10」/°C;

L u ---滚珠丝杆副的有效行程(mm)。

已知温度变化值t =2°C，丝杆的线膨胀系数：一11 10?/°C，滚珠丝杆副的有效行程

L u二工作台行程安全行程?

余程?螺母

长度

二(560

100 2 20 146) mm = 846 mm

故二: tL =11 2 846 10 mm二0.02mm

t u t _6

⑵ 按式F =1.8「td2计算滚珠丝杆的预拉伸力F。

已知滚珠丝杆螺纹底径d2 -27.3mm,滚珠丝杆的温度变化值：t =2°C，则t

F =1.81 地=1.81 2 27.32N =2712.86N

1.2.10确定滚珠丝杆螺母副支承用轴承的规格型号

(1)按式F Bmax =F t * F amax计算轴承所承受的最大轴向载荷F Bmax。

F Bmax 二 F F amax = (2712.86 1328.18)N = 3376.95N

2 2

(2) 计算轴承的预紧力F BP

F BP

二〔F Bma”

二 1

3376.95 N =1125.65 N

3 3

(3) 计算轴承的当量轴向载荷F Bam

F Bam

二 F BP

F m

二(1125.65 1405.30)N = 1531.59N

(4) 按式C 二上3

60nL h 计算轴承的基本额定动载荷C 。

100v

已知轴承的工作转速n m =230r/min ,轴承所受的当量轴向载荷

F Bam

二

1531.59

,轴承的基本额定寿命L=20000h 。轴承的径向载荷F r 和

轴向载荷F a 分别为

F r

=F Bam

cos 60 =1531.5 N = 765.80 N

F a

= F Bam sin60 =1531.59

N =1326.40N

F a 1326.40

. __ _ . _

因为F 厂765.80 心：：2.17

，所以查表2-9得，径向系数X=1.9,轴

向系数Y=0.54，故

XF r

YF^ (1.9 765.80 0.54 1326.40N = 2171.28N

、60nL 二 100 2171.28汉丿60汉 230江

20000N = 14136.84 100

表2-9载荷系数

(5)确定滚动轴承的规格型号

由于滚珠丝杆螺母副拟采取预拉伸措施，所以选用60°角接触球轴承组背对背安装。由于滚珠丝杆的螺纹底径d2为27.3mm所以选择轴承的内径d为

25mm

在滚珠丝杆的两个固定端均选择60o角接触球轴承两件一组背对背安装，组成滚珠丝杆的两端固定支承方式。轴承的型号为760205TNI/P4DFB尺寸(内径X 外径X宽度)为

25mM 52mr X 15mm选择脂润滑。该轴承的预载荷能力F BP'为

1250N大于计算所得的轴承预紧力F BP=1125.65N .并在脂润滑状态下的极限转速为2600r/min,等于滚珠丝杆的最高转速

n max =1500r/min，故满足要求。该轴承的额定动载荷为C'=22000N,而该轴承在20000h工作寿命下的基本额定动载荷C=13985.1N,也满足要求。

1.3滚珠丝杆螺母副的承载能力校验

1.3.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验

本工作台的滚珠丝杆支承方式采用预拉伸结构，丝杆始终受拉而不

受压，因此，不存在压杆补稳定问题。

1.3.2滚珠丝杆螺母副临界转速n c 的校验

根据以上的计算可得滚珠丝杆螺母副临界转速的计算长度

L 2=797.5mm 已知弹性模量E =2.似105

MPa ，材料密度

—1

7.8 10‘N/mm 3

，重力加速度 g = 9.8 10‘mm/s 2

，安全系数 g

K i =0.8。查参考文献11 ］表2-44得怎=4.73

滚珠丝杆的最小惯性矩为滚珠丝杆的最小截面积为故可由式

4 4 4

27.3 mm = 27252.12mm

n c*

60 E

得

2 二 L 22J ■/

二

9425.87r / min

本丝杆螺母副的最高转速为1500r min ，远远小于其临界转速，故满足要求。

支撑方式 K 2

f 端固定段自由

0.25 1.875

3.4

3.14

64 /

3.14

2.1 10 27252.12 9.8 10

二 0.8 2 2 汉 3.14 汉

7.8 10 585.0

表2-44 与支撑方式有关的系数

1.3.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验

滚珠丝杆螺母副的寿命，主要是指疲劳寿命。它是指一批尺寸、规格、精度相同的滚珠丝杆在相同的条件下回转时，其中

90%不发

生疲劳剥落的情况下运转的总转速查参考文献11 ］附录A 表A-3得滚珠丝杆的额定动载荷C a =25700N ，运转条件系数f w =1.2，滚珠丝杆的轴向载荷F a

=卩喰=

1328

,18N

,滚珠丝杆

螺母副转速 n = n max =1500r/min ,由式 L = ( C a

汉 106

, L h = —

F a f w

60n

C a .36

25/00

x 369

e L =( ------ )汉 10 =( ----------- )汉10r=4.19汉 10r 得， F a

f w 1328.18 1.2

一般来讲，在设计数控机床时，应保证滚珠丝杆螺母副的总时间寿命L h -20000h 故满足要求。

4 .19

h 二

60 15

46255

数控铣床的工作原理【详述】

数控铣床的工作原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．数控铣床的定义数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。数控铣床分为不带刀库和带刀库两大类，其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。数控铣床加工范围主要包括： 1.平面加工：数控机床铣削平面可以分为对工件的水平面(XY)加工，对工件的正平面(XZ)加工和对工件的侧平面(YZ)加工。只要使用两轴半控制的数控铣床就能完成这样平面的铣削加工。 2.曲面加工：如果铣削复杂的曲面则需要使用三轴甚至更多轴联动的数控铣床。二．数控铣床的组成部分数控铣床的基础件包括：数控铣床的基础件通常是指床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件，其尺寸较大（俗称

大件），“井”构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支撑和导向的作用，因而对基础件的本要求是刚度好。除了基础件，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成： 1、辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 2、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 3、控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 4、机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。 5、进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。三．数控铣床的工作原理数控原理涉及到的内容特别多：如数控系统的总成，结构、机床插补运行的过程、位置反馈检测的过程、原理电机的种类、工作特性等、PLC的工作方式！简言之就是：工作原理是数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。铣床的工作原理如下：

数控铣床课程设计报告书

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：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。

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。

基于PLC的数控车床电气控制系统设计毕业论文_(2)[1]

摘要数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。关键词：PLC控制，数控车床，梯形图

目录第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11)

数控机床控制系统

习题1-2 数控机床控制系统一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 1. （）主轴（spindle ）转速控制，刀具（tool ）自动交换控制属于数控系统的辅助功能。 2. （）数控系统的主要功能是控制运动坐标的位移及速度。 3. （）轮廓控制数控系统控制的轨迹一般为与某一坐标轴(axis)相平行的直线。 4. （）直线控制数控系统可控制任意斜率的直线轨迹。 5. （）开环控制数控系统无反馈（feedback ）回路。 6. （）配置SINUMERIK 802S 数控系统的数控机床采用步进电动机作为驱动元件。 7. （）闭环控制数控系统的控制精度(accuracy)高于开环控制数控系统的控制精度。 8. （）全闭环控制数控系统不仅具有稳定的控制特性，而且控制精度高。 9. （）半闭环控制数控机床安装有直线位移检测装置。 10. （）机床工作台（table ）的移动是由数控装置发出位置控制命令和速度控制命令而实现的。 11. （）刀具（tool ）按程序正确移动是按照数控装置发出的开关命令实现的。 12. （）机床主轴（spindle ）的起动与停止是根据CNC 发出的开关命令，由PLC 完成的。 13. （）CNC 中位置调节器是用模拟调节器。 14. （）在双环进给轴控制器中，转速调节器的输入是位置调节器的输出。 15. （）穿孔纸带（tape ）是控制介质的一种。 16. （）软盘属于输出装置。 17. （）M 功能指令被传送至PLC-CPU ，用PLC 程序来实现M 功能。图1-2-1 数控机床控制方式

18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC 控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 28.（）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。 29.（）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。二. 填充，以完成下列各表述。 1.只有在位置偏差（跟随误差）为时，工作台才停止在要求的位置上。 2.半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过传动机构，将角度转换成工作台的直线位移。 3.开环伺服系统主要特征是系统内没有装置，通常使用为伺服执行机构。 4.辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的指令信号，主要控制装置是。 5.数控机床控制系统包括了、、、、、。 6. 进给伺服系统是以为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 7. 闭环和半闭环控制是基于原理工作的。 8. 数控机床的基本组成包括、、、、、以及机床本体。图1-2-2 HAAS立式加工中心

数控铣床简介(DOC)

数控铣床数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有很大区别。主要系统描述主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。

控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统、排屑和防护等装置。机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架数控铣床的特点 1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。 2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。 3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 4、加工精度高、加工质量稳定可靠。 5、生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。

6、生产效率高。 7、从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状况下，还要求有良好的红硬性。数控铣床的基本结构数控铣床形式多样，下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。该机床由6个主要部分组成．即床身部分，铣头部分，工作台部分，横进给部分，升降台部分，冷却、润滑部分。(1)床身床身内部布局合理，具有良好的刚性，底座上设有4个调节螺栓，便于机床进行水平调整，切削液储液褴设在机床座内部。

数控铣床控制系统设计

控制系统课程项目设计说明书项目名称：数控铣床控制系统设计系别：机械电子工程系专业：机械设计制造及其自动化姓名：city 学号：09128888 组员：学号：学号：指导教师：陈少波

完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)

2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套

1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统

虚拟轴数控机床的仿三轴控制(1)

虚拟轴数控机床的仿三轴控制刖言虚拟轴数控机床的出现被认为是本世纪最具革命性的机床设计突破。如果充分发挥这种新型机床在结构上的优势，就有可能为大幅度地提高机床的性能开辟一条新途径。通过分析发现：对于一般直接基于 Stewart平台原理的虚拟轴机床，其旋转坐标的合理运动范围比常规五坐标数控机床要小得多（通常只有20?30度，而五坐标机床可以达到 90度以上），并且随着旋转角的加大将大幅度地减少机床的有效工作空间。虽然复合结构可以扩大转角范围，但结构复杂，难以保证高刚度，因此，普通虚拟轴机床不太适合加工大范围、多坐标运动的零件。但从另一个角度看，在实际生产中需要多坐标加工的复杂零件毕竟是少数，而占主导地位的还是普通常规零件的加工。因此，研究如何利用虚拟轴机床的结构特点，在常规零件的咼速、咼效加工上发挥其优势，将更具有实际意义。虚拟轴机床仿三轴控制方法的基本思想是，模仿现有的三坐标数控机床的控制方法，对虚拟轴机床的六自由度运动进行控制，从外特性上看，使得虚拟轴机床和常规三坐标数控机床等效。这样，不仅现有各种成熟的三坐标自动编程系统可直接用于六自由度的虚拟轴机床，而且通过仿三轴控制可使主轴单元仅进行平移运动，大幅度扩大了虚拟轴机床的工作空间，使其发挥更大的作用。此外，通过仿三轴控制，还可有效地减少控制系统的复杂性，从而显著降低机床的成本，有利于这种新型机床在较大范围内推广应用。

2虚拟轴机床进行常规加工的优势为虚拟轴机床的一种典型结构，该结构可归结为一种所谓的六杆平台结构”其具体含义是，将六根可变长度驱动杆（简称驱动杆）的一端固定于静平台（如地基或机床框架）上，驱动杆的另一端与动平台联接，即与主轴单元相联接。这样，调节六驱动杆的长度，可使主轴和刀具相对于工件作所要求的进给运动。通过控制系统对进给运动进行精确控制，即可加工出符合要求的工件。图1虚拟轴机床的基本结构鉴于虚拟轴机床具有常规数控机床无可比拟的优点，而这些优点正是实现高速、高精度加工所必需的，因此将其作为常规零件的高效加工设备，以最大限度地发挥其优势。 3仿三轴控制的基本原理由于虚拟轴机床中不存在沿固定方向导向的导轨，数控加工所需的刀具运动轴X、Y、Z等并不真正存在，因此，即使仅需获得三维刀具运动（姿态恒定仅位置变化），也必需对动平台进行六自由度控制。仿三轴控制方法是根据虚拟轴机床的结构特点所提出的模拟常规三坐标数控机床的一种控制方法。其出发点是：用虚拟轴机床加工常规零件时，装于主轴中的刀具仅需作三维平移运动，其姿态为固定值。这样，虽然与动平台固联的主轴单元有六个运动自由度，但涉及实时计算的仅为三个平移自由度。为此本文用刀具球心或端面中心在机床坐标系中的坐标Xm、Ym、Zm表示刀具位置，并通过三坐标插补算法实时计算其位移量。同时，建立一原点位于刀具球心或端面中心的

数控铣床加工工艺设计

学号09131050701215 中南大学现代远程教育毕业论文论文题目数控铣床加工工艺设计姓名武亚玲专业机械设计制造及其自动化层次专升本入学时间 2009秋管理中心重庆直属管理中心学习中心重庆直属学习中心指导教师李恩 2011年10月10日

目录第一章前言 (1) 第二章数控加工工艺设计主要内容 (2) 2.1数控加工工艺内容的选择 (2) 2.1.1数控加工的内容 (2) 2.1.2适于数控加工的内容 (2) 2.2 数控加工工艺性分析 (3) 2.2.1标注应符合数控加工的特点 (3) 2.2.2几何要素的条件应完整、准确 (3) 2.2.3定位基准可靠 (3) 2.2.4统一几何类型及尺寸 (3) 2.3数控加工工艺路线的设计 (3) 2.3.1工序的划分 (4) 2.3.2顺序的安排 (4) 2.3.3数控加工工艺与普通工序的衔接 (4) 第三章数控加工工艺设计方法 (5) 3.1确定走刀路线和安排加工顺序 (5) 3.2确定定位和夹紧方案 (7) 3.3确定刀具与工件的相对位置 (7) 3.3.1对刀点的选择原则 (7) 3.4 确定切削用量 (9) 3.4.1填写数控加工技术文件 (10) 3.4.2数控编程任务书 (10)

3.4.3数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）11 3.4.4数控加工工序卡片 (12) 3.4.5数控加工走刀路线图 (13) 3.5数控刀具卡片 (14) 第四章数控铣床加工的基本特点 (15) 第五章数控铣床刀具的选择 (16) 5.1数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类 (16) 5.1.1对刀具的要求 (16) 5.1.2常用铣刀种类 (17) 5.2孔加工刀具的选用 (17) 5.3铣削加工刀具选用 (18) 结论 (18) 结束语 (18) 参考文献 .......................................... 错误！未定义书签。

数控机床单片机控制系统设计

简易数控机床控制系统设计学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务：设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。总体方案设计一、数控系统硬件电路设计选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示：图1.1 总体设计框图工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计

CE ：片选信号，低电平有效，输入：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 011 D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 719A 010A 19A 28A 37A 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 12 2 G N D 14C E 20 PG M 27V c c 28V p p 1 N C 26 O E 22 2764 输出允许编程逻辑译码输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7

数控机床的分类及典型轴类零件的加工毕业设计论文

目录摘要 (1) 一、绪论 (3) 二、数控机床的组成 (8) 2.1 控制介质 (8) 2.2 数控装置 (9) 2.3 伺服系统 (9) 2.4 机床部分 (9) 三、数控机床的分类 (10) 3.1 按工艺用途分类 (10) 3.2 按加工工艺方法分类 (11) 3.3 按控制控制运动轨迹分类 (12) 3.4 按伺服系统的控制方式分类 (13) 3.5 按数控装置分类 (15) 四、典型轴类零件的加工 (17) 4.1 典型轴类零件的加工工艺分析 (17) 4.1.1 轴类零件加工的工艺路线 (17) 4.1.2 轴类零件的预加工 (17) 4.1.3 轴类零件加工的定位基准和装夹 (18) 4.2 典型轴类零件的加工 (19) 4.2.1 夹具和工件装夹方法的比较 (21) 4.2.2 刀具的选择及对刀点、换刀点的位置 (22) 4.2.3 切削用量的确定 (23) 4.3 短轴数控程序的编写 (28) 五、结束语 (30) 六、参考文献 (31) 附录：轴类零件图 (32)

数控机床的分类及典型轴类零件的加工摘要: 数字控制简称NC，是近代发展起来的用数字化信息进行控制的自动控制技术。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、要求精密复制的零件等。目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。设计一个典型的轴类零件（由圆柱、圆锥、球体、螺纹等要素组成），分析和选择材料、毛坯、设备、刀具；编制加工工艺、加工线路和数控加工程序等。关键词: 数字控制数控机床轴类零件加工数控程序

数控铣床传动系统设计

数控铳床传动系统设计学院：—机械工程学院— 专业：—机械维修及检测技术教育班级：= __________________ 学号：_________ 姓名：

目录第一章立式数控铣床工作台（X轴）设计 (1) 1.1概述 (1) 1.2设计计算 (2) 1.3滚珠丝杆螺母副的承载能力校验 (12) 1.4传动系统的刚度计算 (14) 1.5驱动电动机的选型与计算 (17) 1.6机械传动系统的动态分析 (20) 1.7机械传动系统的误差计算与分析 (21) 1.8确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (23) 第二章数控机床控制系统设 (25) 2.1设计内容 (25) 总结与体会 (32) 参考文献 (33)

第一章立式数控铳床工作台（X轴）设计 1.1概述 1.1.1技术要求工作台、工件和夹具的总重量m=860kg （所受的重力W =8600N,其中，工作台的质量m o=460kg （所受的重力W o=4600N ；工作台的最大行程L p=560mm工作台快速移动速度V max=15000 mm min;工作台采用滚动直线导轨，导轨的动摩擦系数u=0.01,静摩擦系数u0=0.01 ;工作台的定位精度为25um，重复定位精度为18 um；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。机床采用伺服主轴，额定功率p E=5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径D=100mm主轴转速n=280「/min，切削状况如表2-1所示。表2-1数控铣床的切削状况

1.1.2总体方案设计为了满足以上技术要求，采取以下技术方案。（1）对滚珠丝杠螺母进行预紧；（2）采用伺服电动机驱动；（3）采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杆直连; （4）采用交流调频主轴电动机，实现主轴的无级变速。 1.2设计计算 1. 2.1主切削力及其切削分力计算（1）计算主切削力F Z 。根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削（铣刀直径 D=100m ）时，主轴具有最大扭矩，并能传递主电动机的全部功率。此时，铣刀的切削速度为若主传动链的机械效率 m=0.8，按式F z 二m P E 103 可计算主切 v 削力F Z : F z 二 103 二 0.8 5.5 10— 2993.20N V 1.47 （2）计算各切削分力根据《数控技术课程设计》表2-1可得工作台纵向切削力F i 、 v J Dn 60 3 3.14 100 10- 280 60 二 1.47m/s

数控铣床与镗铣加工中心的比较设计方案

数控铣床与镗铣加工中心的比较设计方案姓名：杨精宏学号：201210330320 1.比较思路及整体构想：先通过查阅文献和百度介绍数控铣床的功能特点，典型零件结构，工艺特点，再介绍镗铣加工中心的功能特点，典型零件结构，工艺特点。再通过XKA5750数控立式铣床与SOLON3-1卧式镗铣加工中心的比较，说出它们结构特征，功能特征，总结出两个机床的优缺点。 2.设计整理及调查：对查阅到的资料进行分析，得出想要的资料，再通过资料进行比较说明。 3.通过图文更详细的描述出数控铣床与镗铣加工中心的区别，及各自的特点。 4.数控铣床的主要功能及加工对象：数控铣床用途广泛,不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面和空间等复杂型面，适合于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。 5.卧式镗铣加工中心：可加工较大零件，又可分度回转加工，最适合于零件多工作面的铣、钻、镗、铰、攻丝、两维、三维曲面等多工序加工，具有在一次装夹中完成箱体孔系和平面加工的良好性能，还特别适合于箱体孔的调头镗孔加工，广泛应用于汽车、内燃机、航空航天、家电、通用机械等行业。 6.XKA5750数控立式铣床的典型零件结构：万能铣头部件、工作台纵向传动机构、升降台传动机构及自动平衡机构、数控回转工作台、主轴驱动和进给装置。

7. XKA5750数控铣床的组成： XKA5750数控立式铣床 1-底座2-伺服电动机3、14-行程式限位挡铁4-强电柜5-床身6-横向限位开关7-后壳体8-滑枕9-能铣头10-数控柜11-按钮站12—纵向限位开关13-工作台15-伺服电动机16-升降滑座

数控机床控制系统组成doc

1．数控机床控制系统由哪几部分组成? 答：数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。 2. 进给伺服系统的作用是什么? 答：伺服驱动装置是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。伺服系统的作用就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随进给控制信息，执行机械运动，驱动工作台向指定的位置运动。 3. 数控机床按被控对象运动轨迹分为哪几类? 答：1）点位控制的数控机床点位控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。 2）直线控制的数控机床直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。 3）轮廓控制的数控机床轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。它不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 4. 试简述数控装置的组成。答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。 CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。 5. 数控装置硬件结构是如何分类的？

X-Y型数控铣床工作台的设计

优秀设计图书分类号：密级：毕业设计(论文) 数控铣床X-Y工作台的设计 THE DESIGN OF X-Y TABLE IN MILLING 学生姓名学院名称专业名称指导教师

20**年05月19日摘要 X-Y数控工作台是是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。关键词X-Y数控工作台；伺服电动机；数控车床

Abstract CNC XY table are mean to each along X and Y to move to the table, electromechanical integration equipment, many basic components, such as vertical CNC lathe - lateral feed body,CNC milling and CNC drilling machine XY work Taiwan, laser processing equipment, workstations, electronic components surface mount equipment. Modular CNC XY table, usually by rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and the servo motor and other component parts. One servo motor to drive the ball screw actuator to do, the ball screw drive and work platform slide rail movement, complete table in the X, Y direction of the straight line movement. Guideways, ball screw pair and servo motors etc., shall be standardized by the specialized manufacturers, design can be selected only according to work load. Control system as needed, you can select a computer using a standard job control, you can design a dedicated computer control system. Keywords XY table servo system CNC machine tools

典型数控铣床的设计

数控铣床的主传动系统设计 1. 主传动系统变速方式交流变频无级调速主轴电机使数控机床主传动实现了无级调速，解决了直流电机长期运转产生整流火花和电刷磨损的难题。数控机床的主运动要求有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。为了适应各种工件和各种工件材料的要求，数控铣床调速范围应进一步扩大。为了确保低速时的扭矩，有的数控机床在交流电机无级变速的基础上配以齿轮变速。对于通用型数控铣床，要求主轴变速范围200~100≥np R ，恒功率区的变速范围尽量大，当主轴最低转速拟定后，主轴的计算转速应较低，以满足低速大转矩的切削加工要求。实现这些功能应在交流无级调速主轴电机后串联分级变速机构，以扩大电机的恒功率区变速范围。如果分级变速机构设计得不合适，则须选用较大功率的电机。原因是电机在恒转矩区运行时，应保证主轴在最低转速切削时有足够大的功率；主轴在恒功率区工作时，有些系统会出现功率缺口，为了在缺口低谷处功率能保证传递全部功率，只有选择额定功率较大的电机给予补偿。 2. 串联分级变速机构的主传动系统设计（1）分级变速机构设计分级变速机构级数Z 主要取决于主轴要求的恒功率变速范围np R 、电机的恒功率变速范围dp R 和分级变速机构的变速范围f R ，同时还和机构的复杂程度和主轴是否允许有功率缺口有关，常用的级数Z ＝2、3、4。 ① 假设Z ＝2，传动比为1i 、2i ，且21i i >，则级数比f R i i ==21/?，要使主轴转速连续，功率无缺口的条件是dp R ≤? (即dp f R R <)，这与要求主轴的恒功率区变速范围np R 尽量大，相矛盾，使得主轴转速不连续，功率有缺口，如图8-15（a ）所示。由图8-15（a ）可以看出，采用一个Z ＝2的变速机构(即Ⅱ轴为主轴)时，只有级数比dp R ≤?时，主轴的恒功率区转速连续，但主轴np R 很小，不能满足机床要求。若再增加一个Z ＝2的传动组，(如图8-15（a ）中Ⅱ—Ⅲ轴)，主轴为第Ⅲ轴，则 np R 扩大范围很宽，但要经常

数控铣床PLC控制系统

第1章前言数控铣床由机械部分和电气部分组成，两者紧密结合起来从而达到人们所需要的东西。其中机械部分包括底座，支架，三轴导轨以及外部板金组成，它是电气部分的控制对象，而电气部分是机械部分的动力而后实现手段，两者是按照各自的性质以及人们的需要而相互匹配而成的，而机械部分是又人们为了实现某一功能目的而设计的，电控部分是人们根据已经设计好的机械原件而对此进行科学系统的匹配，从性能，效率，质量以及经济方面综合考虑而实现的一个最优设计！一台数控机床由以下部分组成 X轴马达 1个 Y轴马达 1个 Z轴马达 1个主轴马达 1个 X轴伺服器 1个 Y轴伺服器 1个 Z轴伺服器 1个主轴伺服器 1个主机 1个显示器 1块操作面板 1块打油器 1个冷却机 1台空气过滤器 1个三十千瓦变压器 1台九百瓦变压器 1个 24伏直流稳压器 2个 I/O板 1块

PCB板 1个行程开关 3个热交换器 1个电磁阀 1套总电源开关 1个接触器 6个热继电器 3个打刀汽缸 1个继电器多个一台数控机床由上面的各部分合理的安装在机床支架的各个位置。其中马达，伺服器以及变压器的各自电压电流一定要相互匹配。本课程设计的思路是将各部分的主线路按照某以要求先连接起来，再根据主线路之间的特点和关系以及各组成部分的连接和制约与工作的要求，合理准确的设计出控制线路的梯形图，然后根据所编的梯形图写出指令表（或者在PLC软件上将梯形图直接转化为指令表）。计算输入输出点的个数，从而确定选择所用PLC的型号，最后画出PLC的外部接线图。从功能上分，可以分为机械部分，电控部分，伺服部分以及冷却机部分，下面分别介绍。 1.1机械部分数控机床是一种高精密机器，它对机械部分要求非常严格，所以每一道工序必须确保在一定的精度范围内，机械部分包括支架，底座，工作台，三轴导轨防护挡板，控制箱以及配电盘，其中三轴导轨，工作台，主轴部分是机械部分以及整个铣床中工艺要求最高的部分，它要求X，Y，Z三轴导轨，要求相互垂直，且端面要求非常平滑，确保精度，减少摩擦。主轴夹刀的地方与加工工件直接相连，对其工艺要求更加高。由于机械部分容易发生弹性形变一般用肉眼是看不出来的。但对于要求如此高精度的机床来说这样的形变是不允许的，所以必须考虑用弹性形变非常小的钢制材料来做其导轨及工作台，且保证底座水平。 1.2 电控部分电气部分是为机械部分提供动力并保障其安全，高效，稳定及准确可靠运行，

机械机床毕业设计66XK5040数控立式铣床及控制系统设计

200 届毕业设计说明书题目院(系)、部：机械工程系学生姓名：指导教师：职称教授专业：机械设计制造极其自动化班级：机完成时间：

摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。可实用于加工精度较高的场合。关键词数控技术；立式铣床；设计 ABSTRACT The numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement . This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling

习题1 数控机床控制系统

16.（）软盘属于输出装置。 17.（）M功能指令被传送至PLC-CPU，用PLC程序来实现M功能。 18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC 控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 28.（）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。 29.（）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。二. 填充，以完成下列各表述。 1.只有在位置偏差（跟随误差）为时，工作台才停止在要求的位置上。 2.半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过传动机构，将角度转换成工作台的直线位移。 3.开环伺服系统主要特征是系统内没有装置，通常使用为伺服执行机构。 4.辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的指令信号，主要控制装置是。 5.数控机床控制系统包括了、、、、、。 6. 进给伺服系统是以为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 7. 闭环和半闭环控制是基于原理工作的。 8. 数控机床的基本组成包括、、、、、以及机床本体。