三轴进给叶片电解加工机床系统设计共24页
数控机床进给系统的研究与设计
数控机床进给系统的研究与设计一、引言数控机床作为现代制造业的重要设备，具有高精度、高效率、高灵活性和自动化程度高等优点，在工业生产中扮演着重要角色。
而数控机床的进给系统则是实现工件在加工过程中沿坐标轴进行精确定位和控制的核心部件。
因此，研究和设计数控机床进给系统具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、数控机床进给系统的结构及工作原理1. 进给系统的结构数控机床进给系统一般由驱动器、传感器、电机、滚珠丝杠等组成。
其中驱动器用于接收并解码来自数控系统的指令，将指令转换为电信号发送给电机，控制电机的运动；传感器用于检测机床加工的实际位置，并反馈给数控系统进行闭环控制。
2. 进给系统的工作原理进给系统的工作原理可分为四个阶段：指令译码、位置测量、电机控制和运动传动。
首先，驱动器将数控系统发出的指令进行译码，确定机床运动的方向和距离。
然后，传感器对机床的位置进行测量，将实际位置信息反馈给数控系统，实现闭环控制。
接下来，电机根据驱动信号进行控制，驱动滚珠丝杠的旋转，实现机床进给运动。
最后，运动传动将电机的旋转运动转换为机床工件的线性运动，完成加工任务。
三、数控机床进给系统的关键技术研究1. 驱动器技术研究驱动器是数控机床进给系统的核心部件，直接影响机床的运动控制精度和稳定性。
目前，常用的驱动器技术包括脉宽调制（PWM）技术、脉冲方向（PD）技术和模数调制（AM）技术。
通过研究驱动器的优化设计和控制策略，提高驱动器的工作性能，能够实现更精确的机床加工控制。
2. 传感器技术研究传感器在数控机床进给系统中的作用是实时测量机床位置和速度，为数控系统提供准确的反馈信息。
目前，常用的传感器技术包括光电编码器、磁性编码器和激光干涉式测长仪等。
通过研究传感器的精度、灵敏度和抗干扰性等性能指标，提高传感器的测量精度和稳定性，能够提高数控机床的加工精度和效率。
3. 电机技术研究电机是数控机床进给系统的驱动装置，直接影响机床的运动速度和力矩输出。
机床进给系统设计
机床进给系统设计Revised on November 25, 2020华北科技学院CJK6140数控车床进给系统设计摘要鉴于我国目前资金短缺，工业生产规模小的特点，用较小的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证生产质量，减轻劳动强度，提高经济效益，而实现这一任务有效的、基本的途径就是普及以及应用经济型数控机床。
经济型数控车床是特定时期需求的产物，对于发展中国家工业重工化阶段的初期，经济型数控车床具有较优越的性价比，价格低廉，设备费用投入较少，可以广泛的满足企业发展初期的需要，受到企业，特别是受到民营企业的欢迎。
对一个经济还不太发达的国家来说，经济型数控车床既经济又合理，符合我国国情。
经济型数控车床CJK6140采用由8031芯片为主构成开环控制系统,其进给系统是步进电机通过消隙齿轮箱，带动滚珠丝杠转动，从而实现工作台沿机床导轨的水平移动。
经济型数控车床CJK6140具有加工精度高，稳定性好，生产效率高，工作可靠，价格低等优点。
机床数控化改造可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
数控机床比传统机床有以下突出的优越性，由于计算机可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面；可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍；由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行；加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"；可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运；拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。
机床数控改造时应尽量达到上述要求。
不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。
机床典型部件设计(109页)
（三）主轴传动件位置的合理布置
1.传动件在主轴上轴向位置的合理布 置 合理布置传动件在主轴上的轴向位置, 可改善主轴的受力情况, 减小主轴变 形, 提高其抗振性。其主要原则是尽 量使传动力引起的主轴弯曲变形要小 ；引起主轴前端在影响加工精度敏感 方向上的位移要小。因此, 主轴上的 传动件应尽量靠近前支承布置, 有多 个传动件时, 其中最大的传动件应靠 近前支承。 根据传动件在不同的轴向位置时及传 动力Q 在不同方向作用时, 分析其不 同特点及应用范围。
3.主轴的设计要求
主轴的技术要求, 应根据机床精度标准的 有关项目制定。它应满足设计要求、工艺 要求、检测要求以及图面质量的要求, 应 尽量做到设计、工艺、测量的基准相统一 。
四、主轴滚动轴承
轴承是主轴部件中的重要组成部分, 轴承的类 型、精度、结构、配置方式、安装调整、以及润滑 和冷却等, 都直接影响着主轴部件的工作性能。
2.驱动主轴的传动轴位置的合理布置
主轴受到的驱动力Q 相对于切削力F 的方向取决于
驱动主轴的传动轴的空间位置。应尽可能将该驱动轴布 置在合适的位置, 使驱动力Q 引起的主轴变形可抵消一部 分因切削力F引起的主轴轴端精度敏感方向上的位移。对 切削力F 是旋转变化或以轴向载荷为主的主轴不在此列 。
（四）主轴主要结构参数的确定
当切削力F 和传动力Q 均作用在主轴前端时, 可使 两者方向相反, 从而使其引起的主轴前端变形部分地相 互抵消。此外, 前支承反力也较小。切削力F 和传动力 Q 均作用在主轴前端, 还可使主轴受扭长度较短, 但传 动件需要安装在前支承外面, 增加了主轴的悬伸长度, 结构上也较复杂。这种布局一般只适用于大型机床, 如 大型卧式车床、立式车床等的主轴组件。
（二）几种典型的主轴轴承配置形式
整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计
Ｏｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｏ ｅ Ｆ ｅ ｒ ｃ ｉ ｎ ｉ ｄ ａ ｅ ｄ Ｅｌｃ ｒ ｃ ｍ ｉ ａ ａ ｈ ｎ ｎ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆＣａ ｈ ｄ ｅ ｄ Ｄｉｅ ｔｏ ｎ Ｒａ ｉ ｌＦ ｅ ｅ ｔ ｏ ｈｅ ｃ ｌＭ ｃ ｉ ｉ ｇ
Ｗ ｅ ｕ ｉ Ｘｕ Ｚｈ ｎｇ ａ ｉＳｈ ｈｕ ， ｅ ｙ ｎｇ， ｎ Ｌｕ ｙ Ｌｉｏ Ｄｅ ｉ ｇ， ｕ Ｄｉ Ｓｕ ｎ ｅ， ａ ｐ ｎ Ｚｈ
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２ １
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《 电加工与模具》２１ 年第 ４ ０２ 期
的研 究 。德 国某 公 司采用拷 贝式 电解 加工 的方式 加
设 计 ・ 究 研
则无法 满足 电解 加 工整 平 比的要 求 ， 而 使 型 面精 从 加工 难 以达到加 工精度 要求 。本 文讨论在 已知整体 叶盘 几何 造型 的条件下 ， 电极 进给 方 向的优化 方法 。
设 计 ・ 究 研
《 电加工与模具》 ０２ ２ １ 年第 ４ 期
整 体 叶 盘 叶 栅 通 道 电解 加 工 工 具 电极 进 给 方 向优 化 设 计
韦树 辉 ， 正扬 ， 伦 业 ， 德 平 ， 徐 孙 廖 朱 获
（南京航 空航 天大 学机 电学 院 ， 江苏 南京 ２ ０ １ １ ０ ６）
果表 明 ， 用优化 后 的进 给 方向进行 加 工 ， 获得余 量更 均 匀、 采 可 两侧 型 面余量 差较 均衡 的叶栅通 道 。 关键 词 ： 整体 叶盘 ； 电解加 工 ； 叶栅通 道 ； 向进 给 ； 向优 化 径 方
中图分类号 ： Ｇ ６ Ｔ ６２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９—２ ９ ２ １ ）４—０ ２ —０ １０ ７ Ｘ（０ ２ ｏ ０１ ５
摘要 ： 整体 叶盘 叶栅 通道 的加 工是在 叶 片型 面精加 工至 满足 设计 要 求之 前 不 可缺 少的 工 艺步
三轴数控铣床设计报告
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：citycars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 (3)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 (7)2.3 电路原理设计 (7)2.3.1 电源供电设计 (7)2.3.2 驱动电路设计 (9)2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (9)2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (9)2.3.5铣床控制电路设计 (10)2.4 控制系统设计 (11)2.4.1控制系统功能设计 (12)2.4.2 参数设置 (12)2.4.3 程序设计 (14)3 总结 (17)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。
电解加工
前言随着高精度复杂零件的不断出现，传统的加工方法越来越难满足工程上的需要。
从而特种加工方法产生了。
电解加工作为先进制造技术中的一支重要方面军，在制造业中发挥着重要的作用。
它对难加工的材料可以以柔克刚，对形状复杂的零件可以一次成型，并以表面质量好、生产率高、无工具损耗、无切削应力等优点。
我国最早研究并成功应用电解加工技术是原兵器工业部西安昆仑机械厂的深孔和膛线加工。
从1958年建立第一个研究基地至1965年全国首届电解加工学术会议召开，电解加工在航空、航海、航天及部分民用工业迅速推广。
20世纪70年代进入“爬坡”阶段，为了解决加工精度的问题，国内外先后提出混气电解加工、钝性电解液、工频脉冲电流、振动进给等工艺措施。
90年代后，华南理工大学在近代功率电子技术发展基础上研究的高频窄脉冲电流电解加工电源，进一步强化了电解加工系统的“非线形”。
西安昆仑机械厂和西安工业学院联合研制的CNC同步控制电解加工参数和阴极运动轨迹解决了大缠角混合膛线的加工难问题。
但是由于加工间隙的电场、流场、磁场及阴极溶解动力学因素的交互影响，电解加工过程十分复杂，阻碍着该项技术想纵深发展，比如对其过程的监测和控制非常困难，迄今为止，除了在个别应用对象上有所突破外，还没有通过的在线直接测量加工间隙的有效手段。
不均匀的间隙分布使工具阴极设计成为一项难度很大的工作，在对新的加工对象进行阴极研制的过程中往往要对阴极进行多次修正。
此外，从绿色制造的角度，电解加工产生的大量产物和废液需要处理。
随着21世纪信息、生物、微纳技术的发展及其对制造技术不断增长的需求，微细加工将成为制造相应装备的重要手段，电解加工进行材料去除是以离子溶解的形式进行的，这种去除方式使得电解加工具有微细加工的可能。
目前国内外制造业均十分关注微细电化学加工的发展，将电解加工高速去除金属的理念用到传统电化学过程中，是促进该项技术进步的有效途径，微细电化学加工就不仅仅指静态条件下的掩膜电化学刻蚀了。
电解加工技术
（3）型孔及小孔加工
4. 枪、炮管膛线加工
传统的枪管膛线制造工艺为挤线法，该法生产效率高，但挤线 冲头制造困难，毛坯材料损耗严重，且校正、电镀、回火等辅 助工序较多。
5. 整体叶轮加工
通常整体叶轮多为不锈钢、钛合金或高温耐热合金等难切削材 料；再加之其为整体结构且叶片型面复杂，使得其制造非常困 难。
电解加工是特种加工技术中应用最广泛的技
电解加工的基本设备
1. 直流电源——为提高电解加工精度，生产中采 用脉冲电源加工。
2.机床 ——要求：足够的刚性；进给速度的稳定 性；防腐绝缘；安全措施。
3. 电解液系统——主要由泵、电解液槽、过滤装 置、管道和阀组成。
电解加工原理图
1-直流电源
2-工具阴极 3-工件阳极 4-电解液泵 5-电解液
加工）。
(2) 利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工。
(3) 利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学
复合加工。
电化学加工分类
类别 Ⅰ 加工方法及原理 电解加工(阳极溶解) 电化学抛光(阳极溶解) 电镀(阴极沉积) 电铸(阴极沉积) 应 用 用于形状尺寸加工 用于表面加工 用于表面加工 用于形状尺寸加工
类别加工方法及原理电解加工阳极溶解电化学抛光阳极溶解用于形状尺寸加工用于表面加工电镀阴极沉积电铸阴极沉积用于表面加工用于形状尺寸加工电极磨削阳极溶解机械磨削电解放电加工阳极溶解电火花蚀除用于形状尺寸加工用于形状尺寸加工电解加工electrochemicalmachiningecm是利用金属在电解液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料将零件加工成形的一种方法
表面形成与工具表面基本相似的形状为止。
基于PLC控制的三轴钻专用机床设计
.2 2 . 三轴钻专用机床工艺方案的 1 拟订
l () 计算生产纲领,确定生产类型 我国煤矿地质条件复杂, 刮板运辘机的 类型较多, 每一种刮板运愉机的数量却较少. 但分 析各种刮板的形状和尺寸发现, 各种刮板的形状极其相似, 只是尺寸不同. 在设计专机时, 只 要将主轴箱和夹具分别设计成可调的, 就可在专机上加工.为了简化生产纲领的计算, 对工厂 往年的 刮板生产情况进行了 分析. 年生产量为 1吠件以 口 】 上的刮板共计 印 幻 按轻型零件处 以 件, 理, 确定为大量生产. () 确定定位基准和加压部位 2 刮板的机加工内容为三个螺栓孔的钻孔和饱孔, 用一次进刀来实现.三个螺栓孔相对于刮 板纵向 对称线有对称度要求:关于横向 对称线对称分布:轴线垂直于刮板的 上下平面. 因此选 用刮板的下平面,纵向 对称槽和内 侧面为定位基准, 采用一面两销定位. 刮板的 加压部位为刮板两侧的 上斜面, 这样夹紧点分布在定位平面内, 工件刚性好. 3 () 确定刮板的 机械加工工艺 刮板螺栓孔的 最大直径为3 毫米, 3 成批生产可以不留毛坯孔; 钩孔直径为4荀0 0 毫米, 要 留出毛坯孔.螺栓孔采用钻削的方法:与螺栓头相接触的部位用饱钻饱平.最后确定刮板的机 械加工工艺方案为钻孔一铬孔.钻孔,镶孔为一个督合T步.
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