数控车床设计

CJK6032数控车床的设计(2)

文章来源：不详作者：佚名

--------------------------------------------------------------------------------

该文章讲述了CJK6032数控车床的设计(2). (1)

1．

1数控车床在国内外的发现状 (1)

1．2课题的研究的目的和意义 (2)

2 总体方案设计 (3)

2.1 设计参数 (3)

2.2 总体方案的确定 (3)

2.3 传动原理........................................." title="下一页">> >> >>| (4)

2.4 基本参数的确定 (6)

3 传动设计 (7)

3.1 设计参数 (7)

3.2 减速齿轮设计及校核 (7)

3.3 带轮及带的计算 (11)

3.4 轴的初步确定 (12)

3.5 轴的校核 (12)

3.6 键的校核 (15)

4 进给系统设计 (16)

4.1 纵向进给丝杠设计 (16)

4.2 横向进给丝杠设计 (17)

4.3 步进电机选择 (18)

5 控制原理设计 (19)

5.1 数控系统的基本硬件组成 (19)

5.2 步进电机的控制 (19)

5.2.1 步进电机的工作原理 (19)

5.2.2 步进电机的控制 (20)

5.2.3 译码法寻址 (21)

5.2.4 键盘显示器接口 (21)

5.2.5 程序存储器（EEPROM）芯片 (22)

6 技术经济分析 (23)

总结 (26)

附录1 (28)

附录 2 ..............|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| (29)

附录3 (33)

绪论

1．1数控车床在国内外的发现状

从20世纪90年代后期起，由于工业现代化和国防与高技术工业的快速发展，对先进制造装备的数控机床提出了旺盛的需求（图1）。从1992～2004年12年间，数控机床产量和消费量的平均年增长率分别为17.5%和17.7%，而1998～2004年6年间的年平均增长率却分别达39.3%和34.9%。本世纪数控机床进口量占消费量的比例，也由上个世纪90年代的55%降至45%左右。在数控机床的技术水平方面，由于市场需求的拉动和国家科技计划引导与支持，中高档数控机床的开发也取得了较大的进展。在五轴联动、复合加工、高速加工、超精加工和数字化设计等一批关键技术上取得了突破，自主开发了包括大型、五轴联动数控机床，精密及超精密数控机床和一些成套生产线，并形成了一批中档数控机床产业化基地。在良好的发展形势下，一些统计数据也提示着需要注意的现象：首先，从2000年起数控机床的产量虽有大幅增长，但从数量的满足率来讲，近4年来一直徘徊在55%左右，而未呈现进一步增长的趋势。

图1-1 世界上对数控机床的需求情况

其次从市场消费额来看，进口数控机床的金额近几年一直占消费额的70%以上，2004年估测可达73% 大量的高档数控机床的进口，主要用于以下三个领域：高新技术和国防工业领域、重大基础装备制造领域和国民经济支柱产业领域。在高新技术和国防工业领域，如航空航天、舰船、轨道交通和核工业等关键零件加工需用的五轴联动高速大重型专门化或专用数控机床，涡轮盘高速铣床，激光陀螺和核聚变用镜片的超精控机床等。在重大基础装备制造领域，如大型发电设备、大型工程机械、石化和冶金装备所需的大重型复合加工数控机床、高效五轴联动叶片加工数控机床等。在国民经济支柱产业领域，如汽车制造业、IT制造业和模具制造业等关键零件加工需用的高效精密数控机床、高速五轴联动模具铣床和磁盘磁鼓超精密数控机床等。上述领域中，汽车发动机及关键零件加工的成套生产线设备70%以上依赖进口，一些大重型专门化或专用的高性能数控机床基本上需从国外引进。

1．2课题的研究的目的和意义

数控机床是典型的机电一体化课题，通过毕业设计可使所学机械学、力学、电工学知识得到综合应用。结构设计及控制系统设计能力都能受到训练，可有力的提高学生的分析问题、解决问题能力及机电一体化水平。

2 总体方案设计

方案设计主要是确定机床的总体结构，传动原理以及基本的运动动力参数。

2.1 设计参数

设计任务给出各项指标如下：

数控车床CJK6032，最大加工直径160mm，变频调速（手动两档），开环系统，脉冲当量0.005mm。

2.2 总体方案的确定

我们初步对CJK6032-4型数控车床的主轴箱设计有两种设计方案。

1 用皮带轮降速到轴上，再用一个二联滑块实现两档变速，最后用一个一比一的定比传到主轴上，电机用变频电机。转速图如下图

图2-1 CJK6032转速图1

2 用普通电机带皮带轮降速到轴上，再用一个二联滑块实现两档变速，最后用一个传动比为1：2的定比传动齿轮来传到主轴上，加变频器经过传动比为1：1齿轮传到主轴上。转速图如下图：

图2-2 CJK6032转速图2

对于第一种方案虽然要简单，它不需要变频器要比第二种方案少一根轴，但是由于它的变频范围是的它皮带轮上的传动比达到了5.2，对于带传动来说要大了，我们不采用这种结构。第二种方案虽然要多一根轴来连接变频器，但是它由于有定比为1：2的传动使的皮带|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 轮的传动比降低达到2.6，这个方案比较合理，在带传动结构中这样的传动比很常见，而且不是很大可以采用。而且带轮不是很大不会和主轴存在干涉现象。

再就是纵向和横向进给是靠丝杠来实现的，丝杠用步进电机来带动。因为脉冲当量小于0.005所以在步进电机和丝杠之间我们用传动比为1：2的齿轮来降低脉冲当量。

大带轮与带轮轴连接采用卸荷方式，可以使大带轮的重量不压在轴上，减轻了轴的负荷，使传动更平稳。主轴箱内有两对滑移齿轮，把它们都放在第二根轴上，将第二根轴做成花键轴，使整体结构更紧凑，更合理。主轴与脉冲发生器连接采用齿轮一比一传动，这样方便计算主轴转一圈，丝杠进给多少。

纵、横向进给系统选择的步进电机步距角都为0.36°，纵向进给的最小进给量为0.002㎜，横向进给的最小进给量为0.01㎜，所以必须通过减小步距角来实现这个最小进给量。减小步距角一可以通过齿形带传动来减小，二是通过齿轮传动来减小，由于齿形带传动精度没有齿轮传动精度高，而机床的进给精度要求较高，所以选择齿轮传动来减小步距角，采用双片薄齿轮错齿调整法来消除传动齿轮间隙。

2.3 传动原理

1 传动原理主要满足设计任务所给出的精度要求。

2 应当在保证精度的情况下尽量使结构简单。

3 主轴的转速范围为0—2000 ，若采用变频电机则只需通过一级齿轮减速就能达到，并且不用换挡转速连续可变。

4 脉冲当量为0.001—0.003米/分钟，若采用较高级数的步进电机，通过齿轮减速来带动丝杠就可以达到，并且结构简单，在该处还没有传动误差，可以使电控部分的结构及程序编制更为简单。

因此，得到如下传动原理