数控车床进给系统设计

摘要

本设计是把普通数控车床改造成经济型数控车床。经济型数控车床就是指价格低廉、操作使用方便、比较适合我国国情的，动化的机床。采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。在设计的时候具体进行了详细的各部件的选型和计算。比如：导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的选型与计算。还进行了进给传动系统的刚度计算、进给传动系统的误差分析、驱动电机的选型计算、驱动电机与滚珠丝杠的联接、驱动电机与进给传动系统的动态特性分析等。

关键词:车床、数控、传动系统

Abstract

This project is to alter the common lathe into the economical lathe. The economical lathe is a advanced and roboticized lathe that has low price, convenient operation, and adapt to the situation of our country and has installed cnc system. During the project we particularly dealt with the choice and calculation of every assembly. Such as:The choice and calculation of guideway, ballscrew nut pair and drive electromotor. Caculate the inflexibility of feed transmission system. Analyse the error of feed transmission system. Junction between drive electromotor and ballscrew. Dynamic analysis of drive electromotor and feed transmission system .

Key words: LatheCNC；Transmission System

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

目录 (1)

第1章绪论 (1)

1.1 数控车床简介 (1)

1.2 数控车床发展现状 (1)

1.3 数控车床在生产中的应用 (2)

第2章数控车床设计概述 (3)

2.1电动机的选择 (4)

2.2电动机类型和结构型式的选择 (4)

第3章进给伺服系统概述 (5)

第4章横向进给系统的设计计算 (7)

4.1 设计参数 (7)

4.1.1设计参数： (7)

4.1.2切削力及其切削分力计算 (7)

4.1.3轨摩擦力的计算 (7)

4.1.4算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (8)

4.1.5定进给传动链的传动比i和传动级数 (8)

4.1.6珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (8)

4.2 校核 (9)

4.2.1珠丝杠螺母副承载能力校核 (9)

4.2.2计算器械传动的刚度 (10)

4.2.3驱动电机的选型与计算 (10)

4.2.4械传动系统的动态分析 (12)

4.2.6确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (13)

第5章进给系统的结构设计 (14)

5.1滚珠丝杠螺母副的设计 (14)

5.2齿轮传动副的设计 (15)

5.3齿轮箱的设计 (16)

5.4床身及导轨 (16)

5.5中间轴的设计 (17)

5.6轴承端盖的设计 (18)

6.1车床的主要结构及运动形式 (19)

6.2电气线路分析 (19)

6.2.1主电路分析 (19)

6.2.2控制电路分析 (20)

6.2.3照明和信号电路的分析 (20)

7.1单片微机数控系统硬件电路设计内容 (22)

7.1.1绘制系统电气控制的结构框图 (22)

7.1.2选择中央处理单元CPU的类型 (22)

7.1.3存储器扩展电路设计 (22)

7.1.4输入/输出接口电路设计 (23)

7.2专用接口设计 (23)

7.2.1显示功能设计 (23)

7.2.2键盘输入功能设计 (23)

7.2.3步进电机接口及驱动电路 (23)

7.2.4其他辅助电路 (26)

致谢 (28)

参考文献 (29)

第1章绪论

1.1 数控车床简介

目前，我国现有数以万计的陈旧、落后的普通机床，如果直接处理了，将直接影响到生产，也会给企业带来经济损失；同时，企业现有的数控机床长期处于运转甚至超负荷使用，缺少认真的维修和保养，造成机床严重磨损，丧失了精度；有些原有的数控机床性能已不能满足使用要求，急需更新改造。随着现代化机械加工技术向高效率、高精度方向发展，现代数控机床也朝着精密化、复杂化方向发展。在机械加工中,机床状态的好坏直接影响着被加工零件的加工质量及机械加工效率。从保证零件机械加工质量、提高加工效率讲,目前许多机械加工车间里普通机床无法做到这点，以满足车间生产的需要。数控机床，特别是多轴数控、多轴联动的数控机床是高效、高质量产品制造的关键设备，也是结构较复杂、自动化程度高、精度和可靠性要求高的机电一体化高技术产品。

随着科学技术的发展和机械制造技术的进步，必将推动数控机床的开发应用，逐步形成高档，普及型和经济型构成比合理的数控机床系列，以满足各种不同用户的需要。

数控机床是集机、电、仪和信息等多项技术于一体的典型机电一体化产品,是同时具备高效率、高质量、高柔性等优点的工作母机,随着CNC技术的不断完善和微处理机直接用于机床后,数控车床的性能价格比得到极大的完善, 不仅可以提高加工质量和效率，还能实现对各种复杂的零件的加工，达到了普通车床无法取得的效果，这就使得数控车床成为不仅是一种技术上先进,而且是一种经济上合理的机床，不仅现在富有旺盛的生命，而且是未来机械工厂自动化的基础。

1.2 数控车床发展现状

从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。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、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本