立式数控铣床进给传动系统设计
立式数控铣床工作台(X轴)进给传动系统的设计
设计题目：立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统的设计摘要制造业是国民经济和国防建设的基础性产业，先进制造技术是振兴传统技术是振兴制造业的技术支撑和发展趋势，是直接创造社会财富的主要手段，谁掌握先进制造技术，谁就能够占领市场。
而数控技术是先进制造技术的基础技术和共性技术，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。
我国数控技术及产业尽管在改革开放后取得了显著的成就，开发出了具有自主知识产权的数控平台，即以PC为基础的总线式、模块化、开放型的单处理器平台，开发出了具有自主知识产权的基本系统，也研制成功了并联运动机床，但是我过的数控技术及产业与发达国家相比仍然有比较大的差距，其原因是多方面的，但是最重要的是数控人才匮乏。
关键词：数控技术AbstractManufacturing industry is the foundation of the national economy and national defense industry, advanced manufacturing technology is the revitalization of traditional technology is the revitalization of technical support and development trend of the manufacturing industry, is the main means to create social wealth, who master the advanced manufacturing technology, who will be able to occupy the market. Numerical control technology is the basic technology and common technology of advanced manufacturing technology, which has become one of the important signs to measure the level of a country's manufacturing industry.China's CNC technology and industry even after the reform and opening up has made remarkable achievements, the development of the NC platform with independent intellectual property rights, which is based on PC bus modular open type single processor platform, developed the basic system with independent intellectual property rights, also developed a parallel motion but I have the machine tool, numerical control technology and industry compared with the developed countries is still a relatively large gap, its reason is iKey words: numerical control technology目录第1章概述 (3)1.2 总体方案设计 (3)第二章设计计算 (3)2.1 主切削力及其切削分力计算 (3)2.2 导轨摩擦力的计算 (3)2.3 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (3)2.4 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (3)第3章工作台部件的装配图设计 (3)第4章滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (3)4.1 滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验 (3)4.2 滚珠丝杠螺母副临界转速c n的校验 (3)4.3. 滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 (3)第5章计算机械传动系统的刚度 (3)5.1 机械传动系统的刚度计算 (3)5.2 滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算 (3)第6章. 驱动电动机的选型与计算 (3)6.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 (3)6.2 计算折算到电机轴上的负载力矩 (3)6.3 计算坐标轴折算到电机轴上的各种所需的力矩 (3)6.4. 选择驱动电机的型号 (3)参考文献 (3)第1章概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总重量m=1500kg （所受的重力W=14700N ），其中，工作台的质量0m =510kg （所受的重力0W =5000N ）；工作台的最大行程p L =600mm ；工作台快速移动速度m ax V =15000mm/min ；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数u=0.15,静摩擦系数µ0=0.2；工作台的定位精度为30um ，重复定位精度为20um ；机床的工作寿命为20000h 。
ZXK-7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计
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。
本次设计通过对现有数控钻铣床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。
这一点在论文会得以体现。
本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。
控制系统采用MCS-51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计。
论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。
关键词：数控技术滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展ABSTRACTThe 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 design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction ,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.Keywords:Numerical control technology、Ball bearing thread haulm、The step by step electromotor、The enlarge for SCM system目录第1章机床总体布局设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1机床总体尺寸参数的选定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2机床主要部件及其运动方式的选定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1 主运动的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.2 进给运动的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.3 数字控制的实现.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.4机床其它零部件的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3机床总体布局的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第2章主运动的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1议定转速图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.1确定结构式和结构网式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2拟定转速图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1.3确定各齿轮的齿数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.1.4传动系统图的拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.2主传动主要零件的强度计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.2.1电动机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.2.2齿轮传动的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.3轴的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.3.1各传动轴轴径的估算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.3.2各轴段长度值的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.3.3轴的刚度与强度校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.4离合器的选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27第3章进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．273.1垂直进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．273.1.1脉冲当量和传动比的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．283.1.2滚珠丝杠设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293.1.3步进电机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．333.1.4滚珠丝杆副的预紧方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．343.1.5齿轮传动消隙．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.2横向进给系统的设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.2.1脉冲当量和传动比的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.2.2滚珠丝杠设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．373.2.3步进电机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38第4章控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．394.1控制系统总体方案的拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．394.2总控制系统硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．404.2.1单片机的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．404.2.2系统的扩展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．434.2.3键盘、显示器接口设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．484.2.4步进电机控制电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．504.2.5光电隔离电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．534.2.6其它接口电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3部分控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3.1直线圆弧插补程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3.2直线插补程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.3.3圆弧插补程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．554.4控制系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．594.4.1步进电机控制程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．594.4.2 LED动态显示接口程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66科技译文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．实习报告．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第1章机床总体布局设计1.1 机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度³长度 400³1600mm主轴锥孔 7∶24工作台最大纵向行程 300mm工作台最大横向行程 375mm主轴箱最大垂直行程 400mm主轴转速级数 12级主轴转速范围 30~1500r/minX、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0KW主轴电动机转速 1440r/min机床外形尺寸（长³宽³高） 150³1200³2300mm机床净重 500Kg1.2 机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1 主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。
x5032立式铣床进给系统改造定稿大学论文
学号2011040191037密级武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) X5032立式铣床进给传动系统改造院(系)名称：专业名称：学生姓名：指导教师：二〇一六年五月八日郑重声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。
除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。
论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。
本人签名：日期：摘要数控机床是当代机械制造业中实现机电一体化先进设备的代表。
伴随着先进制造业的发展，旧机床的数控化改造，尤其是普通机床数控化改造早已成为摆在我们面前迫切而艰巨的任务。
本课题是对X5032铣床进给系统的数控改造方案，在数控技术的历史、现状和发展的基础之上，通过对X5032旧机床的分析，结合机床改造的思路，提出了数控化改造的方案。
主要是针对机械部分进行改造，即对丝杠、驱动元件步进电机和减速齿轮的改造。
改造后的铣床不仅能加工平面、铣削键槽、等简单的零件外，还能加工形状复杂（如圆弧面加工、斜面及凸轮等）的零件，具有精度高、效率高及加工产品范围广等特点。
机床经过改造后，可以凸显机床强大的工作能力和深度的可靠性，加工精度和生产率同时有较大的提高，给企业提供一条切实可行的路径。
[关键词]数控改造；进给传动；X5032铣床目录第一章引言 (1)1.1数控机床的发展简史 (1)1.2数控机床发展趋势 (1)1.2.1高速性、高效性、高精度、高可靠性 (1)1.2.3开放性 (3)1.3课题背景、意义 (3)1.4研究目标 (4)第二章机械传动系统的改造设计 (5)2.1机械传动系统改造设计方案 (5)2.1.1改造设计任务 (5)2.1.2总体方案设计的确定 (5)2.2机械传动系统改造设计与计算 (6)2.2.1已知条件 (6)2.2.2进给系统计算，设计 (8)2.2.2.1纵向（X向）设计计算 (8)2.2.2.2横向（Y向）设计计算 (20)2.3数控铣床的导轨 (28)第三章数控机床控制方式选择 (31)3.1步进电机的开环控制 (31)3.1.1步进电机的工作原理 (31)3.1.2开环控制系统构成 (31)3.2数控机床开环系统速度计算 (32)第四章结论与展望 (32)第五章致谢 (33)参考文献 (35)第一章引言1.1数控机床的发展简史从第一台电子计算机诞生开始，美国北密执安的小型飞机承包商帕尔森斯公为了制造飞机机翼轮廓的板状样板，提出了采用数字控制技术进行加工的思路，1949年由帕尔森斯企业与美国麻省理工学院伺服机构研究院合作开始从事数控机床的研制工作，1952年，研究出第一台实验性数控系统，并把它安装在一台立式铣床上，成为全球第一台数控机床，完美实现了同时控制三轴的运动。
课程设计数控立式铣床XY工作台机电系统设计说明书
《机电一体化》课程设计数控立式铳床XY工作台机电系统设计院系:汽车学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机电一班组长:雷博文组员：金亮、黄明亮、夏佳、熊秀成指导教师：蒋强目录一、设计目的 (3)二、设计任务 (3)三．总体方案的确定 (4)1、机械传动部件的选择..................................... ••:•. (3)(1) 导轨副的选用 (4)(2) 伺服电动机的选用 (4)(3) 工作台的选用 (4)2、................................................................. 控制系统的设计.. (4)3、................................................................. 绘制总体方案图.. (5)四、.......................................... 直线伺服电机的计算与选型51、.............................................. 导轨上移动部件的重量42、...................................................... 铣削力的计算43、........................................................ 载荷的计算74、............................................................ 初选型号75、............................................ 直线伺服电机可用性验算8五、........................................... 直线滚动导轨副的计算与选型81、直线滚动导轨选择理由 (8)2、直线导轨额定寿命L 的计算和选型 (10)3、光栅尺的选择 (11)4、工作台的选型 (12)六、PLC选型 (13)七、....................................................... 伺服放大器选型18八、控制系统硬件电路设计 (20)结束语 (21)参考文献 (22)一、设计目的课程设计是一个很重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1) 通过本设计，使学生全面地，系统地了解和掌握数控机床得基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
数控机床进给传动系统
数控机床进给传动系统一．进给传动体系图纵向和横向进给传动体系图二．体系图的重要构造和功用电念头：1. 步进电念头步进电念头是一种将电脉冲旌旗灯号转换成机械角位移的驱动元件。
步进电念头是一种特别的电念头，一般电念头通电后都是持续迁移转变的，而步进电念头则有定位与运转两种状况。
当有一个电脉冲输入时，步进电念头就反转展转一个固定的角度，这角度称为步距角，一个步距角就是一步，所以这种电念头称为步进电念头。
又因为它输入的是脉冲电流，也称作脉冲电念头。
当电脉冲持续赓续地输入，步进电念头便跟随脉冲一步一步地迁移转变，步进电念头的角位移量和输入的脉冲个数严格成正比例，在时光上与输入脉冲同步。
是以，只需控制输入脉冲的数量、频率及电念头绕组的通电次序，便可获得所需转角、转速和偏向。
在无脉冲输入时，步进电念头的转子保持原有地位，处于定位状况。
步进电念头的调速范围广、惯量小、灵敏度高、输出转角可以或许控制，并且有必定的精度，常用作开环进给伺服体系的驱动元件。
与闭坏体系比拟，它没有地位速度反馈回路，控制体系简单，成本大年夜大年夜降低，与机床配接轻易，应用便利，因而在对精度、速度请求不十分高的中小型数控机床上获得了广泛地应用。
2. 直流伺服电念头因为数控机床对进给伺服驱动装配的请求较高，而直流电念头具有优胜的调速特点，是以在半闭坏、闭坏伺服控制体系中，获得较广泛地应用。
直流进给伺服电念头就其工作道理来说，固然与通俗直流电念头雷同。
然而，因为机械加工的特别请求，一般的直流电念头是不克不及知足须要的。
起首，一般直流电念头转子的迁移转变惯量过大年夜，而其输出转矩则相对较小。
如许，它的动态特点就比较差，尤其在低速运转前提下，这个缺点就更凸起。
在进给伺服机构中应用的是经由改进构造，进步其特点的大年夜功率直流伺服电念头，重要有以下两种类型：（1）小惯量直流电念头。
重要构造特点是其转子的迁移转变惯量尽可能小，是以在构造上与通俗电念头的最大年夜不合是转子做成细长形且滑腻无槽。
立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台--课程设计
攀枝花学院Panzhihua University课程设计（说明书）立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台院（系）：机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：二班学生姓名：学号:指导老师：职称：教授2016 年12月18 日攀枝花学院课程设计（说明书）课程设计任务书攀枝花学院本科学生课程设计任务书摘要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。
载实1}通过该实验使同学们深刻了解所使用的可逆寄存器微分@SFTR指令和可逆寄存器SFTR指令的共同点都是具有控制数据左、右移动功能;而其不同处是应该注意到使用可逆寄存器SFTR指令时，要加前沿微分DIFU( 013)指令而可逆寄存器微分@SFTR是不需要的。
实验所用的电动机容量为0. 25kW，采用直接启矶3台电动机每台可逆顺序启动的时间间隔为2秋3台电动机首先正转顺序启动，启动结束转为正常运布录正常运行的时间定为10秒，停止时间定为5秋3台电动机再反转顺序启动，启动结束转为正常运布录正常运行的时间定为10秒，停止时间定为5秋实验要求按照上述顺序反复运标实验所使用的PLC为OMRON- CPM2A-CDR- A型机关键词X-Y数控工作台，数控铣床AbstractCNC 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 ，CNC milling tools目录摘要 (I)Abstract (II)1 设计任务 (1)2 设计主要步骤 (2)2.1 确定设计总方案 (2)2.1.1 机械传动部件的选择 (2)2.2.2 控制系统的设计 (3)3 机械传动部件的计算与选型 (4)3.1工作台外形尺寸及重量初步估算 (4)3..2 计算切削力 (5)3.3 直线滚动导轨副的计算与选型 (6)3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (6)4 步进电动机的计算与选型 (9)4.1步进电机的相关计算及校核 (9)4.1.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 (9)4.1.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 (10)4.1.3最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 (11)4.1.4步进电动机最大静转矩的选定 (11)4.1.5步进电动机的性能校核 (11)4.2步进电动机驱动电源的选用 (13)4.3确定联轴器的型号 (14)4.4增量式旋转编码器的选用 (14)5 电气原理图设计 (15)5.1典型数控工作台电气原理 (15)5.2单片机的选择 (15)5.3外部程序存储器的扩展 (16)5.4外部数据存储器的扩展 (16)5.5 I/O口扩展电路 (16)5.6 显示器接口设计 (16)5.7 键盘接口电路设计 (17)5.8 步进电机的接口电路设计 (17)6 工作台控制系统的设计 (18)6.1 进给控制原理框图 (18)6.2驱动系统 (18)6.3 步进电机驱动电路和工作原理 (18)6.4 驱动电路的时间常数 (19)6.5 电源电路的确定 (20)6.6 元器件的确定 (20)7 机械部分装配图的绘制 (22)总结 (23)参考文献 (24)1 设计任务题目：立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台设计任务：设计一种供立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台，平台的主要参数如下：1 最大铣削宽度13mm2最大背吃刀量7mm3工作台进给最大移动速度V xf=V yf=550mm/min4工作台空载最大移动速度V x0=V y0=3500mm/min5加工范围300mmX330mm6工作台面尺寸280mmX320mm7定位精度取±0.012 设计主要步骤2.1 确定设计总方案2.1.1 机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的数控铣床X-Y工作台，是轻型立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。
ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计
目录目录 (1)1.1机床总体尺寸参数的选定 (3)1.2机床主要部件及其运动方式的选定 (3)1.2.1 主运动的实现 (3)1.2.2 进给运动的实现 (3)1.2.3 数字控制的实现 (3)1.2.4 机床其它零部件的选择 (3)1.3机床总体布局的确定 (3)第2章主传动的设计 (5)2.1定转速图 (5)2.1.1 确定结构式和结构网式 (5)2.1.2 拟定转速图 (6)2.1.3 确定各齿轮的齿数 (8)2.1.4 传动系统图的拟定 (9)2.2主传动主要零件的强度计算 (10)2.2.1电动机的选择 (10)2.2.2齿轮传动的设计计算 (11)2.3轴的设计计算 (14)2.3.1 各传动轴轴径的估算 (14)2.3.2 各轴段长度值的确定 (16)2.3.3 轴的刚度与强度校核 (16)第3章进给系统的设计计算 (30)3.1垂直进给系统的设计计算 (30)3.1.1 脉冲当量和传动比的确定 (30)3.1.2滚珠丝杠设计计算 (31)3.1.3 步进电机的选择 (35)3.1.4 滚珠丝杆副的预紧方式 (36)3.2横向进给系统的设计计算 (37)3.2.1 脉冲当量和传动比的确定 (37)3.2.2 滚珠丝杠设计计算 (39)第4章控制系统的设计 (42)4.1控制系统总体方案的拟定 (42)4.2总控制系统硬件电路设计 (42)4.2.1 单片机的设计 (42)4.2.2 系统的扩展 (45)4.2.3 键盘、显示器接口设计 (50)4.2.5 光电隔离电路设计 (55)4.2.6 其它接口电路设计 (56)4.3部分控制程序 (56)4.3.1 直线圆弧插补程序设计 (56)4.3.2 直线插补程序 (56)4.3.3 圆弧插补程序设计 (57)4.4控制系统的软件设计 (61)4.4.1步进电机控制程序设计 (61)4.4.2 LED动态显示接口程序设计 (63)结论 (66)致谢 (67)参考文献 (68)第1章机床总体布局设计1.1 机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度³长度 400³1600mm主轴锥孔 7∶24工作台最大纵向行程 300mm工作台最大横向行程 375mm主轴箱最大垂直行程 400mm主轴转速级数 12级主轴转速范围 30~1500r/minX、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0KW主轴电动机转速 1440r/min机床外形尺寸（长³宽³高） 150³1200³2300mm机床净重 500Kg1.2 机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1 主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。
(完整版)XK5040数控立式铣床进给系统设计
湖南科技大学2007届毕业设计（论文）材料院（系）、部：机电工程学院学生姓名：赵东方指导教师：黄开有教授专业：机械设计制造及其自动化班级： 0301学号: 20031811362007 年 5 月材料清单1、毕业设计（论文)课题任务书2、毕业设计（论文)开题报告3、中期检查表4、指导教师评阅表5、评阅教师评阅表6、答辩及最终成绩评定表7、毕业设计说明书8、附录材料湖南科技大学毕业设计（论文)任务书系(教研室）主任: （签名)年月日学生姓名：赵东方学号： 2003181136 专业: 机械设计制造及其自动化1 设计（论文)题目及专题：XK5040数控立式铣床进给系统设计2 学生设计（论文)时间：自3 月5日开始至 6 月1日止3 设计（论文)所用资源和参考资料:1、陈宏钧主编，《实用机械加工工艺手册》，机械工业出版社，1996.12.2、赵家奇编,《机械制造工艺学课程设计指导书》—2版。
---北京:机械工业出版社，2000.10.3、浦林祥主编,《金属切削机床夹具设计手册》，机械工业出版社，1995.01.01.4、刘文剑主编，《夹具工程师手册》,黑龙江科学技术出版社，1992.01。
01。
5、机械加工工艺装备设计手册编委会编写，《机械加工工艺装备设计手册》，机械工业出版社，1998年6月。
6、徐圣群主编,《简明机械加工工艺手册》，上海科学技术出版社，1991。
2。
7、李云主编，《机械制造及设备指导手册》.-- 北京:机械工业出版社，1997.8。
8、哈尔滨工业大学编，《机械制造工艺设计手册》，哈尔滨工业大学出版社，1981年5月。
9、上海市金属技术协会编，《金属切削手册》,上海科学技术出版社，1994.4年。
10、东北重型机械学院，洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学编写，《机床夹具设计手册》第二版，上海科学技术出版社。
11、李益民主编，《机械制造工艺设计简明手册》,哈尔滨工业大学出版社，1993年4月。
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目录1.概述 (1)1.1技术要求 (1)1.2总体设计方案 (2)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (2)2.1主切削力及其切削分力计算 (2)2.2导轨摩擦力的计算 (3)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (3)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (3)3.工作台部件的装配图设计 (7)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (8)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (8)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (8)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (8)5.计算机械传动系统的刚度 (9)5.1机械传动系统的刚度计算 (9)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (10)6.驱动电动机的选型与计算 (10)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。
(10)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (11)6.3计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (12)6.4选择驱动电动机的型号 (13)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (13)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (13)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (14)8.课程设计总结 (14)9.参考文献 (14)1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg，其中，工作台的质量510kg；工作台的最大行程Lp=600mm;工作台快速移动速度18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数为0.15，静摩擦系数为0.12；工作台的定位精度为30μm，重复定位精度为15μm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。
机床采用主轴伺服电动机，额定功率为5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125mm，主轴转速310r/min。
切削状况如下：数控铣床的切削状况切削方式进给速度时间比例（%）备注强力切削0.610主电动机满功率条件下切削一般切削0.830粗加工精加工切削150精加工快速进给2010空载条件下工作台快速进给1.2总体设计方案为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：（1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。
（2）工作台导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动画面上贴聚四氟乙烯导轨板。
同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴膜。
（3）对滚珠丝杠螺母副采用预紧，并对滚珠丝杠进行拉伸预。
（4）采用伺服电动机驱动。
（5）采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠连接。
2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算2.1主切削力及其切削分力计算（1）计算主切削力Fz。
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=125mm ），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：（已知机床主电动机的额定功率m P 为5.5kw ，主轴计算转速n=310r/min 。
）根据公式得刀具的切削速度为：sm s m Dnv /03.2/603101012514.3603=⨯⨯⨯==-π取机床的机械效率为：8.0m =η，则由式得主切削力：N N vF z 49.21671003.25.58.010P 33Em =⨯⨯=⨯=η（2）计算各切削分力工作台的纵向切削力、横向切削力和垂向切削力分别为1192.12N2167.4955.055.0F 2059.12N 2167.4959.059.0F N 86749.21674.00.4F F V C z 1=⨯===⨯===⨯==z z F F 2.2导轨摩擦力的计算在切削状态下坐标轴导轨摩擦力μF 的计算可以查课程设计指导书：（1）根据式（2-8a ）计算在切削状态下的导轨摩擦力μF 。
此时导轨动摩擦系数15.0=μ，查表2-3得镶条紧固力N 1500f g =,则()()2060.69NN 12.119212.20591500900015.0F f c =+++⨯=+++=v g F W F μμ（2）按式（2-9a ）计算在不切削状态下的导轨摩擦力0μF 和0F ()()N1260150090000.12)f (W F 1575N 1500900015.0f g 0000=+⨯=+==+⨯=+==）（μμμg W F F 2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力（1）按式（2-10a ）计算最大轴向负载力amaxF NN F F F 69.2929)69.2062867(1max a =+=+=μ（2）按式（2-11a ）计算最小轴向负载力minF NF F 15750min a ==μ2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算1）确定滚珠丝杠的导程根据已知条件取电动机的最高转速min /r 1800n max =得：mm 10mm 1800118000in v max max 0=⨯==L 2）计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷（1）各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷。
强力切削时的轴向载荷定为最大轴向载荷，快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷。
一般切削（粗加工）和精细切削（精加工）时，滚珠丝杠螺母副的轴向载荷分别可按下式计算：minmin 3max min %5,%20a a a a Z F F F F F F +=+=并将计算结果填入表2表2数控铣床滚珠丝杠的计算切削方式轴向载荷/N进给速度/(m/min)时间比例/(%)备注强力切削2929.696.01=v 10max1a F F =一般切削（粗加工）2160.948.02=v 30max min 2%20a a F F F +=精细切削（精加工）1721.4813=v 50maxmin 3%5a a F F F +=快移和镗钻加工1575max4v v =10max4a F F =（2）计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速i n 。
min /1500min /101015min /100min /10101min /80min /10108.0min /60min /10106.03044303330223011r r L v n r r L v n r r L v n r r L v n =⨯===⨯===⨯===⨯==----（3）按式（2-17）计算滚珠丝杠螺母副的平均转速m n 。
min /230min /)1500100101001005080100306010010(1001001002211r r n q n qn q n m n m =⨯+⨯+⨯+⨯=+++=（4）按式（2-18）计算滚珠丝杠螺母副的平均载荷mF NN q n n F n nF q n n F F nm n n m m m 15.175710010230150015751005023010048.1721100302308094.2160100102306069.292910010033333332321131=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=+++= 3)确定滚珠丝杠预期的额定动载荷amC （1）按预定工作时间估算。
查表2-28得载荷性质系数w f =1.3。
已知初步选择的滚珠丝杠的精度等级为2级，查表2-29得精度系数a f =1，查表2-30得可靠性系数c f =0.44，则由式（2-19）得m w3am m ha cF f C =60n L 100f f N49.3380144.011003.115.175720000230603=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=（2）因对滚珠丝杠螺母副将实施预紧，所以可按式（2-21）估算最大轴向载荷。
查表2-31得预加载荷系数e f =4.5，则NN F C 61.1318369.29295.4f amax e am =⨯=∙=（3）确定滚珠丝杠预期的额定动载荷am C 。
取以上两种结果的最大值，am C ＝33801.49N。
4）按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径2md（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杠的最大轴向变形。
已知工作台的定位精度为30m μ，重复定位精度为15m μ，根据式（2-23）、式（2-24）以及定位精度和重复定位精度的要求，得max11=~2δ⨯1（）315m μ＝（5~10）mμmax 21~5δ=⨯1（）430m μ＝（6~7.5）mμ取上述计算结果的较小值，即max δ=5m μ。
（2）估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径2m d 。
本机床工作台（X 轴）滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用两端固定方式。
滚珠丝杠螺母副的两个固定支承之间的距离为L＝行程+安全行程+2×余程+螺母长度+支承长度≈（1.2~1.4）行程+（25~30）0L 取L＝1.4×行程+300L ≈（1.4×600+30×10）mm＝1140mm 又0F =1260N，由式（2-26）得mm mm LF d m 9.20511401260039.0039.0max02=⨯⨯=≥δ5）初步确定滚珠丝杠螺母副的规格型号根据计算所得的0L 、am C 、2m d ，初步选择FFZD 型内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠螺母副FFZD4010-5（见本书附录A 表A-3），其公称直径0d 、基本导程0L 、额定动载荷a C 和丝杠直径2d 如下：0d =40mm，0L =10mma C =46500N＞am C =33801.49N 2d =34.3mm＞2m d =20.9mm故满足式（2-27）的要求。
6）由式（2-29）确定滚珠丝杠螺母副的预紧力pF p max 11F =F 33=⨯2929.69N＝976.56N7）计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预紧拉力（1）按式（2-31）计算目标行程补偿值t δ。
已知温度变化值△t=2℃，丝杠的膨胀系数α=61110-⨯m μ/℃，滚珠丝杠螺母副的有效行程u L ＝工作台行程+安全行程+2×余程+螺母长度＝（600+100+2×20+146）mm＝886mm故t δ＝11△t u L ×-610＝11×2×886×-610mm＝0.02mm（2）按式（2-32）计算滚珠丝杠的预拉伸力t F 。
已知滚珠丝杠螺纹底径2d =34.3mm，滚珠丝杠的温升变化值△t=2℃，则22t 2F =1.81td 1.81234.3N 4258.89N∆=⨯⨯=8）确定滚珠丝杠螺母副支承用轴承的规格型号（1）按式（2-33）计算轴承所承受的最大轴向载荷Bmax F 。
NF F B 44.572369.29292159.4258F 21amax t max =⨯+=+=（2）计算轴承的预紧力Bp F 。